← Hierro Fundido y Hierro Dulce

← 2. HIERRO FUNDIDO Las fundiciones o Hierros fundidos son aleaciones de Hierro - Carbono - Silicio que por lo general contienen de 2 a 4 % de C, y 0.5 a 3 % de Si. Propiedades: Es un metal muy tenaz y flexible, dúctil y maleable que se funde a 1539 °C. El Hierro pulverizado se incendia espontáneamente en contacto con el aire a temperatura ambiente. Es un buen conductor de calor y electricidad. Cristaliza en sistema cúbico y muestra polimorfismo y alotropía. Clases de Hierro: Hierro dulce: contiene hasta el 0.1 % de carbono. Acero: contiene entre 0.1 y 2 % de carbono. Hierro colado: contiene más del 2 % ciento de carbono.

← 3. El Hierro presenta diversas formas estructurales dependiendo de la temperatura: Hierro alfa ( α ) o ferrita: Se encuentra a temperatura ambiente hasta los 788°C. El sistema cristalino es una red cúbica centrada en el cuerpo y es ferromagnético. Hierro beta ( β ): Se encuentra a temperatura de 788 ºC a 910 ºC; tiene el mismo sistema cristalino que la α, pero la temperatura de Curie es de 770 ºC. Hierro gama ( γ ) o austenita: Se encuentra a temperatura de 910 ºC a 1400 ºC. Presenta una red cúbica centrada en las caras. Hierro delta ( δ ): Se encuentra a temperatura de 1400 ºC a 1539 ºC; vuelve a presentar una red cúbica centrada en el cuerpo.

← 4. Los minerales de Hierro más usados como materia prima para la obtención de este metal son: Magnetita: Contiene el Hierro en forma de óxido ferroso férrico (FeO). El contenido de Hierro en estos minerales oscila, en la práctica, del 45 al 70%. Siderita: Es la combinación del ácido carbónico con el hierro (FeCO,) (carbonato de hierro). El contenido de Hierro en este mineral oscila, en la práctica, entre 30 y 42%. El mineral tiene un color gris con matices de amarillo. Hematita : Es el óxido de hierro deshidratado (FeO). Este mineral contiene del 50 al 60% de Hierro. Se reduce con mayor facilidad que el imán natural (magnetita). Limonita: Es el óxido de hierro hidratado (2FeO 3H20). El mineral contiene del 20 al 60% de Hierro. Se reduce bien, lo que hace económica la obtención del Hierro colado incluso con minerales pobres.

← 5. Otras materias primas que se necesitan para producir el Hierro de sus amenas, son el coque y la piedra caliza . El coque es un combustible de alto carbono, producido por el calentamiento del carbón con bajo contenido de oxígeno durante varias horas, seguido de un aspersión de agua en torres especiales de enfriamiento. La piedra caliza es una roca que contiene altas porciones de Carbonato de Calcio. OBTENCIÓN DEL HIERRO PURO En la industria, el procedimiento más normal de obtención del Hierro, partiendo de los minerales, es la reducción de éstos por carbón. El proceso simplificado consiste en tratar el óxido de Hierro con el carbonato, formándose óxido de carbonato y Hierro libre. Si se trata el óxido de carbono con más óxido de Hierro, se forma anhídrido carbónico y más Hierro libre. En el proceso indirecto se empieza por reducir el óxido de Hierro par obtener colado o fundición.

← 6. FUNDICIÓN DEL HIERRO El Hierro colado o fundición se fabrica en los llamados altos hornos. Se caracteriza por servir para moldeo, ser resistente a la compresión y tener fragilidad. Se puede obtener varias clases de hierro colado dependiendo del proceso de fabricación, del enfriamiento, de la materias primas y de la ganga del mineral. Hierro Fundido

← 7. ALTO HORNO

← 8. Fundición gris: Se utiliza para moldear objetos y piezas en los talleres de fundición. Contiene de 3 a 4.5% de Carbono. Se dilata al solidificarse por eso es adecuado para el moldeo. Fundición blanca: Contiene del 2.5 a 3 % de carbono totalmente combinado formando cementita, muy dura y frágil. Se emplea para la fabricación del acero. Fundición atruchada: Es la fundición intermedia resultado de la mezcla de las dos. Se emplea para la fabricación del acero. Fundición de grafito compacto: El grafito compacto da resistencia mecánica y ductilidad y el metal conserva una buena conductividad térmica y propiedades de absorción de la vibración.

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← 9. Arrabio: Este método de transformación se llama fundición blanca de Martin (M), Bessemer (B) o Thomas (T). La composición del arrabio se muestra en la tabla siguiente en la cual se ve que el arrabio tiene poco silicio y mucho manganeso, especialmente, el arrabio destinado para la producción del acero en los hornos Martin . Fundición, arrabio o lingote de 1ª fusión: El arrabio es una aleación hierro-carbono compuesta en su mayor parte por hierro (90 o 95 %). También aparecen restos de silicio y otros elementos procedentes de la ganga.

← 10. PRODUCCIÓN DEL HIERRO Y EL ACERO

← 11. DIFERENTES PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE HIERRO Y ACERO

12. APLICACIONES Los productos siderúrgicos tienen una numerosa y versátil aplicación. Son elementos resistentes en las estructuras, integrantes de las instalaciones o bien piezas decorativas. Fundición: Su aplicación más importante, de acuerdo a algunos autores, es el afino para transformarla en acero o en hierro dulce. Se emplea, además, en la obtención de piezas moldeadas como tubos, usados mayormente en la conducción de agua potable; piezas especiales de fontanería, como codos, reducciones, etc.; columnas, las cuales en la actualidad han sido sustituida por perfile; piezas ornamentales. Hierro Dulce: Los comunes se usan en perfiles, los ordinarios en trabajos de cerrajería, los finos en piezas en general y los extrafinos en piezas metálicas. Acero: Según el contenido de carbono los aceros se clasifican en extradulce, muy dulce, dulce, semiduro, duro, muy duro, y extraduro .

Tratamientos térmicos de los aceros 8va Edición [Editado

Tratamientos térmicos de los aceros 8va Edición - Apraiz Barreiro

Datos Técnicos

Idioma: Español |Formato: PDF Peso: 338 MB - 4 Partes Año: 1984 ISBN: 8423705684 Paginas: 741 PáginasAutores: Jose Apraiz Barreiro

Contenido

ÍNDICE

CAPÍTULO I

DIAGRAMA HIERRO-CARBONO

1- Generalidades2- Solidificación de los metales puros3- Soluciones de agua y cloruro sódico4- Aleaciones bismuto-cadmio5- Aleaciones cobre-plata6- Aleaciones plomo-estaño7- Aleaciones oro-plata8- Aleaciones hierro-carbono9- Generalidades sobre la solubilidad de los metales10- Proceso de enfriamiento desde el estado, líquido hasta la temperatura ambiente, de siete aleaciones hierro-carbono11- Transformaciones que experimentan los aceros de menos de 0,50 % de carbono en la zona 1400-1535

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12- Disolución del carbono o carburo de hierro en la ferrita o hierro alfa

CAPÍTULO II

TEMPERATURAS CRITICAS DEL HIERRO Y DE LOS ACEROS

13- Generalidades14- Estados alotrópicos y puntos críticos del hierro puro15- Hierro alta y hierro garnma16- Hierro alia no inagnético17- Hierro delta18- Puntos críticos de los aceros19- Estudios de los puntos críticos de los aceros20- Determinación de los puntos críticos21- Procedimientos usados para la determinación de los puntos críticos22- Curvas para la determinación de los puntos críticos23- Utilización de cuerpos neutros24- Dilatómetro con cuadrante indicador25- Dilatómetro Chevenard26- Dilatómetro diferencial Chevenard de registro mecánico27- Aparato Brown28- Aparato Saladin-Le Chateller

CAPÍTULO III

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

29- Generalidades30- Tratamientos térmicos más usados31- Recocido de regeneración, temple y normalizado32- Calentamiento para el recocido de regeneración, temple y normalizado33- Temperaturas convenientes para el recocido, temple y normalizado de los aceros hipoeutectoides al carbono y aleados con austenización completa34- Duración del calentamiento (permanencia a temperatura) en los recocidos de regeneración, temple y normalizado35- Crecimiento de los cristales de austenita con el calentamiento36- Estudio de la velocidad de enfriamiento en el recocido de regeneración con austenización completa37- Terminación del recocido38- Recocido globular de austenización incompleta (aceros hipereutectoides) 39-Recocidos más recomendados para los diferentes tipos de aceros40- Teoría del temple Enfriamiento41- Necesidad de sobrepasar las temperaturas críticas de austenización en el temple de los aceros hipoeutectoides42- Temple de los aceros hipoeutectoides43- Teoría del normalizado Enfriamiento

CAPÍTULO IV

CONSTITUYENTES MICROSOPICOS DE LOS ACEROS

44- Generalidades45- Aceros recocidos46- Ferrita47- Cementita48- Perlita49- Aceros templados50- Austenita51- Martensita52- Troostita53- Sorbita54- Bainita55- Carburos56- Distribución y efecto de los elementos aleados57- Inclusiones no metálicas58- Ataque de las probetas

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CAPÍTULO V

CURVA DE LA «S»

59- Generalidades60- Métodos utilizados para la determinación de la curva- de la IS» en los aceros61- Transformación isotérmica de la austenita a diversas temperaturas62- Constituyentes microscópicos que aparecen en las transformaciones isotérmicas de la austenita63- Avance de la transformación de la austenita64- Factores que modifican el diagrama de las transformaciones isotérmicas de la austenita65- Relación entre las transformaciones de la austenita en los enfriamientos continuos y las transformaciones a temperatura constante66- Aplicación industrial del estudio de la curva de la S67- Diferentes tipos de curva de la «S*68- Un método para determinar la transforma¿ión de la austenita en la zona martensítica

CAPÍTULO VI

INFLUENCIA DE DIVERSOS FACTORES EN EL TEMPLE DE LOS ACEROS

69- Composición, tamaño de grano, tamaño de las piezas y medio de enfriamiento70- Influencia de la composición71- Influencia del tamaño del grano72- Influencia del tamaño de las piezas73- Influencia del medio de enfriamiento74- Características de los procesos de enfriamiento en el temple de los aceros75- Elección del medio de temple76- Medios de enfriamiento más empleados en el temple de los aceros77- Sales fundidas

CAPÍTULO VII

TEMPLABILIDAD 0 PENETRACION DE TEMPLE

78- Generalidades79- Diversos métodos para estudiar el comportamiento de los aceros en eltemple80- Examen de las fracturas81- Curvas de dureza de redondos de diferentes diámetros templados82- Determinación de las curvas de dureza empleando discos de acero83- Curvas de resistencia84- Ataque químico de las secciones templadas85- Determinación de la zona con 50 % de martensita86- Diámetro crítico ideal

CAPITULO VIII

ENSAYO JOMINY

87- Generalidades88- Curvas Jominy89- Bandas de templabilidad90- Determinación de la curva Jominy en función de la composición y del tamaño del grano91- Determinación del diámetro crítico ideal de un acero por medio del ensayo Jominy92- Un procedimiento para determinar la penetración de temple en los redondos de acero con ayuda de las curvas Jominy93- Importancia del grado de agitación del medio de enfriamiento94- Determinación de las durezas y resistencias en los redondos de acero después del temple y revenido95- Determinación por medio del ensayo Jominy de las temperaturas de transformación de los aceros en el enfriamiento continuo

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CAPITULO IX

REVENIDO

96- Generalidades97- Modificación de las características mecánicas98- Modificaciones de volumen en el revenido99- Modificación de los constituyentes microscópicos100- Transformaciones microscópicas en el revenido de los aceros con austenita residual101- Austenita residual en los aceros templados102- Transformaciones de la austenita residual103- Doble revenido104- Fragilidad de revenido en la zona 250 a 400105- Fragilidad del revenido (fragilidád Krupp)106- Influencia de diversos factores en el tenómenode fragilidad de revenido107- Influencia de la duración del revenido en la dureza108- Colores de revenido

CAPITULO X

TRATAMIENTOS ISOT£RMICOS

109- Generalidades110- Recocido isotérmico111- Austempering112- Martempering113- Patenting114- Tratamiento subcero115- Temple en agua y en aceite

CAPÍTULO XI

DIVERSOS TRATAMIENTOS DE ABLANDAMIENTO DIFERENTES DEL RECOCIDO DE REGENERACION

116- Estructuras globulares117- Recocido globular118- Características del acero con estructura esferoidal después del temple y revenido119- Recocido suberítico de ablandamiento120- Recocido de los aceros estirados en frío de bajo contenido en carbono121- Modificación de las características de los aceros por estirado en frío122- Modificación de características de los aceros estirados en frío por envejecimiento o maduración123- Aceros estabilizados124- Crecimiento del grano en el recocido de los aceros extradulces estirados en frío125- Recocido de los aceros estirados en frío de más de 0,30 % de carbono

CAPÍTULO XII

CEMENTACIÓN

126- Generalidades127- Instalaciones de cementar128- Capa cementada129- Cementación con materias sólidas130- Endurecimiento superficial con baños de sales fundidas131- Clanuración132- Cementación en baños de sales133- Determinación del contenido en cianuro sódico134- Cementación con gases135- Tipos de hornos empleados136- Atmósferas carburantes137- Carbonitruración138- Sulfinización

CAPÍTULO XIII

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CEMENTACIÓN (II)

139- Generalidades140- Aceros al carbono141- Aceros débilmente aleados142- Aceros de alta aleación143- Selección de los aceros de cementación144- Tamaño de grano o posible crecimiento del tamaño de grano de los aceros de cementación145- Influencia de los elementos aleados en los aceros de cementación146- Capa cementada147- Características mecánicas de la capa cementada148- Medida del espesor de la capa cementada y de la capa dura149- Determinación de los esfuerzos a que está sometida la capa cementada150- Características mecánicas del núcleo central151- Diferentes clases de tratamientos que se pueden dar a las piezas cementadas152- Protección de las zonas que no se desea endurecer

CAPÍTULO XIV

NITRURACIÓN

153- Generalidades154- Ventajas de la nitruración155- Teoría de la nitruración156- Diagrama hierro-nitrógeno157- Mecanismo del endurecimiento por nitruración158- Descarburación159- Composición de los aceros de nitruracion160- Características mecánicas161- Instalaciones de nitrurar162- Medida de la disociación163- Proceso de la nitruración164- Deformaciones de las piezas nitruradas165- Nitruración de herramientas de acero rápido

CAPÍTULO XV

ENDURECIMIENTO POR TEMPLE SUPERFICIAL

166- Calentamiento por llama oxiacetilénica167- Ventajas del temple oxiacetilénico168- Clases de aceros169- Calentamiento por corrientes de inducción de alta frecuencia170- Instalaciones para el calentamiento171- Dispositivos de temple172- Control de la profundidad de calentamiento173- Bombardeo de perdigones

CAPÍTULO XVI

CAMBIOS DE VOLUMEN Y DEFORMACIONES DE LOS ACEROS EN LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

174- Generalidades175- Cambios de volumen por dilatación o contracción térmica176- Cambios de volumen debidos a la modificación de los constituyentes177- Variaciones en la forma y dimensiones en las piezas debidas a las deformaciones plástica y en caliente178- Algunos ejemplos de deformaciones en los tratamientos179- Influencia de la composición

CAPÍTULO XVII

TAMAÑO DE GRANO

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180- Generalidades181- Formación y crecimiento de los granos de austenita182- Determinación del tamaño del grano183- Métodos microscópicos184- Ensayo de fractura

CAPÍTULO XVIII

DESCARBURACION SUPERFICIAL DE LOS ACEROS

185- Acción de las atmósferas de los hornos sobre los aceros186- Descarburación187- Influencia descarburante de diferentes gases188- Estudio del equilibrio de diferentes mezclas gaseosas en las atmósferas de los hornos189- Punto de rocío190- Diferentes tipos de atmósferas usadas para el tratamiento térmico delos aceros191- Instalaciones empleadas para la producción de atmósferas controladas192- Mejoramiento y purificación de las atmósferas controladas por eliminación de la humedad y del anhídrido carbónico que contienen193- Atmósferas preparadas con gases combustibles quemados o parcialmentequemados194- Atmósferas preparadas por la disociación de un gas combustible195- Atmósferas preparadas con amoníaco196- Recocido de los aceros de herramientas en cajas con carbón vegetal o con viruta de fundición197- Gas producido por gasógeno de carbón de madera198- Atmósferas más usadas para el tratamiento de diversos tipos de aceros

CAPÍTULO XIX

ENSAYOS DE LOS METALES Y ALEACIONES

199- Generalidades200- Clases de ensayo201- Ensayos de dureza202- Dureza mineralógica203- Ensayo Martens204- Ensayo de la lima205- Ensayo Brinefl206- Precauciones para hacer el ensayo207- Tipos de máquinas208- Ensayo de penetración por choque209- Ensayo Rockwell210- Ensayo Vickers211- Ensayo Shore212- Resumen

CAPÍTULO XX

ENSAYOS DE TRACCIÓN

213- Generalidades214- Forma de hacer el ensayo215- Resultados que se obtienen al utilizar diferentes modelos de probetas216- 0bservación de la fractura de la probeta217- Influencia del estado del material y de la forma de sacar la probeta218- Orientación de la probeta219- Influencia del coeficiente de forja o laminación220- Influencia de la penetración de temple

CAPITULO XXI

ENSAYO DE CHOQUE

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221- Generalidades222- Dificultades que presenta la interpretación de los valores de resiliencia en el cálculo y construcción de piezas223- Péndulo Charpy224- Péndulo Izod225- Ensayos de fatiga226- Influencia del estado superficial de los materiales en las roturas por fatiga227- Ensayos228- Ensayos de embutición

CAPÍTULO XXII

MEDIDA DE TEMPERATURAS

229- Generalidades230- Escalas de temperaturas231- Temperaturas empleadas para el control de pirómetros232- Aparatos empleados para la medida de temperaturas233- Termómetros de dilatación de cuerpos sólidos234- Termómetros de dilatación de líquidos235- Termómetros de gas236- Termómetros de vapor a presión237- Termómetros de resistencia eléctrica238- Pirómetros239- Termopares de uso más corriente240- Termopares de uso más frecuente241- Tubos de protección242- Unión fría243- Hilos de compensación244- Aparatos indicadores245- Milivoltímetros indicadores246- Potenciómetros247- Precisión en la medida de temperaturas empleando pirómetros termoeléctricos248- Conos Seger249- Medida de la temperatura por cambio de color de ciertas pinturas250- Pirómetros de radiación251- Temperatura y radiación252- Cuerpos negros253- Principio del funcionamiento de los pirómetros de radiación total254- Pirómetros ópticos de desaparición de filamento255- Pirómetros fotoeléctricos

APÉNDICIE

I. Composición de los aceros del Instituto del Hierro y del Acero.ESPAÑAII. Composición de los aceros CTA de #Le Centre d'Etudes Techniques de l'Automovile et du Cicle* (1946). FRANCIAIII Composición de los aceros EN de «The British Standars Institution» (1947) INGLATERRAIV. Composición de aceros de uso normal en ALEMANIAV. Composición de aceros de uso normal en ALEMANIA. Aceros inoxidablesVI. Composición de aceros de uso normal en ALEMANIA. Aceros de fácil maquinabilidadVII Composición de aceros de uso normal en ALEMANIA. Aceros aleados de herramientasVIII. Composición de aceros de uso normal en ALEMANIA. Aceros resistentes al calorIX. Composición de los aceros UNI de "Ente Nacionale per L'Unificatione nell'industria" ITALIAX. Composición de los aceros AISI-SAE de "The Society ot Automotive Engincers y The American Ironand Steel Instituto" (1947). ESTADOS UNIDOSXI. Composición de los aceros de herramientas de «The American Iron and Steel Institute». ESTADOSUNIDOSXII Composición de aceros de uso normal en ESTADOS UNIDOSXIII. Equivalencias aproximadas entre los aceros del Instituto del Hierro y del Acero, Aviación, varias Empresas nacionales y las normas DIN. ESPÁÑA

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XIV. Equivalencias aproximadas entre los aceros del Instituto del Hierro y del Acero, Aviación, varias Empresas nacionales y las normas DIN. ESPAÑAXV. Aceros Especiales HEVA. Aceros de ConstrucciónXVI. Aceros Especiales HEVA. Aceros de HerramientasXVII. Durezas y resistencias aproximadas de los aceros HEVA de ConstrucciónXVIII. Durezas y resistencias aproximadas de los aceros HEVA de HerramientasXIX. Equivalencias entre temperaturas en escalas Centígrada y FahrenheitXX. Temperatura de recocido de los aceros HEVA y de los aceros del Instituto del Hierro y del AceroCurvas de la S de algunos aceros FIEVA

APÉNDICE II

Problemas sobre determinados constituyentes y fundiciones blancas.

APÉNDICE III

Endurecimiento por precipitación de metales y aleaciones

APÉNDICE IV

Aceros Maraging

Clasificación de los Metales. En química se entiende por metales a un grupo determinado de elementos situado en la parte izquierda de la Tabla Periódica de los Elementos. Los elementos de este grupo, al reaccionar químicamente con los elementos no metales, ceden a los últimos sus electrones externos o de valencia.

En la técnica se entiende por metal toda sustancia que posea "brillo metálico", propio en mayor o menor medida de todos los metales, y plasticidad. Estas propiedades las tienen no sólo los elementos puros, como el aluminio, el cobre, el hierro, etc., sino también sustancias más complejas en cuya composición pueden entrar varios elementos no metales, frecuentemente con impurezas de elementos no metales en cantidades considerables. Estas sustancias se llaman aleaciones metálicas y en una denominación más amplia pueden denominarse metales.

Cada metal se diferencia de otro por su estructura y propiedades, pero existen ciertos indicios que permiten agruparlos. En primer lugar todos los metales pueden dividirse en dos grandes grupos: metales negros y metales de color.

Contenido [ocultar]1 Metales Negros1.1 Metales Férreos1.2 Metales refractarios1.3 Metales uránicos1.4 Metales Tierras Raras2 Metales de Color2.1 Metales Ligeros2.2 Metales Nobles2.3 Metales fácilmente fusibles3 Enlaces Externos4 FuentesMetales Negros

Este grupo se caracteriza por un color gris oscuro, gran densidad, exceptuando a los metales alcalinos – ferreos, alta temperatura de fusión, dureza relativamente elevada y en muchos casos poseen polimorfismo. El metal más característico de este grupo es el hierro.

Metales Férreos

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Hierro, cobalto, níquel (llamados ferromagnéticos) y el manganeso, cuyas propiedades se aproximan a las de aquellos. El cobalto, el níquel y el manganeso se emplean frecuentemente como elementos de adición a las aleaciones de hierro y como base para las correspondientes aleaciones, de propiedades parecidas a los aceros de aleación.

Metales refractarios

La temperatura de fusión de estos metales es superior que la del hierro, es decir, superior a 1539 ºC. se utilizan como elementos de adición a los aceros de aleación y como base para las correspondientes aleaciones.

Metales uránicos

Actínidos, que se utilizan principalmente en aleaciones para la energía atómica.

Metales Tierras Raras

Se incluyen en esta categoría al lantano, cerio, neodimio, praseodimio y otros agrupados bajo la denominación de lantánidos, y el itrio y el escandio, semejantes a los primeros por sus propiedades.

Estos metales poseen propiedades químicas muy próximas, pero sus propiedades físicas son bastante distintas (temperaturas de fusión y otras). Se utilizan como aditicoas a las aleaciones de otros elementos. En condiciones naturales se encuentran juntos y, debido a las dificultades que hay para separarlos en elementos aislados, se utilizan generalmente como aleación mixta, llamada “misschmetall”, que contiene entre 40 - 45 % de Ce y un 45 -50% de todos los demás elementos de tierras raras. Como aleaciones mixtas deben considerarse también el ferrocerio (aleación de cerio y hierro con otras tierras raras), el didimio y otras. Los metales alcalinotérreos, en estado metálico libre no se utilizan, a excepción de algunos casos especiales.

Metales de Color

Suelen tener una coloración roja, amarilla o blanca característica. Poseen gran plasticidad, poca dureza, temperatura de fusión relativamente baja y en ellos es característica la ausencia de polimorfismo. El metal más representativo de este grupo es el cobre.

Metales Ligeros

Caracterizados por una baja densidad, entre ellos se encuentran el Berilio, magnesio y aluminio.

Metales Nobles

Los metales de esta categoría poseen gran resistencia a la corrosión y en ella se agrupan metales como la plata, el oro y metales del grupo del platino (platino, paladio, iridio, rodio, osmio, rutenio). A ellos puede agregarse el semidoble cobre.

Metales fácilmente fusibles

En esta categoría se encuentran el zinc, cadmio, mercurio, estaño, plomo, bismuto, talio, antimonio y los elementos con propiedades metálicas debilitadas como el galio y el germanio.

Enlaces Externos

Clasificación de los Elementos QuímicosPropiedades de los MetalesEstructura Electrónica y Elementos Químicos - Universidad de AlcaláFuentes

Guliáev, A. P. Metalografía. Tomo I. Editorial Mir Moscú.Guliáev, A. P. Metalografía. Tomo II. Editorial Mir Moscú

DIAGRAMA DE FASES DEL ACERO.

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Objetivos. Análisis con el microscopio metalográfico de las diferentes microestructuras obtenidas tras distintos tratamientos térmicos y con diferentes tipos de enfriamientos (normalizado, recocido y templado)..Análisis de las curvas de dureza con respecto a la distancia a la cabeza del tornillo en los diferentes tratamientos térmicos.aaaaaMedida del tamaño de grano.Ø Relación de la microestructura observada con las medidas de dureza. Equipos y materiales a utilizar. Dos tornillos de acero con 50 mm de longitud y dos de 17 mm.Horno cerámico.Instrumento para la realización de templados con salmuera y agua.Lijadora y pulidoraProductos químicos para hacer el ataque a las muestras.Microscopio ópticoCámara fotográfica.Microdurómetro. Conocimientos previos necesarios. La formación de aleaciones metálicas ha sido desarrollada desde el principio de los tiempos con el fin de buscar materiales que presenten propiedades diferentes a los metales puros existentes en la naturaleza. El análisis de los procesos fisicoquímicos que suceden en la formación de las aleaciones y los diagramas de fase, y en particular el del acero, han sido estudiados en la asignatura de Materiales. Estos conceptos son imprescindibles para entender los procesos que en esta práctica se van a observar. Antes de comenzar el experimento se deberán conocer los siguientes conceptos: Definición de aleación.Conceptos de componente, soluto, fase, interfase, núcleo y solución sólida.Tipos de aleaciones: Reglas de Hume-Rothery.Procesos físicos que intervienen en la formación de las aleaciones, Cambios de fase.Diagramas de fase: Construcción e interpretación en los casos de un metal puro y una aleación metálica.Diagrama de fases del acero: diferentes fases (martensita, perlita, cementita, etc) y tipos de aceros que se encuentran dependiendo de la concentración de carbono. Propiedades de cada uno de ellos.Fase martensita (observada fuera del equilibrio).Tipos de enfriamiento. Recocido, normalizado y templado.Efectos del enfriamiento. Descripción de la práctica. Se va a trabajar con 4 tornillos de acero hipoeutectoide, dos de longitud 50 mm y dos de 17 mm que se entregarán al comienzo de la práctica. Podemos dividir el experimento en dos partes; una primera donde se realiza el recocido y el normalizado a los cuatro tornillos y una segunda donde se realizarán los templados. 1) Recocido y normalizado Se programa el horno a 800ºC, alcanzada la temperatura se introducen los tornillos, manteniéndose al menos 45 minutos a esa temperatura para que todos adquieran la fase austenita homogenea. Enfriamiento: transcurrido el tiempo previsto se apaga el horno, se sacan del horno un tornillo largo y otro corto (usar guantes y pinzas de horno largas) y se colocan encima de una cerámica refractaria hasta que se encuentren a temperatura ambiente (normalizado). Los otros dos tornillos se dejan en el horno para que se enfríen más lentamente (recocido). Lijado y pulido: cuando los tornillos están fríos, se lijan con una pulidora (los tornillos largos se lijan con la pulidora manual) comenzando con las lijas más abrasivas y pasando a las de grano más fino posteriormente.

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Cuando se cambia de una lija a otra, hay que lijar girando la muestra 90o. Terminado el proceso se pasa al pulido en una pulidora circular (ver fotografía de la lijadora-pulidora) que consiste en pasar la muestra sobre un paño impregnado con alúmina. Se considera que el lijado y pulido está finalizado cuando en el microscopio no se observan surcos y la muestra refleja. Todo este proceso en los tornillos cortos se realiza teniéndolos introducidos en un molde de cera previamente construido en una prensadora (ver fotografía de la prensadora) y se lijan siguiendo los mismos pasos descritos anteriormente. Ataque químico: si se observa al microscopio la muestra pulida no se ve la microestructura, por lo que es necesario un ataque químico selectivo. Se buscará en la bibliografía del laboratorio los posibles ataques químicos del acero. El tiempo de ataque y la concentración de la disolución son factores muy influyentes en el ataque químico de la superficie. En una disolución muy concentrada o durante un período de tiempo excesivamente largo, la superficie puede estropearse y no poder ser observada; por ello, se recomienda usar disoluciones diluidas e ir aumentando progresivamente el tiempo de ataque hasta observar la microestructura. Cuando ésta es observada, mirar a lo largo del tornillo para ver las fases que aparecen y los cambios que se observan en las diferentes distancias relativas a la cabeza del tornillo. Realizar fotos de las diferentes zonas. Medidas de dureza: después de conocer el manejo del microdurómetro, que explicará el profesor, realizar varias medidas a lo largo del tornillo. La medida de la dureza se realizará haciendo al menos tres medidas a lo ancho del tornillo, manteniendo fija la posición a lo largo del mismo. Se procede de esta manera para tener la certeza de que la fase que estamos midiendo es la misma debido a que los materiales policristalinos no presentan la misma dureza en un grano que en una frontera de grano o una dislocación. Posteriormente con las medidas realizadas y comprobando que no varían en exceso, se calcula la media aritmética y el error cuadrático medio. Representar la dureza para los cuatro tornillos frente a la posición a lo largo del tornillo. 2) Templado Se introducen otros tornillos en el horno a 800oC y transcurrido al menos 45 minutos se saca primero un tornillo largo y se introduce en el aparato preparado para la realización de los templados. Se le hace incidir un chorro de agua fría sobre la punta hasta que la temperatura del tornillo sea la ambiente (comprobar previamente que el chorro de agua tiene suficiente presión para incidir sobre la punta del tornillo). Después de templar el tornillo largo, se pasará al templado del corto. Posteriormente se cambiará a la disolución de agua por salmuera para templar con sal los tornillos que queden en el horno. No se apagará el horno hasta que no se saque el último tornillo. De forma análoga a lo descrito en los tratamientos de normalizado y recocido, se lijarán, pulirán y se atacarán los tornillos, observándose la microestructura a lo largo del tornillo y midiendo su dureza en diferentes partes. Con los resultados obtenidos se realizarán diferentes representaciones y se analizarán los resultados obtenidos: Representación de la dureza en los tornillos largos frente a la posición en los cuatro tratamientos térmicos. Realizar una gráfica similar para los cuatro cortos.Representaciones gráficas de cada par de tornillos con el mismo tratamiento.Análisis los resultados obtenidos: - Explicar la variación de la dureza con el tratamiento y con la longitud del tornillo. - Identificar las diferentes fases del acero en las fotografías realizadas. Bibliografía · W.F. Smith "Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales" .MacGraw Hill, (1998).· J.P. Mercier, G. Zambelli, W. Kurtz "Introduction á la Science des Matériaux”, Presses Polytechnique et Universitaires Romandes Laussane (1999).· J.F. Shackelford "Introduction to Materials Science", 5 th Edition, Prentice Hall, (2000).· L:H. Van Vlack, "Materials Science for Engineers" Addison Wesley, (1989).· S.H. Avner, "Introducción a la metalurgia Física" Edicione5 del Castillo, (1962).· Colin J. Smithells “Smithells metal reference book” Butterworths Heinemann Publications (1992) Asimismo, pueden resultar de interés las siguientes direcciones relacionadas con el tema: ¨ http://www.utp.edu.co/%7Epublio17/aceros.htm (información completa en relación con los tipos de aceros)

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¨ http://www.inoxidable.com/dureza.htm (ensayos de dureza, además se puede encontrar unas tablas muy útiles de conversión de unidades)¨ http://web.uniovi.es/QFAnalitica/trans/AnIndustrial/tema 7.ppt (breve presentación en power point sobre la industria siderúrgica y tratamientos térmicos)¨ http://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/principal.html (página muy completa acerca de tratamientos témicos, transformaciones y preparación de las muestras)

EFECTOS DE PEQUEÑAS CANTIDADES DE OTROS ELEMENTOS EN LOS ACEROS AZUFRE En los aceros comerciales, el azufre se mantiene generalmente por debajo del 0.05%. Este metaloide se combina con el hierro para formar sulfuro de hierro (FeS), el cual forma, a su vez, una aleación eutéctica de bajo punto de fusión, con hierro que tiende a concentrarse en las fronteras de grano. Cuando el acero se forja o lamina a altas temperaturas, se hace frágil debido a la fusión del eutéctico sulfuro de hierro, que impide la cohesión de los granos permitiendo que se desarrollen grietas. En presencia de manganeso, el azufre tiende a formar sulfuro de manganeso (MnS), en vez de sulfuro de hierro. El MnS suele permanecer como inclusiones bien distribuidas por toda la estructrura. Así pues la presencia del Mn es un inhibidor del efecto que produce el S. Con la presencia del azufre se mejora la maquinabilidad, esto se debe a la presencia de inclusiones sulfurosas más numerosas, que hacen pedazos las rebabas, reduciendo de esta manera el desgaste de la herramienta. MANGANESO Este metal está presente en todos los aceros comerciales al carbono en el intervalo de 0.03 a 1.00%. La función del Mn contraria al S ya se denoto anterioemente. Cuando existe una cantidad de Mn mayor que la requerida para formar MnS, el exceso se combina con carbono para formar el compuesto (Mn3C) que se asocia con el carburo de hierro (Fe3C) en cementita. El manganeso también promueve la solidez de las piezas fundidas al acero a través de su acción de desoxidación en acero líquido. FÓSFORO El contenido de fósforo se mantiene por debajo del 0.04%, cantidad que tiende a disolverse en ferrita, aumentando ligeramente la resistencia y la dureza. En algunos aceros, una cantidad de fósforo entre el 0.07 y el 0.12% , parece mejorar las propiedades del corte. En mayores proporciones, el fósforo reduce la ductilidad, aumentando con ello la tendencia del acero a agrietarse cuando se trabaja en frío. SILICIO La mayoría de los aceros comerciales tienen entre el 0.05 y el 0.3% de Si. Este metaloide tiende a disolverse en ferrita aumentando la resistencia del acero, sin disminuir mucho la ductilidad. Promueve la desoxidación del acero líquido a través de la formación de dióxido de silicio, SiO2, tendiendo así a dar mayor solidez en la pieza fundida, es por ello que el Si resulta fundamental en los aceros fundidos

ACEROS: ALEACIONES HIERRO-CARBONO                          El acero es una aleación de hierro con una pequeña proporción de carbono, que comunica a aquel

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propiedades especiales tales como dureza y elasticidad. En general, también se pueden fabricar aceros con otros componentes como manganeso, niquel o cromo. El hierro es un constituyente fundamental de algunas de las más importantes aleaciones de la ingeniería. El hierro es un metal alotrópico, por lo que puede existir en más de una estructura reticular dependiendo fundamentalmente de la temperatura. Es uno de los metales más útiles debido a su gran abundancia en la corteza terrestre (constituyendo más del 5% de esta, aunque rara vez se encuentra en estado puro, lo más normal es hallarlo combinado con otros elementos en forma de óxidos, carbonatos o sulfuros) y a que se obtiene con gran facilidad y con una gran pureza comercial. Posee propiedades físicas y mecánicas muy apreciadas y de la más amplia variedad.                       El hierro técnicamente puro, es decir, con menos de 0.008% de carbono, es un metal blanco azulado, dúctil y maleable, cuyo peso específico es 7.87. Funde de 1536.5ºC a 1539ºC reblandeciéndose antes de llegar a esta temperatura, lo que permite forjarlo y moldearlo con facilidad. El hierro es un buen conductor de la electricidad y se imanta fácilmente.  

Aleaciones Fe-C                                  Diagrama de equilibrio de las aleaciones Fe-C               Proceso de enfriamiento lento del acero

  

Tipos de aceros:                Ferrita             Cementita            Perlita             Austenita            Martensita            Bainita            Ledeburita   FORMAS ALOTRÓPICAS DEL HIERRO   

El hierro cristaliza en la variedad alfa hasta la temperatura de 768ºC. La red espacial a la que pertenece es la red cúbica centrada en el cuerpo (BCC). La distancia entre átomos es de 2.86 Å. El hierro alfa no disuelve prácticamente en carbono, no llegando al 0.008% a temperatura ambiente, teniendo como punto de máxima solubilidad a T=723ºC (0,02%).

 La variedad beta existe de 768ºC a 910ºC. Cristalográficamente es igual a la alfa, y únicamente la

distancia entre átomos es algo mayor: 2.9 Å a 800ºC y 2905ºC a 900ºC. La variedad gamma se presenta de 910ºC a 1400ºC. Cristaliza en la estructura FCC. El cubo de hierro

gamma tiene más volumen que el de hierro alfa. El hierro gamma disuelve fácilmente en carbono, creciendo la solubilidad desde 0.85% a 723ºC hasta 1.76% a 1130ºC para decrecer hasta el 0.12% a 1487ºC. Esta variedad de Fe es amagnético.             La variedad delta se inicia a los 1400ºC, observándose, entonces una reducción en el parámetro hasta 2.93Å, y un retorno a la estructura BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.007% a 1487ºC. Esta variedad es poco interesante desde el punto de vista industrial. A partir de 1537ºC se inicia la fusión del Fe puro.   ALEACIONES HIERRO-CARBONO               El hierro puro apenas tiene aplicaciones industriales, pero formando aleaciones con el carbono (además de otros elementos), es el metal más utilizado en la industria moderna. A la temperatura ambiente, salvo una pequeña parte disuelta en la ferrita, todo el carbono que contienen las aleaciones Fe-C está en forma de carburo de hierro( CFe3 ). Por eso, las aleaciones Fe-C se denominan también aleaciones hierro-carburo de hierro.             Las aleaciones con contenido de C comprendido entre 0.03% y 1.76% tienen características muy bien definidas y se denominan aceros. Los aceros de cualquier proporción de carbono dentro de los límites citados pueden alearse con otros elementos, formando los denominados aceros aleados o aceros especiales. Algunos aceros aleados pueden contener excepcionalmente hasta el 2.5% de C. Los aceros generalmente son forjables, y es ésta una cualidad muy importante que los distingue. Si la proporción de C es superior a 1.76% las aleaciones de Fe-C se denominan fundiciones, siendo la máxima proporción de C aleado del 6.67%, que corresponde a la cementita pura. Las fundiciones, en general, no son forjables.              · Tipos de aceros: 

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             En las aleaciones Fe-C pueden encontrarse hasta once constituyentes diferentes, que se denominan: ferrita, cementita, perlita, austenita, martensita, troostita sorbita, bainita, ledeburita, steadita y grafito.                 FERRITA             Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de todas estas características, presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución sólida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano más irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformación en estado sólido, mientras que la austenita, procede de la solidificación.               La ferrita en la naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaña a la perlita en: 

-         Cristales mezclados con los de perlita (0.55% C)-         Formando una red o malla que limita los granos de perlita (0.55% a 0.85% de C)-         Formando agujas en dirección de los planos cristalográficos de la austenita.

    CEMENTITA

             Es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Cristaliza formando un paralelepípedo ortorrómbico de gran tamaño. Es magnética hasta los 210ºC, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnéticas. Aparece como: 

-         Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos perlíticos.

-         Componente de la perlita laminar.-         Componente de los glóbulos en perlita laminar.  -         Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C)

    PERLITA Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita está formado por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es más borrosa y se denomina perlita sorbítica. Si la perlita laminar se calienta durante algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica (723 ºC), la cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominación de perlita globular.   

                AUSTENITA             Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida, por inserción, de carbono en hierro gamma. La proporción de C disuelto varía desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este último porcentaje de máxima solubilidad a la temperatura de 1130 ºC.La austenita en los aceros al carbono, es decir, si ningún otro elemento aleado, empieza a formarse a la temperatura de 723ºC. También puede obtenerse una estructura austenítica en los aceros a temperatura ambiente, enfriando muy rápidamente una probeta de acero de alto contenido de C a partir de una temperatura por encima de la crítica, pero este tipo de austenita no es estable, y con el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien cementita y perlita.             Excepcionalmente, hay algunos aceros al cromo-niquel denominados austeníticos, cuya estructura es austenítica a la temperatura ambiente. La austenita está formada por cristales cúbicos de hierro gamma con los átomos de carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305 Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm2 y un alargamiento de un 30 %. No presenta propiedades magnéticas.                MARTENSITA               Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los átomos de C pueden difundirse hacía afuera de la estructura austenítica. De este modo, los átomos de Fe se mueven ligeramente para convertir su estructura en una tipo BCC. Esta transformación gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de nucleación y crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento no habrá tiempo suficiente para que el

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carbono se difunda en la solución y, aunque tiene lugar algún movimiento local de los átomos de Fe, la estructura resultante no podrá llagar a ser BCC, ya que el carbono está “atrapado” en la solución). La estructura resultante denominada martensita, es una solución sólida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razón para la alta dureza de la martensita, ya que como los átomos en la martensita están empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformación (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansión que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformación plástica de la matriz.             Después de la cementita es el constituyente más duro de los aceros. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporción de carbono en la martensita no es constante, sino que varía hasta un máximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad con el contenido de carbono. Su dureza está en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecánica varía de 175 a 250 Kg/mm2 y  su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Además es magnética.                BAINITA                       Se forma la bainita en la transformación isoterma de la austenita, en un rango de temperaturas de 250 a 550ºC. El proceso consiste en enfriar rápidamente la austenita hasta una temperatura constante, manteniéndose dicha temperatura hasta la transformación total de la austenita en bainita.             LEDEBURITA             La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono.             La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, decomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita   DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE LAS ALEACIONES HIERRO-CARBONO.                La temperatura a que tienen lugar los cambios alotrópicos en el hierro estará influida por los elementos que forman parte de la aleación, de los cuales el más importante es el carbono. La figura que mostramos a continuación muestra la porción de interés del sistema de aleación Fe-C. Contiene la parte entre Fe puro y un compuesto intersticial, llamado carburo de hierro, que contiene un 6.67% de C en peso. Esta porción se llamará diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro.             Antes de estudiar este diagrama es importante notar que no se trata de un verdadero diagrama de equilibrio, pues un verdadero equilibrio implicaría que no hubiera cambio de fase con el tiempo. Sin embargo, es un hecho que el compuesto carburo de hierro se descompondrá de una manera muy lenta en hierro y carbono (grafito), lo cual requerirá un período de tiempo muy largo a temperatura ambiente. El carburo de hierro se dice entonces metaestable; por tanto, el diagrama hierro-carburo de hierro, aunque técnicamente representa condiciones metaestables , puede considerarse como representante de cambios en equilibrio, bajo condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas.             El diagrama muestra tres líneas horizontales que indican reacciones isotérmicas. La solución sólida a se llama austenita. La segunda figura muestra ampliada la porción del diagrama de la esquina superior izquierda. Esta se conoce como región delta, debido a la solución sólida d. A 2720ºF se encuentra una línea horizontal que nos marca la reacción peritéctica. Dicha reacción responde a la ecuación: 

Líquido + d      Þ      Austenita         (enfriamiento) 

Ü Ü (calentamiento) La solubilidad máxima del carbono en Fe d (BCC) es de 0.10% (punto M), mientras que en Fe g (FCC) es mucho mayor. La presencia de carbono influye en el cambio alotrópico d Û g. Conforme crece la proporción de C, la temperatura del cambio alotrópico aumenta de 2554 a 2720ºF al 0.10% de C. Considérese el significado de la línea NMPB. Al enfriar, la línea NM, representa la frontera del cambio de estructura cristalina de Fe d (BCC) a Fe g (FCC) para aleaciones que contienen menos del 0.10% de C. La línea MP representa la frontera del cambio de estructura cristalina por medio de la reacción peritéctica para aleaciones entre 0.10 y 0.18% de C. Para aleaciones que contienen menos del 0.18% de C, al enfriar, el final del cambio de estructura está dado por la línea NP. La línea PB representa el inicio y el fin de la reacción peritéctica para composiciones entre 0.18 y 0.5% de C. En otras palabras, para aleaciones entre 0.18 y 0.50% de C, el cambio alotrópico empieza y termina a temperatura constante. Nótese que cualquier aleación que contenga más de 0.5% de C solidificará en austenita directamente (a

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la derecha del punto B).

 

  

             En el diagrama de más abajo se muestra la reacción eutéctica. El punto E del diagrama, es el punto eutéctico, de composición 4.3% de C y que ocurre a 2065ºF. La línea horizontal CED representa la reacción eutéctica. Cuando una determinada aleación cruce esta línea, la parte líquida que la compone debe solidificar en la mezcla de las dos fases que estén en ambos extremos de la línea horizontal: austenita y carburo de hierro (llamada cementita) en este caso. Esta mezcla eutéctica, como ya explicamos, se llama ledeburita, y la ecuación puede escribirse como:  

Líquido       Þ      Austenita + Cementita         (enfriamiento) 

                                                                        Ü                       Ü                                (calentamiento)             La microestructura de esta mezcla eutéctica generalmente no resulta visible debido a que la austenita no es estable a temperatura ambiente y sufre varias reacciones durante el enfriamiento.             Se puede observar que a 1666ºF ocurre un cambio de estructura cristalina de Fe puro g (FCC) a a (BCC). El pequeño área a la izquierda de la línea GH, es una solución sólida de una pequeña cantidad de carbono disuelto en Fe a (BCC), y se llama ferrita. El diagrama muestra una tercera línea horizontal HJK, que representa la reacción eutectoide. El punto eutectoide, J, está situado a 0.80% de C y a 1333ºF. Cualquier porción de austenita presente se transformará en una fina mezcla eutectoide de ferrita y cementita, llamada perlita. La ecuación que describe la reacción eutectoide es: 

Líquido       Þ      Ferrita + Cementita         (enfriamiento) Ü Ü (calentamiento)

Por debajo de la línea eutectoide, la aleación consistirá en una mezcla de ferrita y cementita conforme indica el diagrama. Si se toma como base el contenido de carbono, es práctica común dividir el diagrama hierro-carburo en dos partes: aquellas aleaciones que contienen menos del 2% de carbono se conocen como aceros, y aquellas que contienen más del 2% se conocen como hierros fundidos. El intervalo de aceros se subdivide aún más en base al contenido de carbono eutectoide (0.8% de C). Así, los aceros que contienen menos del 0.8% de C se llaman aceros hipoeutectoides, en tanto que los que tienen entre 0.8 y 2% de C se llaman hipereutectoides. El intervalo de hierros fundidos también puede subdividirse por el contenido de carbono eutéctico (4.3% de C). De esta forma tenemos que los hierros fundidos con composición de C <  4.3%, se conocen como hierros fundidos hipoeutécticos, y de la misma manera por oposición, existen

los hipereutécticos.

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  PROCESO DE ENFRIAMIENTO LENTO DEL ACERO.               Estudiaremos los cambios que se producen en la región de los aceros, cuando sometemos al sistema a procesos de enfriamiento lento desde una estructura austenítica inicial. A partir de la figura 7.10 tenemos una muestra de  acero hipoeutectoide que contiene 0.2% de C. En el intervalo austenítico, la aleación consiste en una solución sólida intersticial uniforme. Cada grano contiene 0.2% de C disuelto en los espacios de la estructura reticular de hierro FCC. Al enfriarse lentamente no sucede nada destacable hasta que la línea GJ se intercepta en el punto X1. Esta línea se conoce como línea de temperatura crítica superior del lado hipoeutectoide, y se designa como A3. El cambio alotrópico de Fe FCC a Fe BCC tiene lugar a 1666ºF para Fe puro y disminuye en temperatura con el aumento del contenido de carbono, como lo muestra la línea A3; por tanto, en X1, la ferrita debe empezar a formarse en las frontera de grano de la austenita. Como la ferrita puede disolver muy poco carbono, en aquellas áreas que cambien a ferrita, el carbono debe salir de la solución antes de que los átomos se reajusten por sí mismos  a la estructura BCC. El carbono que sale de la solución es disuelto en la austenita restante, así que, conforme el enfriamiento avanza y la cantidad de ferrita aumenta, la austenita restante se hace más rica en carbono. El contenido en carbono se desplaza gradualmente a lo largo de línea A3. Finalmente, la línea HJ se alcanza en el punto X2. Esta línea se conoce como línea de temperatura crítica inferior en el lado hipoeutectoide y se designa como A1. La línea A1 es la de temperatura eutectoide y constituye la mínima temperatura a la que puede existir el hierro FCC bajo condiciones de equilibrio. Precisamente por encima de línea A1, la microestructura consta de aproximadamente 25% de austenita y 75% de ferrita. Toda la austenita presente (que contiene el 0.8% de C) experimenta ahora la reacción eutectoide expuesta  anteriormente. Darse cuenta que la austenita cambia al interceptarse la línea A1 ;por tanto cuando la reacción se ha completado, la microestructura final mostrará aproximadamente un 25% de perlita y un 75% de ferrita.             Vamos a considerar la reacción eutectoide con más detalle. La austenita cambia a ferrita y esta es una solución sólida intersticial en la que cada grano disuelve 0.8% de C en Fe FCC; sin embargo la ferrita es Fe BCC y disuelve muy poco carbono, de modo que el cambio de estructura cristalina no puede ocurrir hasta que los átomos de carbono salgan de la solución. Por tanto, el primer paso es precipitar los átomos de carbono para formar placas de cementita (carburo de hierro). En el área adyacente a la placa de cementita, el hierro se vacía de carbono y los átomos se reagrupan por sí mismos para formar ferrita BCC. A cada lado de la placa de cementita se forman delgadas capas de ferrita. El proceso continua con la formación de capas alternas de cementita y ferrita para la mezcla en forma de huella dactilar conocida como perlita. La reacción generalmente comienza en la frontera de grano de austenita, con la perlita creciendo a lo largo de la frontera y dentro del grano.

                Los cambios descritos serían similares para cualquier acero hipoeutectoide, la única diferencia estaría en la

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cantidad relativa de ferrita y perlita. De esta forma, cuanto más próximos nos hallemos de la composición eutectoide (0.8% de C), más perlita tendremos en la microestructura. Así, la microestructura de un acero al 0.4% de C lentamente enfriado muestra aproximadamente un 50% de perlita, en tanto que la composición eutectoide (0.8% de C) muestra un 100% de perlita.             Las propiedades mecánicas de una aleación dependen de las características individuales de cada una de las fases que la componen y de la forma en que estas últimas estén ordenadas para formar la estructura. Sabemos que la ferrita es relativamente suave, con baja resistencia tensil, en tanto que la cementita es dura, con muy baja resistencia tensil. Podremos deducir pues, que la combinación de estas dos fases en la forma eutectoide (perlita), producirá una aleación de resistencia tensil mucho mayor que la de cualquiera de las fases individuales. Como la cantidad de perlita aumenta con un incremento en el contenido de carbono para aceros hipoeutectoides, la resistencia y la dureza Brinell también aumentará hasta la composición eutectoide. La ductilidad, expresada por el porcentaje de elongación y reducción de área, y la resistencia al impacto disminuyen al aumentar el contenido de carbono. 

    Efectos del contenido de carbono sobre las propiedades mecánicas de un acero trabajado en caliente. 

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