Hexaferrum

El hierro hexaferrum y épsilon (ε-Fe) son sinónimos de la fase hexagonal compacta (HCP) del hierro que es estable solo a presiones extremadamente altas.

Un estudio de 1964 en la Universidad de Rochester mezcló polvo de hierro α puro al 99,8 % con cloruro de sodio y presionó un gránulo de 0,5 mm de diámetro entre las caras planas de dos yunques de diamante. La deformación de la red de NaCl, medida por difracción de rayos X (DRX), sirvió como indicador de presión. A una presión de 13 GPa y temperatura ambiente, el polvo de ferrita cúbico centrado en el cuerpo (BCC) se transformó en la fase HCP en la Figura 1. Cuando se redujo la presión, el ε-Fe se transformó nuevamente en ferrita (α-Fe) rápidamente. Se midió un cambio de volumen específico de −0,20 cm ^{3 /mol ± 0,03. El hexaferrum, al igual que} la austenita , es más denso que la ferrita en el límite de fases. Un experimento de ondas de choque confirmó los resultados del yunque de diamante. Se eligió épsilon para la nueva fase para que se corresponda con la forma HCP del cobalto . ^[1]

El punto triple entre las fases alfa, gamma y épsilon en el diagrama de fases unario del hierro se ha calculado como T = 770 K y P = 11 GPa, ^[2] aunque se determinó a una temperatura inferior de T = 750 K (477 °C) en la Figura 1. El símbolo de Pearson para el hexaferrum es hP2 y su grupo espacial es P6 ₃ /mmc . ^{[3] [4]}

Otro estudio sobre la transformación ferrita-hexaferrum determinó metalográficamente que se trata de una transformación martensítica en lugar de una transformación de equilibrio . ^[5]

Si bien el hexaferrum es puramente académico en ingeniería metalúrgica , puede tener importancia en geología . La presión y la temperatura del núcleo de hierro de la Tierra son del orden de 150-350 GPa y 3000 ± 1000 °C. Una extrapolación del límite de fase austenita-hexaferrum en la Figura 1 sugiere que el hexaferrum podría ser estable o metaestable en el núcleo de la Tierra. ^[1] Por esta razón, muchos estudios experimentales han investigado las propiedades del hierro HCP bajo presiones y temperaturas extremas. La Figura 2 muestra el comportamiento compresivo del hierro ε a temperatura ambiente hasta una presión como la que se encontraría a mitad de camino a través del núcleo externo de la Tierra; no hay puntos a presiones inferiores a aproximadamente 6 GPa, porque este alótropo no es termodinámicamente estable a bajas presiones, pero se transformará lentamente en hierro α.