ciencia materiales

Carlos Alberto Vargas
CIENCIA DE LOS MATERIALES

ALEACIONES HIERRO - CARBONO

Las aleaciones de hierro y carbono -aceros y fundiciones- son las aleaciones metálicas
más importantes de la civilización actual. Por su volumen, la producción de fundición y de
acero supera en más de diez veces la producción de todos los demás metales juntos.
Corrientemente se da el nombre de acero y fundición,a las aleaciones hierro - carbono (si
tienen más del 2.1% de C son fundiciones y si tienen menos del 2.1% de C son aceros).
El hierro forma soluciones con muchos elementos: Con los metales, soluciones por
sustitución, con el carbono, nitrógeno e hidrógeno, soluciones por inserción.
La solubilidad del carbono en el hierro depende de la forma cristalográfica en que se
encuentra el hierro. Lasolubilidad del carbono en el hierro BCC es menor que el 0,02% y
en
el
hierro
FCC
es
hasta
el
2%.
Se distinguen tres grupos de aceros al carbono: eutectoides, que contienen cerca de un
0,8% de C, cuya estructura está constituida únicamente por perlita: Hipoeutectoides, que
contienen menos del 0,8% de C, con estructura formada por ferrita y perlita; e
Hipereutectoides, que contienen del0,8 al 2.1% de C y cuya estructura consta de perlita y
cementita.
MICROESTRUCTURAS DE LOS ACEROS
Los constituyentes metálicos que pueden presentarse en los aceros al carbono son: ferrita,
cementita, perlita, sorbita, troostita, martensita, bainita, y rara vez austenita, aunque nunca
como único constituyente. También pueden estar presentes constituyentes no metálicos
como óxidos, silicatos,sulfuros y aluminatos.
El análisis de las microestructuras de los aceros al carbono recocidos y fundiciones
blancas deben realizarse en base al diagrama metaestable Hierro-carburo de hierro o
Cementita.

Carlos Alberto Vargas
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Diagrama Fe-C
Las microestructuras que presenta el diagrama de equilibrio para los aceros al carbono
son:
FERRITA (Hierro Alfa)
Es unasolución sólida de carbono en hierro
alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente
es del orden de 0.008% de carbono, por esto
se considera como hierro puro, la máxima
solubilidad de carbono en el hierro alfa es de
0,02% a 723 °C.

Microestructura del acero
cristales blancos de ferrita

al

carbono,

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La ferrita es la fase másblanda y dúctil de los aceros, cristaliza en la red cúbica centrada
en el cuerpo, tiene una dureza de 90 Brinell y una resistencia a la tracción de 28 kg/mm2,
llegando hasta un alargamiento del 40%. La ferrita se observa al microscopio como granos
poligonales claros.
CEMENTITA
Es el carburo de hierro de fórmula Fe3C, contiene 6.67 %C y 93.33 % de hierro, es el
microconstituyente más duro yfrágil de los aceros al carbono, alcanzando una dureza
Brinell de 700 (68 Rc) y cristaliza en la red ortorómbica.

Microestructura del acero 1%C, red
blanca de dementita
En las probetas atacadas con ácidos se
observa de un blanco brillante y aparece
como cementita primaria o proeutéctica
en los aceros con más de 0.9%C
formando una red que envuelve los
granos de perlita, formando parte de laperlita como láminas paralelas separadas
por otras láminas de ferrita, se presenta en forma de glóbulos o granos dispersos en una
matriz de ferrita, cuando los aceros de alto carbono se han sometido a un recocido de
globulización, en los aceros hipoeutectoides que no han sido bien templados.

Acero 1040: Granos de Perlita con
cementita intergranuar

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PERLITA
Es el microconstituyente eutectoide formado por capas alternadas de ferrita y cementita,
compuesta por el 88 % de ferrita y 12 % de cementita, contiene el 0.8 %C. Tiene una
dureza de 250 Brinell, resistencia a la tracción de 80 kg/mm2 y un alargamiento del 15%;
el nombre de perlita se debe a las irisaciones que adquiere al iluminarla, parecidas a las
perlas. La perlita...