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ENGLISH
09-12-2025-Materials Technologies - Austenite and Ferrite [EN]-[IT]
With this post, I would like to provide a brief instruction on the topic mentioned above.
(lesson/article code: EX_LZ_30)
Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot
Introduction
Let's start with the Fe–Fe₃C phase diagram, which represents the solid and liquid phases of iron-carbon alloys as a function of temperature and carbon content.
Where:
Fe = iron
Fe₃C = cementite
The diagram is shown below.
This diagram is important because it is widely used in the study of steels and cast irons.
The main regions of this diagram are α-ferrite, γ-austenite, and δ-ferrite.
Fundamental Concept
The term allotropic iron, used below, refers to the ability of iron to exist in different crystalline forms (allotropies) depending on the temperature. The diagram above represents the zones of the different crystalline forms.
Austenite (γ)
Austenite is an interstitial solid solution of carbon in γ-iron.
Depending on the cooling method, austenite transforms into pearlite, bainite, or martensite, and this transformation is key in the hardening of steel.
Its crystalline structure is face-centered cubic (FC).
It forms at high temperatures (between approximately 723°C and 1495°C).
Its importance is due in some ways to its technological role. Austenite is the starting phase for many heat treatments, such as quenching or normalizing. It allows the diffusion of carbon and the transformation into structures such as martensite or pearlite.
Its properties are that it is non-magnetic and more ductile than ferrite.
The two types of ferrite
There are two forms of ferrite in allotropic iron:
In the Fe–Fe₃C diagram above, two allotropic forms of ferrite are present:
1-α-Ferrite (low-temperature ferrite)
2-δ-Ferrite (high-temperature ferrite)
α-Ferrite (low-temperature ferrite) has a body-centered cubic (CCC) crystalline structure with a stability temperature ranging from room temperature to approximately 912°C.
α-Ferrite is soft, ductile, and magnetic.
δ-Ferrite (high-temperature ferrite) has a body-centered cubic (CCC) crystalline structure, but with a higher lattice constant than α-Ferrite.
It appears only at very high temperatures (between approximately 1394°C and 1495°C).
Allotropic Forms of Fe
In this graph, I have highlighted the three allotropic forms of Fe.
The blue area represents α-Ferrite
The yellow area represents γ-Austenite
The red area represents δ-Ferrite
Conclusions
Austenite (γ) is the CFC phase of iron with high carbon solubility, essential for the heat treatment of steels. The two ferrites are:
1-α-Ferrite: stable at low temperatures, very low in carbon, soft, and magnetic.
2-Diameter ferrite: stable only at high temperatures, with slightly higher solubility, but not present in steels at room temperature.
Austenite can be used to make austenitic stainless steels, such as AISI 304 and 316, steels used in the food industry.
Question
Did you know that it was only towards the end of the 19th century that it was understood that iron does not have a single crystalline structure, but changes shape with temperature (an allotropic phenomenon)?
At the beginning of the 20th century, Frenchmen Henri Le Chatelier Florence and Henri Osmond studied thermal transformations in steels. Did you know that they coined the name "austenite" in honor of Sir William Chandler Roberts-Austen? Sir William Chandler Roberts-Austen was a British metallurgist who contributed to the thermodynamics of metals.
ITALIAN
09-12-2025-Tecnologie dei materiali - Austenite e Ferrite [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_LZ_30)
immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot
Introduzione
Partiamo dal diagramma di stato Fe–Fe₃C, ovvero il diagramma che rappresenta le fasi solide e liquide delle leghe ferro-carbonio in funzione della temperatura e della percentuale di carbonio.
Dove:
Fe = ferro
Fe₃C = cementite
Qui di seguito il diagramma
Questo diagramma è importante perchè è molto utilizzato nello studio degli acciai e delle ghise.
Le zone principali di questo diagramma sono appunto la ferrite α, l’austenite γ e la ferrite δ.
Concetto fondamentale
Il termine ferro allotropico, termine usato qui di seguito, si riferisce alla capacità del ferro di esistere in forme cristalline diverse (allotropie) a seconda della temperatura. Lo schema qui sopra rappresenta proprio le zone delle diverse forme cristalline.
L’Austenite (γ)
L’austenite è una soluzione solida interstiziale di carbonio nel ferro γ.
A seconda della modalità di raffreddamento, l'austenite si trasforma in perlite, bainite o martensite e questa trasformazione ha un'importanza chiave nella tempra dell'acciaio.
La sua struttura cristallina è cubica a facce centrate (CFC).
Si forma ad alte temperature (tra circa 723 °C e 1495 °C).
La sua importanza è dovuta in un certo senso al suo ruolo tecnologico. L’austenite è la fase di partenza per molti trattamenti termici, come la tempra o la normalizzazione. Essa consente la diffusione del carbonio e la trasformazione in strutture come martensite o perlite.
Le sue proprietà sono che non è magnetica ed è più duttile rispetto alla ferrite.
Le due tipologie di ferrite
Nel ferro allotropico esistono due forme di ferrite:
Nel diagramma Fe–Fe₃C, quello riportato sopra, sono presenti due forme allotropiche di ferrite:
1-Ferrite α (ferrite a bassa temperatura)
2-Ferrite δ (ferrite ad alta temperatura)
La ferrite α (ferrite a bassa temperatura) ha una struttura cristallina cubica a corpo centrato (CCC) con una temperatura di stabilità che va da temperatura ambiente fino a circa 912 °C.
La ferrite α è morbida, duttile e magnetica.
La ferrite δ (ferrite ad alta temperatura) ha una struttura cristallina cubica a corpo centrato (CCC), ma con costante reticolare maggiore rispetto alla ferrite α.
Essa compare solo ad altissime temperature (tra circa 1394 °C e 1495 °C).
Forme allotrope del Fe
In questo grafico ho evidenziato le tre forme allotrope del Fe
L’area blu rappresenta la Ferrite α
L’area gialla rappresenta l’Austenite γ
L’area rossa rappresenta la Ferrite δ
Conclusioni
L’austenite (γ) è la fase CFC del ferro con alta solubilità di carbonio, fondamentale per i trattamenti termici degli acciai. Le due ferriti sono:
1-Ferrite α: stabile a basse temperature, molto povera di carbonio, morbida e magnetica.
2-Ferrite δ: stabile solo ad alte temperature, con solubilità leggermente maggiore, ma non presente negli acciai a temperatura ambiente.
Con l’austenite si possono ricavare gli acciai inossidabili austenitici, esempio AISI 304, 316, acciai usati nell’industria alimentare.
Domanda
Sapevate che fu solo verso la fine del XIX secolo che si comprese che il ferro non ha una sola struttura cristallina, ma cambia forma con la temperatura (fenomeno allotropico)?
All’inizio del XX secolo, i francesi Henri Le Chatelier Florence e Henri Osmond studiarono le trasformazioni termiche negli acciai. Sapevate che furono loro a coniare il nome “austenite” in onore di Sir William Chandler Roberts-Austen? Sir William Chandler Roberts-Austen fu un metallurgista britannico che contribuì alla termodinamica dei metalli.
THE END