Este documento presenta información sobre aleaciones de hierro-carbono. Explica que las aleaciones son combinaciones de dos o más metales que se funden para lograr nuevas propiedades. Luego se enfoca en el hierro, describiendo sus características principales y los tipos de menas de hierro. Finalmente, analiza las aleaciones hierro-carbono, también conocidas como aceros, clasificándolas de acuerdo a su contenido de carbono y explicando el diagrama de equilibrio hierro-carbono.

1. República Bolivariana deVenezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria,
Ciencia yTecnología
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
Extensión COL - Sede Cabimas
Alumno: María Lugo
C.I: 27.378.446
Carrera: Ing. Industrial.
Hierro-carbono
TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES

2. ALEACIONES:
Una aleación es una combinación de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más
elementos metálicos sólidos. Esta acción, por su parte, alude a fundir ciertos elementos para
lograr el producto conocido justamente como aleación, que está formado por dos o más
componentes de los cuales, como mínimo, uno es un metal. Las aleaciones están constituidas
elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo), ejemplos
de una amplia gama de metales que se pueden alear.
Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu
(cobre), Pb (plomo), ejemplos concretos de una amplia gama de metales que se pueden alear.

3. HIERRO:
Es un elemento metálico, magnético, maleable y de color blanco plateado.
Tiene de número atómico 26 y es uno de los elementos de transición del sistema periódico.
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
abundante en masa planetaria, debido a que el planeta en su núcleo, se concentra la mayor
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.

4. EL HIERRO ESTA CONSTITUIDO PRINCIPALMENTE
POR LOS SIGUIENTES MATERIALES:
• El hierro Magnético o Piedra, cuyo contenido de hierro es de 40% y 70%; tiene como
silicio y fosforo. El Oligisto o Hematites rojas; es una excelente mena del hierro que da hasta
de metal puro y homogéneo: se presenta en masas concrecionadas y fibrosas de aspecto
• La siderita o hierro espático: Contiene un conjunto de hierro que varia 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,
o bajo otros aspectos. Su color es pardo de densidad 3.64. Posee acido 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 Acido sulfúrico y sulfato de
hierro.

5. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES:
• 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 mas pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el mas ligero que se
produce a través de una fusión , debido a que su núcleo tiene la mas alta energía de enlace por
nucleón ( Energía necesaria para separar del núcleo una neutrón o un protón): por lo tanto, el
núcleo mas estable es de hierro – 56 ( con 30 neutrones).
• Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presión.

6. TIPOS DE ALEACIONES DE HIERRO EL SISTEMA
HIERRO CARBONO:
Los aceros son aleaciones hierro-carbono y constituyen la familia industrialmente más
de todas las aleaciones metálicas. La mayoría de las aleaciones de hierro derivan del diagrama
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: 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
aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para sus diferentes usos en
industria.
A medida que crece el contenido de carbono, aumenta la dureza y la resistencia del acero,
también aumenta su fragilidad y disminuye la ductilidad. A menor contenido de carbono, el
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.

7. CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS DE ACUERDO A SU
PORCENTAJE DE CARBONO:
Aceros de bajo carbono: Su porcentaje de carbono es menor a 0.2%. Su microestructura está
formada principalmente por ferrita. Son metales muy suaves, dúctiles y de baja resistencia. Son
fáciles de deformar plásticamente.
Aceros de medio carbono: Su porcentaje de carbono oscila entre 0.2 y 0.5%. Su
microestructura está formada por la mezcla de ferrita y perlita. Constituyen la mayoría de
carbono disponibles comercialmente y sus propiedades mecánicas dependen de la cantidad de
ferrita y perlita que posean.
Aceros de alto carbono: Su porcentaje de carbono es mayor al 05%. Tienen dureza y resistencia
elevadas. Su ductilidad y tenacidad son bajas.

8. 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
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.

9. CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS DE ACUERDO A SU
PORCENTAJE DE CARBONO:
Aceros de bajo carbono: Su porcentaje de carbono es menor a 0.2%. Su microestructura está
formada principalmente por ferrita. Son metales muy suaves, dúctiles y de baja resistencia. Son
fáciles de deformar plásticamente.
Aceros de medio carbono: Su porcentaje de carbono oscila entre 0.2 y 0.5%. Su
microestructura está formada por la mezcla de ferrita y perlita. Constituyen la mayoría de
carbono disponibles comercialmente y sus propiedades mecánicas dependen de la cantidad de
ferrita y perlita que posean.
Aceros de alto carbono: Su porcentaje de carbono es mayor al 05%. Tienen dureza y resistencia
elevadas. Su ductilidad y tenacidad son bajas.

10. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO-CARBURO DE
HIERRO:
En el diagrama de equilibrio o diagrama de fases hierro-carbono (Fe-C) (también diagrama
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
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
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.

11. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO
Antes de estudiar un diagrama, es importante notar que si se trata de un verdadero diagrama
equilibrio, pues un verdadero equilibrio implicaría que no hubiera cambio de fase con el
Sin embargo, es un hecho que el compuesto carburo de hierro se descompondrá de una
muy lenta en hierro y carbono (grafito), lo cual requerirá un período de tiempo muy largo a
temperatura ambiente. El carburo de hierro se dice entonces metaestable; por tanto, el
hierro-carburo de hierro, aunque técnicamente representa condiciones metaestables , puede
considerarse como representante de cambios en equilibrio, bajo condiciones de calentamiento
enfriamiento relativamente lentas.
El diagrama muestra tres líneas horizontales que indican reacciones isotérmicas. La solución
a se llama austenita. La segunda figura muestra ampliada la porción del diagrama de la esquina
superior izquierda. Esta se conoce como región delta, debido a la solución sólida d. A 2720ºF
encuentra una línea horizontal que nos marca la reacción peritéctica.

12. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO
Dicha reacción responde a la ecuación: El diagrama de aleación hierro-carbono, es un
tipo de diagrama de equilibrio que nos permite conocer el tipo de acero que se va a
conseguir en función de la temperatura y la concentración de carbono que tenga
presente.
Un diagrama de equilibrio de una mezcla es un gráfico que representa las diferentes
fases y estados de agregación en que van a presentarse los componentes de un
en función de la temperatura y de la concentración de cada uno de los componentes
la mezcla.
En el caso del diagrama de aleación hierro-carbono se trata de un diagrama de
equilibrio en el que se representa el comportamiento de la aleación de hierro y
en función del porcentaje de carbono contenido en la mezcla y de la temperatura

13. 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
vinculados a ellas.
Las coordenadas cartesianas o coordenadas rectangulares ( sistema Cartesiano). Son
tipo de coordenadas ortogonales usadas en espacios euclidianos, para la
representación grafica de una relación matemática ( Funciones matemáticas y
ecuaciones de geometría analítica), o del movimiento o posición en física ,
s porque usa como referencia ejes ortogonales entre si 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.

14. COORDENADAS DEL DIAGRAMA:
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
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
ejes X, Y y Z. Concretamente son, 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.
Asi mismo hay que subrayar que la coordenada X se da en llamar abscisa y la coordenada Y
el nombre de ordenada.
Un diagrama es un gráfico que presenta en forma esquematizada información relativa e
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
una multiplicidad de factores.

15. COORDENADAS DEL DIAGRAMA:
ZONAS: Es importante destacar aquí que a las zonas, también se les llama husos. Las zonas,
son los limites o bordes de cada grafico o diagrama.
Las zonas representan Etapas o fases del proceso. Las cuales están representadas en un grafico
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
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
los 700ºC) se encuentra en fase sólida y está formada por ferrita.

16. ¿Cómo explicar el tan famoso diagrama?:
En el diagrama de equilibrio o de fases, Fe-C 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 tal forma que el proceso de
mezcla se realiza completamente.
Aquí vemos un diagrama de hierro-carbono en el cual se nos muestra y explica bien
todo, veamos le en inglés, para que nos vaya sonando un poco :

18. En este otro diagrama, vemos de forma clara las distintas fases ya que se encuentran
coloreadas para ayudarnos:

19. Podemos ver aquí otro diagrama, en castellano y mas sencillo que los anteriores:

20. Comenzaremos haciendo una clasificación de los aceros atendiendo a su porcentaje en carbono,
para ello vemos aquí un esquema en el cual se nos muestra de forma clara, concisa y completa:

21. Dicho esto, podemos meternos a explicar los diferentes constituyentes del acero atendiendo a su
porcentaje de carbono. Hablaremos de:
Austenita
Ferrita
Cementita
Perlita
-La primera, la austenita, se encuentra en la fase líquida, en dicha fase es el único componente
que encontramos,se puede decir que su porcentaje máximo de carbono es del 2,11%. Si hablamos
de sus propiedades, diremos que es dúctil, banda y tenaz. La austenita no es ferromagnética a
ninguna temperatura.

22. Podemos ver aquí su estructura cristalina:

23. -La ferrita, también conocida como hierro alfa, es un material cerámico ferromagnético, podemos
encontrarla en la zona sólida, por debajo de los 723ºC y entre el 0% y el 0.89% de carbono, junto
a la perlita, aunque también podría decirse que se encuentra entre el 0.89% y el 1.76% puesto que
en esta zona además de cementita encontramos perlita, de tal forma que, si la perlita es una
mezcla de ferrita y cementita, estaría en ambas zonas.
Podemos observar aquí la estructura de la ferrita:

24. -En cuanto a la cementita, podemos decir que tiene una composición del 6.67% de carbono,
hablando de sus propiedades decir que, es un componente muy duro, el más duro de los que
componen el acero al carbono. Es frágil, tiene un alargamiento nulo y tiene poca resiliencia.
Al igual que la ferrita, la cementita se encuentra entre el 0% y el 1.76% de carbono, ya sea sola, o
en la perlita junto a la ferrita.
Aquí vemos la estructura cristalina de la cementita:

25. -La perlita, es un compuesto de ferrita y cementita, exactamente lleva un 13.5% de cementita y un
86.5% de ferrita. La perlita aparece en granos denominados colonias, dentro de cada colonia las
capas están orientadas en la misma dirección, y esta dirección varía de una colonia a otra. En el
punto eutectoide encontramos solamente perlita, en cambio en ambos lados de dicha zona
podemos encontrarla junto a ferrita o cementita como ya hemos contado anteriormente.

26. Los tratamientos térmicos más utilizados son el temple, el revenido, el recocido y la normalización.
Todos los procedimientos se basan en la transformación o descomposición de la austenita. Por
tanto, el primer paso en cualquier tratamiento térmico de un acero será calentar el material a la
temperatura que conlleve la formación de la austenita.
El temple se aplica cuando se quiere conseguir un acero de elevada dureza y resistencia mecánica.
El inconveniente es que aporta fragilidad a la pieza templada.
El principal objetivo del recocido es ablandar el acero eliminando posibles tensiones o anomalías
internas de su estructura que pueden haberse originado como consecuencia de algún tratamiento
previo (forja, laminación, etc) que endurecen el material.
El revenido se aplica cuando se quiere aumentar la tenacidad y ductilidad de los aceros que han
estado sometidos al temple.
El normalizado del acero consiste en un calentamiento hasta la temperatura de austenización y un
enfriamiento al aire libre a velocidad más lenta que el templado pero más rápida que el recocido