APUNTE

ALOTRÓPO
TRANSFORMACIÓN ALOTRÓPICA
ANISOTROPÍA
ISOTROPÍA
¿Qué es una fase?
¿Qué es un componente?
Completar apunte: ferrita, austenita, cementita
UNIDAD 3. CARACTERIZAR MATERIALES METÁLICOS
ANALIZAR DIAGRAMAS DE FASES. DIAGRAMA DEL HIERRO Y DIAGRAMA DE HIERRO-CARBONO
Objetivo: Conocer los diagramas de hierro y de hierro-carbono debido a que las propiedades físicas y químicas
de losaceros se pueden controlar con precisión regulando la composición química de una aleación particular y el
procesamiento, como el moldeo mecánico y/o el tratamiento de calor que recibe el material. Por ejemplo,
pequeñas variaciones de la composición y tratamientos caloríficos diferentes pueden resultar en aceros
apropiados para las aplicaciones siguientes: 1) Material suave y dúctil para la defensade automóviles, tableros de
utensilios, cubiertas y otras más, 2) materiales duros y fuertes para engranajes, rodamientos, cucharones,
cuchillas, herramientas y otras más, 3) materiales tenaces usados en cigüeñales, recipientes a presión, trenes de
aterrizaje y otras aplicaciones donde se requiere resistencia al impacto o a los golpes.
Introducción
El hierro es el metal más utilizado por elhombre en los últimos tres mil años largos de su existencia. Esta
supremacía se debe a la abundancia relativa de este elemento químico en la corteza terrestre, a la posibilidad cel
hierro de formar aleaciones, sobre todo con el carbono, de gran utilidad (acero y fundiciones) y a la posibilidad de
modificar las propiedades de estas aleaciones por tratamientos térmicos.
El procedimiento másutilizado para trazar el diagrama hierro-carbono es la obtención de las curvas de
enfriamiento y de calentamiento. Las curvas de enfriamiento quedan definidas por una serie de valores de
temperatura en función del tiempo de tratamiento, lo que da lugar a un conjunto de puntos denominados Ar (del
francés arrét refredoissement). Las curvas de calentamiento vienen definidas, a su vez, por una serie depuntos
denominados Ac (del francés arrét chauffage).
El hierro puro presenta las siguientes fases a medida que se enfría: A temperaturas superiores a los 1535° C el
hierro permanece en estado líquido. Al llegar a esta temperatura, la curva de enfriamiento (figura 1) presenta un
tramo horizontal: mientras dura el cambio de estado correspondiente a la solidificación la temperatura permanececonstante.
El hierro, a la temperatura de su solidificación, cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (hierro delta
°

δ), con un parámetro de red de unos 2.92

A

La curva de enfriamiento del hierro puro presenta a 1400 °C un tramo horizontal que corresponde a la
transformación alotrópica del hierro delta (δ) al hierro gamma (γ ), de estructura cúbica centrada en las caras, con°

un parámetro de unos 3,65

A.

El hierro gamma es estable hasta la temperatura de 910°C, temperatura que la curva de enfriamiento presenta
otro tramo recto. A esta temperatura tiene lugar la transformación alotrópica del hierro gamma (γ ) al hierro alfa
°

(α), de estructura cúbica centrada en el cuerpo, con un parámetro de red de unos 2,85

A.

Figura 1.
En la figura 2 se harepresentado la disposición relativa de los átomos del hierro en los estados alotrópicos.

Figura 2.

La curva de enfriamiento para aleaciones que contienen carbono es parecida a las del hierro puro, pero estos
puntos quedan desplazados en cuanto a los valores de la temperatura.
DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DEL SISTEMA BINARIO HIERRO-CARBONO
El diagrama de fase de equilibrio del hierro-carburode hierro, o el diagrama de hierro-carbono como se le conoce
en general sirve como el diagrama fundamental para analizar el carbono simple y muchos aceros de baja
aleación. En la figura 3 se muestra un diagrama de equilibrio del hierro-carburo de hierro con contenidos de
carbono de hasta 6.7 %. Esto incluye la parte que es útil comercialmente, puesto que el contenido de carbono en
los hierros...