Cementita

El carburo de hierro o cementita (Fe₃C) es un compuesto de hierro (93.3 %) y carbono (6.67 %). En estado puro, es un material céramico muy duro y frágil (dureza: 68 HRc). Su punto de fusión es de 1227 ºC.

En la siderurgia, el carburo de hierro aparece como constituyente de aceros y fundiciones. La estructura de la cementita es cristalina: cada celda contiene doce átomos de hierro y cuatro de carbono.

¿Por qué se llama cementita al carburo de hierro?

Para averiguar el porqué de la designación del carburo de hierro como cementita, hay que hablar de la metalografía. Esto es, la ciencia que estudia la microestructura de un metal y la relaciona con propiedades físicas, químicas y mecánicas del material. Se considera al científico e ingeniero francés Floris Osmond (1849-1912) uno de los padres de la metalografía.

Según las investigaciones de Osmond, la estructura de un acero solidificado forma una especie de tejido celular, donde la ferrita sería el núcleo de la célula y el carburo de hierro la envolvente. La cementita, por tanto, cementa y aglutina el hierro, así como el mortero de cemento consolida los ladrillos cerámicos en un muro.

Carburo de hierro en aceros y fundiciones

La cementita se forma cuando el acero o la fundición de hierro se enfría lentamente. Es más dura y resistente que la ferrita, pero menos maleable. Por tanto, su concentración determina las propiedades mecánicas del metal.

Cuando el contenido de carbono de la aleación hierro-carbono es alto, como en el caso de una fundición, este puede formar cementita o grafito, según el proceso industrial. Otros constituyentes de los aceros son la ferrita (dúctil y blanda) y la perlita (no tan dura y frágil como la cementita).

De esta manera, variando el porcentaje de carbono y la velocidad de enfriamiento se logran distintas propiedades mecánicas en la aleación. Este es uno de los motivos por los cuales el hierro está considerado uno de los metales más importantes en ingeniería y metalurgia.

El diagrama hierro-carbono muestra visualmente cómo se forman austenita, cementita, ferrita, ledeburita y perlita en la aleación según la temperatura y el porcentaje de carbono.