Insterticios para el Hierro FCC y BCC

En el hierro BCC se espera 2 átomos de hierro por cada celda unitaria (1 central más los 4 cuartos de los vértices). Se pueden determinar 24 sitios intersticiales tetraédricos, sin embargo, como cada sitio está en una cara de la celda unitaria, sólo la mitad de cada sitio pertenece de forma exclusiva a una sola celda. Por lo que:

(24 sitios) * ½ = 12 sitios intersticiales por cela unitaria.

BCC

Ilustración 1. Estructura BCC

Si se llenaran todos los sitios intersticiales, el porcentaje atómico de carbono contenido en el hierro sería: 

En cambio, en la estructura FCC del hierro se esperan 4 átomos de hierro en cada celda unitaria (3 átomos de las caras y 1 de los vértices). La cantidad de sitios interticiales octaédricos que se pueden determinar dentro de una celda unitaria son:

FCC

Ilustración 2. Estructura FCC

Por lo que, si se llenaran todos los sitios intersticiales, el porcentaje atómico de carbono contenido en el hierro sería: 

No obstante, el espacio intersticial en la estructura BCC está menos aprovechado ya que está formado por, principalmente, intersticios tetraédricos. Los espacios tetraédricos tienen un hueco capaz de acomodar una esfera de radio igual o inferior a 0.225r, siendo r el radio del átomo de hierro. Paralelamente, los intersticios octaédricos acomodan átomos de radio igual o inferior a 0,414r. La estructura FCC está formada mayoritariamente por intersticios octaédricos, por lo que el sitio intersticial en el hierro BCC es menor que en el hierro FCC. 

Siendo el radio atómico del hierro de 1,26A, el radio de la esfera que pueden albergar las estructuras BCC y FCC es de:

Radio (BCC) = 0,225r = 0,225x(1,26) = 0,284 A

Radio (FCC)= 0,414r = 0,414x(1,26) = 0,522 A

Aunque los dos son menores que el átomo de carbono (0,914 A), éste distorsiona más la estructura cristalina BCC que la FCC. 

En consecuencia, el porcentaje máximo de C que puede haber en el hierro BCC es del 1,0%, mientras que en el FCC es de 8,9%.

Se puede concluir que la presencia de átomos intersticiales de carbono causa una deformación en la estructura cristalina del hierro. En el caso particular del hierro BCC, la fracción de los sitios intersticiales ocupados es bastante más pequeña que en el FCC. De esta manera, a pesar de que la estructura BCC del Fe sea más compacta que la FCC, no puede disolver más carbono.