Elementos Estructurales del Vehículo Aleaciones Hierro - Carbono
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 – Bl Blan anco co az azul ulad ado o – Dú Dúct ctil il y mal malea eabl ble e – Conductor de electricidad y calor
El hierro. Formas Alotrópicas (Alfa)
• Hierro α:
– Re Red d cúbic cúbica a centr centrada ada.. – Ex Exist iste e com como o fo forma rma alotrópica hasta los 910 ºC (β) si bien cambia sus propiedades. – Ha Hasta sta los 768 768ºC ºC es magnético. – Des Desde de 768 a 910º 910ºC C no no es magnético. Hierro β – Poc Poca a ca capac pacida idad d de disolución del carbono. (máx. 0,02% a 768ºC)
erro. ormas otr p cas (Gamma) • Hierro γ: – Re Red d cúbic cúbica a centr centrada ada en las caras. – En Entr tre e 910 910 y 140 1400 0 ºC – Más den denso so y dilat dilatab able le que el hierro β. – No es ma magn gnét étic ico o – Muc Mucha ha ca capac pacida idad d de de disolución del carbono. (hasta 2% a 1130ºC)
El hierro. Formas Alotrópicas (Delta) • Hierro δ: – Re Red d cúbic cúbica a centr centrada ada.. – Entre 1400 y 1539ºC (temperatura de fusión) Más denso y dilatable que el hierro γ. – Déb Débilm ilmen ente te magn magnéti ético co – Poc Poca a ca capac pacida idad d de disolución del carbono. (hasta 0.1% a 1492ºC)
El hierro. Formas Alotrópicas (Resumen)
•
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 carbo carbono no pued puede e encon encontra trarse rse en en la aleac aleación ión 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 MAYOR conte contenido nido de de carbon carbono o son más más DURAS DURAS Y FRAGILES. – a MENOR MENOR contenid contenido o de carbo carbono no son más DUCTI DUCTILES LES Y ELASTICAS.
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%
Carbono.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 %
Carbono Fundición eutéctica
Acero
s s e e di di o t o t eutectoide c c e t e t u u e e r o e p i p i h h s s o o r r e e c c A A
s e n o i c i d n u F
t é u e o p i h
Diagrama Hierro-Carbono E N F R I A M I E N T O D E L H I E R R O
LIQUIDO
SÓLIDO
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. – Co Const nstitu ituyen yente te má más s blando, maleable y magnético. Pulsar sobre las imágenes para verlas más grandes Siguiente componente
Ferrita
Componentes Estructurales Aceros y Fundiciones • Cementita: – Es un co comp mpue uest sto o químico: Carburo de hierro (Fe3C ). – Co Conte ntenid nido o en ca carbo rbono no de 6.67% – Es el co const nstitu ituyen yente te más duro y frágil de los aceros. – Mag Magnét nético ico has hasta ta lo los s 210ºC que pierde esta propiedad.
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Acero hipereutectoide: perlita +
CEMENTITA reticular
C E M E N T I T A
CEMENTITA
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) . – Má Más s dura dura y res resis iste tent nte e que la ferrita, pero más blanda y maleable que la cementita. Pulsar sobre las imágenes para verlas más grandes Siguiente componente
Acero eutectoide: PERLITA
PERLITA (eutectoide)
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 el comp compon onen ente te más más den denso so.. – No es ma magn gnét étic ica. a. – Gr Gran an plast plastici icidad dad y fác fácil il trab trabajo ajo (forja, estampación,...) Pulsar sobre las imágenes para verlas más grandes Siguiente componente
AUSTENITA
AUSTENITA
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
LEDEBURITA
Otros constituyentes • Carburos: – Compuestos muy duros formados por la combinación de azufre y manganeso con carbono. – Cons Conserva ervan n la dureza dureza al acero acero a elevada elevadas s temperaturas.
• Inclusiones no metálicas: – Elem Elementos entos extrañ extraños os que aparece aparecen n en los aceros, 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.
Transformación Transformac ión por enfriamiento lento en los aceros. HIPOEUTECTOIDES
aceros. HIPOEUTECTOIDES - Resumen • Puntos 2 y 3: 3: una sola fase sólida formada por Austenita. • Punto 3: 3: transformación de la Austenita en Ferrita por los bordes de grano. • Puntos 3 y 4: 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.
aceros. HIPOEUTECTOIDES - Resumen Ferrita (color claro)
Perlita (color oscuro)
aceros. EUTECTOIDE
aceros. EUTECTOIDES - Resumen
• Puntos 2 y 3: 3: una sola fase sólida formada por Austenita. • Punto 3: 3: transformación de toda la Austenita en Perlita. • Punto 4: estructura final
formado solo por perlita.
aceros. EUTECTOIDES - Resumen Perlita
aceros. HIPEREUTECTOIDE
aceros. HIPEREUTECTOIDES - Resumen 3 : una sola fase sólida • Puntos 2 y 3: formada por Austenita. 3: transformación de toda • Punto 3: la Austenita en Cementita en los granos de borde de la austenita. • Puntos 3 y 4: 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.
aceros. HIPEREUTECTOIDES - Resumen A T I T N E M E C
rans ormac n por en r am en o 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
rans ormac n por en r am en o lento en las fundiciones. Resumen
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.
rans ormac n por en r am en o lento en las fundiciones. EUTÉCTiCAS Punto 1: transformació transformación n 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.
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.
Este tema ha finalizado. En el tema siguiente trataremos los tratamientos térmicos del acero.... acero .... Pero ahora, un poco de música
