El hierro, sus aleaciones y el diagrama de hierro-carbono

1. Diagrama de
Hierro-carbono
Instituto Universitario de Tecnología «Antonio José de Sucre»

2. El hierro y sus aleaciones
• El hierro se encuentra en grandes cantidades de forma natural
en la corteza terrestre, cuyo número atómico es el 26, el
hierro es un metal maleable, tenaz y dúctil, y normalmente es
de uso industrial. Cabe destacar que este elemento es un
método sustancial para una mejor forma de vida y se denota
con las siglas (Fe) y es de color grís-plateado
• El hierro tiene desde muy pequeñas partículas para su aleación, 0.03
%, a un 1.2% de carbono, con cantidades de un 0.25 a 0.7% de Mn
y/o Si y pequeñas cantidades no superiores a 0.050% de S y P, y su
principal aleación es el acero, que se obtiene de la aleación del
hierro y el carbono, donde el carbono supera el 2,0% del peso en la
aleación y alcanza hasta el 0,3 de carbono.

3. Símbolo: Fe
Número atómico: 26
Configuración electrónica: [Ar] 4s2 3d6
MA = 55,847
d = 7,87 g.cm-3
PF = 1535ºC
PE = 2750ºC.
Número de protones/electrones: 26
Número de neutrones: 30
Clasificación: Metal de transición
Color: plateado.
Símbolo de Origen: proveniente de la palabra latina Ferrum
(hierro)
Usos: acero, hemoglobina (transporta oxígeno en la sangre)
Obtenido de: minerales de hierro
Acero, mezcla de hierro
Con el carbono

4. • Las fundiciones, son otra aleación de hierro y carbono como
sustancias principales, pero este elemento contiene otras
sustancias; azufre, magnesio, fósforo y silicio, tienen un
proceso de fabricación más sencillo que del acero y suele ser
más económico, poco mecanizables y son muy duros, pero
frágiles.
• Tenemos el acero inoxidable, que sale de la aleación del hierro
y un 10% de cromo en masa y wolframio. El wolframio actúa
junto con otros elementos aleantes reaccionan como una capa
protectora actuando con el oxígeno lo que lo hace resistente a
la corrosión
Hierro forjado, es un hierro que posee la propiedad de ser deformado
aplicando sobre el fuerzas o impactos cuando esta caliente, que al ser enfriado
Se endurece instantáneamente y posee una bajo contenido de carbono.

5. Propiedades y Caraterísticas
• El hierro es el metal mas utilizado en el mundo.
• El hierro es un metal plateado-blanco o gris.
• Es dúctil y maleable.
• Es atraído por los imanes y se lo puede magnetizar fácilmente.
• Este metal puro es químicamente muy reactivo y se oxida rápidamente en contacto con el aire húmedo, formando óxidos
rojizos amarronados.
• El hierro tiene una resistencia a la tracción muy alta. Tracción significa que se puede estirar sin romperse.
• El hierro también es de fácil manipulación.
• El punto de fusión de hierro puro es 1536 ° C (2797 ° F) y su punto de ebullición es de unos 3.000 ° C (5.400 ° F).
• Su densidad es de 7,87 gramos por centímetro cúbico.
• El punto de fusión, punto de ebullición y otras propiedades físicas de las aleaciones del acero pueden ser bastante
diferentes de los de hierro puro.
• El hierro es un metal muy activo.
• Se combina fácilmente con el oxígeno del aire húmedo. Al producto de esta reacción, el óxido de hierro (Fe2O3), se lo
conoce como óxido.
• El hierro también reacciona con agua muy caliente y vapor para formar hidrógeno gaseoso.
• También se disuelve en la mayoría de los ácidos y reacciona con muchos otros elementos.

6. Diagrama de equilibrio
• En el diagrama de equilibrio de Hierro – Carbono se observan las
formas alotrópicas del hierro sólido, BCC y FCC, a distintas
temperaturas:
• Hierro alfa (α): Su estructura cristalina es BCC con una distancia
interatómica de 2.86 Å. Su temperatura va desde 0º- 910ºC, es
relativamente blanda, prácticamente no disuelve en carbono.
• Hierro gamma (γ): También conocida como Austenita. Se presenta
de 723 ºC a 1492 ºC. Cristaliza en la estructura cristalina FCC con
mayor volumen que la estructura hierro alfa. Disuelve fácilmente en
carbono (más deformable que la ferrita).
• Hierro delta (δ): Está localizada desde 1400 ºC y presenta una
reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a una
estructura cristalina BCC

7. Fases y propiedades
• Punto peritéctico(1492°C): Fase líquida(0.4%C) + Fe δ (0.08%C) —>Fe γ (0.18% C)
• Punto eutéctico(1130°C):Fase líquida(4.3%C) –>Austenita(1,76%C)+Fe3C (6.67%C)
• Punto eutectoide(723°C):Austenita(0.89%C)–> Ferrita (0.025%C) + Fe3C (6.67%C)
• Fe-Fe3C (metalestable): Este sistema está representado en el diagrama con líneas llenas gruesas
y comprende aceros y fundiciones blancas, o sea, las aleaciones con el carbono ligado, sin carbono
libre (grafito).
• Fase Austenítica (0% hasta 1,76% C)
• La austenita es el constituyente más denso de los aceros y está formado por una solución sólida
por inserción de carbono en hierro gamma.
• Ferrita alfa α (0% hasta 0,025%C)
• Es el nombre dado a la solución sólida α. Su estructura cristalina es BCC con una distancia
interatómica de 2.86 Å. Prácticamente no disuelve en carbono.
• Ferrita delta δ (0% hasta 0,08%C)
• Se inicia a los 1400ºC y presenta una reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a
una estructura cristalina BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.08% a 1492ºC.
• Fase Cementita (0,025% hasta 6,67%C)
• Se forma cementita (Fe3C) cuando se excede el límite de solubilidad del carbono en ferrita α por
debajo de 723°C (la composición está comprendida en la región de fases α+Fe3C).
• Fase Perlita
• Es la mezcla eutectoide que contiene 0,89 % de C y se forma a 723°C a un enfriamiento muy lento.
Es una mezcla muy fina, tipo placa o laminar de ferrita y cementita.
• Perlita fina: dura y resistente.
• Perlita gruesa: menos dura y más dúctil.

9. De los aceros

10. Ecuaciones isométricas
• O transformaciones isométricas, son cambios de posición
oriental de determinadas figuras cuyos movimientos no
alteran el tamaño ni la forma del mismo.

11. • Entre las transformaciones isométricas están las traslaciones, las
rotaciones (o giros) y las teselaciones.
• La traslación de una figura plana es una transformación isométrica
que mueve todos los puntos de la figura en una misma dirección,
sentido y longitud.
• Una rotación es una transformación isométrica, en la cual todos los
puntos se mueven respecto a un punto fijo llamado centro de
rotación (O), en un determinado ángulo, llamado ángulo de
rotación.
• La teselación es una técnica que permite recubrir el plano con
figuras geométricas planas, de tal manera que todos los espacios
resulten cubiertos, sin dejar vacíos, ni tampoco figuras
superpuestas.