1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA
DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECÁNICA
ESCUELA DE INGENIERÍA
INDUSTRIAL
MATERIA: MATERIALES
TEMA: DIAGRAMA EN EQUILIBRIO
HIERRO- CARBONO
2. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO
HIERRO - CARBONO
El hierro es un constituyente fundamental de
algunas de las más importantes aleaciones
de la ingeniería. En una forma casi pura se la
conoce como hierro dulce.
3. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO
HIERRO - CARBONO
Un análisis típico para el hierro dulce es:
Las propiedades mecánicas típicas del hierro
dulce son:
Carbono 0.012 %
Manganeso 0.017 %
Fósforo 0.005 %
Azufre 0.025 %
Silicio insignificante
Resistencia tensil 40000lb/pulg^2
Elongación en 2 pulg 40%
Dureza Rockwell 30 HRC
4. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO
- CARBONO
El hierro es un metal alotrópico, lo cual
significa que puede existir en más de un tipo
de estructura reticular, dependiendo de la
temperatura.
TEMPERATURA ESTRUCTURA RETICULAR
1523°C Está en forma b.c.c. (cúbica
centrada en el cuerpo) δ
1388°C Los átomos se reacomodan por
sí mismos en la forma γ, que es
f.c.c.
898°C Se produce el cambio de fase
de hierro γ a hierro α b.c.c.
760°C El hierro α se hace magnético
sin cambio en la estructura
reticular.
6. DIAGRAMA HIERRO -
CARBONO
La temperatura a la que tienen lugar los
cambios alotrópicos en el hierro está
influida por elementos de aleación, de los
cuales el más importante es el carbono.
La parte entre hierro puro y carburo de
hierro (Fe3C), que contiene 6,67% de
carbono por peso, se llamará diagrama de
equilibrio hierro – carbono.
8. DIAGRAMA HIERRO -
CARBONO
Se debe reconocer la línea horizontal a
2720°F, por ser una reacción
peritéctica. La ecuación de la reacción
peritéctica se puede escribir como:
10. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
Si se pule una de las superficies de una muestra
de un metal, se ataca con un reactivo adecuado
y se mira con un microscopio, se observa que
está formada por un conjunto de manchas de
una o varias clases repartidas con relativa
uniformidad.
11. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
Los constituyentes pueden estar formados:
Por metales puros, como la ferrita que es el
hierro puro.
Por compuestos químicos, como la cementita,
que es el carburo de hierro.
Por soluciones sólidas, en las que los átomos
del metal disuelto están intercalados entre los
átomos de los cristales del metal disolvente, o
los sutituyen parcialmente.
Por compuestos inter metálicos.
12. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
Las aleaciones hierro – carbono pueden
encontrarse hasta once constituyentes , que
se denominan:
Ferrita Cementita
Perlita Austenita
Martensita Troostita
Sorbita Bainita
Ledeburita Steadita
Grafico
13. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
FERRITA
Se considera la ferrita como hierro puro.
Es el más blando y dúctil constituyente de los
aceros.
Cristaliza en la red cúbica centrada.
Tiene una dureza de 90 Brinell y una resistencia a
la rotura de 28Kg/mm², llegando hasta un
alargamiento del 35 al 40%.
Es magnética.
14. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
CEMENTITA
Es carburo de hierro, de formula CFe3.
Contiene 6.67% de carbono y 93.33 de hierro.
Es el constituyente más duro y frágil de los aceros,
alcanzando una dureza Brinell de 700 HB
Es magnética hasta 210°C, temperatura a partir de
la cual pierde el magnetismo.
15. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
PERLITA
Es un constituyente compuesto por el 86,5% de
ferrita y el 13,5% de cementita, o dicho de otra
manera existen 6,4 partes de ferrita y 1 de
cementita.
Tiene una dureza de aproximadamente 200 HB,
con una resistencia la rotura de 80Kg/mm², y un
alargamiento del 15%.
16. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
AUSTENITA
Es el constituyente más denso de los aceros.
Está formado por un porcentaje máximo de C del
2%.
Tiene una dureza de 300 HB, una resistencia de
unos 100 Kg/mm², y un alargamiento de un 30%.
Es dúctil, blanda y tenaz.
17. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
MARTENSITA
Después de la cementita es el constituyente más
duro de los aceros.
Es una solución sólida sobresaturada de carbono
en hierro alfa.
Su dureza varía de 50 a 68 HRC, su resistencia
mecánica de 175 a 250 Kg/mm², y su
alargamiento de 2,5 a 0,5%.
18. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
TROOSTITA
Se produce por transformación isotérmica de la
austenita entre las temperaturas de 500° a
600°C.
Su dureza es de unos 450 HB; su resistencia
250Kg/mm² y su alargamiento de 7,5%.
19. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
SORBITA
Se produce por transformación isotérmica de la
austenita a temperaturas comprendidas entre
600 y 650°C.
Se presenta formando laminillas aún más finas
que la troostita y también similares a las de la
perlita.
Tiene una dureza de unos 350 HB, una
resistencia de unos 100 Kg/mm² y un
alargamiento del 15%.
20. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
BAINITA
Se forma en la transformación isotérmica de la
austenita, entre temperaturas de 250 y 550°C.
21. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
LEDEBURITA
No es un constituyente de los aceros, sino de las
fundiciones.
Se descompone a partir de los 723°C en ferrita y
cementita.
Contiene el 52% de cementita y el 48% de
austenita de 1,76% de carbono.
22. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
STEADITA
Es un constituyente de naturaleza eutéctica, que
aparece en las fundiciones de más de 0,15% de
fósforo.
Es muy dura y frágil; funde a 960°C.
23. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
GRAFITO
Es uno de los tres estados alotrópicos en que se
encuentra el carbono en estado libre en la
naturaleza.
Es blando, untuoso, de color gris y de peso
específico 2,25.
El grafito baja la dureza, resistencia mecánica,
elasticidad y plasticidad de las fundiciones que lo
contienen; pero, en cambio mejora la resistencia
al desgaste y a la corrosión y sirve de lubricante
en el roce.
24. CONSTITUCIÓN DE LAS
ALEACIONES HIERRO- CARBONO
IMPUREZAS
Formadas por sulfuros de manganeso, óxido de
aluminio, silicatos, etc., que proceden de los
refractarios de los hornos, de las escoria, o de
los procesos de oxidación o desoxidación.