Presentación diagrama hierro-carbono

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLIGIA
“ANTONIO JOSE DE SUCRE”
EXTENSION PUERTO LA CRUZ
REALIZADO POR:
José Ramón Elías Villegas DíazC.I.:
V-20.358.536
Asignatura: Metalurgia, Sección AA
TECNOLOGIA MECANICA, MENCION MATENIMIENTO
Barcelona, febrero de 2024.
DIAGRAMA HIERRO CARBONO

2. Hierro
Es un elemento químico con el símbolo Fe y número atómico 26. Se
trata de un metal de color gris plateado, maleable, dúctil, tenaz y
magnético. Es el cuarto elemento más abundante en la corteza
terrestre y el metal más utilizado en la industria.
Constitución
La constitución del hierro, o su estructura cristalina, puede variar dependiendo de la temperatura y la presión a la que se
encuentre.
A temperatura ambiente:
•El hierro se encuentra en una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
•En esta estructura, los átomos de hierro se encuentran en los vértices y en el centro de un cubo.
•La estructura BCC es estable a temperatura ambiente y presión atmosférica.
A altas temperaturas:
•Por encima de 912 °C, el hierro se transforma en una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC).
•En esta estructura, los átomos de hierro se encuentran en los vértices y en el centro de cada cara de un cubo.
•La estructura FCC es más densa que la BCC y tiene una mayor ductilidad y maleabilidad.
A altas presiones:
•A presiones superiores a 130 GPa, el hierro se transforma en una estructura hexagonal compacta (HCP).
•En esta estructura, los átomos de hierro se encuentran en capas hexagonales apiladas una encima de la otra.
•La estructura HCP es la más densa de las tres y es la que se encuentra en el núcleo de la Tierra.

3. Características del hierro:
Propiedades físicas:
•Color: gris plateado
•Brillo: metálico
•Dureza: duro y resistente
•Maleabilidad: se puede deformar en láminas delgadas
•Ductilidad: se puede convertir en hilos
•Tenacidad: resiste la rotura
•Magnetismo: es atraído por los imanes
•Punto de fusión: 1538 °C
•Punto de ebullición: 3000 °C
•Densidad: 7,874 g/cm³
•Conductividad eléctrica: buena
•Conductividad térmica: buena
Propiedades químicas:
•Número atómico: 26
•Símbolo: Fe
•Masa atómica: 55,845 u
•Electronegatividad: 1,83
•Valencia: 2, 3
•Estados de oxidación: +2, +3
•Reactividad: reacciona con el oxígeno y el agua para formar
óxidos e hidróxidos
•Solubilidad: soluble en ácidos diluidos

4. Tipos de aleaciones de hierro
Las aleaciones de hierro son materiales que contienen hierro como elemento principal. Se
clasifican en dos tipos principales:
1. Aceros:
•Aleaciones de hierro y carbono con un contenido de carbono inferior al 2%.
•Propiedades: Duras, resistentes, dúctiles y maleables.
•Tipos:
• Aceros al carbono:
• Acero dulce: bajo contenido de carbono (0,05% - 0,25%). Se utiliza en la
construcción, maquinaria y herramientas.
• Acero medio: contenido de carbono medio (0,25% - 0,60%). Se utiliza en la
fabricación de engranajes, ejes y muelles.
• Acero duro: alto contenido de carbono (0,60% - 1,50%). Se utiliza en la fabricación de
herramientas de corte, taladros y matrices.
• Aceros de baja aleación:
• Contienen pequeñas cantidades de otros elementos como cromo, níquel, molibdeno
y vanadio.
• Propiedades: Mayor resistencia a la corrosión, al desgaste y a las altas temperaturas.
• Aceros inoxidables:
• Contienen cromo (más del 10%) y otros elementos como níquel, molibdeno y titanio.
• Propiedades: Resistentes a la corrosión, a la oxidación y a las altas temperaturas.

5. 2. Hierros fundidos:
•Aleaciones de hierro y carbono con un contenido de carbono superior al 2%.
•Propiedades: Frágiles, duras y resistentes a la compresión.
•Tipos:
• Hierro fundido gris:
• Contiene grafito en forma de escamas.
• Propiedades: Buena resistencia a la compresión, baja ductilidad.
• Aplicaciones: Bloques de motor, tuberías, radiadores.
• Hierro fundido blanco:
• Contiene carburo de hierro en forma de cementita.
• Propiedades: Muy duro y resistente al desgaste.
• Aplicaciones: Molinos, trituradoras, maquinaria.
• Hierro dúctil:
• Se obtiene mediante un tratamiento térmico del hierro fundido gris.
• Propiedades: Más dúctil que el hierro fundido gris, buena resistencia a la tracción.
• Aplicaciones: Tubos, piezas de automóviles, maquinaria.

6. Diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro
El diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro, también conocido como diagrama de fases hierro-
carbono, es un gráfico que muestra las fases que se encuentran en las aleaciones de hierro y carbono a
diferentes temperaturas y composiciones. Es una herramienta importante para comprender las
propiedades y el comportamiento de los aceros y fundiciones.

7. Las principales características del diagrama son:
•Eje horizontal: Muestra la composición de la aleación en porcentaje de carbono.
•Eje vertical: Muestra la temperatura.
•Fases: Las áreas del diagrama están etiquetadas con las fases que están presentes en esa región.
•Líneas: Las líneas del diagrama representan las reacciones invariantes que ocurren en las aleaciones.
Las fases que se encuentran en el diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro son:
•Ferrita (α): Una fase sólida a base de hierro con una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC). Es blanda,
dúctil y magnética.
•Austenita (γ): Una fase sólida a base de hierro con una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC). Es dura,
tenaz y no magnética.
•Cementita (Fe3C): Un compuesto intermetálico duro y quebradizo.
•Ledeburita: Una mezcla eutéctica de austenita y cementita.
•Perlita: Una mezcla eutectoide de ferrita y cementita.

8. Coordenadas del diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro:
Puntos importantes del diagrama:
•Punto eutéctico: (4,3% C, 1148 °C) - Se forma la ledeburita (mezcla eutéctica de austenita y
cementita).
•Punto eutectoide: (0,77% C, 727 °C) - Se forma la perlita (mezcla eutectoide de ferrita y cementita).
•Punto A1: (1333 °C) - Transformación de la ferrita en austenita.
•Punto A3: (912 °C) - Transformación de la austenita en ferrita.
•Punto Acm: (727 °C) - Transformación de la austenita en cementita y perlita.
•Punto Ar1: (727 °C) - Transformación de la austenita en perlita.
•Punto Ar3: (912 °C) - Transformación de la austenita en ferrita.
Coordenadas de otros puntos de interés:
•Ferrita pura: (0% C, 1538 °C)
•Cementita pura: (6,67% C, 1250 °C)

9. Ecuaciones Isométricas en el Diagrama Hierro-Carbono
Las ecuaciones isométricas en el diagrama hierro-carbono se utilizan para calcular las
composiciones y temperaturas en las que se encuentran las diferentes fases presentes en las
aleaciones de hierro y carbono. Estas ecuaciones se basan en las líneas y puntos del
diagrama, que representan las reacciones invariantes que ocurren en las aleaciones.
Las principales ecuaciones isométricas en el diagrama hierro-carbono son:
1. Ecuación de la línea eutéctica:
Esta ecuación representa la composición del punto eutéctico (4,3% C, 1148 °C), donde se
forma la ledeburita (mezcla eutéctica de austenita y cementita).
2. Ecuación de la línea eutectoide:
Esta ecuación representa la composición del punto eutectoide (0,77% C, 727 °C), donde se
forma la perlita (mezcla eutectoide de ferrita y cementita).
3. Ecuación de la línea A1:
Esta ecuación representa la temperatura a la que la ferrita se transforma en austenita (A1).

10. 4. Ecuación de la línea A3:
Esta ecuación representa la temperatura a la que la austenita se transforma en ferrita (A3).
5. Ecuación de la línea Acm:
Esta ecuación representa la composición a la que la austenita se transforma en cementita y
perlita (Acm).
6. Ecuación de la línea Ar1:
Esta ecuación representa la temperatura a la que la austenita se transforma en perlita (Ar1).
7. Ecuación de la línea Ar3:
Esta ecuación representa la temperatura a la que la austenita se transforma en ferrita (Ar3).