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1. Hierro.
El hierro o fierro 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 (del latín fĕrrum) y tiene una masa atómica de 55, 847 u.34
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, se 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. Ha sido
históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre
de Edad de Hierro. En cosmología, es un metal muy especial, pues es el metal
más pesado que puede producir la fusión en el núcleo de estrellas masivas; los
elementos más pesados que el hierro solo pueden crearse en supernovas.
Constitución.
Existen varias forma alotrópicas del hierro. La ferrita es estable hasta 760ºC
(1400ºF). El cambio del hierro B comprende principalmente una pérdida de
permeabilidad magnética porque la estructura de la red (cúbica centrada en el
cuerpo) permanece inalterada. La forma alotrópica tiene sus átomos en arreglos
cúbicos con empaquetamiento cerrado y es estable desde 910 hasta 1400ºC
(1670 hasta 2600ºF). Este metal es un buen agente reductor y, dependiendo de
las condiciones, puede oxidarse hasta el estado 2+m 3+ o 6+. En la mayor parte
de los compuestos de hierro está presente el ion ferroso, hierro (II), o el ion férrico,
hierro(III), como una unidad distinta. Por lo común, los compuestos ferrosos son
de color amarillo claro hasta café verdoso oscuro; el ion hidratado Fe(H2O)62+, que
se encuentra en muchos compuestos y en solución, es verde claro. Este ion
presenta poca tendencia a formar complejos de coordinación, excepto con
reactivos fuertes, como el ion cianuro, las poliaminas y las porfirinas. El ion férrico,
por razón de su alta carga (3+) y su tamaño pequeño, tiene una fuerte tendencia a
capturar aniones. El ion hidratado Fe(H2O)63+, que se encuentra en solución, se
combina con OH-, F-, Cl-, CN-, SCN-, N3-, C2O42- y otros aniones para forma
complejos de coordinación. Un aspecto interesante de la química del hierro es el
arreglo de los compuestos con enlaces al carbono. La cementita, Fe3C, es un
componente del acero. Los complejos con cianuro, tanto del ion ferroso como del
férrico, son muy estables y no son intensamente magnéticos, en contraposición a
la mayor parte de los complejos de coordinación del hierro. Los complejos con
cianuro forman sales coloradas.

2. Caracteristicas.
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 en estado
elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso
de refinado para eliminar las impurezas presentes.
Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más
ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más
alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un
neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30
neutrones).
Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presión.
A presión atmosférica:
 Hierro-α: estable hasta los 911 °C. El sistema cristalino es una red cúbica
centrada en el cuerpo (bcc).
 Hierro-γ: 911 °C-1392 °C; presenta una red cúbica centrada en las caras
(fcc).
 Hierro-δ: 1392 °C-1539 °C; vuelve a presentar una red cúbica centrada en
el cuerpo.
 Hierro-ε: Puede estabilizarse a altas presiones, presenta estructura
hexagonal compacta (hcp).
Tipos de aleaciones de hierro.
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

3. 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. Cristaliza
en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la
rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de todas
estas características, presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la
ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución sólida sustitucional. Al
microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano más
irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en
una transformación en estado sólido, mientras que la austenita, procede de la
solidificación.
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)
- Formando agujas en dirección de los planos cristalográficos de la austenita.
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, alcanzando una
dureza de 960 Vickers. Cristaliza formando un paralelepípedo ortorrómbico de

4. gran tamaño. 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.
- Componente de los glóbulos en perlita laminar.
- Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C)
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. La perlita tiene una dureza de
aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un
alargamiento del 15%. 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. Si el enfriamiento es muy brusco, la
estructura es más borrosa y se denomina perlita sorbítica. Si la perlita laminar se
calienta durante algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica (723 ºC), la
cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de ferrita,
recibiendo entonces la denominación de perlita globular.
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 proporción de C disuelto
varía desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este último porcentaje de máxima
solubilidad a la temperatura de 1130 ºC.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. La
austenita está formada por cristales cúbicos de hierro gamma con los átomos de
carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza
de 305 Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm2 y un alargamiento de un 30 %. No
presenta propiedades magnéticas.

5. Martensita.
Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los átomos de C pueden
difundirse hacía afuera de la estructura austenítica. De este modo, los átomos de
Fe se mueven ligeramente para convertir su estructura en una tipo BCC. Esta
transformación gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de nucleación y
crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento
no habrá tiempo suficiente para que el carbono se difunda en la solución y,
aunque tiene lugar algún movimiento local de los átomos de Fe, la estructura
resultante no podrá llagar a ser BCC, ya que el carbono está “atrapado” en la
solución). 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
martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. 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. Su dureza está en torno a 540 Vickers, y su resistencia
mecánica varía de 175 a 250 Kg/mm2 y su alargamiento es del orden del 2.5 al
0.5%. 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.

6. 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,
decomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita
Diagrama de equilibrio hierro-carbono.
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 figura que mostramos a continuación muestra 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.
Antes de estudiar este diagrama es importante notar que no se trata de un
verdadero diagrama de equilibrio, pues un verdadero equilibrio implicaría que no
hubiera cambio de fase con el tiempo. Sin embargo, es un hecho que el
compuesto carburo de hierro se descompondrá de una manera 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 diagrama hierro-carburo de hierro, aunque técnicamente representa
condiciones metaestables , puede considerarse como representante de cambios
en equilibrio, bajo condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente
lentas.
El diagrama muestra tres líneas horizontales que indican reacciones isotérmicas.
La solución sólida 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 se encuentra una línea
horizontal que nos marca la reacción peritéctica. Dicha reacción responde a la
ecuación:
La solubilidad máxima del carbono en Fe d (BCC) es de 0.10% (punto M),
mientras que en Fe g (FCC) es mucho mayor. La presencia de carbono influye en
el cambio alotrópico d Û g. Conforme crece la proporción de C, la temperatura del
cambio alotrópico aumenta de 2554 a 2720ºF al 0.10% de C. Considérese el
significado de la línea NMPB. Al enfriar, la línea NM, representa la frontera del
cambio de estructura cristalina de Fe d (BCC) a Fe g(FCC) para aleaciones que

7. contienen menos del 0.10% de C. La línea MP representa la frontera del cambio
de estructura cristalina por medio de la reacción peritéctica para aleaciones entre
0.10 y 0.18% de C. Para aleaciones que contienen menos del 0.18% de C, al
enfriar, el final del cambio de estructura está dado por la línea NP. La línea PB
representa el inicio y el fin de la reacción peritéctica para composiciones entre
0.18 y 0.5% de C. En otras palabras, para aleaciones entre 0.18 y 0.50% de C, el
cambio alotrópico empieza y termina a temperatura constante. Nótese que
cualquier aleación que contenga más de 0.5% de C solidificará en austenita
directamente (a la derecha del punto B).
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. Esta
mezcla eutéctica, como ya explicamos, se llama ledeburita, y la ecuación puede
escribirse como:
La microestructura de esta mezcla eutéctica generalmente no resulta visible
debido a que la austenita no es estable a temperatura ambiente y sufre varias
reacciones durante el enfriamiento.

8. Se puede observar que a 1666ºF ocurre un cambio de estructura cristalina
de Fe puro g (FCC) a a (BCC). El pequeño área a la izquierda de la línea GH, es
una solución sólida de una pequeña cantidad de carbono disuelto en Fe a (BCC),
y se llama ferrita. El diagrama muestra una tercera línea horizontal HJK, que
representa la reacción eutectoide. El punto eutectoide, J, está situado a 0.80% de
C y a 1333ºF. Cualquier porción de austenita presente se transformará en una fina
mezcla eutectoide de ferrita y cementita, llamada perlita. La ecuación que describe
la reacción eutectoide es:
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% de C). Así, los aceros que contienen menos del 0.8% de C se
llaman aceros hipoeutectoides, en tanto que los que tienen entre 0.8 y 2% 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.

9. Coordenadas del diagrama.
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 grafica 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 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. 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.
Si queremos analizar el estado de una aleación a una determinada temperatura
bastará con fijar sus coordenadas (composición, temperatura) en la gráfica. Si el
punto está por encima de la línea de inicio de transformaciones tendremos líquido;
por este motivo a esa línea se le denomina LÍQUIDUS. Si el punto está por debajo
de la línea de final de transformaciones, la aleación estará totalmente sólida, por lo
que esa línea recibe el nombre de SÓLIDUS. Una aleación cuya composición y
temperatura den un punto entre las dos líneas estará en plena transición entre
líquido y sólido. 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

10. 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.
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. En una transformación isométrica: • No se altera la forma
ni el tamaño de la figura. • Solo cambia la posición( orientación o sentido de esta)
TIPOS DE TRANSFORMACIONES ISOMÉTRICAS: • Simetrías o reflexión (Axial
o especula / Central). • Traslaciones. • Rotaciones o giros.