TRATAMIENTOS TERMICOS

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DE MATERIALES

LECTURAS DE INGENIERÍA 14
TRATAMIENTOS TÉRMICOS

M. en I. Felipe Díaz del Castillo Rodríguez.
CUAUTITLÁN IZCALLI 2010

CAPITULO 1
EL DIAGRAMA Fe-Fe3C Y LOS ACEROS
1.1 DIAGRAMA HIERRO – CARBURO DE HIERRO
El sistema de aleación más importante es el hierro – carburo dehierro. La temperatura a que
tienen lugar los cambios alotrópicos en el hierro esta influido por los elementos de aleación, de
los cuales el más importante es el carbono. En la figura 1.1, se muestra el diagrama hierro –
carburo de hierro, el diagrama muestra la porción de interés que es la parte entre el hierro
puro y el compuesto intersticial carburo de hierro, Fe3C, ya que el Fe3C se consideraun
componente. La convención y la conveniencia imponen expresar la concentración en % C en
lugar de % Fe3C; 6.70% en peso de C corresponde al 100% de Fe3C.

Figura 1.1.- Diagrama de equilibrio hierro - carburo de hierro.

Es importante saber que éste diagrama no es un verdadero diagrama de equilibrio, pues
equilibrio implica que no hay cambios de fase con el tiempo; sin embargo, es unhecho que el
compuesto Fe3C se descompone en hierro y carbono (grafito), lo cual tomará un tiempo muy
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largo a temperatura ambiente, y aun a 704°C tardaría varios años en formar grafito, por lo
tanto, el carburo de hierro es una fase metaestable (que tiende al cambio).

1.1.1. Constituyentes del diagrama.
La ferrita (α) ó hierro alfa, es el nombre dado a la solución sólida α (o sea,hierro casi puro).
Es una solución sólida intersticial de una pequeña cantidad de carbono disuelto en hierro α
(con estructura cristalina BCC). La máxima solubilidad es 0.025% de carbono a 727°C, y
disuelve sólo 0.008% de carbono a temperatura ambiente (por esto, prácticamente se considera
a la ferrita como hierro α puro). Las propiedades promedio son: resistencia a la tensión, 40000
lb/pulg2 (28kg/mm2); elongación, 40 % en 2 pulg; dureza, menor que 0 RC, ó 90 RB. Es la
estructura más suave (blanda) de todos los constituyentes del acero, muy dúctil y maleable,
magnética y de pequeña fuerza coercitiva.

La ferrita puede contener pequeñas cantidades de silicio, fósforo y otras impurezas. En los
aceros aleados, suelen formar soluciones sólidas con la ferrita, el níquel, manganeso,cobre,
silicio, aluminio, etc.

En los aceros, la ferrita puede aparecer bajo formas muy diversas como a continuación se
mencionan:

1

Como elemento proeutectoide que acompaña a la perlita. En este caso se presenta:
(a) En forma de cristales mezclados con los de la perlita en los aceros de menos de
0.55% de carbono, figura 1.2. (b) Formando una red o malla que limita los granos
de laperlita en los aceros de 0.55 a 0.85% de carbono.

2

También aparece como elemento eutectoide de la perlita, formando láminas
paralelas, separadas por otras láminas de cementita.

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En la estructura globular, propia de los aceros para herramientas recocidos a
temperaturas próximas a 721°C, aparece formando la matriz que rodea a los
glóbulos de cementita

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En los aceroshipoeutectoides templados, puede aparecer también mezclada con la
martensita o con los demás elementos de transición formando zonas blancas
irregulares o agujas finas.

Figura 1.2.- Cristales de ferrita proeutectoide en un acero de bajo carbono

La austenita o hierro γ (en memoria del metalurgista inglés Robert Austen), es el nombre dado
a la solución sólida γ (con estructura FCC). Es una soluciónsólida intersticial de carbono
disuelto en hierro γ. La máxima solubilidad es del 2% de carbono a 1148°C (punto C). Las
propiedades promedio son: resistencia a la tensión, 150000 lb/pulg2 (105 kg/mm2); elongación,
10 % en 2 pulg; dureza, 40 RC, aproximadamente. No es magnética, es blanda, muy dúctil y
con tenacidad alta. Tiene gran resistencia al desgaste, siendo el constituyente más denso...