4.2.2.- ANÁLISIS DE UN DIAGRAMA DE FASES

Diagrama de fases de una aleación totalmente soluble en estado líquido e insoluble en estado sólido.

Diagrama de fases de una aleación totalmente soluble en estado líquido y sólido

Diagrama de fases de una aleación totalmente soluble en estado líquido y parcial en estado sólido.

4.3.- DIAGRAMA Fe-CLa distribución del diagrama es la siguiente:

Hierro puroDe 0% C a 0,008% C

Aceros Desde 0,008 %C hasta 1,76 % C

C < 0,89 %: acero hipoeutectoide.C > 0,89 %: acero hipereutectoide

Fundiciones De 1,76% C a 6,67 % C

En el diagrama Fe-C, sólo se llega al 6,67 % de C.

Con este porcentaje se forma cementita (Fe3C, carburo de hierro) que es un material duro y frágil.

Por encima de este porcentaje, el carbono precipita como grafito y no se usa industrialmente.

http://www2.ing.puc.cl/icmcursos/metalurgia/apuntes/cap1/18/

Punto eutéctico (C) 1.147°Cse forma ledeburita (austenita +cementita)

contenido de C superior al 2,14%.

punto eutectoide (O) 720°Cse forma perlita (ferrita +cementita)

contenido de C superior al 0,2%.

• A, B, C y D línea de liquidus• A, H, J, E, F y D línea de solidus.

punto peritéctico (J) 1.499°Cse forma la austenitacontenido de C entre 0,1% y 0,5%.

720

2,14 4,3 6,670,8

1499

1147

Punto eutéctico (C) 1.147°Cse forma ledeburita (austenita +cementita)

contenido de C superior al 2,14%.

punto eutectoide (O) 720°Cse forma perlita (ferrita +cementita)

contenido de C superior al 0,2%.

720

2,14 4,3 6,670,8

1499

1147

Son aquellos que, como principal elemento, contienen hierro. (en latín ferrum: hierro)

El hierro es el metal mas importante del sistema productivo y elsegundo en abundancia (1º aluminio) (edificios, transportes, máquinas, ...)

Características del hierro:Símbolo: FePunto de fusión: 1538ºC (antes de esta temperatura se vuelve pastoso y fácilmente se

puede cambiar la forma mediante golpes)

Resistencia a la tracción: 12kg/mm2

Densidad: 7,8kg/dm3

Se magnetiza fácilmente Dúctil y maleable

Como las propiedades del hierro puro no son buenas, se mezcla con otros elementos.

4.3.1.- METALES FERROSOS

CaracterísticasComposiciónMaterial

Más duro que hierroFácil de soldar

hierro+carbono (C<2%)Acero

Hacer piezas por moldeohierro+mucho carbono (C>2%)

Hierro coladoo Fundición

Resistente a la corrosiónhierro+carbono+cromoAcero inoxidable

El hierro sólo se usa para fabricar objetos de forja y núcleos de electroimanes. Generalmente se combina con carbono para mejorar sus aplicaciones.

4.3.1.1- TIPOS DE METALES FERROSOS

aceros no aleadosContienen otros metales en proporción inferior al 1%.

Son duros, tenaces, dúctiles y maleables.

Se emplean para fabricar tornillos, bisagras y planchas de carrocería.

aceros de baja aleaciónContienen otros metales en proporción comprendida entre el 1 % y el 5 %.Son muy duros y tenaces pero menos dúctiles que los no aleados.Se emplean para fabricar herramientas y rodamientos.

aceros de alta aleaciónContienen otros metales cuya proporción supera el 5%.

Son medianamente duros y muy resistentes a la oxidación.

El más conocido es el acero inoxidable, que tiene muchas aplicaciones: depósitos, cubiertos, etc.

4.3.1.2- TIPOS DE ACEROS

4.3.2.- REPRESENTACIÓN DIAGRAMA Fe-C

En la solidificación aparece una solución sólida llamada austenitapara proporciones inferiores al 1,76% de carbono, y con un 4,30%se crea un eutéctico llamado ledeburita.

Esto provoca la primera clasificación del sistema hierro-carbono: se habla de aceros si la proporción de carbono es inferior a 1,76%, y de fundiciones para proporciones entre 1,76 y 6,67%.

La austenita también se llama hierro-γ, y tiene una red cúbica centrada en las caras (FCC) que en su interior admite átomos de carbono. Pero cuando se contrae la red al disminuir la temperatura, disminuye la solubilidad como ya sabemos, y se expulsa el carbono sobrante en forma de cementita. Cuando la temperatura baja hasta 723° C el hierro sufre un cambio alotrópico y su red se transforma en cúbica centrada en el cuerpo (BCC), que no acepta apenas átomos de carbono en su seno; entonces el hierro se denomina ferrita o hierro-α. Este cambio de solubilidad en estado sólido conlleva la formación de un eutectoide llamado perlita con una concentración de 0,89% de carbono que está formado por láminas de ferrita y de cementita.

A los aceros que tienen una proporción menor que 0,89% de carbono se les denomina hipoeutectoides, y si tienen entre 0,89 y 1,76% de carbono, hipereutectoides.

4.3.3.- COMPOSICIÓN DE LAS ALEACIONES Fe-Ca) Ferrita:

Solución sólida de carbono en hierro α. Solubilidad pequeña a temperatura ambiente, (disuelve como máximo el 0,008% de carbono). Por esta razón, se considera a la ferrita como hierro α puro. Es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Tiene una dureza de 90 HB y una resistencia a la rotura de 28 kg/mm2, puede sufrir alargamientos del 30 al 40%, y posee propiedades magnéticas.

b) Cementita o carburo de hierro (Fe3C)Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, puede alcanzar una dureza de 800 HB, tiene propiedades magnéticas hasta los 210°C, y a partir de esta, temperatura pierde las propiedades magnéticas.

c) PerlitaEstá formada por 86,5% de ferrita y 13,5% de cementita. Tiene una dureza de 200 HB, una resistencia a la rotura de 80 kg/mm2, y un alargamiento del 15%.

d) AustenitaEstá formada por una solución sólida por inserción de carbono en hierro γ. La proporción de carbono disuelto varía desde el 0 al 1,76%. Es el constituyente más denso de los aceros. Su dureza puede alcanzar los 300 HB, una resistencia de 100 kp/mm2, y un alargamiento de un 30%. No es magnética.