Aleaciones Hierro-carbono

Elementos Estructurales del Vehículo Aleaciones Hierro - Carbono

Profesor: César Malo Roldán

El hierro. 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 Profesor: César Malo Roldán

El hierro. 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 – Poca capacidad de disolución del carbono. (máx. 0,02% a 768ºC) Profesor: César Malo Roldán

El hierro. Formas Alotrópicas (Gamma) • Hierro γ: – 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)

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El hierro. 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)

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El hierro. Formas Alotrópicas (Resumen)

Profesor: César Malo Roldán

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Aleaciones Hierro-Carbono. 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. Profesor: César Malo Roldán

Aleaciones Hierro-Carbono. 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% Profesor: César Malo Roldán

Aleaciones HierroCarbono.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 % Profesor: César Malo Roldán

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Fundiciones hipereutécticas

Acero eutectoide

Fundiciones hipoeutécticas

Aceros hipereutectoides

Aceros hipoeutectoides

Aleaciones en diagrama HierroCarbono Fundición eutéctica

Diagrama Hierro-Carbono ENFRIAMIENTO DEL HIERRO

LIQUIDO

SÓLIDO

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Componentes Estructurales Aceros y Fundiciones • 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. Pulsar sobre las imágenes para verlas más grandes Profesor: César Malo Roldán

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Profesor: César Malo Roldán

Ferrita

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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.

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Acero hipereutectoide: perlita + CEMENTITA reticular

CEM

EN T

ITA

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CEMENTITA

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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. Pulsar sobre las imágenes para verlas más grandes Profesor: César Malo Roldán

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Acero eutectoide: PERLITA

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PERLITA (eutectoide)

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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,...) Pulsar sobre las imágenes para verlas más grandes Profesor: César Malo Roldán

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AUSTENITA

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AUSTENITA

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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

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LEDEBURITA: austenita y cementita

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LEDEBURITA

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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. Profesor: César Malo Roldán

Transformación por enfriamiento lento en los aceros. HIPOEUTECTOIDES

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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. Profesor: César Malo Roldán

Transformación por enfriamiento lento en los aceros. HIPOEUTECTOIDES - Resumen Ferrita (color claro)

Perlita (color oscuro) Profesor: César Malo Roldán

Transformación por enfriamiento lento en los aceros. EUTECTOIDE

Profesor: César Malo Roldán

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. Profesor: César Malo Roldán

Transformación por enfriamiento lento en los aceros. EUTECTOIDES - Resumen Perlita

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Transformación por enfriamiento lento en los aceros. HIPEREUTECTOIDE

Profesor: César Malo Roldán

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. Profesor: César Malo Roldán

CE M

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TIT

A

Transformación por enfriamiento lento en los aceros. HIPEREUTECTOIDES - Resumen

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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 Profesor: César Malo Roldán

Transformación por enfriamiento lento en las fundiciones. Resumen

Profesor: César Malo Roldán

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. Profesor: César Malo Roldán

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. Profesor: César Malo Roldán

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. Profesor: César Malo Roldán

Este tema ha finalizado. En el tema siguiente trataremos los tratamientos térmicos del acero.... Pero ahora, un poco de música

Profesor: César Malo Roldán