Hierro

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UNIDAD 05:

ALEACIONES HIERRO - CARBONO

PROPIEDADES DEL HIERRO

El hierro es un metal color blanco plateado, dúctil, maleable, cuyo peso específico es 7,87g/cm3. El hierro más puro que puede obtenerse en la actualidad contiene 99,992% de Fe. La temperatura de fusión del hierro puro es 1539 ºC.

ESTRUCTURA CRISTALINA DEL HIERRO PURO
El hierro es un metal que presenta el fenómeno dela alotropía. Es decir, puede poseer diversas estructuras cristalinas dependiendo de la temperatura.
Si se enfría lentamente una probeta de hierro puro, fundida, es decir en estado líquido, se observa que se solidifica a la temperatura constante de 1539°C. Si la temperatura sigue después descendiendo, se observa a los 1390°C una detención en el descenso de la temperatura, otra detención seda a los 900°C y por fin otra a los 750°C.
Las temperaturas citadas se denominan temperaturas o puntos críticos y se representan por Ar4 (1390°C), Ar3 (900°C), Ar2 (750°C).
Si en lugar de enfriarse se calienta el hierro puro desde la temperatura ambiente, observaremos que se repiten las mismas anomalías, pero a temperaturas ligeramente superiores: Ac2 (780°C), Ac3 (920°C) y Ac4 (1410°C). Lastemperaturas críticas son designados por la letra A y el subíndice “r” del francés refroidissement (enfriamiento) y el subíndice “c” del francés chauffage (calentamiento).
La explicación del por qué la temperatura se detiene en los puntos antes mencionados, es porque a dichas temperaturas se produce un cambio en la estructura cristalina del hierro, pasando de una estructura BCC (cúbicacentrada en el cuerpo) a una estructura FCC (cúbica centrada en las caras) o viceversa.

VARIEDADES ALOTRÓPICAS DEL HIERRO PURO

El hierro presenta una estructura BCC desde la temperatura ambiente hasta los 910°C. A esta variedad del hierro se denomina hierro tipo alfa (().
El hierro ( presenta una red cúbica centrada en el cuerpo, es decir con un átomo de hierro en cada vértice de un cubo yotro en el centro. La distancia entre átomos de hierro es en promedio 2,86 A°, aunque la distancia entre átomos puede aumentar con el calentamiento, debido al efecto de la dilatación térmica.
Desde los 910°C hasta los 1400°C el hierro presenta una estructura FCC. A esta variedad del hierro se denomina hierro gamma ((). Este tipo de hierro cristaliza en una red cúbica centrada en las caras,o sea con átomos de hierro ubicados en los vértices del cubo y además centrados en las caras. La distancia entre átomos llega a ser de 3,68 A° a los 1400°C.
El cubo de hierro gamma tiene más volumen que el cubo de hierro alfa. El hierro gamma disuelve fácilmente al carbono, dado que un átomo de carbono (1,54 A°) puede ubicarse fácilmente en los intersticios dejados por los átomos de hierro. Lasolubilidad del carbono en el hierro gamma ( ( ) es de 0,85% a 723°C y de 1,76% a 1130°C, para decrecer hasta 0,12% a 1487°C.
La variedad hierro delta se inicia a los 1400°C, observándose una reducción en la distancia interatómica hasta 2,93 A°, y el retorno al cubo con átomos centrados en el cuerpo, es decir similar al hierro alfa. Esta variedad del hierro es poco interesante desde el punto devista industrial.
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ALEACIONES HIERRO – CARBONO
El hierro puro apenas tiene aplicaciones industriales. Pero formando aleaciones con el carbono y|1| otros elementos, es el metal más utilizado modernamente, con gran diferencia sobre los otros metales.
El elemento básico de aleación del hierro es el carbono. Por eso el estudio de las aleaciones hierro – carbono es fundamental en la tecnologíadel hierro.
Dependiendo del porcentaje de carbono presente en las aleaciones Fe-C, éstas se pueden clasificar como:
• Aceros , si el porcentaje de Carbono está entre el 0,008% y el 1,76%
• Fundiciones, si el porcentaje de Carbono está entre el 1,76% y el 6,67%.

Los aceros de cualquier proporción de carbono dentro de los límites citados pueden alearse con otros...
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