Diagrama de Hierro Carbono

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA
“ANTONIO JOSE DE SUCRE”
CARRERA: TECNOLOGIA MECANICA
EXTENSION: BARCELONA
CATEDRA: METALURGIA
DIAGRAMA DE HIERRO CARBONO
Elaborado por: Carlos Ramírez
C.I: 14930096
Barcelona, febrero 2021

2. • El Hierro
• Es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla
periódica de los elementos. Su símbolo es Fe, y tiene una masa atómica de 55,847 u.3 4
• Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre,
representando un 5 % y, entre los metales, solo el aluminio es más abundante, y es el
primero más abundante en masa planetaria, debido a que el planeta, en su núcleo, concentra
la mayor masa de hierro nativo, equivalente a un 70 %. El núcleo de la Tierra está formado
principalmente por hierro y níquel en forma metálica, generando al moverse un campo
magnético.
• Constitución
• El hierro está constituido principalmente por los siguientes materiales: El hierro Magnético o
Piedra, cuyo contenido de hierro es de 40% y 70%; tiene como impurezas silicio y fosforo. El
Oligisto o Hematites rojas; es una excelente mena del hierro que da hasta 60% de metal puro
y homogéneo: se presenta en masas concrecionadas y fibrosas de aspecto rojizo.
• La siderita o hierro espático: Contiene un conjunto de hierro que varía del 40% y 60%, le
acompañan como impurezas, el cromo, manganeso y la arcilla.
• La limonita o hematites parda: Tiene un contenido entre 30% y 50% de hierro, se presenta en
masas estalactitas, concrecionadas o bajo otros aspectos. Su color es pardo de densidad 3.64.
Posee ácido fosfórico. • La pirita o sulfuro de hierro: Se caracteriza por un bajo contenido de
hierro, además de darle muy mala calidad. Se emplea generalmente para la fabricación de
Ácido sulfúrico y sulfato de hierro.

3. • 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. Tipos de aceros: En las aleaciones Fe-C pueden encontrarse hasta once
constituyentes diferentes, que se denominan: ferrita, cementita, perlita, austenita, martensita,
troostita sorbita, bainita, ledeburita, steadita y grafito.
• Ferrita
• Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la
temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que
prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil
constituyente de los aceros. Además de todas estas características, presenta propiedades
magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al. La ferrita en la
naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaña a la perlita en: - Cristales
mezclados con los de perlita (0.55% C) - Formando una red o malla que limita los granos de perlita
(0.55% a 0.85% de C)

4. • Cementita
• 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. Aparece como: - Cementita proeutectoide, en aceros
hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos perlíticos.Componente de la perlita laminar.
• Perlita
• 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. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento.
• Austenita
• Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida, por inserción, de
carbono en hierro gamma. La austenita en los aceros al carbono, es decir, si ningún otro elemento aleado,
empieza a formarse a la temperatura de 723ºC. También puede obtenerse una estructura austenítica en
los aceros a temperatura ambiente, enfriando muy rápidamente una probeta de acero de alto contenido
de C a partir de una temperatura por encima de la crítica, pero este tipo de austenita no es estable, y con
el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien cementita y perlita. Excepcionalmente, hay algunos
aceros al cromo-niquel denominados austeníticos, cuya estructura es austenítica a la temperatura
ambiente. No presenta propiedades magnéticas.

5. • Martensita
• La estructura resultante denominada martensita, es una solución sólida sobresaturada de carbono
atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente
distorsionada es la principal razón para la alta dureza de la martensita, ya que como los átomos en la
martensita están empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la
transformación (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansión que produce altos esfuerzos
localizados que dan como resultado la deformación plástica de la matriz. Después de la cementita es el
constituyente más duro de los aceros. La proporción de carbono en la martensita no es constante, sino
que varía hasta un máximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad con el
contenido de carbono. Además es magnética.
• Bainita
• Se forma la bainita en la transformación isoterma de la austenita, en un rango de temperaturas de 250 a
550ºC. El proceso consiste en enfriar rápidamente la austenita hasta una temperatura constante,
manteniéndose dicha temperatura hasta la transformación total de la austenita en bainita.
• Ledeburita
• La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones
Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de
1.76% de carbono. La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición
alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, descomponiéndose a partir de esta
temperatura en ferrita y cementita.

7. • Diagrama de equilibrio de las aleaciones Hierro-Carbono
• En el diagrama de más abajo se muestra la reacción eutéctica. El punto E del diagrama, es el punto
eutéctico, de composición 4.3% de C y que ocurre a 2065ºF. La línea horizontal CED representa la reacción
eutéctica. Cuando una determinada aleación cruce esta línea, la parte líquida que la compone debe
solidificar en la mezcla de las dos fases que estén en ambos extremos de la línea horizontal: austenita y
carburo de hierro (llamada cementita) en este caso. Por debajo de la línea eutectoide, la aleación
consistirá en una mezcla de ferrita y cementita conforme indica el diagrama.
• Si se toma como base el contenido de carbono, es práctica común dividir el diagrama hierro-carburo en
dos partes, aquellas aleaciones que contienen menos del 2% de carbono se conocen como aceros y
aquellas que contienen más del 2% se conocen como hierros fundidos. El intervalo de aceros se subdivide
aún más en base al contenido de carbono eutectoide (0.8%. Así, los aceros que contienenmenosdel0.8%de
C se llaman aceros hipoeutectoides, en tanto que los que tienen entre 0.8y2% de C se llaman
hipereutectoides. El intervalo de hierros fundidos también puede subdividirse por el contenido de carbono
eutéctico(4.3% de C).De esta forma tenemos que los hierros fundidos con composición de C < 4.3%, se
conocen como hierros fundidos hipoeutécticos, y de la misma manera por oposición, existen los
hipereutécticos.
• Características
• Hierro Puro es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es
ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica, es extremadamente duro y denso.
• Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos y
raramente se encuentra libre. Para obtener hierro de estado elemental, los óxidos se reducen con carbono
y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas.
• Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a
través de una fusión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón (Energía
necesaria para separar del núcleo una neutrón o un protón): por lo tanto, el núcleo más estable es de
hierro – 56 (con 30 neutrones).
• Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presión.

8. • Tipos de aleaciones de hierro
• De todos los sistemas de aleación binarios, el más considerado fue el hierro- carbono por ejemplo los aceros son
aleaciones hierro-carbono y constituyen la familia industrialmente más importante de todas las aleaciones
metálicas. La mayoría de las aleaciones de hierro derivan del diagrama Fe-C que puede ser modificado por
distintos elementos de aleación. Para ello nos sirven para construir diferentes tipos de herramientas. Por ello es
importante destacar el concepto del acero.
• Acero es la aleación de hierro y carbono, en la que el carbono se encuentra presente en un porcentaje mayor a
0.08% e inferior al 2% en peso, al cual se le adicionan variados elementos de aleación, los cuales le confieren
propiedades mecánicas específicas para sus diferentes usos en la industria.
• A medida que crece el contenido de carbono, aumenta la dureza y la resistencia del acero, pero también aumenta
su fragilidad y disminuye la ductilidad.
• A menor contenido de carbono, el acero presenta mejor soldabilidad.
• El acero es un material dúctil, maleable, forjable y soldable.
• El acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado; lo que se presta para fabricaciones mediante
muchos métodos Los productos ferrosos con más de 2% de carbono se denominan fundiciones de hierro.
• Diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro
• En el diagrama de equilibrio o diagrama de fases hierro-carbono (Fe-C) (también diagrama hierro-carbono), se
representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el
calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente, de modo tal que los procesos de difusión
(homogeneización) tengan tiempo para completarse.
• Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se
producen las sucesivas transformaciones— por diversos métodos.
• La temperatura a que tienen lugar los cambios alotrópicos en el hierro estará influida por los elementos que
forman parte de la aleación, de los cuales el más importante es el carbono. la porción de interés del sistema de
aleación Fe-C. Contiene la parte entre Fe puro y un compuesto intersticial, llamado carburo de hierro, que
contiene un 6.67% de C en peso. Esta porción se llamará diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro.

10. • Coordenadas del diagrama
• Coordenada es un concepto que se utiliza en la geometría y que permite nombrar a las líneas que se
emplean para establecer la posición de un punto y de los planos o ejes vinculados a ellas.
• Las coordenadas cartesianas o coordenadas rectangulares (sistema Cartesiano). Son un tipo de
coordenadas ortogonales usadas en espacios euclidianos, para la representación gráfica de una relación
matemática (Funciones matemáticas y ecuaciones de geometría analítica), o del movimiento o posición en
física, caracterizada s porque usa como referencia ejes ortogonales entre sí que se cortan en un punto de
origen. Las coordenadas cartesianas se definen así como la distancia al origen de las proyecciones
ortogonales de un punto dado sobre cada uno de los ejes.
• Dentro del ámbito de la Geometría, tampoco podemos pasar por alto la existencia de lo que se conoce
como coordenadas cartesianas, que también se conocen por el nombre de coordenadas rectangulares. Las
mismas pueden definirse como aquel sistema de referencia que se utiliza para localizar y colocar un punto
concreto en un espacio determinado, tomando como referencia lo que son los ejes X, Y y Z.
• Más concretamente, aquellas se identifican porque existen dos ejes que son perpendiculares entre sí y
que además se cortan en lo que es un punto denominado origen. Asimismo hay que subrayar que la
coordenada X se da en llamar abscisa y la coordenada Y recibe el nombre de ordenada.
• Un diagrama es un gráfico que presenta en forma esquematizada información relativa e inherente a algún
tipo de ámbito, que aparecerá representada numéricamente y en formato tabulado. Uno de los diagramas
más utilizados es el que se conoce con el nombre de Diagramas de flujo, que es aquella forma más
tradicional de mostrar y especificar los detalles algorítmicos de un proceso, convirtiéndose en la
representación gráfica de un proceso que supone la intervención de una multiplicidad de factores.

11. • Zonas
• Es importante destacar aquí que a las zonas, también se les llama husos. Las zonas, son los límites o
bordes de cada grafico o diagrama.
• Las zonas representan Etapas o fases del proceso. Las cuales están representadas en un gráfico por
distintos colores que diferencian el estado de la sustancia. Ejemplo:
• En un Diagrama, Cuatro zonas representan etapas en las que el acero obtenido está formado por una
única fase.
• 1. Dentro de la primera zona el acero está en estado líquido.
• 2. Cuando un acero está dentro de la segunda zona nos encontremos con una sustancia sólida formada
exclusivamente por austenita.
• 3. En La tercera zona correspondiente a aceros con un muy bajo contenido en C y temperaturas en torno a
los 1400ºC se corresponde con una única fase sólida de acero.
• 4. En la cuarta zona también con bajo contenido en C pero a temperaturas menores (en torno a los 700ºC)
se encuentra en fase sólida y está formada por ferrita.
• Ecuaciones Isométricas
• En geometría las transformaciones isométricas son transformaciones de figuras en el plano que se realizan
sin variar las dimensiones ni el área de las mismas; la figura inicial y la final son semejantes, y
geométricamente congruentes. Es decir, una transformación isométrica convierte una figura en otra que
es imagen de la primera, y por lo tanto congruente a la original. Traslación en un sistema cartesiano.
• Las transformaciones isométricas son cambios de posición (orientación) de una figura determinada que no
alteran la forma ni el tamaño.
• La palabra isometría tiene origen Griego: ISO, que significa igual, y metria que significa medir. Por lo tanto
esta palabra puede ser traducida como igual medida.
• Entre las transformaciones isométricas están las traslaciones, las rotaciones (o giros) y las reflexiones (o
simetrías), que son fundamentales para el estudio posterior de las piezas.