Diagrama hierro carbono

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL PERÍODO ACADÉMICO: OCTUBRE/2016 - MARZO/2017

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial “Consulta”

Tema: Carrera:  Área Académica: Académica:

Diagrama Hierro-Carbono Hierro-Carbon o Ingeniería Industrial en Procesos de Automatización Automatización Mecánica

Ciclo Académico y Paralelo:

Tercero “A”

 Alumnos participantes: participantes: Módulo y Docente:

Castro Córdova Córdova Diego Israel Tecnología de los Materiales Ing. Tigre Franklin

Misión …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………..

Visión …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………..

TEMA: Diagrama Hierro-Carbono Hierro-Carbono OBJETIVO GENERAL: Investigar la estructura del diagrama Hierro-Carbono a través de la recopilación y estudio de la información para con estos conocimientos poder entender la gran importancia del Hierro y sus aleaciones en el campo de la Ingeniería.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

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Conocer las estructuras estructur as de las diferentes diferentes aleaciones como herramienta de apoyo para predecir y entender el comportamiento de las distintas aleaciones en el campo de la Ingeniería Identificar Identif icar la Naturaleza de las transformaciones transform aciones que ocurren en el diagrama Hierro-Carbono Estudiar las las características características de de las fases y micro constituyentes constituyentes en el Diagrama Hierro-Carbono

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RESUMEN: La siguiente investigación consiste en el estudio del Diagrama Hierro-Carbono que es usado como una herramienta para poder comprender el comportamiento de una aleación además se estudiara los distintos elementos y fases que este diagrama contiene para de esa manera comprender la utilidad de el diagrama así como la forma de actuar de cada una de sus fases.

DESARROLLO: Diagrama hierro carbono También llamado de equilibrio o de fases Fe-C se emplea para la representación de las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos (las temperaturas a las que ocurren las sucesivas transformaciones) por métodos diversos.

Origen El estado actual del diagrama de equilibrio de las aleaciones hierro-carbono fue establecido como resultado de las investigaciones hechas por varios científicos. La elaboración de este diagrama fue empezada por D. Chernov, quien estableció en 1968 los puntos críticos del acero. Más tarde volvió a estudiar reiteradamente este diagrama. N. Gutovski, M. Wittorft, Roberts Austen, Roozebom hicieron una gran aportación al estudio de este diagrama. Los últimos datos acerca del diagrama están expuestos en las obras de I. Kornilov.

Generalidades del diagrama Fe-C Las aleaciones hierro-carbono pertenecen al tipo de aleaciones que forman una composición química. El carbono se puede encontrar en las aleaciones hierro-carbono, tanto en estado ligado (Fe3C), como en estado libre (C, es decir, grafito), por eso, el diagrama comprende dos sistemas:

Fe-Fe3C (metal estable):  Este sistema está representado en el diagrama con líneas llenas gruesas y comprende aceros y fundiciones blancas, o sea, las aleaciones con el carbono ligado, sin carbono libre (grafito). Fe-C (estable): En el diagrama se representa con líneas punteadas; este sistema expone el esquema de formación de las estructuras en las fundiciones grises y atruchadas donde el carbono se encuentra total o parcialmente en estado libre (grafito) [1]. Para estudiar las transformaciones que tienen lugar en aceros y fundiciones blancas se emplea el diagrama Fe-Fe3C, y para estudiar fundiciones grises, ambos diagramas (Fe-Fe3C y Fe-C).

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La temperatura a que tienen lugar los cambios alotrópicos en el hierro está influida por elementos de aleación, de los cuales el más importante es el carbono. Esta la parte entre hierro puro y un compuesto intersticial, carburo de hierro, que contiene 6.67 % de carbono por peso; por tanto, esta porción se llamará diagrama de equilibrio hierro carburo de hierro. Este no es un verdadero diagrama de equilibrio, pues el equilibrio implica que no hay cambio de fase con el tiempo; sin embargo, es un hecho que el compuesto carburo de hierro se descompondrá en hierro y carbono (grafito). Las reacciones eutécticas y eutectoides difieren entre sí, en más de un aspecto importante. Las reacciones eutécticas implican el paso de una fase líquida a dos fases sólidas mientras que las reacciones eutectoides se efectúa totalmente dentro del estado sólido [2]. El acero puede tener las siguientes fases de equilibrio:

1.-Ferrita (α): Consiste en una estructura cristalina BCC y átomos de carbono en los sitios intersticiales. La cantidad de átomos de carbono presentes en la ferrita es pequeña .La ferrita es una fase suave, dúctil y magnética. 2.-Ausentita (γ): Consiste en átomos de hierro con estructura FCC y átomos de carbono en los sitios intersticiales. Presenta mayor suavidad y ductilidad que la ferrita. Es una fase no magnética. 3.-Cementita ( ): También se llama Carburo de Hierro. Es un compuesto intermetalico.es una fase muy dura y frágil. 4. Perlita: Es una fase que resulta de la reacción eutectoide del acero. La reacción eutectoide permite que la austenita en estado sólido se transforme en ferrita y cementita, ambas también en estado sólido. Esta transformación es similar a la reacción eutéctica, por lo que la fase resultante tiene una apariencia similar al sólido eutéctico [3].

Ilustración 1: Diagrama Hierro-Carbono

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En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritecticas. La ecuación de esta reacción puede escribirse en la forma.

La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas. La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico. y la reacción que en ella se desarrolla es:

La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento. La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación de la reacción eutectoide que se desarrolla puede expresarse por:[4].

CONCLUSIONES 

Mediante transformaciones sencillas eutécticas, peritecticas y eutectoides podemos estudiar y analizar el diagrama Hierro –Carbono con relativa facilidad.

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Las Fases y Microconstituyeentes estructurales con características muy distintas van a ofrecer los materiales o aleaciones férreas con características mecánicas muy distintas. Es muy necesario conocer toda la información concerniente al diagrama HierroCarbono debido a que este es usado en varios ámbitos de la Ingeniería y la Industria además de que este es un diagrama meta estable.

Bibliografía [1] J. Perez, «Diagrama Hierro Carbono,» Mayo 2012. [En línea]. Available: https://www.ecured.cu/Diagrama_hierro_carbono. [Último acceso: 12 Enero 2017]. [2] M. Garces, «Diagrama Hierro-Carbono,» Julio 2014. [En línea]. Available: http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m210031/Tema%2013.pdf. [Último acceso: 12 Enere 2017]. [3] L. Jacome, «Aceros Aleaciones,» Febrero 2013. [En línea]. Available: https://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/fases%20del%20acero.htm. [Último acceso: 12 Enero 2017]. [4] D. Gonzales, «Diagrama Hierro Carbono,» Julio 2010. [En línea]. Available: http://es.slideshare.net/GuillermoDavid27/tp3-26826348. [Último acceso: 12 Enero 2017].