Diagrama de Hierro-Carbono

Diagrama de hierro-carbono h ierro-carbono GARC ARCIA IA HERNANDEZ RNANDE Z OSCAR EDU DUARDO ARDO 14 3101 31 0121 21

oscareg osc areghernand hernandez@g ez@gma mail il.com .com

-Fase: Cada una de las partes macroscópicas de

Resumen El acero se obtiene cuando se mezcla hierro con carbono. El acero aleado es un acero que se le añaden elementos de aleación adicionales al carbón. Al acero que está formado simplemente por hierro y carbón se le llama acero al carbono, para esto se tiene un diagrama llamado Hierro-Carbono que nos muestra (en base a su porcentaje de hierro y su porcentaje de carbono) las diferentes propiedades mecánicas o térmicas del material.

I. Introducción

El acero es una aleación de hierro con una mínima  proporción  prop orción de carbon o, que relaciona a aqu aquellas ellas  propiedades  prop iedades especiales es peciales tales como dureza y elastici elast icidad dad.. En general, también se pueden fabricar aceros con otros componentes como manganeso, níquel o cromo. El hierro es un constituyente fundamental de algunas de las más importantes aleaciones de la ingeniería. El hierro es un metal alotrópico, por lo que puede existir en más de una estructura reticular dependiendo única y fundamentalmente de la temperatura (la cual también con el diagrama de hierro carbono por ejemplo nos muestra  propiedades  prop iedades como a que qu e temperatura los metales pierden  propiedades  prop iedades magn agnéticas éticas,, cuan do se con consideran sideran aceros y cando se consideran fundiciones, a que temperatura y en que porcentajes se considera que el material está en su  pun to de fusión, fusión , a que temperatu ra está es tá en s u pun to sólido, a que temperatura está en estado ferritico, austenitico aus tenitico y perlitico, perlitico, etc. ) II. II. Teoría Teorí a del diagr ama de de aleaci ale ación ón hierr hie rro-car o-carb bono

El diagrama de aleación 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 con centración de carbono que tenga teng a presente. present e. Antes de llegar a conocer que es un diagrama de equilibrio, el diagrama hierro-carbono en particular, es imprescindibl imprescindiblee tener claros claros un os cuantos concep tos:  A. Concep C onceptos tos del di agra ma de estad o

-Estado de agregación: Cada una de las tres formas en

que se puede presentar la materia. Los estados de agregación son tres: sólido, sólido, líquido líquido y gaseos gas eoso. o.

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composición química y propiedades físicas homogéneas que forman forman un s istema. istema. -Sis temas temas homogéneos homogéneos: Sistemas formados por una única

fase (monofás (monofásicos). icos). -Sistemas heterogéneos : Están stá n formados formados p or varias varias fases. fases . -Mezcla: Porción de materia formada por dos o más

sus tancias tancias diferentes. diferentes. Puede parecer que fase y estado de agregación de la materia son sinónimos, sin embargo, no lo son. Por ejemplo, el grafito y el diamante son dos formas alotrópicas del carbono; son, por lo tanto, fases distintas, sin embargo ambas pertenecen al mismo estado de agregación (sólido). Se debe tomar en cuenta que en una mezcla de acero es posible encontrar los siguientes estados est ados y formas formas alotrópicas: alotrópicas:

-Acero líquido: Mezcla de d e hierro y carbo no a muy muy alta a lta

temperatura, la mezcla mezcla está es tá en fase líquida líquida y es homogénea. -Ferrita o hier hierro ro (alfa): Sistema cúb cúbico, ico, imanes imanes

 permanentes.  permanente s. -Hierro (beta): Simil Similar ar al alfa alfa pero p ero no es magnético. -Austenita o hierro (gamma): Sist Sistem emaa cúbico centrado

en las caras. -Hierro (delta): Red cúbica centrada en el cuerpo. -Cementita (Fe3 C): Sólido formado por el exceso de

carbono en la mezcl mezclaa (la (la cantidad que está en exceso exceso sobre so bre la solubil s olubilidad idad y que no puede pu ede ser disuelta en la mezcla). ezcla). Es una sus tancia dura y frágil que no puede ser laminada ni forjada. Estas formas alotrópicas tienen diferentes propiedades y el acero adoptará unas u otras en función de cual sea la composición y la temperatura de la mezcla. En función de la utilización que se quiera hacer del producto resultante habrá q ue cons c ons eguir que la forma forma o las formas formas alotrópicas  producidas  prod ucidas sean se an una unass u otras . Esa información información se encuentra encuen tra en el diagrama diagrama hierro-carbono. hierro-carbono.

III. Representación gráfica del diagrama hierrocarbono

La posición de una mezcla de acero en el diagrama de hierro-carbono queda definida por su temperatura y el tanto por ciento en masa de carbono que tiene la mezcla (1). La temperatura se representa en el eje vertical (ordenadas), el porcentaje de carbono se representa en el eje horizontal (abs cisas).

Cuando un acero está dentro de zona amarilla nos encont remos con una sustan cia sólida formada exclusivamente por aus tenita. La pequeña zona azul correspondiente a aceros con un muy bajo contenido en C y temperaturas en torno a los 1400ºC se corresponde con una única fase sólida de  acero .

La pequeñ a zona naranja también con bajo contenido en C pero a temperaturas menores (en torno a los 700ºC) se encuentra en fase sólida y es tá formada por ferrita.

Fig. 1 representación gráfica del diagrama hierro-carbono

Fig. 3 Diagrama Hierro-Carbono y sus estados. Fig. 2 Comportamiento del diagrama hierro - Carbono Las cuatro zonas coloreadas representas las únicas cuatro zonas en las que el acero obtenido está formado por una única fase (2). Dentro de la zona verde el acero está en estado líquido. Página 2

IV. Conclusiones

Se identifico en el transcurso del diagrama que este a su vez se obtiene de diferentes fases, el hierro puro está  presente en tres estados alotrópicos (estructuras

moleculares diferentes) a medida que se incrementa la temperatura desde la temperatura ambiente. El diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos que son temperaturas a las que se  producen una secuen cia de trans formaciones por varios métodos. Debido al elevado porcentaje de carbono que poseen las aleaciones , las aleaciones hipo eutécticas son muy duras y frágiles, por lo que son difíciles de mecanizar, se suelen emplear para obtener piezas por moldeo, las características de las fundiciones dependen tanto de su composición en carbono como del proceso d e fabricación. Pueden ser, ordinarias (que ya existe una línea de  producción o un catálogo para estos metales), aleadas (aleaciones con cromo, níquel, estaño, tungsteno, manganeso, etc.) y especiales (se manda pedir un acero especial con especificaciones del cliente dando comodatos, loas porcentajes de hierro, porcentajes de carbono, o otras aleaciones que el comprador quiere que le agreguen a su acero).

V. Referencias bibliográficas

1. FORMAS ALOTRÓPICAS DEL HIERRO. (n.d.). Retrieved Marzo 5, 2017, from https://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas /practica4/fases del acero.htm 2. Diagrama de aleación hierro-carbono. (n.d.). Retrieved Marzo 5, 2017, from http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos /repositorio/10 00/1092/html/2_diagrama_de_aleacin_hierrocarbono.html 3. Montes Tenorio Crys. (13 diciembre 200). diagrama Fe C. 05 de marzo del 2017, de Instituto Tecnológico de Tijuana Sitio web: https://es.slideshare.net/krizx/diagrama-fe-c 4. Mauricio Montoya Henao y Daniel Felie Davila Blandon. (2012). Metalografía. 05 de Marzo del 2017, de Universidad Tecnológica de Pereira Sitio web: http://blog.utp.edu.co/metalografia/5-diagrama-hierrocarbono/

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