Euclides Morales, 30.086.584, Ing. Mantenimiento Mecanico, Cabimas - Zulia

1. Diagrama Hierro - Carbono.
Euclides Morales, 30.086.584, Ing. Mantenimiento Mecánico.
Cabimas - Zulia

2. El sistema de aleaciones binario más importante es el hierro-carbono.
Diagrama de aleación hierro-carbono es un diagrama de equilibrio en el que
se representa el comportamiento de la aleación de hierro y carbono en
función del porcentaje de carbono contenido en la mezcla y de la
temperatura, composición química y presión atmosférica. Industrialmente
se convierte en una herramienta para el ingeniero industrial para el manejo
y conocimiento de los materiales ferrosos como aceros y hierros fundidos.
En la industria encontraremos los siguientes tipos de materiales:
80% Materiales Ferrosos.
10% Materiales no ferrosos.
10% Resto de materiales.

3. • Materiales Ferrosos:
Llamaremos material ferroso a todo material que en su composición contenga una
proporción de hierro. La producción mundial de metales ferrosos es más de veinte
veces superior a la del resto de los metales juntos. Esto es debido por un lado a su
abundancia y por otro a la gran cantidad y variedad de productos que se pueden
obtener a partir del hierro. Se divide en: Aceros, Hierros fundidos.
• Materiales No Ferrosos:
Los no ferrosos son todos los metales y aleaciones que no tienen en su composición
química Hierro. Se pueden clasificar según su densidad en: PESADOS cuya densidad
es igual o mayor de 5kg/dm cúbico. Tales como: Estaño, cobre, cinc, plomo, níquel,
wolframio y cobalto. LIGEROS cuya densidad está comprendida entre 2 y 5kg/dm
cúbico. Tales como: Aluminio y titanio. ULTRALIGEROS cuya densidad es menor de
2kg/dm cúbico. Tales como: magnesio y berilio.
• Resto de Materiales:
- Cerámicos: son sólidos, formados principalmente por un metal y un no metal, y la
unión entre los átomos se da mediante iónico o covalente. Se forman calentando el
compuesto químico y luego dejándolo enfriar.
- Polímeros: Es un compuesto orgánico, que puede ser de origen natural o sintético. Los
plásticos son ejemplos de polímeros. Un material compuesto exhibe propiedades
combinadas de los componentes que lo forman. Un ejemplo es el concreto armado,
donde tenemos el cemento (un cerámico) y varas de acero (aleación metálica).

5. • El límite del diagrama corresponde a una proporción de carbono del 6,67 % que es
el de la cementita pura. Las aleaciones hiero-carbono con carbono en proporción
superior al 6,67 %, lo contendrán en forma de grafito y, por tanto, están excluidas
de las aleaciones ahora consideradas, que deben estar formadas única y
exclusivamente con carbono combinado con el hierro en forma de carburo de
hierro. El punto C denominado eutéctico, correspondiente a una proporción de
carbono del 4,3 %, y de carburo de hierro en total de 64,5 %.
• La aleación del 4,3 % de carbono es la de más bajo punto de fusión (1.130°)
(1.148º). Además, la totalidad de la masa de la aleación funde o se solidifica a una
sola temperatura en lugar de a dos temperaturas, una de principio y otra de fin
del cambio de estado (fusión o solidificación, como ocurre con las aleaciones de
contenido de carbono superior o inferior al 4,3 %).
• Y así como con contenidos inferiores de carbono entre el principio y el fin de la
solidificación se va precipitando austenita, y para aleaciones de contenidos de
carbono superiores al 4,3 % entre el principio y el fin de la solidificación se
precipitan cristales de cementita, las aleaciones del 4,3 % de C se solidifican
formando un solo constituyente, que también se denomina eutéctico y es la
ledeburita, formado, como se sabe, por el 52 % de cementita y el 48 % de austenita
de 1,76 % (2,11%) de carbono a 1.130 (1.148) grados.
• El punto E marca la máxima solubilidad del carbono en hierro gamma; es decir,
que es el punto de máximo contenido de carbono de la austenita, que, como se
recordará, es solución sólida de carbono en hierro gamma. Este punto
corresponde a un contenido de carbono de 1,76% (2,11%).

6. • Además, el punto de 1,76 % (2,11%) en el eje de las abscisas divide las aleaciones de
hierrocarbono en dos clases de características muy distintas: los aceros de contenido de
carbono inferior al, 1,76% (2,11%) hasta 0,03% (0,022%), y las fundiciones de contenido de
carbono comprendido entre 1,76 (2,11) a 6,67 %. Los aceros son las aleaciones de
hierrocarbono que a partir de una temperatura determinada, marcadas en el diagrama por
las líneas A3 (GS) (GP) Y Acm (SE) (PE), se transforman íntegramente en austenita, y la
austenita, al enfriarla rápidamente, se convierte en martensita.
• El punto S (P), denominado eutectoide, es análogo al punto C, que denominábamos
eutéctico. La diferencia está en que en el punto eutéctico tiene lugar un cambio de estado
de líquido a sólido o de sólido a líquido, y en el punto eutectoide se produce solamente una
transformación de la constitución de la aleación, que es sólida lo mismo a temperaturas
inferiores que a temperaturas superiores al punto eutectoide. La analogía, salvo esta
diferencia, es total.
• Así como el punto C (eutéctico) marcaba la composición de la aleación que permanecía
líquida a más baja temperatura, también el punto S (P) (eutectoide) marca la composición
de la austenita, que es estable a más baja temperatura. Este porcentaje es de 0,89% (0,77%)
de C, o sea, 13,5% de carburo de hierro. Además, la totalidad de la masa de la austenita se
transforma íntegramente al pasar por el punto S (P) (eutectoide) en perlita, que es el
constituyente eutectoide, igual que era la ledeburita el constituyente eutéctico que se
formaba al solidificarse la aleación en el punto C (eutéctico).
• Para contenidos de carbono superiores o inferiores al del punto S (P) (0,89 % de C) (0,77%
de C), la austenita va segregando un constituyente nuevo hasta que, al llegar a la
temperatura de 723º (727º), la austenita alcanza la composición eutectoide y se transforma
íntegramente en perlita. Para porcentajes de carbono superiores aI 0,89% (0,77%), la
austenita, al enfriarse por debajo de la línea Acm (SE) (PE), segrega cementita hasta llegar a
los 723º (727º). Y para porcentajes de carbono inferiores al 0,89% (0,77%) de C, la austenita,
al bajar en su enfriamiento de temperaturas inferiores a las de la línea A3 (GS) (GP),
segrega ferrita hasta llegar a los 723º (727º).

7. • Punto J (Y), cuyo porcentaje de carbono de 0,18 % es el de la
austenita, que permanece estable a la más alta temperatura de
1.492°. Este punto se denomina peritéctico, y puede considerarse
como un punto eutéctico al revés.
• El punto H (B), de 0,08 % de C, es el máximo porcentaje que puede
contener en solución sólida el hierro delta.
• Y, por fin, el punto P (L), de 0,025 % (0,022%) de C, que es el
máximo porcentaje de carbono que puede disolver la ferrita. Se ha
marcado también en el diagrama, en el eje de las abscisas, un punto
que corresponde a 0,03 % (0,022%) de carbono, que es el mínimo que
puede contener el hierro para que se considere aleación hierro-
carbono. Por debajo de este porcentaje de carbono se considera
como hierro técnicamente puro.

8. • En el eje de las ordenadas hay los siguientes puntos críticos: Ao =
210° (230º), en el que tiene lugar el cambio magnético de la
cementita. Es decir, hasta 210° (230º) la cementita es magnética, y
por encima de esta temperatura deja de ser magnética. A1 = 723°
(727º), que es el límite de la perlita. A2 = 768° , que es la
temperatura de cambio magnético de la ferrita. Por encima de esta
temperatura, la ferrita deja de ser magnética. A3 = (línea SG) (GP),
que es el límite de la ferrita. Este punto crítico varía desde 723º
(727º) a 910° (912º), según él % de carbono. Acm = (línea SE) (PE),
que es el límite de la cementita.
• Este punto crítico varía entre 723° (727º) y 1.130° (1.148º).
DIAGRAMA Fe - C Línea EF = 1.130° (1.148º), que es el límite de la
ledeburita. La línea AHJECF (OBYECF) es la de temperaturas de
iniciación de la fusión al calentar o de terminación de la
solidificación al enfriar. Por debajo de esta línea todo el metal está
sólido.
• La línea ABCD (AZCD) es la de temperaturas de fin de la fusión al
calentar o de iniciación de la solidificación al enfriar. Por encima de
ella todo el metal está en estado líquido. Entre esta línea y la
anterior existe una mezcla de líquido y sólido. Línea A4 = (línea
HB) (BZ), que es el límite superior de la austenita

9. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES DE ACUERDO AL
DIAGRAMA Fe-C
• Los aceros y fundiciones son aleaciones hierrocarbono.
• La clasificación de las aleaciones férreas según el contenido en
carbono comprende tres grandes grupos: Hierro cuando contiene
menos del 0.008 % en peso de C. Acero cuando la aleación Fe-C
tiene un contenido en C mayor del 0.008 y menor del 2.11 % en
peso.
• Fundición cuando la aleación Fe-C tiene un contenido en C
superior al 2.1 %.

10. • Hierros: otro aspecto importante es el que se refiere a la máxima
solubilidad de carbono en la red de hierro (sólido) que se produce a
1148º C y es de 2.11% C.
• Hierros Gama: es el hierro entre la temperatura 1394º y 912º C y
corresponde a la forma cristalina de cubo de caras centradas. El hierro
en esa forma cristalina tiene los huecos más grandes en la red, pudiendo
así acomodar los átomos de carbono con distorsión no tan pronunciada
como es el caso de la forma cristalina cubo de cuerpo centrado llamada
• Hierros Alfa: razón por la cual el Feγ disuelve mayor cantidad de
carbono que el Feα. Esta disolución se refiere a aceptar el carbono en su
red y formar una fase totalmente homogénea, tal como la disolución de
la sal en el agua.