1. 1. ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECNICA ESCUELA DE INGENIERA INDUSTRIAL MATERIA: MATERIALES TEMA: DIAGRAMA EN EQUILIBRIO HIERRO- CARBONO
2. 2. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO - CARBONO El hierro es un constituyente fundamental de algunas de las ms importantes aleaciones de la ingeniera. En una forma casi pura se la conoce como hierro dulce.
3. 3. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO - CARBONO Un anlisis tpico para el hierro dulce es: Las propiedades mecnicas tpicas del hierro dulce son: Carbono 0.012 % Manganeso 0.017 % Fsforo 0.005 % Azufre 0.025 % Silicio insignificante Resistencia tensil 40000lb/pulg^2 Elongacin en 2 pulg 40% Dureza Rockwell 30 HRC
4. 4. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO - CARBONO El hierro es un metal alotrpico, lo cual significa que puede existir en ms de un tipo de estructura reticular, dependiendo de la temperatura. TEMPERATURA ESTRUCTURA RETICULAR 1523C Est en forma b.c.c. (cbica centrada en el cuerpo) 1388C Los tomos se reacomodan por s mismos en la forma , que es f.c.c. 898C Se produce el cambio de fase de hierro a hierro b.c.c. 760C El hierro se hace magntico sin cambio en la estructura reticular.
5. 5. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO - CARBONO Curva de enfriamiento para el hierro puro
6. 6. DIAGRAMA HIERRO - CARBONO La temperatura a la que tienen lugar los cambios alotrpicos en el hierro est influida por elementos de aleacin, de los cuales el ms importante es el carbono. La parte entre hierro puro y carburo de hierro (Fe3C), que contiene 6,67% de carbono por peso, se llamar diagrama de equilibrio hierro carbono.
7. 7. DIAGRAMA HIERRO - CARBONO El diagrama muestra tres lneas horizontales que indican reacciones isotrmicas.
8. 8. DIAGRAMA HIERRO - CARBONO Se debe reconocer la lnea horizontal a 2720F, por ser una reaccin peritctica. La ecuacin de la reaccin peritctica se puede escribir como:
9. 9. DIAGRAMA HIERRO - CARBONO Grfico de la reaccin peritctica
10. 10. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO Si se pule una de las superficies de una muestra de un metal, se ataca con un reactivo adecuado y se mira con un microscopio, se observa que est formada por un conjunto de manchas de una o varias clases repartidas con relativa uniformidad.
11. 11. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO Los constituyentes pueden estar formados: Por metales puros, como la ferrita que es el hierro puro. Por compuestos qumicos, como la cementita, que es el carburo de hierro. Por soluciones slidas, en las que los tomos del metal disuelto estn intercalados entre los tomos de los cristales del metal disolvente, o los sutituyen parcialmente. Por compuestos inter metlicos.
12. 12. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO Las aleaciones hierro carbono pueden encontrarse hasta once constituyentes , que se denominan: Ferrita Cementita Perlita Austenita Martensita Troostita Sorbita Bainita Ledeburita Steadita Grafico
13. 13. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO FERRITA Se considera la ferrita como hierro puro. Es el ms blando y dctil constituyente de los aceros. Cristaliza en la red cbica centrada. Tiene una dureza de 90 Brinell y una resistencia a la rotura de 28Kg/mm, llegando hasta un alargamiento del 35 al 40%. Es magntica.
14. 14. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO CEMENTITA Es carburo de hierro, de formula CFe3. Contiene 6.67% de carbono y 93.33 de hierro. Es el constituyente ms duro y frgil de los aceros, alcanzando una dureza Brinell de 700 HB Es magntica hasta 210C, temperatura a partir de la cual pierde el magnetismo.
15. 15. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO PERLITA Es un constituyente compuesto por el 86,5% de ferrita y el 13,5% de cementita, o dicho de otra manera existen 6,4 partes de ferrita y 1 de cementita. Tiene una dureza de aproximadamente 200 HB, con una resistencia la rotura de 80Kg/mm, y un alargamiento del 15%.
16. 16. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO AUSTENITA Es el constituyente ms denso de los aceros. Est formado por un porcentaje mximo de C del 2%. Tiene una dureza de 300 HB, una resistencia de unos 100 Kg/mm, y un alargamiento de un 30%. Es dctil, blanda y tenaz.
17. 17. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO MARTENSITA Despus de la cementita es el constituyente ms duro de los aceros. Es una solucin slida sobresaturada de carbono en hierro alfa. Su dureza vara de 50 a 68 HRC, su resistencia mecnica de 175 a 250 Kg/mm, y su alargamiento de 2,5 a 0,5%.
18. 18. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO TROOSTITA Se produce por transformacin isotrmica de la austenita entre las temperaturas de 500 a 600C. Su dureza es de unos 450 HB; su resistencia 250Kg/mm y su alargamiento de 7,5%.
19. 19. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO SORBITA Se produce por transformacin isotrmica de la austenita a temperaturas comprendidas entre 600 y 650C. Se presenta formando laminillas an ms finas que la troostita y tambin similares a las de la perlita. Tiene una dureza de unos 350 HB, una resistencia de unos 100 Kg/mm y un alargamiento del 15%.
20. 20. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO BAINITA Se forma en la transformacin isotrmica de la austenita, entre temperaturas de 250 y 550C.
21. 21. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO LEDEBURITA No es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se descompone a partir de los 723C en ferrita y cementita. Contiene el 52% de cementita y el 48% de austenita de 1,76% de carbono.
22. 22. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO STEADITA Es un constituyente de naturaleza eutctica, que aparece en las fundiciones de ms de 0,15% de fsforo. Es muy dura y frgil; funde a 960C.
23. 23. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO GRAFITO Es uno de los tres estados alotrpicos en que se encuentra el carbono en estado libre en la naturaleza. Es blando, untuoso, de color gris y de peso especfico 2,25. El grafito baja la dureza, resistencia mecnica, elasticidad y plasticidad de las fundiciones que lo contienen; pero, en cambio mejora la resistencia al desgaste y a la corrosin y sirve de lubricante en el roce.
24. 24. CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO- CARBONO IMPUREZAS Formadas por sulfuros de manganeso, xido de aluminio, silicatos, etc., que proceden de los refractarios de los hornos, de las escoria, o de los procesos de oxidacin o desoxidacin.
25. 25. GRACIA S