ensayo. digrama de equilibrio de hierro-carbono

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la educación superior
Instituto Universitario Tecnológico Antonio José de Sucre
Barquisimeto, Edo-Lara.
Diagrama de Fe-C
Alumno: Diego F
C.I: 31.367.458
Sección: AA-2023-2
Prof.: Henry R.
Especialidad: Mecánica M.

2. En esta oportunidad estaré abordando la temática referida al Diagrama Hierro Carbono (20%)
especificando aspectos que permitan identificar las aleaciones de Hierro, así como estudiar el
diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro.
En relación al Diagrama Hierro Carbono (20%), procederé a detallar los siguientes aspectos:
El Hierro, es un metal de color gris plateado, buen conductor de la electricidad, blando, dúctil y
maleable y presenta propiedades magnéticas. Es uno de los metales más útiles debido a su gran
abundancia y a su facilidad de obtención. Se define como un metal alotrópico, que puede existir
en más de una estructura reticular dependiendo fundamentalmente de la temperatura. El hierro
puro tiene muy pocas aplicaciones industriales pero, formando aleaciones con carbono y otros
elementos, es el metal más utilizado en la industria actual.
Este metal en las aleaciones hierro-carbono, se puede encontrar en distintos constituyentes en
función de la concentración de los componentes químicos (Fe y C) y de la temperatura. Los más
importantes son:
Austenita: es una solución sólida por inserción de carbono en hierro ϒ (hasta 2,11% de C). No se
encuentra a temperatura ambiente. Es blando, deformable, tenaz y muy resistente al desgaste. Es
el constituyente más denso del acero y es no magnético. Presenta una estructura FCC y comienza
a formarse a 727 °C.
Ferrita: solución sólida de carbono en hierro α. Es el constituyente más blando del acero. Disuelve
muy poco carbono (menos de 0,008%) por lo que se considera hierro α.
Cementita: es el carburo de hierro (Fe3C). Es el más duro y frágil (6,67% C).
Perlita: es el microconstituyente eutectoide formado por ferrita (88,7%) y cementita (11,3%). El
contenido en carbono de la aleación es de 0,77%.
Ledeburita: es una aleación eutéctica con un contenido en carbono de 4,3% compuesta por
austenita y cementita. Es propio de las fundiciones.
En referencia a las características las aleaciones hierro-carbono se caracterizan en hierro
industrialmente puro, acero y fundición. Se considera hierro industrialmente puro a una aleación
hierro-carbono con un contenido en carbono inferior al 0,03%. Se denomina acero a toda aleación
de hierro-carbono cuyo contendido en carbono se sitúa generalmente por debajo del 2% y
superior al 0,03%. Se designa fundición a las aleaciones hierro-carbono cuyo contenido en
carbono es superior a la de un acero e inferior a un 4% aproximadamente de carbono. La máxima
proporción de carbono que se puede disolver es 6,67% (carburo de hierro, cementita). Las
aleaciones con un contenido en carbono superior a un 5% carecen de utilidad industrial, a causa
de su extrema fragilidad (la cementita es un constituyen muy duro y frágil)

3. Respecto a los Tipos de aleaciones de hierro, se encuentran los siguientes:
Aceros con bajo contenido en carbono: constituyen la mayor parte de todo el acero empleado.
Contienen menos del 0,25% en peso de carbono, no responden a tratamiento térmico para
obtener martensita (temple) ni se puede endurecer por acritud. La microestructura que presentan
se corresponde a ferrita y perlita por lo que son relativamente blandos y poco resistentes pero con
extraordinaria ductilidad y tenacidad. La adición de elementos como Cu, V, Ni y Mo mejora mucho
sus resistencia mecánica que puede aumentar aplicando un tratamiento térmico adecuado y,
además, mantiene su facilidad para el mecanizado. Estos aceros, denominados de alta resistencia
y baja aleación, se emplean en componentes donde la resistencia mecánica es crítica: puentes,
torres, columnas de soportes de edificios altos, bastidores de camiones y vagones.
Aceros medios en contenido en carbono: contienen entre del 0,25% y el 0,60% en peso de
carbono. Estos aceros pueden ser tratados térmicamente mediante austenización, temple y
revenido para mejorar sus propiedades mecánicas. La microestructura es, generalmente,
martensita revenida. La adición de elementos como Cr, Ni y Mo facilita el tratamiento térmico de
estos aceros que, en ausencia de estos elementos es más difícil. Son más resistentes que los
aceros bajos en carbono pero menos dúctiles y maleables. Se suelen utilizar para fabricar
martillos, cigüeñales, pernos, etc.
Aceros con alto contenido en carbono: contienen entre 0,60% y 1,4% de peso en carbono. Son
más duros y resistentes (menos dúctiles) que los otros aceros al carbono. Casi siempre se utilizan
con tratamientos de templado y revenido que los hacen muy resistentes al desgaste y capaces de
adquirir la forma de herramienta de corte. Generalmente, contienen Cr, V, W y Mo que dan lugar
a las formación de carburos muy duros. Se utilizan para herramientas de corte, matrices para
fabricar herramientas de herrería y carpintería. Por ejemplo: cuchillos, navajas, hojas de sierra,
brocas de cemento, corta tubos, muelles e hilos de gran resistencia, etc.
Ahora bien, para estudiar el diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro; voy a considerar
lo siguiente:
El Diagrama de Equilibrio Hierro - Carburo de Hierro o diagrama de fases (Fe-C) representan las
transformaciones 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) tenga tiempo para completarse. El mismo 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 pate 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 compuesto
intersticial, llamado carburo de hierro que contiene un 6.67% de C en peso

4. Antes de estudiar un diagrama, es importante notar que si se trata de un verdadero diagrama de
equilibrio, puede 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 periodo 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 solida
a se llama austenita. La segunda figura muestra ampliada la porción del diagrama dela esquina
superior izquierda. Esta se conoce como región delta. Debido a la solución solida d. A2720°F se
encuentra una línea horizontal que nos marca la reacción peritectica. Dicha reacción responde a la
ecuación:
Liquido + δ → Austenita (enfriamiento)
← (calentamiento)
El diagrama de aleación de 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 sistema en función de la
temperatura y de la concentración de cada uno de los componentes de la mezcla.
También 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 carbono en función del
porcentaje de carbono contenido en la mezcla y de la temperatura.
Otro de los aspectos a considerar son las 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 gráfica 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 sí 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.

5. 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 de 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
si y que además se cortan en lo que es un punto denominado origen. Así mismo 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 con fijar sus
coordenadas (composición, temperatura) en la gráfica. El punto está por encima de la línea de
inicio de transformaciones tendremos líquidos; por este motivo esa línea se le denomina liquidus.
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 solidus. Una aleación cuya composición y
temperatura den un punto entre las dos líneas estará en plena transición entre líquido y sólido.
Igualmente es necesario abordar el tópico referido a las zonas:
Es importante destacar aquí a las zonas, también se les llama husos. Las zonas, son los límites o
bordes de cada grafico o diagrama.
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
solida formada exclusivamente por austenita.
3. En la tercera zona corresponde a aceros con un muy bajo contenido en C y temperaturas
en torno a los 1400 °C. se corresponde con una única fase solida de acero.
4. En la cuarta zona también con bajo contenido en C pero a temperaturas menores. (en
torno a los 700 °C) se encuentra en fase sólida y está formada por ferrita.
Por ultimo tenemos, las ecuaciones isométricas:
En la geometría, 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, por lo tanto congruente a la original.

6. 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 tienen 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.