2. Introducción El diagrama de hierro carbono consta de una serie de elementos que a continuación se le presentan como están ubicados: en su lado derecho esta los grados de temperatura en las que puede alcanzar el hierro y en su lado inferior esta los porcentajes de carbono. En este diagrama podemos ver los procesos que pasa el hierro antes de ser fundido a 1536 °C los procesos se conocen como α, γ y δ A) El diagrama de hierro carbono nos sirve para saber donde se funden los metales. B) Con el diagrama sabemos que porcentaje de carbono tiene cada metal.
3. 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: 1. Fe-Fe3C (metalestable); este sistema comprende aceros y fundiciones blancas, o sea, las aleaciones con el carbono ligado, sin carbono libre (grafito). 2. Fe-C (estable); 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).
4. La clasificación de las aleaciones férreas según el contenido en carbono comprende tres grandes grupos: Hierro: < 0.008% C Acero: 0.0008% < C < 2.11 % Fundición: > 2.11% C
5. Las fases en las que se puede encontrar la aleación Hierro-Carbono dentro del diagrama de equilibrio son: Ferrita: solución sólida de Fe-α, con composición máxima del 0,025% de C a 723º C y de 0,008% a temperatura ambiente. Austenita, solución sólida de Fe-γ, con composición máxima del 2% de C, a 1130ºC Cementita, compuesto definido con formula CFe3 de estructura ortorrómbica, compuesto por 6,67% de C y 93.33% de Fe. Es magnética hasta los 210º C. Perlita, constituyente compuesto por un 86,5% de Ferrita y 13,5% de Cementita, de estructura laminar. Ledeburita, constituyente eutéctico con composición 4,3% de Carbono y 95,7% de Hierro.
6. Cementita: Es el carburo de hierro Fe3C con un contenido fijo de carbono del 6,67%. No tiene propiedades metálicas. La cementita es muy dura y frágil Cuando la temperatura baja hasta 723° C el hierro sufre un cambio alotrópico y su red se transforma en cúbica centrada en el cuerpo (BCC), que no acepta apenas átomos de carbono en su seno; entonces el hierro se denomina ferrita o hierro-α. Es relativamente blanda dúctil y magnética.
7. PERLITA Esta compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita. Microestructura formada por capas o láminas alternas de las dos fases (α y cementita) durante el enfriamiento lento de un acero a temperatura eutectoide. Se le da este nombre porque tiene la apariencia de una perla al observarse microscópicamente a pocos aumentos. Austenita: Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida, por inserción, de carbono en hierro gamma. La proporción de C disuelto varía desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este último porcentaje de máxima solubilidad a la temperatura de 1130 ºC.
8. LEDEBURITA La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, descomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita
19. Los aceros eutectoides son aquellos en los que la fase austenítica sólida tiene composición del eutectoide 0.77 % Microestructuraperlítica de un acero eutectoide mostrando láminas alternas de ferrita-α (fase clara) y cementita (fase oscura) Representación esquemática de la microestructura de un acero eutectoide (0.77%)
20. Los aceros hipereutectoides son aquellos en los que la fase austenítica sólida tiene un contenido en carbono entre 0.77 y 2.11 %. Fotomicrografía de un acero con el 0.38 % C, microestructura constituida por perlita y ferrita proeutoctoide Representación esquemática de las microestructuras de un acero hipoeutectoide
21. Tipos de Aceros Aceros bajos en carbono. Constituye la mayor parte de todo el acero fabricado. Contienen menos del 0.25 % en peso de C La microestructura consiste en ferrita y perlita Son relativamente blandos y poco resistentes pero con extraordinaria ductilidad y tenacidad Son de fácil mecanizado, soldables y baratos. Se utilizan para fabricar vigas, carrocerías de automóviles, y láminas para tuberías edificios y puentes.
22. Aceros medios en carbono. Contienen entre el 0.25 y 0.60 % en peso de C. Estos aceros pueden ser tratados térmicamente mediante austenización, temple y revenido para mejorar las propiedades mecánicas. Son más resistentes que los aceros bajos en carbono pero menos dúctiles y maleables. Se suelen utilizar para fabricar cinceles, martillos, cigüeñales, pernos, etc.
23. Aceros altos en carbono. Son más duros y resistentes (y menos dúctiles) que los otros aceros al carbono. Generalmente contienen entre el 0.60 y 1.4 % en peso de C. Casi siempre se utilizan con tratamientos de templado y revenido que lo hacen muy resistentes al desgaste y capaces de adquirir la forma de herramienta de corte. Por ejemplo, cuchillos, navajas, hojas de sierra, brocas para cemento, corta tubos, troqueles, herramientas de torno, muelles e hilos e alta resistencia.
24. Fundiciones La fundición gris tiene un contenido en carbono entre 2.5 y 4.0 % y de silicio entre 1 y 3 %. Desde un punto de vista mecánico las fundiciones grises son comparativamente frágiles y poco resistentes a la tracción. El grafito suele aparecer como escamas dentro de una matriz de ferrita o perlita Es uno de los materiales metálicos más baratos. Se utiliza en bloque de motores, tambores de freno, cilindros y pistones de motores.
25. La fundición dúctil o esferoidal se consigue añadiendo pequeñas cantidades de magnesio y cerio a la fundición gris en estado líquido. No es frágil y tiene propiedades mecánicas similares a las de los aceros. Presenta una mayor resistencia a la tracción que la fundición gris. Se suele utilizar para la fabricación de válvulas y engranajes de alta resistencia, cuerpos de bomba, cigüeñales y pistones.
26. La fundición blanca contienen poco carbono y silicio (< 1%) y se obtienen por enfriamiento rápido. Generalmente la fundición blanca se obtiene como producto de partida para fabricar la fundición maleable. Su aplicación se limita a componentes de gran dureza y resistencia al desgaste y sin ductilidad como los cilindros de los trenes de laminación.
27. Normalizado El normalizado es un tratamiento térmico que se emplea para dar al acero una estructura y unas características tecnológicas que se consideran el estado natural o inicial del material que fue sometido a trabajos de forja, laminación o tratamientos defectuosos. Se hace como preparación de la pieza para el temple. El procedimiento consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 grados centígrados por encima de la temperatura crítica superior, tanto para aceros hipereutectoides, como para aceros hipoeutectoides, y mantener esa temperatura el tiempo suficiente para conseguir la transformación completa en austenita
28. Recocido El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad una temperatura que permita obtener plenamente la fase estable a falta de un enfriamiento lo suficientemente lento como para que se desarrollen todas las reacciones completas. Se emplea para ablandar metales y ganar tenacidad, generalmente aceros. Se obtienen aceros más mecanizables. Evita la acritud del material. La temperatura de calentamiento está entre 600 y 700 °C. El enfriamiento es lento.
