digrama de hierro carbono

1. DIAGRAMA HIERRO
CARBONO
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
EXTENSIÓN SAN FELIPE
Estudiante: Br. Andrea Suarez
C.I. Nº: 29.881.122
Escuela: 79
San Felipe, agosto 2020

2. El hierro
El hierro o fierro1 2 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)1 y tiene una masa atómica de 55,847
u.
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, 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 ser producido por la
fusión en el núcleo de estrellas masivas; los
elementos más pesados que el hierro solo pueden
crearse en supernovas.

3. CONSTITUYENTES DEL HIERRO
Ferrita. Aunque la ferrita es una solución sólida de carbono en hierro
alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequeña, que no
llega a disolverse a 0,008% de carbono, por eso se la considera como
hierro alfa puro. La máxima solubilidad del carbono en el hierro alfa es
del 0,02% a 723 °C. La ferrita es el más blando y dúctil de los
constituyentes de los aceros. Cristaliza en la red cúbica centrada,
tiene una dureza de 90 HB, con una resistencia a la rotura de 28
kg/mm2, y un alargamiento del 40%. Es magnética.
Cementita. Es el carburo de hierro, CFe, y contiene, por tanto, el
6,67% de carbono y el 93,33% de hierro. Es el constituyente más puro
y frágil de los aceros, alcanzando una dureza Brinell de 700
(aproximadamente, 68 HRc). Es magnética hasta los 210 °C, a partir
de los cuales pierde su magnetismo. Esta temperatura recibe el
nombre de «punto de Curie». Cristaliza en la red ortorrómbica.

4. CONSTITUYENTES DEL HIERRO
Perlita. Está compuesta por un 86,5% de ferrita y un 13,5% de
cementita. Tiene una dureza de aproximadamente 200 HB, una
resistencia a la rotura de 80 kg/mm2 y un alargamiento de un 15%.
El nombre de la perlita se debe a las irisaciones que adquiere al ser
iluminada, parecidas a las de las perlas. 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 éste es brusco, la estructura queda más borrosa y se
denomina sorbita
Austenita. Es el constituyente más denso de los aceros y está
formada por una solución sólida de carbono en hierro gamma. La
proporción de carbono disuelto varía desde el 0% hasta el 1,76%,
correspondiendo este último porcentaje de máxima solubilidad a la
temperatura de 1.130 °C.

5. CONSTITUYENTES DEL HIERRO
Martensita. Después de la cementita, es el constituyente más
duro de los aceros. La martensita es una solución sólida
sobresaturada de carbono en hierro alfa. Se obtiene por
enfriamiento muy rápido de los aceros, una vez elevada su
temperatura lo suficiente para conseguir su constitución
austenítica.
Troostita. Se produce por transformación isotérmica de la
austenita entre los 500 °C y 600 °C, es decir, enfriándola
rápidamente hasta la temperatura indicada y manteniéndola a
este nivel constante hasta que toda la austenita se haya
transformado en troostita. También se obtiene ésta enfriando
la austenita a una velocidad algo inferior a la crítica. La
troostita se presenta en forma de nódulos compuestos de
laminillas radiales, de cementita sobre ferrita, parecidas a las de
la perlita, pero más finas. Su dureza es de 450 HB; su
resistencia, de 250 kg/mm2, y su alargamiento del 7,5%.

6. CONSTITUYENTES DEL HIERRO
Sorbita. Se produce también por transformación isotérmica de
la austenita, aunque entre los 600 °C y 650 °C, es decir,
enfriando rápidamente la austenita, que deberá estar en
temperaturas por encima de la crítica superior, hasta la
temperatura indicada y manteniéndola a este nivel constante
hasta su total transformación en sorbita.
Bainita. Se obtiene por la transformación que sufre la austenita
entre los 250 °C y 550 °C. Se enfría ésta rápidamente hasta la
temperatura indicada y se la mantiene luego a este nivel
constante hasta la total transformación de la austenita en
bainita.
Ledeburita. No es un constituyente de los aceros, sino de las
fundiciones. Se encuentra en las aleaciones hierro-carbono
cuando el porcentaje de carburo de hierro aleado es superior al
25%, es decir, con un contenido total mayor de 1,76% C.

7. CONSTITUYENTES DEL HIERRO
Steadita. Es un constituyente de naturaleza eutéctica, de
fluidez perfecta, que aparece en las fundiciones con más
del 0,15% de fósforo. Como la steadita se compone de un
10% de fósforo y casi todo el fósforo de la fundición se
encuentra en este constituyente, se puede calcular el
porcentaje de steadita que contiene la fundición por su
contenido en fósforo. Es muy dura y frágil. Funde a los 960
°C.
Grafito. Es uno de los tres estados alotrópicos en que se
encuentra el carbono libre en la naturaleza, siendo los otros
dos el diamante y el carbono amorfo. El grafito es blando,
untuoso, de color gris oscuro y de peso específico 2,25.

8. 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: 911-1392 °C; presenta una red
cúbica centrada en las caras (FCC).
• Hierro-δ: 1392-1539 °C; vuelve a presentar
una red cúbica centrada en el cuerpo.
• Hierro-ε: Puede estabilizarse a altas
presiones, presenta estructura hexagonal
compacta (HCP).
Características del hierro

9. Tipos de aleaciones de hierro
El hierro puro es demasiado suave y reactivo para ser de mucho uso real, por lo que la
mayor parte del «hierro» que usamos para fines cotidianos es en realidad en forma de
aleaciones de hierro: el hierro mezclado con otros elementos (especialmente el carbono)
formas más elásticas del metal, incluyendo el acero. En términos generales, el acero es una
aleación de hierro que contiene hasta alrededor de 2 por ciento de carbono, mientras que
otras formas de hierro contienen alrededor de 2-4 por ciento de carbono. De hecho, hay miles
de tipos diferentes de hierro y acero, todos contienen cantidades ligeramente diferentes de
otros elementos de aleación.
Arrabio
Arrabio es el nombre que se le da al hierro bruto básico. El arrabio se elabora calentando
un mineral de hierro (rico en óxido de hierro) en un alto horno: una enorme chimenea
industrial, en forma de cilindro, en la que se introducen grandes corrientes de aire caliente en
«explosiones» regulares. Dentro del horno, el mineral de hierro reacciona químicamente con
el coque (una forma rica en carbono de carbón) y la piedra caliza.

10. Tipos de aleaciones de hierro
Hierro fundido
El hierro fundido es simplemente hierro líquido que se ha fundido: se vierte en un molde y
se deja enfriar y endurecer para formar una forma estructural acabada, como una tubería, un
engranaje o una viga grande para un puente de hierro. El alto contenido de carbono del hierro
fundido (lo mismo que el arrabio, aproximadamente 3-4 por ciento) lo hace extremadamente
duro y quebradizo.
Hierro forjado
El hierro forjado es un material muy diferente fabricado mezclando hierro líquido con algo
de escoria. El resultado es una aleación de hierro con un contenido de carbono mucho
menor. El hierro forjado es más suave que el hierro fundido y mucho menos resistente, por lo
que se puede calentar para darle forma con relativa facilidad, y también es mucho menos
propenso a la oxidación.

11. Tipos de aleaciones de hierro
Acero
El acero es un material tan increíblemente útil que tendemos a hablar de él como si fuera
un metal por derecho propio. Sin embargo, está hecho esencialmente de hierro (con un
porcentaje de carbono que oscila entre 0,03% y 1,075%). En segundo lugar, hay literalmente
miles de diferentes tipos de acero, muchos de ellos diseñados con precisión por los científicos
materiales para realizar un trabajo en particular en condiciones muy exigentes. Puedes
conocer más diferencias entre hierro y acero.
Esto son los tipos de hierro que más se usan en construcción, aunque hoy día existen
otros materiales que presentan aún mejores prestaciones.
Arrabio Hierro fundido Hierro forjado Acero

12. Diagrama de equilibrio hierro
carburo de hierro
Como resultado de los métodos de fabricación, se
encuentran siempre presentes en el acero los
siguientes elementos: carbono, manganeso, fósforo,
azufre, silicio, y trazas de oxígeno, nitrógeno y
aluminio. Frecuentemente se le agregan diversos
elementos de aleación, como el níquel, cromo, cobre,
molibdeno y vanadio. El más importante de los
elementos mencionados que contiene el acero es el
carbono, y es necesario comprender el efecto que
tiene el carbono sobre la estructura interna del acero,
para entender el tratamiento térmico de los aceros al
carbono y de los de baja aleación.

13. Diagrama de equilibrio hierro
carburo de hierro
Hierro alfa α (Ferrita): Esta forma existe por debajo de
911°C. La máxima que se obtiene es la de 0,008% de
carbono a la temperatura ordinaria y la de 0,025% a 723°C,
que es la temperatura a la que se alcanza la mayor
saturación. Es magnético hasta los 786°C y deja de serlo
entre los 768° y los 911°C (Hierro beta β).
Hierro gamma γ (Austenita): Corresponde al estado
alotrópico comprendido entre las temperaturas de 911°C y
las 1400°C. Puede disolver mayor cantidad de carbono
(hasta un 2% a 1130°C). Es más denso y dilatable que el
hierro alfa además de no ser magnético.

14. Diagrama de equilibrio hierro
carburo de hierro
Hierro delta δ: Corresponde al estado alotrópico
comprendido entre los 1440°C y la temperatura de
fusión 1539°C. Disuelve, como el alfa, poco carbono,
alcanzando la máxima solubilidad a 1492°C. (El 0,1%).
Es débilmente magnético.
Carburo de hierro: Generalmente, cuando el carbono
no está en solución en el hierro, forma un compuesto
Fe3C que es extremadamente duro y frágil y que se
conoce con el nombre de cementita.

15. Diagrama de equilibrio hierro carburo
de hierro (coordenadas)

16. Zonas

17. Ecuaciones isométricas