Diagrama de Hierro-Carbono.

Preparado por: Materia: Carrera:Carlos Argumedo Procesos Primarios de Manufactura Ingeniería en Manufactura

Definiciones

• Aleación: Material que está formado por varios elementos.

• Fase: Es una región del material que se distingue de otras por su composición o estructura cristalina y tienen una interfaz definida entre esta y las que la rodean.

• Estructura Cristalina: Se le denomina así a la forma en que están ordenados los átomos en un material.

• Bcc: Estructura Cristalina Cúbica Centrada en el Cuerpo, está formada por 2 átomos.

• Fcc: Estructura Cristalina Cúbica Centrada en las Caras, está formada por 4 átomos.

Aceros

El acero es una aleación de hierro con una pequeña proporción de carbono, que comunica a este propiedades especiales tales como dureza y elasticidad.

El hierro técnicamente puro, contiene menos de 0.008% de carbono, es un metal blanco azulado, dúctil y maleable, se Funde de 1536.5ºC a 1539ºC reblandeciéndose antes de llegar a esta temperatura, lo que permite forjarlo y moldearlo con facilidad.

Imagen de acero.

Alotropía : Allos (otros) y Tropos (cambio).

Se presenta cuando un elemento y/o compuesto existe en más de una forma cristalina, bajo diferentes condiciones de temperatura y presión. Muchos metales industrialmente importantes como el hierro, titanio y cobalto experimentan transformaciones alotrópicas a elevadas temperaturas a presión atmosférica .

Formas Alotrópicas del Hierro

El hierro es un metal alotrópico, por lo que puede existir en más de una estructura cristalina dependiendo fundamentalmente de la temperatura.

Variedad Temperatura Estructura Cristalina

Propiedad

Alfa α (Ferrita)

Hasta 768ºC Bcc Magnético

Beta β (Cementita / Fe3C)

768 a 910º C Bcc Magnético

Gamma γ (Austenita)

910 a 1400º C Fcc No Magnético

Delta δ (Hierro Delta)

A partir de 1400ºC Bcc Magnético

Diagrama de Fases Hierro-Carbono

Variedad Temperatura Estructura Cristalina Propiedad

Alfa α (Ferrita)

Hasta 768ºC Bcc Magnético

Beta β (Cementita / Fe3C)

768 a 910º C Bcc Magnético

Gamma γ (Austenita) 910 a 1400º C Fcc No Magnético

Delta δ (Hierro Delta)

A partir de 1400ºC Bcc Magnético

Aleaciones Hierro-Carbono

El hierro puro apenas tiene aplicaciones industriales, pero formando aleaciones con el carbono (además de otros elementos), es el metal más utilizado en la industria moderna. A la temperatura ambiente, salvo una pequeña parte disuelta en la ferrita, todo el carbono que contienen las aleaciones Fe-C está en forma de carburo de hierro( CFe3 ). Por eso, las aleaciones Fe-C se denominan también aleaciones hierro-carburo de hierro.

Las aleaciones con contenido de C comprendido entre 0.03% y 1.76% tienen características muy bien definidas y se denominan aceros. Los aceros de cualquier proporción de carbono dentro de los límites citados pueden alearse con otros elementos, formando los denominados aceros aleados o aceros especiales. Algunos aceros aleados pueden contener excepcionalmente hasta el 2.5% de C. Los aceros generalmente son forjables, y es ésta una cualidad muy importante que los distingue. Si la proporción de C es superior a 1.76% las aleaciones de Fe-C se denominan fundiciones, siendo la máxima proporción de C aleado del 6.67%, que corresponde a la cementita pura. Las fundiciones, en general, no son forjables.

Aleaciones Hierro-Carbono

• Ferrita (Alfa): Es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al. Al microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano irregulares.

Aleaciones Hierro-Carbono

• Cementita (Beta / Fe3C): Es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, Es magnética hasta los 210ºC, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnéticas.

Imagen de Cementita.

Aleaciones Hierro-Carbono

• Austenita: Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida, por inserción, de carbono en hierro gamma. En los aceros al carbono, es decir, si ningún otro elemento aleado, empieza a formarse a la temperatura de 723ºC

Aleaciones Hierro-Carbono

• Hierro Delta δ: Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. Cada grano de perlita está formado por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita

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Delta.

Reacciones Invariantes

Eutéctica

L γ + β

Reacción Ecuación

γ α + β

Eutectoide

Peritéctica

γ + L β

α + β γ

Peritectoide

Monotéctica

L1 L2+ α