Elementos Estructurales Del Vehículo

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Profesor: César Malo Roldán Elementos Estructurales del Vehículo Aleaciones Hierro - Carbono

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Aleaciones Hierro - Carbono

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El hierro. Características.• Hierro puro según norma: <0.008 C• Funde a 1540 ºC• Cambia la estructura de cristalización según

enfriamiento o calentamiento: Alotrópicos• Con sus cambios alotrópicos van cambios en

la propiedades del hierro.– Magnetismo o No magnetismo

• Propiedades y características– Blanco azulado– Dúctil y maleable– Conductor de electricidad y calor

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El hierro. Formas Alotrópicas (Alfa)

• Hierro α: – Red cúbica centrada.– Existe como forma

alotrópica hasta los 910 ºC (β) si bien cambia sus propiedades.

– Hasta los 768ºC es magnético.

– Desde 768 a 910ºC no es magnético. Hierro β

– Poca capacidad de disolución del carbono. (máx. 0,02% a 768ºC)

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El hierro. Formas Alotrópicas (Gamma)

• Hierro γ: – Red cúbica centrada en

las caras.– Entre 910 y 1400 ºC– Más denso y dilatable

que el hierro β.– No es magnético– Mucha capacidad de

disolución del carbono. (hasta 2% a 1130ºC)

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El hierro. Formas Alotrópicas (Delta)

• Hierro δ: – Red cúbica centrada.– Entre 1400 y 1539ºC

(temperatura de fusión) Más denso y dilatable que el hierro γ.

– Débilmente magnético– Poca capacidad de

disolución del carbono. (hasta 0.1% a 1492ºC)

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El hierro. Formas Alotrópicas (Resumen)

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Aleaciones Hierro-Carbono. DEFINICIÓN

• Se definen como – las sustancias que se obtienen por fusión del

hierro, carbono y otros elementos como azufre, fósforo, oxígeno y nitrógeno que entran a formar parte de la aleación con carácter de impureza.

• El carbono puede encontrarse en la aleación de tres formas:– Disuelto en Fe α y Fe β formando soluciones sólidas por

inserción.– Combinado, formando con el hierro un compuesto

intermetálico Fe3C (cementita)– Libre, formando láminas o nódulos.

• En aleaciones:– a MAYOR contenido de carbono son más DURAS Y

FRAGILES.– a MENOR contenido de carbono son más DUCTILES Y

ELASTICAS.

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Aleaciones Hierro-Carbono. ACEROS

• Se definen como – las aleaciones de hierro y carbono

donde el contenido en carbono es inferior al 2%.

• Tipos:– Aceros hipoeutectoides, si el contenido

en carbono es inferior al 0.8%– Aceros eutectoides, si el contenido es de

0,8% de carbono– Aceros hipereutectoides, si el contenido

en carbono esta comprendido entre el 0,8 y el 2%

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Aleaciones Hierro-Carbono.FUNDICIONES

• Se definen como – las aleaciones de hierro y carbono

siendo el contenido en carbono mayor del 2% y menor del 7%.

• Tipos:– Fundiciones hipoeutécticas, si el

contenido en carbono esta comprendido entre el 2% y el 4%

– Fundiciones eutécticas, si el contenido es de 4,3% de carbono

– Fundiciones hipereutécticas, si el contenido en carbono es mayor del 4.3 %

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Aleaciones en diagrama Hierro-Carbono

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asAcero eutectoide

Fundición eutéctica

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Diagrama Hierro-Carbono

LIQUIDO

SÓLIDO

EN

FR

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IEN

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DE

L

HIE

RR

O

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Componentes EstructuralesAceros y Fundiciones

• Ferrita (α o β):– Solución sólida por

inserción de C en Fe α y Fe β.

– Solubilidad 0.008% de Carbono a temperatura ambiente.

– Constituyente más blando, maleable y magnético.

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Ferrita

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Componentes EstructuralesAceros y Fundiciones

• Cementita:– Es un compuesto

químico: Carburo de hierro (Fe3C ).

– Contenido en carbono de 6.67%

– Es el constituyente más duro y frágil de los aceros.

– Magnético hasta los 210ºC que pierde esta propiedad.

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Acero hipereutectoide: perlita + CEMENTITA reticular

CEMENTITA

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CEMENTITA

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Componentes EstructuralesAceros y Fundiciones

• Perlita:– Mezcla eutectoide formada

por ferrita y cementita y contenido de 0.8% de Carbono.

– Esta formada por láminas alternativas de ferrita (86.5%) y cementita (13.5%). De estructura muy fina (huellas dactilares) .

– Más dura y resistente que la ferrita, pero más blanda y maleable que la cementita.

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Acero eutectoide: PERLITA

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PERLITA

(eutectoide)

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Componentes EstructuralesAceros y Fundiciones

• Austenita:– Solución sólida por inserción

de carbono en Fe γ (0 a 1.7% de Carbono).

– Solo es estable a elevadas temperaturas desdoblándose a temperaturas inferiores en ferrita y cementita .

– Es el componente más denso.– No es magnética.– Gran plasticidad y fácil trabajo

(forja, estampación,...)

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AUSTENITA

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AUSTENITA

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Componentes EstructuralesAceros y Fundiciones

• Ledeburita:– Formada por una mezcla

eutéctica de austenita 34.5% y cementita 64.5% y contiene un 4.3% de carbono.

– Punto de fusión más bajo 1145ºC.

– Gran fluidez y poca importancia sus propiedades mecánicas.

– En fundiciones ordinarias no aparece a temperatura ambiente ya que se descompone en perlita y cementita

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LEDEBURITA: austenita y cementita

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LEDEBURITA

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Otros constituyentes• Carburos:

– Compuestos muy duros formados por la combinación de azufre y manganeso con carbono.

– Conservan la dureza al acero a elevadas temperaturas.

• Inclusiones no metálicas:– Elementos extraños que aparecen en los aceros,

disminuyendo las características y propiedades mecánicas de los aceros

• Sulfuro de manganeso: es dúctil pudiéndose deformar por forja. Es el menos perjudicial.

• Óxidos y silicatos: son inclusiones muy peligrosas y muy frágiles, ya que en forja o laminación forman grietas en los aceros que los tienen.

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

HIPOEUTECTOIDES

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

HIPOEUTECTOIDES - Resumen

• Puntos 2 y 3: una sola fase sólida formada por Austenita.

• Punto 3: transformación de la Austenita en Ferrita por los bordes de grano.

• Puntos 3 y 4: dos soluciones sólidas ferrita y austenita.– Al disminuir la temperatura, aumentan los

granos de ferrita y disminuyen los de austenita.

– La ferrita puede disolver menos carbono que la austenita, y por ello en los granos de austenita aumentan el porcentaje de carbono hasta el punto 4

• Punto 4: estructura final formado por granos de ferrita rodeados de perlita.

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

HIPOEUTECTOIDES - ResumenFerrita (color claro)

Perlita (color oscuro)

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

EUTECTOIDE

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

EUTECTOIDES - Resumen

• Puntos 2 y 3: una sola fase sólida formada por Austenita.

• Punto 3: transformación de toda la Austenita en Perlita.

• Punto 4: estructura final formado solo por perlita.

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

EUTECTOIDES - Resumen

Perlita

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

HIPEREUTECTOIDE

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

HIPEREUTECTOIDES - Resumen

• Puntos 2 y 3: una sola fase sólida formada por Austenita.

• Punto 3: transformación de toda la Austenita en Cementita en los granos de borde de la austenita.

• Puntos 3 y 4: Austenita y cementita. A medida que baja la temperatura aumentan los granos de cementita y disminuyen los de austenita

• Punto 4: estructura final formado solo perlita rodeados de cementita.

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros.

HIPEREUTECTOIDES - Resumen

CEM

ENTI

TA

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Transformación por enfriamiento lento

en las fundiciones.• Fundición blanca:

Cuando el carbono se encuentra en forma de cementita.

• Fundición gris: Cuando el carbono se encuentra en forma de grafito laminar o esferoidal

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Transformación por enfriamiento lento

en las fundiciones. Resumen

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Transformación por enfriamiento lento

en las fundiciones. HIPOEUTÉCTICAS

• Fundición hipoeutectoide formada por granos de cementita, perlita y rodeadas de ledeburita.

Punto 2: la fase líquida residual se transforma en ledeburita (constituyente eutéctico de las fundiciones)

Punto 2 a 3: la austenita va segregando cementita proeutéctica.

Punto 3: la restante austenita se transforma en perlita

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Transformación por enfriamiento lento

en las fundiciones. EUTÉCTiCAS

• Fundición eutectoide formada por cementita y perlita.

Punto 1: transformación de la fase líquida en la fase sólida de la ledeburita.

Punto 1 a 2: la austenita que está presente en la ledeburita segrega cementita y el resto en perlita

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Transformación por enfriamiento lento

en las fundiciones. HIPEREUTÉCTiCAS

• Fundición hipereutectoide es una mezcla de perlita y cementita.

Punto 1: empieza a formarse granos de cementita

Punto 2: se transforma el resto de la fase líquida en ledeburita, que es el eutéctico.

Punto 2 a 3: la austenita que está presente en la ledeburita segrega cristales de cementita.

Punto 3: el resto de la austenita se transforma en perlita.

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Este tema ha finalizado. En el tema siguiente trataremos los

tratamientos térmicos del acero.... Pero ahora, un poco de

música