metalografia 1

8/18/2019 Metalografia 1

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07/04/20

CURSO DEMETALOGRAFIA BASICA

Ing. Wilson Calle

DIAGRAMA HIERRO - CARBONO

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

FACULTAD DE INGENIERIAS

Ing. Wilson Calle

DIAGRAMA DE HIERRO - CARBONO

Para que una solución de hierro - carbono reciba el nombrede aleación, la concentración de carbono no puede ser mayordel 6,67 %, ya que, si fuese mayor, perdería las cualidadesmetálicas y recibiría el nombre de compuesto químico.

En el diagrama hierro - carbono que se presenta acontinuación, se pueden apreciar los siguientes constituyentesfundamentales generales:



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DIAGRAMA DE HIERRO - CARBONO

Hierro: Tiene un contenido en carbono entre el 0,008 % y el 0,025 %. Elhierro puro es difícil de obtener.

Aceros: La concentración de carbono ha de estar comprendida entre el0,025 % y el 1,76 %. Sus características fundamentales son: su alta dureza,buena resistencia mecánica,maleabilidad y ductilidad.

Fundiciones: La concentración de carbono esta comprendida entre el 1,76% y el 6,67%. La característica fundamental de la fundición es suextraordinaria dureza.



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ESTADOS ALOTROPICOS DEL HIERROEl hierro, al calentarse desde la temperatura ambiente hasta su estado líquido, sufre

una serie de transformaciones en su estructura cristalina; estas transformacionesson reversibles al enfriarse y pasar del estado liquido a la temperatura ambiente.

Hierro alfa (α).- El hierro alfa aparece a temperaturas inferiores a los 768°C;cristaliza en forma de cubo centrado, a los 768°C pierde el magnetismo.La máximacantidad de carbono que puede disolver es del 0,025 %; se llama ferrita.

Hierro beta (β).- Es similar al hierro α; se forma a una temperatura entre 768°Cy 90°C; cristaliza en forma de cubo centrado; se diferencia del hierro α en que noes magnético.Tiene poco interés desde el punto de vista metalográfico y mecánico.

ESTADOS ALOTROPICOS DEL HIERRO

Hierro gamma (γ).- Se forma a las temperaturas comprendidas entre 900°C y1400°C. Cristaliza en forma de cubo centrado en caras. El hierro γ puede disolverun 2 % de carbono;esta solución sólida recibe el nombre de austenita.

Hierro delta (δ).- Se forma a una temperatura entre 1400°C y 1539°C; la formade cristalización es de cubo centrado, igual que el hierro α y β. Debido a queaparece a elevadas temperaturas, tiene poca importancia en el estudio de lostratamientos térmicos.



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INFLUENCIA EN LOS ACEROS DE LOS DISTINTOSELEMENTOS QUE PUEDEN ENTRAR EN SU

COMPOSICIÓN

Carbono, Es el elemento fundamental que acompaña al hierro en los aceros. El carbonoaumenta la dureza y resistencia, pero disminuye la ductilidad y resiliencia. Al aumentar laproporción de carbono aumenta la capacidad de temple, pero disminuye la soldabilidad.

Manganeso, Favorece la forjabilidad y contrarresta los efectos perjudiciales del azufre.

Silicio, Aumenta la dureza, resistencia, elasticidad y mejora las propiedades magnéticas.Disminuye la ductilidad.

Cromo, La presencia del cromo produce un aumento de dureza, resistencia y elasticidad.Favorece la cementación.Se emplea en los aceros inoxidables.

Níquel, Mejora notablemente las propiedades mecánicas, aumenta la resistencia, tenacidad yductilidad. Favorece el temple.

Molibdeno, Mejora las propiedades mecánicas. Facilita la penetración del temple. Hace que losaceros sean resistentes a las temperaturas elevadas y a la corrosión.

Vanadio, Su presencia mejora la calidad de los aceros. Aumenta la forjabilidad en caliente. Lasoldabilidad disminuye.

Wolframio o tungsteno, Mejora las características mecánicas de resistencia y tenacidad;hace que los aceros conserven su dureza y resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas.Es el elemento básico de los aceros rápidos.

Cobalto, Hace que el acero conserve su dureza a elevadas temperaturas.

Aluminio, Favorece la nitruración.

Cobre, En pequeñas proporciones aumenta la resistencia a la corrosión.

Azufre, Perjudica las propiedades mecánicas de resistencia y tenacidad. Favorece elmecanizado.

Fósforo, Perjudica las propiedades mecánicas de los aceros. Favorece la colada, en piezasfundidas.

INFLUENCIA EN LOS ACEROS DE LOS DISTINTOSELEMENTOS QUE PUEDEN ENTRAR EN SU

COMPOSICIÓN



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Ferrita.- es hierro alfa casi puro; ordinariamente lleva en solución impurezas de Si y

P. Algunos metales con el Ni, Al, IVIn, Cu y Cr se disuelven totalmente en la ferrita.Es el constituyente más blando del acero.

Características mecánicas:

Resistencia a la tracción: 28 kgf/mm.Alargamiento: 35 %.Dureza: 90 HBW

CONSTITUYENTES ESTRUCTURALES DEL ACERO

Cementita.- Es carburo de hierro (Fe3C); contiene 6,67 % de carbono. Es elconstituyente más duro de los aceros, con una dureza superior a 68 HRC; esfrágil. Si se calienta entre 650 y 700 °C descompone para dar Fe-α y grafito.




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Perlita normal es la perlita laminar; es un compuesto eutectoide formado por

láminas alternadas de ferrita (Fe) y cementita (Fe3C). En el acero ordinario contieneel 0,89 % de carbono

características mecánicas:

Dureza: 200 a 250 HBWResistencia a la tracción: 55-70 kgf/mm2.Alargamiento: 20-28 %.


Austenita.- Es una solución sólida de carburo de hierro en hierro γ. Sólo es establea temperaturas elevadas superiores a 723 C. En los aceros de elevado porcentaje dealeación (18 % Cr y 8 % MÍ), puede ser estable a la temperatura ambiente. Dúctil ytenaz, blanda y resistente al desgaste; es muy densa.

Características mecánicas:

Resistencia a la tracción: 88-105 kgf/mm2.Alargamiento: 20-23 %.Dureza: 300 HBW




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Martensita.- Es el constituyente de los aceros templados al máximo de dureza. Está constituidapor una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro α. La austenita, al enfriarse

rápidamente, no puede expulsar a la cementita, por lo que resulta una estructura residualcompuesta por hierro α, en el que están incrustados los átomos de carbono que tenía la austenitay que, debido a la velocidad de enfriamiento tan rápida, no han podido ser expulsados de la mallacristalina, Es magnética.

Características mecánicas:Resistencia a la tracción: 170-250 kgf/mm2.Alargamiento: 0,5-2,5 %.Dureza: 50-60 HRC.


Sorbita.- Se obtiene por enfriamiento de la austenita a una velocidad bastanteinferior a la crítica de temple, y también por transformación isotérmica de laaustenita a temperaturas entre 600° y 650°. Es un agregado fino de cementita yhierro α.

Bainita.- Se obtiene al transformar isotérmicamente la austenita a temperaturasentre 250° y 500°. Se distinguen dos clases: la superior o arborescente y la inferior,parecida a la martensita. Está formada por una mezcla difusa de ferrita y cementita.

Constituyentes de las fundiciones

Además de los citados para los aceros, hay que considerar el grafito y la ledeburita,como más importantes. E! primero aparece por descomposición de la cementita através de un enfriamiento lento y bajo la acción de elementos grafizantes como elsilicio.

La ledeburita es una aleación eutéctica de cementita y austenita que, al enfriarse,suele descomponerse en perlita y cementita.




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REVISION DEL DIAGRAMA HIERRO - CARBONOAleación I con el 0.5 % de C. Por encima de 1 existeúnicamente fase liquida. A partir de dicho punto empieza a

formarse austenita hasta que en 2 solidifica totalmente. En3 el hierro γ se transforma progresivamente en ferrita(hierro α). A medida que aparecen cristales de ferrita, laaustenita residual va enriqueciéndose en carbono hastaque en 4, cuando tiene el 0,89 % de C, se convierte enperlita.

Aleación II de 0,89 % de C. Sigue un proceso idéntico alanterior pero con una diferencia fundamental. No existe elpunto 3 porque toda la austenita se transformabruscamente en perlita. Es la llamada eutectoide.

Aleación III de 1.2 % de C. Sigue el mismo procesoanterior hasta 5; aquí empiezan a separarse cristales decementita empobreciéndose progresivamente de C laaustenita restante, hasta que a 723° el porcentaje es de 0,89% (punto 6) y se transforma bruscamente en perlita.

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