UD2.Aleaciones

5/10/2018 UD2.Aleaciones - slidepdf.com

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11

Aleaciones.Aleaciones.

Diagramas deDiagramas deequilibrioequilibrio

2

UnidadAleaciones

Diagramas de fases



22

Disoluciones sólidas.Disoluciones sólidas.AleacionesAleaciones2.1

A.A. Constitución de las aleaciones:Constitución de las aleaciones: Los metales se mezclan con otros para mejorarLos metales se mezclan con otros para mejorar

sus propiedades formando aleaciones.sus propiedades formando aleaciones.

AleaciónAleación: todo producto que resulta de la unión de: todo producto que resulta de la unión dedos o más elementos químicos, uno de ellosdos o más elementos químicos, uno de ellosmetálico.metálico.

Para que la mezcla sea una aleación dee cumplir:Para que la mezcla sea una aleación dee cumplir: Los elementos sean misciles en estado líquido,Los elementos sean misciles en estado líquido,

al solidi!carse sea un producto "omo#$neo.al solidi!carse sea un producto "omo#$neo. %en#a carácter metálico. Los enlaces metálicos %en#a carácter metálico. Los enlaces metálicos

permanecen en la aleación.permanecen en la aleación.



&&

B – Disolvente y solutoB – Disolvente y soluto

'isol(ente'isol(ente: componente de ma)or: componente de ma)orproporción.proporción.

*oluto*oluto: componente en menor: componente en menor

proporción.proporción. Cuando no posean la misma redCuando no posean la misma red

cristalina,cristalina, disolventedisolvente será el queserá el queconser(e la red, aunque sea el deconser(e la red, aunque sea el de

menor proporción.menor proporción. *e e+presa la concentración en :*e e+presa la concentración en :

100

D s

s

mm

mC

+

=



--

C – Tipos de disolucionesC – Tipos de disolucionessólidas.sólidas.

Las aleaciones metálicas, pueden ser:Las aleaciones metálicas, pueden ser:aa *olución por sustitución*olución por sustitución: se reemplazan: se reemplazan

átomos del disol(ente por átomos del solutoátomos del disol(ente por átomos del solutoen la red.en la red.

*olución por inserción*olución por inserción: los átomos del soluto: los átomos del solutoson mu) peque/os ) se colocan en losson mu) peque/os ) se colocan en losintersticios de la red cristalina del disol(ente.intersticios de la red cristalina del disol(ente.



00

Deformaciones en la redDeformaciones en la redcristalinacristalina

La red seLa red se deformadeforma si lossi losátomos que se sustitu)en oátomos que se sustitu)en ose insertan en la red son dese insertan en la red son de

ma)or o menor tama/o,ma)or o menor tama/o,pro(ocando en la redpro(ocando en la redtensiones internas.tensiones internas.

Aumenta elAumenta el límite elásticolímite elástico.. Aumenta laAumenta la car#a de roturacar#a de rotura.. l material se (uel(el material se (uel(e frá#ilfrá#il..



Cristalización metalesCristalización metalespuros y aleacionespuros y aleaciones

AA 33 *olidi!cación:*olidi!cación: La formación de los cristales se produce enLa formación de los cristales se produce en

la solidi!cación.la solidi!cación. n los metales puros a %4 5 cte.n los metales puros a %4 5 cte. 6!# a6!# a

*ufusión: fenómeno inestale, una*ufusión: fenómeno inestale, unapeque/a perturación inicia lapeque/a perturación inicia lasolidi!cación 6asoriendo calorsolidi!cación 6asoriendo calor 6!# 6!#

n las aleaciones la %4n las aleaciones la %4 7 cte.7 cte. 6!# c6!# c

2.2

Fig a

Fig b Fig c



88

B – Energa de fusión de unB – Energa de fusión de unmetalmetal

9 5 m c9 5 m c tt

m: masa del metal 6;#m: masa del metal 6;# c: calor especí!co 20<C 6cal=;#.<Cc: calor especí!co 20<C 6cal=;#.<C t: (ariación de %4.t: (ariación de %4.

La ener#ía para el camio de estado es:La ener#ía para el camio de estado es: 9 5 m C9 5 m C

C: calor latente de fusión 6;cal=;#C: calor latente de fusión 6;cal=;#



>>

C – Etapas de solidi!caciónC – Etapas de solidi!cación

aa ?ucleación?ucleación: formación de: formación den@cleos estales en la masan@cleos estales en la masafundida, es necesario unfundida, es necesario unsuenfriamiento.suenfriamiento. 6a6a

CristalizaciónCristalización: crecimiento: crecimientodel n@cleo 6dentritas 6del n@cleo 6dentritas 6dd.. 66

cc ranorano: los cristales ori#inan: los cristales ori#inanuna estructura #ranular queuna estructura #ranular quese juntan con otros. 6tama/ose juntan con otros. 6tama/opeque/o 5 mejorespeque/o 5 mejorespropiedades mecánicas.propiedades mecánicas. 6c6c



BB

"egla de las fases de #ibbs"egla de las fases de #ibbs

*istema*istema: porción de materia aislada para su estudio.: porción de materia aislada para su estudio. Componente 6CComponente 6C: cada sustancia o elemento químico: cada sustancia o elemento químico

del sistema. acero 5 aleación de "ierro 6e )del sistema. acero 5 aleación de "ierro 6e )caruro de e 6ecaruro de e 6e&&CC

ase 6ase 6: cada una de las partes "omo#$neas de un: cada una de las partes "omo#$neas de unsistema diferente físicamente del resto. 6lementossistema diferente físicamente del resto. 6lementos

purosD fase 5 estado. A#ua5 sólido 6"ielo 3 liquidopurosD fase 5 estado. A#ua5 sólido 6"ielo 3 liquido3 #aseosa 6(apor3 #aseosa 6(apor

rados de liertad 6?rados de liertad 6?: n< de (ariales que podemos: n< de (ariales que podemosmodi!car liremente 6%4, presión, concentración,..modi!car liremente 6%4, presión, concentración,..

E ? 5 C E 2 E ? 5 C E 2

n la industria se traaja a presión atmosf$rica cte )n la industria se traaja a presión atmosf$rica cte )la ecuación nos queda:la ecuación nos queda:

$ % & 'C % ($ % & 'C % (

2.3



1F1F

Diagrama de fases )*+T,- delDiagrama de fases )*+T,- delaguaagua

Punto triplePunto triple 6punto in(ariante:6punto in(ariante:

Coe+isten & fases en equilirio.Coe+isten & fases en equilirio.

C 51 6a#ua.C 51 6a#ua.

? 5 61E2 3 & 5 F.? 5 61E2 3 & 5 F.6?o podemos (ariar ni la %4, P.6?o podemos (ariar ni la %4, P.

Punto A :Punto A : Coe+isten 2 fases.Coe+isten 2 fases.

? 5 61E2 3 2 5 1 6un de L? 5 61E2 3 2 5 1 6un de L Punto G:Punto G: *ólo 1 fase.*ólo 1 fase.

? 5 61 E2 H1 5 2 6dos de? 5 61 E2 H1 5 2 6dos deLL



1111

Diagramas de equilibrio deDiagramas de equilibrio defases.fases.

Iepresentan la relación entre laIepresentan la relación entre laestructura, composición ) n< de fases enestructura, composición ) n< de fases enel equilirio, así como la transformacionesel equilirio, así como la transformacionesdesde líquido a %4 amiente.desde líquido a %4 amiente.

*u utilidad consiste en predecir las*u utilidad consiste en predecir lastransformaciones ) las microestructurastransformaciones ) las microestructurasresultantes en los camios de fase, queresultantes en los camios de fase, quepueden estar o no en equilirio.pueden estar o no en equilirio.

n la práctica 6Presión 5 atm, para unan la práctica 6Presión 5 atm, para unaaleación de 2 componentes,aleación de 2 componentes,representamos la %4 ) su composición.representamos la %4 ) su composición.

2.4



1212

"egla de la palanca"egla de la palanca

P1 6faseP1 6fase J:J: el 1FF de la aleaciónel 1FF de la aleación

será fase J.será fase J. P2 6línea fase J:P2 6línea fase J: a partir de aquía partir de aquí

aparece fase K.aparece fase K. P& 6fase JE K:P& 6fase JE K: aplicamos la re#laaplicamos la re#la

de la palanca para saer el .de la palanca para saer el .

Por %&Por %&, una isoterma, que corta en C, una isoterma, que corta en CJJ ) C) C KK en las líneas de fases, queen las líneas de fases, quecorresponden a una concentracióncorresponden a una concentración6F ) 20 de G6F ) 20 de G

rac J 5 Prac J 5 P&&CC KK=C=C JJCC KK 5-FH20=FH205-FH20=FH205 F,-2> 5 -2,>5 F,-2> 5 -2,>

rac K 5 Prac K 5 P&&CC JJ =C=C JJCC KK 5FH-F=FH205FH-F=FH205 F,081- 5 08,1-5 F,081- 5 08,1-

P- 6línea fase K:P- 6línea fase K: desaparece J )desaparece J )sólo "a) K.sólo "a) K.

P0 6fase K:P0 6fase K: el 1FF de la aleaciónel 1FF de la aleación

será fase K.será fase K.



1&1&

Diagramas isomór!cos binariosDiagramas isomór!cos binarios)Elaboración del diagrama-)Elaboración del diagrama-

1.1. Con distintas concentracionesCon distintas concentracionesse funden ) se dejan enfriarse funden ) se dejan enfriarlentamente, se anotan loslentamente, se anotan lospuntos de inicio 61 ) !n 62 depuntos de inicio 61 ) !n 62 de

cristalización.cristalización.

2.2. *e unen entre sí los puntos 1*e unen entre sí los puntos 166línea de líquiduslínea de líquidus ) 2 6) 2 6línea delínea desólidussólidus, oteniendo el, oteniendo eldia#rama de equilirio de ladia#rama de equilirio de la

aleación. *e distin#uen tresaleación. *e distin#uen treszonas:zonas:

ona fase líquida.ona fase líquida.ona fase liquida )ona fase liquida )

sólida.sólida.

2.5

ó



1-1-

tilización del diagrama detilización del diagrama deequilibrioequilibrio

'eterminar las fases de la'eterminar las fases de laaleación paraaleación paraconcentracionesconcentracionesdeterminadas.determinadas.

n la zona L E*:n la zona L E*:

3 'eterminar la composición'eterminar la composiciónde cada fase 6re#lade cada fase 6re#la"orizontal."orizontal.

3 'eterminar la porción de'eterminar la porción deliquido ) sólido en funciónliquido ) sólido en funciónde uno de losde uno de los

componentes 6re#la de loscomponentes 6re#la de losse#mentos in(ersos ose#mentos in(ersos opalancapalanca

3 jemplo: aleación 8FAHjemplo: aleación 8FAH&FG.&FG.

En la zona líquido+sólido (2 fases),

paa el pun!o c"

#$%concen!ación de líquido % 42&'5&*

#s %concen!ación de sólido % &'2&*

$a can!idad ela!ia de cada fase"

- $% #s##s#$%/42% 20,32&

-

% ##$

#s

#$

% /4242% /3,0&



1010

Aplicación/ aleación Cu+&iAplicación/ aleación Cu+&i

?os proporcionan la información si#uiente:?os proporcionan la información si#uiente: 1 H ?@mero de fases.1 H ?@mero de fases. 2 H Composición de las fases2 H Composición de las fases 6monofase AHC ) ifase G6monofase AHC ) ifase G & H Porcentajes de cada fase& H Porcentajes de cada fase.6monofase AHC ) ifase G 5Le).6monofase AHC ) ifase G 5Le)

palancapalanca

2.0

Diagrama de fases Ampliación α+L

D



11

D agrama e equ r oagrama e equ r o)solubles en est. 0iq e insolubles en est.)solubles en est. 0iq e insolubles en est.

1ól.-1ól.-

Mser(amos que la %4 de solidi!cación 62 5& siempreMser(amos que la %4 de solidi!cación 62 5& siemprees la misma, no depende de la concentración.es la misma, no depende de la concentración.

n el dia#rama de equilirio el punto & nos determina lan el dia#rama de equilirio el punto & nos determina laaleación de punto de fusión más ajo, llamadaaleación de punto de fusión más ajo, llamadaeut$cticaeut$ctica. 6solidi!can por separado A ) G, formando dos. 6solidi!can por separado A ) G, formando dos

fases en forma de láminas entremezcladas.fases en forma de láminas entremezcladas.

2./

Curvas de enfriamiento Diagrama de equilibrio



1818

Estudio del diagramaEstudio del diagrama

l dia#rama queda di(ididol dia#rama queda di(ididoen - campos :en - campos :

ona Lona L: una sola fase: una sola faselíquida ) "omo#$nea.líquida ) "omo#$nea.

ona LEAona LEA: dos fases 6líq ): dos fases 6líq )cristales de Acristales de A

ona LEGona LEG: dos fases 6líq ): dos fases 6líq )cristales de G.cristales de G.

ona *ona * : una sola fase de: una sola fase dealeación sólida.aleación sólida.

studiemos el proceso destudiemos el proceso detres aleaciones distintas.tres aleaciones distintas.

Campos diagrama equilibrio

ejemplo

Al ió NAl ió N

http://cerezo.pntic.mec.es/rlopez33/bach/tecind2/Tema_1/flash/hipoeutectoide.swf

http://cerezo.pntic.mec.es/rlopez33/bach/tecind2/Tema_1/flash/hipoeutectoide.swf



1>1>

Aleación NAleación Ncon menor contenido de B que la eut2ctica )34+con menor contenido de B que la eut2ctica )34+

546 Cd+Bi-546 Cd+Bi-

punto Ppunto P11, a medida que se enfría,, a medida que se enfría,

aparecerán cristales puros de A 6Cd.aparecerán cristales puros de A 6Cd. punto Ppunto P22, la proporción de metal, la proporción de metal

solidi!cado será, le) palanca:solidi!cado será, le) palanca:Os5 6POs5 6P22HPHP22=PQ=PQ22HPHP22.1FF.1FF

punto Ppunto P&&, la aleación tendrá una, la aleación tendrá unaconcentración de cristales de A 6Cd.concentración de cristales de A 6Cd.

Os56POs56P&&H=RH. 1FF5H=RH. 1FF56-F=F5,8Cd6-F=F5,8Cd

Como en la aleación tenemos elComo en la aleación tenemos el>FCdD en estado líquido nos>FCdD en estado líquido nosqueda:queda:

>FH,8 5 1&,&- de Cd líquido E>FH,8 5 1&,&- de Cd líquido E

2F Gi en estado líquido.65&&,&&2F Gi en estado líquido.65&&,&&5 O5 OLL

La relación de los de Cd ) Gi es:La relación de los de Cd ) Gi es:1&,&-=2F 5 -F=F5 proporción1&,&-=2F 5 -F=F5 proporcióneut$ctica.eut$ctica.

'l solidificase !o!alen!e la

aleación es!a foada po"

cis!al puo de #d

+

cis!al eu!c!ico (#d+*i)

'leación ipoeu!c!ica



1B1B

Como es deComo es decomposición eut$cticacomposición eut$cticasolidi!cará a una sólasolidi!cará a una sóla

%4 6 S que %4 fusión %4 6 S que %4 fusiónde cada componente.de cada componente.

*olidi!cará formando*olidi!cará formando

cristales eut$cticoscristales eut$cticoscompuestos de -FHcompuestos de -FHF 6CdHGi.F 6CdHGi.

Aleación NNAleación NNaleación eut2ctica )74+846 Cd+Bi-aleación eut2ctica )74+846 Cd+Bi-

ól ió



2F2F

N#ual aleación N, pero a partir deN#ual aleación N, pero a partir deqq11, se solidi!carán cristales de G, se solidi!carán cristales de G6Gi, en lu#ar de A.6Gi, en lu#ar de A.

punto qpunto q22, se "ará solidi!cado Gi:, se "ará solidi!cado Gi:

Os56qOs56q22H=?H.1FF510=-F5&8,0H=?H.1FF510=-F5&8,0

Cómo tenemos 80 Gi, en estadoCómo tenemos 80 Gi, en estadolíquido tendremos:líquido tendremos:

80H&8,05 &8,0 Gi liquido E 2080H&8,05 &8,0 Gi liquido E 20Cd liqCd liq

652,0 5 O652,0 5 OLL

La relación de los de Cd ) Gi es:La relación de los de Cd ) Gi es:20=&8,0 5 -F=F5 proporción20=&8,0 5 -F=F5 proporcióneut$ctica.eut$ctica.

Aleación NNNAleación NNN con mayor contenido de B que la eut2ctica )59+con mayor contenido de B que la eut2ctica )59+

:96 Cd+Bi-:96 Cd+Bi-

'l solidificase !o!alen!e laaleación es!a foada po"

cis!al puo de *i

+

cis!al eu!c!ico (#d+*i)

'leación ipeeu!c!ica

Diagrama de equilibrioDiagrama de equilibrio



2121

Diagrama de equilibrioDiagrama de equilibrio)solubles en est. 0iq y parcialmente solubles en est.)solubles en est. 0iq y parcialmente solubles en est.

1ól.-1ól.-

& Ie#iones monofásicas: *ól& Ie#iones monofásicas: *ól JH*ol KHLiq "omo#.JH*ol KHLiq "omo#. 2 Ie#. Gifásicas *HL: ase J 6*)LHase K 6*)L2 Ie#. Gifásicas *HL: ase J 6*)LHase K 6*)L 1 Ie#. Coe+istencia de 2 fases sólidas 6JEK1 Ie#. Coe+istencia de 2 fases sólidas 6JEK

Aleación ;Aleación ;



2222

Aleación ;Aleación ;)menos contenido que el limite de)menos contenido que el limite de

solubilidad-solubilidad-

La solidi!cación i#ual al isomorfo inarioLa solidi!cación i#ual al isomorfo inario

Aleaci n ;;A eac n ;;



2&2&

Aleaci n ;;A eac n ;;)*or encima del lmite de)*or encima del lmite de

solubilidad-solubilidad-

Al ió ;;;Al ió ;;;



2-2-

Aleación ;;;Aleación ;;;)Aleaciones <ipoeut2cticas e)Aleaciones <ipoeut2cticas e

<ipereut2cticas-<ipereut2cticas-



*roporción de fases en el*roporción de fases en eleut2cticoeut2ctico

2020



%odo la fase %odo la faseL solidi!caL solidi!ca

en dos fasesen dos fasesJJ )) KK dedecomposicióncomposición

eut$ctica.eut$ctica.

22



2828

Aleaciones $e+CAleaciones $e+C

AA 3 Composición:3 Composición: %4 amiente: %4 amiente: el C está enel C está en

caruro de e 6ecaruro de e 6e&&C ) unaC ) unapeque/ísima parte enpeque/ísima parte en "ierro"ierroJJ 66ferritaferrita..

Aumentar %4Aumentar %4: el caruro se: el caruro sedisocia ) queda unadisocia ) queda unasolución sólida desolución sólida de "ierro T"ierro T 66austenitaaustenita..

AcerosAceros : Con C entre F,1 ): Con C entre F,1 ) 1,8D tami$n podemos1,8D tami$n podemosalearlos 6aceros especiales.alearlos 6aceros especiales.

undicionesundiciones: Con C entre: Con C entre1,8 H ,8 61,8 H ,8 6cementitacementitaD noD nose pueden forjar.se pueden forjar.

2.



2>2>

B – ConstituciónB – Constitución

erritaerrita : solución sólida de inserción de C en: solución sólida de inserción de C en

"ierro"ierro J 6GCC.J 6GCC.F,FF> de C a %4 amiente 5 "ierro puro.F,FF> de C a %4 amiente 5 "ierro puro.l más lando ) d@ctil de los aceros.l más lando ) d@ctil de los aceros.BF UGH2> Vp=mmBF UGH2> Vp=mm22 H W5&FH-F ) propiedadesH W5&FH-F ) propiedades

ma#n$ticas.ma#n$ticas. Cementita 6eCementita 6e&&CC: compuesto intermetálico: compuesto intermetálico

cristalizado en sistema ortorrómico.cristalizado en sistema ortorrómico.,8 de C.,8 de C.l más duro ) frá#il de los aceros: 2FFUGl más duro ) frá#il de los aceros: 2FFUG

Propiedades ma#n$ticas "asta los 21F<C.Propiedades ma#n$ticas "asta los 21F<C. PerlitaPerlita : 6irisaciones5perlas: 6irisaciones5perlas

>,0 de ferrita ) 1&,0 cementita en>,0 de ferrita ) 1&,0 cementita en

estructura laminar 6enfriamiento lento.estructura laminar 6enfriamiento lento.2FFUG H >F Vp=mm2FFUG H >F Vp=mm22 H W510H W510Perl sorítica: enfriamiento rápidoPerl sorítica: enfriamiento rápido

6estructura orrosa, no laminar.6estructura orrosa, no laminar.Perl #loular: si perl laminar la calentamosPerl #loular: si perl laminar la calentamos

a82&<C, la cementita adquiere forma dea82&<C, la cementita adquiere forma de#lóulos incrustados en la ferrita.#lóulos incrustados en la ferrita.

peli!a+ceen!i!a

fei!a

peli!a



2B2B

B – ConstituciónB – Constitución AustenitaAustenita : solución sólida de inserción de C en: solución sólida de inserción de C en

"ierro"ierro T 6CC.T 6CC.

Proporción de C (ariale "asta 1,8Proporción de C (ariale "asta 1,8

l más denso de los aceros: &FF UG H 1FF Vp=mml más denso de los aceros: &FF UG H 1FF Vp=mm22 HHW5&FW5&F

?o ma#n$tica.?o ma#n$tica.

RartensitaRartensita : transformación de austenita al enfriarse: transformación de austenita al enfriarserápido los aceros. *olución sólida soresaturada de Crápido los aceros. *olución sólida soresaturada de Cde "ierrode "ierro J que cristaliza en a#ujas en sistemaJ que cristaliza en a#ujas en sistematetra#onal.tetra#onal.

Proporción de C (ariale "asta F,>B.Proporción de C (ariale "asta F,>B.

2< más duro de los aceros, tras cementita: 0F a >2< más duro de los aceros, tras cementita: 0F a >

UIC H 180 a 20F Vp=mmUIC H 180 a 20F Vp=mm22 H W52,0 a F,0. PropiedadesH W52,0 a F,0. Propiedadesma#n$ticas.ma#n$ticas.

%roostita %roostita : transformación isot$rmica de austenita por: transformación isot$rmica de austenita porenfriamiento rápido 60FFHFF<C. *e otiene unaenfriamiento rápido 60FFHFF<C. *e otiene unaestructura láminas radiales de cementita sore ferrita.estructura láminas radiales de cementita sore ferrita.

-0F UG 3 20F Vp=mm-0F UG 3 20F Vp=mm22

. .

aus!eni!a

a!ensi!a



&F&F

B – ConstituciónB – Constitución *orita*orita : transformación isot$rmica de austenita: transformación isot$rmica de austenita

a %4 FFH0F<C. *e otiene una estructuraa %4 FFH0F<C. *e otiene una estructuralaminar. &0F UG 1FFlaminar. &0F UG 1FF Vp=mmVp=mm22 ..

GainitaGainita : transformación isot$rmica de austenita: transformación isot$rmica de austenitaa %4 20FH00F<C. *e otiene una estructuraa %4 20FH00F<C. *e otiene una estructuraintermedia entre perlítica ) martensita.intermedia entre perlítica ) martensita.

ComponenteComponente 'ureza'ureza XXII 6;#=mm6;#=mm22 Alar#am Alar#am

erritaerrita BFUGBFUG 2>2> &FH-F&FH-FCementitaCementita >UIC>UIC &.0&.0 FFPerlitaPerlita 2FFUG2FFUG >F>F 1010

AustenitaAustenita &FFUG&FFUG 1FF1FF &FHF&FHFRartensitaRartensita 0FH>UIC0FH>UIC 180H20F180H20F 2.0HF.02.0HF.0

%roostita %roostita -0FUG-0FUG 20F20F*orita*orita &0FUG&0FUG 1FF1FFGainitaGainita -FHFUIC-FHFUIC



&1&1

C – EstructurasC – Estructuras

1.1. CristalinaCristalina: no es uniforme, (aría se#@n los: no es uniforme, (aría se#@n losconstitu)entes ) $stos camian con laconstitu)entes ) $stos camian con lacomposición ) la %4.composición ) la %4.

2.2. Ricro#rá!caRicro#rá!ca: elemento Yel #ranoQ, mu): elemento Yel #ranoQ, mu)importante en los aceros. *us propiedadesimportante en los aceros. *us propiedadesson peores al aumentar el tama/o delson peores al aumentar el tama/o del#rano, e+cepto para traajos en máquinas.#rano, e+cepto para traajos en máquinas.

&.&. Racro#rá!caRacro#rá!ca: depende de las impurezas: depende de las impurezasdel acero ) de la forja a que puede serdel acero ) de la forja a que puede sersometido.sometido.

agrama e equ r o conagrama e equ r o con



&2&2

agrama e equ r o conagrama e equ r o contransformaciones en estadotransformaciones en estado

sólidosólidoaa Aleación NNN 6F,>B CAleación NNN 6F,>B C nn aa estado líquido, enestado líquido, en

comienza cristales decomienza cristales de austenitaaustenita..nn cc coe+isten dos fases: líquidacoe+isten dos fases: líquida) sólida. n) sólida. n dd se solidi!ca todo.se solidi!ca todo.

ntrentre dd )) AA1&1& todos los cristalestodos los cristales

son austenita 6solución sólida deson austenita 6solución sólida decementita en "ierrocementita en "ierro T.T. nn AA1&1& , el "ierro T6CC se, el "ierro T6CC se

transforma en "ierro J6CC, quetransforma en "ierro J6CC, queno es capaz de mantenerno es capaz de mantenerdisuelta a la cementita. *edisuelta a la cementita. *e

transforman en perlitatransforman en perlita6ferritaEcementita.6ferritaEcementita.Por su similitud, se llamaPor su similitud, se llamaaleación eutectoidealeación eutectoide 6la6laperlita5formada por cristalesperlita5formada por cristalesmi+tos de e ) emi+tos de e ) e&&CC

Diagrama FeCarburoFe !"ona Ac

eros#

eolución

2.6

http://cerezo.pntic.mec.es/rlopez33/bach/tecind2/Tema_1/acero.html

http://cerezo.pntic.mec.es/rlopez33/bach/tecind2/Tema_1/acero.html



&&&&

Aleación NN 6CSF,>BAleación NN 6CSF,>B6"ipoeutectoide6"ipoeutectoide

N#ual "astaN#ual "asta AA&&, se transforma los, se transforma loscristales de "ierrocristales de "ierro T en "ierro J 6ferrita.T en "ierro J 6ferrita.

nn nn 6F,-0C, la concentración )6F,-0C, la concentración )cantidad relati(a de cada fase:cantidad relati(a de cada fase:

La ferrita es "ierro puro.La ferrita es "ierro puro. La concentración de austenitaLa concentración de austenitannTT6F,80C:6F,80C:

ZZJJ5 F,&F=F,805 -F ferrita5 F,&F=F,805 -F ferrita

ZZ TT5 F,-0=F,805 F austenita5 F,-0=F,805 F austenita nn AA11, cristales de "ierro J ) cristales de, cristales de "ierro J ) cristales de

austenita 6F,>BC ) cantidades:austenita 6F,>BC ) cantidades: ZZJJ5 F>BHF,-0=F,>B5 -B ferrita5 F>BHF,-0=F,>B5 -B ferrita ZZ TT5 1FFH-B5 01 austenita5 1FFH-B5 01 austenita

AA11 "acia aajo, la ferrita primaria no"acia aajo, la ferrita primaria no(aria ) la austenita 6F,>BC se(aria ) la austenita 6F,>BC se

transforma en perlitatransforma en perlita

Diagrama FeCarburoFe !"ona

Aceros#



&-&-

cc Aleación N[ 6C\F,>BCAleación N[ 6C\F,>BC

6"ipereutectoide6"ipereutectoide N#ual "asta AN#ual "asta Acmcm, cristales de, cristales de

cementita, se emporece lacementita, se emporece laaustenita en C ) al lle#ar Aaustenita en C ) al lle#ar A11 alcanzaalcanza

la concentración Ala concentración A1&1& 6F,>BC. La6F,>BC. Laconcentración para m:concentración para m:

ZZTT5 1FFH&,085 B,-& austenita5 1FFH&,085 B,-& austenita

ZZe&Ce&C5 mm5 mmTT=m=mTTmm,8,85 1,&H1,1=,8H5 1,&H1,1=,8H

1,15&,08cementita1,15&,08cementita

Por deajoPor deajo AA11, la cementita, la cementita

permanece ) la austenita sepermanece ) la austenita setransforma en perlita.transforma en perlita.

Diagrama FeCarburoFe !"ona

Aceros#

An=lisis del diagramaAn=lisis del diagrama



&0&0

An=lisis del diagramaAn=lisis del diagrama$e+C$e+C

ACDACD 5 línea líquidus.5 línea líquidus. AEC$AEC$5 línea sólidus.5 línea sólidus. 6%4 al !nal solidi!cación6%4 al !nal solidi!cación

11&F<C11&F<C

AA 5 %4 solidi!cac e5 %4 solidi!cac e

puro.puro. CC 5 aleac eut$ctica5 aleac eut$ctica-,& C-,& C

6auste E cementita6auste E cementita5lederurita5lederurita

EE 5 má+ soluilidad de5 má+ soluilidad de

C en "ierro T 61,8 CC en "ierro T 61,8 C DD 5 limite dia# ,8 C5 limite dia# ,8 C

6cementita pura6cementita pura punto 9punto 9 5 eutectoide5 eutectoide

6F,>BC6F,>BC 6austenita en6austenita enperlitaperlita

2.1

An=lisis del diagrama $eAn=lisis del diagrama $e



&&

An=lisis del diagrama $e+An=lisis del diagrama $e+CC

Aleación ; )4>?6C-/Aleación ; )4>?6C-/

102F<C comienza solidi!cación cristales C102F<C comienza solidi!cación cristales Cen "ierroen "ierro ].]. 1-B2<C "ierro ] se transforma en "ierro T1-B2<C "ierro ] se transforma en "ierro T

66A^*%?N%AA^*%?N%A.. 1-80<C se solidi!ca totalmente en1-80<C se solidi!ca totalmente en

A^*%?N%AA^*%?N%A. ?o (aría estructura, sólo (aría. ?o (aría estructura, sólo (aríael tama/o del #rano que disminu)e "astael tama/o del #rano que disminu)e "asta>0F<C.>0F<C.

>10<C cruza la línea de enfriamiento A&, la>10<C cruza la línea de enfriamiento A&, laA^*%?N%A se transforman en "ierro KA^*%?N%A se transforman en "ierro K66IIN%AIIN%A no ma#n$tica.no ma#n$tica.

8><C atra(iesa A2, el "ierro K se8><C atra(iesa A2, el "ierro K setransforma en "ierro Jtransforma en "ierro J 6IIIN%A6IIIN%A ma#n$t.ma#n$t.

82&<C atra(iesa A1, la aleación estará82&<C atra(iesa A1, la aleación estaráformada por IIN%A 6"ierro J al F,>BCformada por IIN%A 6"ierro J al F,>BC6punto *5eutectoide E A^*%?N%A. Por6punto *5eutectoide E A^*%?N%A. Por

deajo de A1, A^*%?N%A endeajo de A1, A^*%?N%A en PILN%APILN%A 6>,0 IIN%AE1&,0 CR?%N%A.6>,0 IIN%AE1&,0 CR?%N%A.

21F<C línea AF, la CR?%N%A se "ace21F<C línea AF, la CR?%N%A se "acema#n$tica.ma#n$tica.

Aleaciones de F,F> a F,-C el mismoAleaciones de F,F> a F,-C el mismoproceso anterior ) aleaciones de F,- aproceso anterior ) aleaciones de F,- aF,>BC, e+cepto no "a) fase ] 6punto G,F,>BC, e+cepto no "a) fase ] 6punto G,empieza con A^*%?N%A.empieza con A^*%?N%A.

An lisis del diagramaAn s s e agrama



&8&8

An lisis del diagramaAn s s e agrama$e+C$e+C

Aleación ;; )4>3@6C-/Aleación ;; )4>3@6C-/ 1-00<C el metal líquido1-00<C el metal líquido

empieza a solidi!car 6sinempieza a solidi!car 6sinfasefase ], formando], formandoA^*%?N%AA^*%?N%A..

82&<C se#@n se enfría, los82&<C se#@n se enfría, los#ranos de la aleación#ranos de la aleacióndisminu)en su tama/o.disminu)en su tama/o.

Punto 5 ^%C%MN'Punto 5 ^%C%MN'

toda A^*%?N%A setoda A^*%?N%A setransforma entransforma en PILN%APILN%A..

21F<C la21F<C la CR?%N%ACR?%N%A 6de la6de laPILN%A se "acePILN%A se "acema#n$tica.ma#n$tica.

An lisis del diagramaAn s s e agrama



&>&>

An lisis del diagramaAn s s e agrama$e+C$e+C

Aleación ;;; )(>56C-/Aleación ;;; )(>56C-/ 1-&F<C comienza a solidi!carse1-&F<C comienza a solidi!carse

enen A^*%?N%AA^*%?N%A, aumentando de, aumentando detama/o a medida que se enfría.tama/o a medida que se enfría.

1&1F<C la A^*%?N%A se solidi!ca1&1F<C la A^*%?N%A se solidi!capor completo.por completo.

>0F<C el tama/o de los cristales>0F<C el tama/o de los cristalesde A^*%?N%A disminu)en alde A^*%?N%A disminu)en al

enfriarse.enfriarse. S>0F<C empieza a crecerS>0F<C empieza a crecercristales decristales de CR?%N%ACR?%N%A secundaria 6NN.secundaria 6NN.

82&<C la A^*%?N%A tiene82&<C la A^*%?N%A tieneF,>BC 6punto *5eutectoide, alF,>BC 6punto *5eutectoide, aldescender la %4, se transformadescender la %4, se transformainte#ramente eninte#ramente en PILN%APILN%A,,

quedando !nalmente constituídaquedando !nalmente constituídapor: CR?%N%A E PILN%A.por: CR?%N%A E PILN%A.

21F<C la CR?%N%A se (uel(e21F<C la CR?%N%A se (uel(ema#n$tica.ma#n$tica.

stas transformaciones ocurrenstas transformaciones ocurrenpara aleaciones de F,>B a 1,8para aleaciones de F,>B a 1,8C.C.

An=lisis del diagramaAn=lisis del diagrama



&B&B

An=lisis del diagramaAn=lisis del diagrama$e+C$e+C

Aleación ; )?6C-/Aleación ; )?6C-/ 1280<C1280<C se solidi!ca con cristales dese solidi!ca con cristales deA^*%?N%AA^*%?N%A, al enfriarse (an creciendo los, al enfriarse (an creciendo losC se#@n cur(a _.C se#@n cur(a _.

11&F<C la A^*%?N%A 61,8C ) fase L11&F<C la A^*%?N%A 61,8C ) fase L6-,&C, al descender la %4, la fase L6-,&C, al descender la %4, la fase L

ruscamente se transforma enruscamente se transforma enL'G^IN%AL'G^IN%A 6constitu)ente eut$ctico 026constitu)ente eut$ctico 02cementita E -> austenita de 1,8 C.cementita E -> austenita de 1,8 C.

S11&F<C la A^*%?N%A se emporece enS11&F<C la A^*%?N%A se emporece enC se#@n cur(a *, ) se precipitan cristalesC se#@n cur(a *, ) se precipitan cristalesdede CR?%N%A 24CR?%N%A 24 o proeutectoide.o proeutectoide.

82&<C la A^*%?N%A 6F,>B C se82&<C la A^*%?N%A 6F,>B C setransforma en PILN%A. 9uedandotransforma en PILN%A. 9uedandoPILN%A E CR?%N%A 24 E CR?%N%A 14PILN%A E CR?%N%A 24 E CR?%N%A 1466ledeuritaledeurita..

21F<C la CR?%N%A se "ace ma#n$tica.21F<C la CR?%N%A se "ace ma#n$tica.

Diagrama FeC

An=lisis del diagrama $e+An lisis del diagrama $e+



-F-F

An=lisis del diagrama $e+An lisis del diagrama $e+CC

Aleación )7>? 6C-/Aleación )7>? 6C-/ 11&F<C punto C 6eut$ctico 5 punto más11&F<C punto C 6eut$ctico 5 punto más

ajo de fusión, la fase L se transforma enajo de fusión, la fase L se transforma en

L'G^IN%AL'G^IN%A 6-,& C formado por 026-,& C formado por 02cementita E -> austenita a 1,8 C.cementita E -> austenita a 1,8 C.

S%4 laS%4 la A^*%?N%AA^*%?N%A 6ledeurita, se6ledeurita, se

transforma entransforma en CR?%N%A 24CR?%N%A 24 óóproeutectoide. l C (a descendiendoproeutectoide. l C (a descendiendose#@n cur(a * "asta F,>B C.se#@n cur(a * "asta F,>B C.

82&<C se transforma int$#ramele en82&<C se transforma int$#ramele enPILN%APILN%A, quedando la aleación, como:, quedando la aleación, como:CR?%N%A 14 E CR?%N%A 24 E PILN%A.CR?%N%A 14 E CR?%N%A 24 E PILN%A.

21F<C la21F<C la CR?%N%ACR?%N%A se (uel(e ma#n$tica.se (uel(e ma#n$tica.

Diagrama FeC

An=lisis del diagramaAn lisis del diagrama



-1-1

An=lisis del diagramaAn lisis del diagrama$e+C$e+C

Aleación ; )9 6C-/Aleación ; )9 6C-/ 1-FF<C la fase L se transforma1-FF<C la fase L se transforma

en CR?%N%A 14 o proeut$ctica.en CR?%N%A 14 o proeut$ctica. 11&F<C fase L 6-,& C se11&F<C fase L 6-,& C se

solidi!ca ruscamente formandosolidi!ca ruscamente formandoL'G^IN%A.L'G^IN%A.

S11&F<C desciende el C de laS11&F<C desciende el C de laA^*%?N%A 6ledeurita,A^*%?N%A 6ledeurita,transformándose en CR?%N%Atransformándose en CR?%N%A24 o proeutectoide.24 o proeutectoide.

82&<C la A^*%?N%A tiene F,>B82&<C la A^*%?N%A tiene F,>BC ) se transforma en PILN%A,C ) se transforma en PILN%A,quedando: CR?%N%A 14 Equedando: CR?%N%A 14 E

CR?%N%A 24 E PILN%A.CR?%N%A 24 E PILN%A. 21F<c la CR?%N%A se "ace21F<c la CR?%N%A se "ace

ma#n$tica.ma#n$tica. N#ual para todas las aleacionesN#ual para todas las aleaciones

entre -,& ) ,8 C.entre -,& ) ,8 C. $edebui!a

Diagrama FeC



-2-2

2



-&-&

Aleaciones f2rricasAleaciones f2rricas

*u principal componente es el "ierro, son las más*u principal componente es el "ierro, son las másusadas ) por tanto, las más producidas.usadas ) por tanto, las más producidas.

+isten aundantes minerales de "ierro en+isten aundantes minerales de "ierro en?aturaleza.?aturaleza.

Los aceros son aratos 6relati(amente de faricar.Los aceros son aratos 6relati(amente de faricar. Las aleaciones f$rricas son mu) (ersátiles, seLas aleaciones f$rricas son mu) (ersátiles, se

pueden modi!car "asta otener de las propiedadespueden modi!car "asta otener de las propiedadesdeseadas.deseadas.

La corrosión es su #ran incon(eniente.La corrosión es su #ran incon(eniente. Clasi!caciónClasi!cación 6n función C:6n función C:

AceroAcero, aleación de eHC forjale, de F,1F a 1,8 C., aleación de eHC forjale, de F,1F a 1,8 C. $undición$undición, aleación de eHC no forjale, de 1,8 a, aleación de eHC no forjale, de 1,8 a0 C.0 C.

ierroierro, metal t$cnicamente puro, inferior a F,F&, metal t$cnicamente puro, inferior a F,F&C, tiene pocas aplicaciones industriales.C, tiene pocas aplicaciones industriales.

2.11

óCl i! ió d l



----

Clasi!cación de los acerosClasi!cación de los aceros

A $rocedimiento

de fabricación

%essemer &iemens el'ctricos

% $orcentaje

de Carbono

(ipoeutectoide

) *,-.

eutectoide

/ *,-.

(ipereutectoide

0 *,-.

2.12



-0-0

C Constitucióninterna

$erl1ticos$erlita+ferrita 0*,-.

$erlita+cementita 0*,-.

Aceros normales

artens1ticos3elocidad de temple mu4 lenta

al Cr5i 6 Cr5io6

ino7idables

Austen1ticosAl Cr5i6 ino7idables al 8,. Cr

5o magn'ticos

D 9 de su

composición

Aceros al carbonoformados por (ierro + C

Aceros aleados

adem:s de Fe+C por 5iCro

di i



--

$undiciones$undiciones2.13

FU5D;C;<5=&Aleaciones C 028.

Funden por debajo acero

88>*8?**@C

=l C aparece como grafito

B;&

2>) C ).

=l grafito aparece en escamasFr:gil poco resistente tracción

Dctil 4 resistente compresión

Amortigua vibraciones

Besistencia al desgaste

%arato

%ancadas m:quinas

=&F=B<;DAL

ris + g ó Cs=l grafito aparece en esferas

:s resistentes 4 dctil que gris

$ropiedades mec:nicas / acero

Cuerpo de bombas pistones cigEeal

%LA5CA G AL=A%L=

Aleaciones bajas de C 4 ) 8. &i

Aumentando la velocidad enfriamientoC se convierte en cementita

en lugar de grafito

u4 dura 4 mu4 fr:gil !no mecani"ble#

$ara cilindros de laminación

Calentando ,**-**@C !maleable#

=ngranajes cajas diferencial

0 d b i



-8-8

0edeburita0edeburita

78$7E9

Diagrama de equilibrio conDiagrama de equilibrio con



->->

Diagrama de equilibrio conag a a de equ b o cotransformaciones en estado sólidotransformaciones en estado sólido

3<L3=B

UD2.Aleaciones

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