Subido por Alejandro Huerta Alcantara

Materiales Ferrosos

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Metales Ferrosos
• Los metales ferrosos son aquellos, que su
principal componente es el HIERRO y, sus
principales características son su gran
resistencia a la tención y dureza.
• Los metales ferrosos son los:
• 1)Acero
• 2)El hierro
• 3)Las fundiciones
Existen cuatro tipos de metales
ferrosos:
• Hierros: son productos ferrosos cuyo porcentaje
de carbono está comprendido entre el 0,01-0,03
%. Son muy blandos y difíciles de obtener.
• Aceros: son aleaciones de hierro y carbono
(porcentaje de carbono: 0,03-1,76 %).
• Fundiciones: son aleaciones de hierro y carbono
(porcentaje de carbono: 1,76-6,67 %).
• Grafitos: son aleaciones que se obtienen cuando
el porcentaje de carbono es superior al 6,67 %.
Tipos de minerales
Clasificación de las fundiciones
a) Fundición ordinaria: Solamente lleva hierro y carbono. Existen a
su vez tres subgrupos. o
b) Fundición blanca: Es muy dura y frágil, se emplea como materia
prima para aleaciones especiales maleables. Al fracturarse
presenta un color blanco brillante debido a que el carbono está en
forma de cementita.
c) Fundición gris: Tiene bajo costo, buena maquinabilidad y alta
resistencia al desgaste, y al fracturarse presenta un color gris
porque el carbono está en forma de grafito (lápices)
d) Fundición atruchada: Tiene propiedades intermedias entre la
blanca y la gris.
e) Fundición aleada: Además de hierro y carbono posee otros
elementos químicos que mejoran sus propiedades.
f)
Fundiciones especiales: Existen numerosos tipos con
características variables dependiendo de su composición química,
proceso de calentamiento y enfriamiento, etc.
• Los aceros y fundiciones, es decir, los
materiales estructurales principales en
cualquier cultura tecnológicamente avanzada,
son básicamente aleaciones hierro-carbono.
Estructura cristalina bajo condiciones
de equilibrio
• Debido a que el hierro es el componente
principal de los metales ferrosos, las
estructuras de los mismos consisten en
deformaciones cristalinas de su sólido puro.
• En consecuencia, las aleaciones ferrosas como
el acero no son más que la inclusión
intersticial de otros átomos en el arreglo
cristalino del hierro.
¿Cuál es este arreglo?
• El hierro forma alótropos (diferentes estructuras
sólidas) según la temperatura a la que es expuesto,
cambiando sus propiedades magnéticas. Así, a
temperatura ambiente presenta un arreglo bcc,
conocido también como hierro-alfa (el cubo de la
izquierda, imagen superior).
• En cambio, en un rango de temperaturas elevadas
(912-1394(ºC)), manifiesta el arreglo cubica centrada
en las caras (fcc): el hierro-gamma (el cubo de la
derecha). Superada esta temperatura, el hierro regresa
a la forma bcc para finalmente fundirse.
• Este cambio de estructura alfa-gamma se conoce
como transformación de fases. La fase gamma es
capaz de “aprisionar” átomos de carbono,
mientras que la fase alfa no.
• Así, en el caso del acero, su estructura puede
visualizarse como conjuntos de átomos de hierro
rodeando un átomo de carbono.
• De este modo, la estructura de los metales
ferrosos depende de la distribución de las fases
del hierro y los átomos de otras especies en el
sólido.
DIAGRAMA HIERRO-CARBONO
• El hierro puro sufre dos cambios de la
estructura cristalina antes de fundir.
• A temperatura ambiente la forma estable se
denomina ferrita (α) y tiene estructura BCC.
Es relativamente blanda, magnética por
debajo de los 768ºC. La ferrita experimenta a
912ºC una transformación polimórfica a
austenita FCC o hierro γ. La austenita persiste
hasta 1394ºC, temperatura a la que la
austenita vuelve a convertirse en fase BCC
conocida como ferrita δ, que funde a 1538ºC.
• FERRITA
solución sólida de carbono en hierro alfa. La ferrita es el más blando y dúctil
constituyente de los aceros.
• 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
• PERLITA
Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de
cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers
• AUSTENITA
Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la
solución sólida, por inserción, de carbono en hierro gamma
• LEDEBURITA
La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. La
ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono
• El diagrama representado solo muestra una
composición de hasta el 6,7% en peso de C,
concentración que coincide con la de la
cementita (Fe3C). La cementita se forma
cuando se excede el límite de solubilidad del
carbono en ferrita α, por debajo de 727ºC. Es
dura y frágil, y su presencia aumenta
considerablemente la resistencia de algunos
aceros.
• En la imagen vemos ferrita y austenita
respectivamente:
• Prácticamente todos los aceros y fundiciones
tienen porcentajes de carbono inferiores a
6,7% de C.
Clasificación AISI de aceros
• AISI
(Instituto americano del hierro y el acero)
• Existe una gran variedad en la forma de
identificar y clasificar a los aceros. Sin embargo, la
mayoría de los aceros utilizados industrialmente
presentan
una
designación
normalizada
expresada por medio de cifras, letras y signos.
Hay dos tipos de designaciones para cada tipo de
material, una simbólica y otra numérica.
• En este sistema los aceros se clasifican con
cuatro dígitos. El primero especifica la
aleación principal, el segundo indica el
porcentaje aproximado del elemento principal
y con los dos últimos dígitos se conoce la
cantidad de carbono presente en la aleación
• AISI 1020:
1: para indicar que se trata de un acero corriente u
ordinario;
0: no aleado;
20: para indicar un contenido máx. de carbono (C)
del 0.20%.
• AISI C 1020:
La letra C indica que el proceso de fabricación fue
SIEMENS-MARTIN-básico. Puede ser B (si es
Bessemer-ácido) ó E (Horno eléctrico-básico).
• AISI 1045:
1: acero corriente u ordinario;
0: no aleado;
45: 0.45 % en C.
• AISI 3215:
3: acero al Níquel-Cromo;
2: contenido del 1.6% de Ni, 1.5% de Cr;
15: contenido del 0.15% de carbono (C).
• AISI 4140:
4: acero aleado (Cr-Mo);
1: contenido del 1.1% de Cr, 0.2% de Mo;
40: contenido del 0.40% de carbono (C).
• A continuación se presenta una tabla resumen de distintos
tipos de aceros y su contenido aproximado de elementos
principales de aleación, según AISI:
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