Issuu on Google+


ÍNDICE • •

EL HIERRO ALEACIONES Fe-C – DEFINICIÓN – ACEROS – FUNDICIONES – DIAGRAMA Fe-C – COMPONENTES ESTRUCTURALES DE ACEROS Y FUNDICIONES – TRANSFORMACIONES POR ENFRIAMIENTO LENTO EN ACEROS Y FUNDICIONES


EL HIERRO – CARACTERÍSTICAS – FORMAS ALOTRÓPICAS • Hierro α • Hierro γ o Austenita • Hierro δ – DIAGRAMA DE EQUILIBRIO – ESQUEMA DE LAS FORMAS ALOTRÓPICAS – RESUMEN FORMAS ALOTRÓPICAS


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


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 – A temperatura ambiente sólo disuelve un 0,008% de carbono y 0,02% a 768ºC. – Blanda y maleable.

NO MAGNETICO

MAGNETICO


Formas Alotrópicas (Gamma) Hierro γ o Austenita – 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) – Estable a temperaturas elevadas – Con porcentajes elevados de ciertos elementos (18% Cr, 8% Ni) estable a temperatura ambiente. – Deformable, resistente al desgaste, no es magnética y es el constituyente más denso del acero.


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)


Hierro puro. Fe líquido 1537ºC 1401ºC 907ºC 767ºC

Fe δ (Red Cúbica Centrada) Fe γ (Red Cúbica Centrada en las Caras) No Magnético Fe α (Red Cúbica Centrada) No Magnético Fe α (Red Cúbica Centrada) Magnético El Fe puro tiene pocas aplicaciones industriales.

Su interés industrial radica en la posibilidad de alearse con el carbono dando lugar al ACERO.


Enfriamien to

Diagrama Fe-C:

Felíquido

→ ←

Feγ + Fe3 C

Calentamie nto

Enfriamien to

Feγ

→ Feα +Fe ←

3C

Calentamie nto

Enfriamien to

Felíquido +Feδ

→ Feγ ←

Calentamie nto


Resumen formas alotr贸picas


ALEACIONES Fe-C – – – – – –

DEFINICIÓN ACEROS FUNDICIONES DIAGRAMA Fe-C COMPONENTES ESTRUCTURALES DE ACEROS Y FUNDICIONES TRANSFORMACIONES POR ENFRIAMIENTO LENTO EN ACEROS Y FUNDICIONES


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.


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%


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 %


Diagrama Hierro-Carbono ENFRIAMIENTO DEL HIERRO

LIQUIDO

SÓLIDO


Componentes Estructurales Aceros y Fundiciones • • • • • •

Ferrita (α o β) Cementita Perlita Austenita Ledeburita Otros constituyentes


• 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.


Ferrita


Componentes Estructurales Aceros 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. Acero hipereutectoide: perlita + CEMENTITA reticular


CEMENTITA


Componentes Estructurales Aceros 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.


PERLITA (eutectoide)


Componentes Estructurales Aceros 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,...)


AUSTENITA

Profesor: César Malo Roldán


Componentes Estructurales Aceros 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

LEDEBURITA: austenita y cementita


LEDEBURITA


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.


Transformación por enfriamiento lento en los aceros. HIPOEUTECTOIDES

Profesor: César Malo Roldán


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.


Transformaci贸n por enfriamiento lento en los aceros. HIPOEUTECTOIDES - Resumen Ferrita (color claro)

Perlita (color oscuro)


Transformaci贸n por enfriamiento lento en los aceros. EUTECTOIDE


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.


Transformaci贸n por enfriamiento lento en los aceros. EUTECTOIDES - Resumen Perlita


Transformaci贸n por enfriamiento lento en los aceros. HIPEREUTECTOIDE


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.


CE ME N

TI T

A

Transformaci贸n por enfriamiento lento en los aceros. HIPEREUTECTOIDES - Resumen


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


Transformaci贸n por enfriamiento lento en las fundiciones. Resumen


Transformación por enfriamiento lento en las fundiciones. HIPOEUTÉCTICAS 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

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


Transformación por enfriamiento lento en las fundiciones. EUTÉCTiCAS 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

• Fundición eutectoide formada por cementita y perlita.


Transformación por enfriamiento lento en las fundiciones. HIPEREUTÉCTiCAS 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.

• Fundición hipereutectoide es una mezcla de perlita y cementita.


aleaciones fec