Contenido:1.   Aleaciones ferrosas2.   Tratamientos térmicos3.   Aleaciones no ferrosas4.   Materiales no metálicos5.   De...
Bibliografía:1.  Smith William.      Fundamentos de la ciencia e Ingeniería    de Materiales cuarta edición2. Smith Willia...
Plan de evaluación:1.   Evaluación 1.     A. Primer examen parcial (capitulo 1 y 2) (5 puntos)     B. Resolución de proble...
TEMAS PARA EL TRABAJO DE INVESTIGACION:1. Transformación isotérmica de la austenita. Tipos de   Diagramas TTT. Diagramas d...
TEMAS DE INVESTIGACION (continuación):9. Materiales cerámicos. Obtención. Procesado.   Aplicaciones10. Materiales polímero...
Introducción. En el campo de la ingeniería se utilizandiferentes tipos de materiales dentro de los quetenemos:a.   Los met...
Selección de los materiales.Para una selección apropiada se deben conocer lascaracterísticas de los materiales:-Mecánicas,...
Ejemplo:Se quiere seleccionar un material para el cuadrante de unabicicleta          Resistencia   Tenacidad.   Resist. Co...
Los metales y aleaciones poseen muchas propiedades útiles en laIngeniería, por lo que presentan gran aplicación en los dis...
Diagrama Hierro-carbono
REACCIONES INVARIANTES EN ELDIAGRAMA Fe-C.Reacción peritéctica: Un liquido de0,53% C se combina con ferrita δ deun 0,09% C...
REACCIONES INVARIANTES EN ELDIAGRAMA Fe-C.Reacción eutectoide: En el puntode la reacción eutectoide laaustenita solida del...
CONSTITUYENTES (FASES) DEL DIAGRAMA HIERRO CARBONOFerrita (∝ ): Es una solución sólida intersticial de carbonoen hierro (b...
FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA HIERRO CARBONOAustenita (γ). Es una solución sólida intersticial decarbono en hierro (fcc). L...
FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA HIERRO CARBONO
FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA HIERRO CARBONOCementita (Fe3C). Es un compuesto intermetálico Fe3C.Tiene límites despreciable...
FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA HIERRO CARBONOPerlita. Es una mezcla fina de ferrita y cementita.Este constituyente eutectoid...
Aceros al carbono (denominación)          ACEROS             %C           R        E      %A                              ...
Clasificación de los aceros según su utilización B. SEGÚN SU UTILIZACIÓN.     1.- Aceros de construcción.         a. Acero...
2.- Aceros de herramientas.    - Aceros al carbono.    - Aceros rápidos    - Aceros para trabajos en caliente    - Aceros ...
Designación de los aceros de construcciónLa "Society of Automotive Engineers" (S.A.E.) fue la primera enadoptar un sistema...
Los primeros dos números que están después delprefijo literal indican la composición, excluyendo elcontenido de carbono. L...
Las diversas composiciones utilizadas en aceros son las siguientes:10 carbono, simple11 carbono, de corte libre con más az...
Las convenciones para el primer dígito son:1 - MANGANESO2 - NIQUEL3 - NIQUEL-CROMO, principal aleante el cromo4 - MOLIBDEN...
a. Aceros que se utilizan sin tratamiento térmicoFactores que influyen sus propiedades:1. Contenido de carbono. Cada 10 pu...
2. Contenido de manganeso. Cada 10 puntos deManganeso (0,10 % Mn) elevan la resistencia enaproximadamente 1,55 Kg/mm23. Co...
A. Aceros al carbono (serie 10xx)Aceros al carbono son aquellos cuyas propiedadesdependen principalmente del contenido de ...
Los aceros al carbono se subdividen en:Aceros de bajo carbono. Son aquellos aceros quetienen un porcentaje de carbono infe...
B. Aceros de fácil mecanizaciónAquellos que se utilizan para la fabricación de piezasen grandes series, en máquinas automá...
Dureza. Depende de la composición del acero y deltratamiento. La dureza más adecuada para lamecanización está entre 187 y ...
Tipos de aceros de fácil mecanización:a. Aceros al azufre. Contienen de 0,20 a 0,30 % y uncontenido mínimo de 0,60 % Mn, p...
b. Aceros al plomo. Contienen de 0,15 a 0,30 % Pb y de0,15 a 0,50 % de C. El Pb se encuentra en los aceros enforma de pequ...
c. Aceros al fósforo. Contenido de 0,10 a 0,20 % de P yde 0,10 a 0,20 % de C.El P disminuya la plasticidad de la ferrita, ...
C. Aceros de baja aleación y alto límite elásticoSon aceros aleados con cobre, fósforo, manganeo,silicio, níquel, cromo, m...
ACEROS TRATADOS TERMICAMENTEFactores que influyen en la propiedades de los acerostratados térmicamente:1.   Velocidad de e...
La velocidad de enfriamiento puede modificarse por elespesor de las piezas o por influencia del líquidoempleado en el temp...
3. Porcentaje de Manganeso. Al aumentar el porcentajede manganeso disminuye la velocidad crítica de temple yaumenta por ta...
4. Calidad del acero. Un acero mal fabricado, que tienemuchas porosidades e impurezas, tendrá la peorcombinación de caract...
ACEROS TRATADOS TERMICAMENTEA. Aceros aleados de gran resistenciaAceros que se usan para la construcción de piezas demáqui...
Características de los aceros de gran resistenciaAlta templabilidad (Ensayo Jominy)Gran resistencia y durezaTenacidad y du...
Ventajas de los aceros aleados:a. La posibilidad de templar el núcleo de piezas de gransecciónb. Posibilidad de utilizar, ...
Selección de los aceros de gran resistencia. Losfactores que deben tomarse en cuenta son:Espesor. Si la pieza no ha de ten...
Aplicación. Si se trata de piezas que van ha trabajar encondiciones extremas o severas, utilizar aceros aleados.Forma de l...
Costo. Seleccionar un acero que con el menorcontenido de carbono, cumpla las condicionesmecánicas mínimas exigidas y que s...
Catálogos. Información contenida:a. Tipo de aleación (composición)b. Normas (Designaciones equivalentes)c. Propiedades Mec...
RecocidosRecocido ablandamiento. Calentamiento del acero640-680 oc, según la composición y enfriamiento al aire,con dureza...
Temple. Calentamiento a unos 50 oC sobre el punto ac3correspondiente al acero, para conseguir latransformación completa de...
B. Aceros de gran elasticidadSe utilizan en la construcción de máquinas, motores,ferrocarriles, autos, etc., donde se requ...
Acero mangano-siliciosos. Son aceros que tienen 0,40 a0,70 % de C, 0,60 a 1 % Mn, y de 1,5 a 2 % de si. Seemplean para la ...
Tratamientos térmicos de aceros de gran elasticidadRecocido. El recocido de regeneración a temperaturasentre 750 a 800 oC,...
El enfriamiento se hará en aceite si los muelles son deacero al carbono de sección muy reducida, o se tratade aceros alead...
Selección de los aceros de gran elasticidadLa selección se hace según el diámetro y la calidad quese desea obtener.Muelles...
Muelles de diámetro o espesor superior a 5 mm. Hasta10 mm aceros al carbono en forma de alambre decuerda de piano.Si se tr...
C. Aceros para cementarLa cementación consiste en aumentar el porcentaje decarbono de la capa superficial de aceros de baj...
Tipos de aceros para cementar:Aceros al carbono. Los aceros al carbono contienenhasta un 0.25 % de C, de 0,15 a 0,35 % de ...
Aceros aleados. Los aceros aleados para cementacióncontienen de 0.10 a 0.20 % de C, 0,30 a 1 % Mn, 0,10 a0,35 % de Si y po...
Tratamientos de los aceros para cementarAceros al carbono, se templan en agua, luego de lacementación, consiguiéndose en l...
Selección de los aceros para cementarLos aceros al carbono se utilizan para la fabricación depiezas pequeñas, de forma sen...
D. Aceros para nitrurarLa nitruración consiste en endurecer la superficie delacero por la absorción de nitrógeno en condic...
Después de templadas las piezas se obtienen durezassuperficiales de 800 a 1100 Vickers, según lacomposición de los aceros....
Tipos de aceros para nitrurar:Aceros al Cr-Mo-V. la resistencia obtenida en el núcleodespués del tratamiento térmico es de...
Tratamientos térmicos de los aceros nitruradosLas piezas nitruradas se templan y revienen siempre,pero, a diferencia de la...
Selección de los aceros para nitrurarPara la fabricación de piezas para las que seanecesario una dureza superficial de 650...
E. Aceros resistentes al desgasteAceros Hadfield. Contienen de 0,80 a 1,20 % de C, y de12 a 14 % de Mn. Son austeníticos.E...
Para conseguir una austenización completa se calientade 1000 a 1100 oC y luego se enfría en agua.El acero Hadfield conserv...
F. Aceros maragingSu nombre se debe al tratamiento a que se somete, quees un proceso de maduración o envejecimiento (aging...
Tipos de aleaciones maraging:De 25 % de Ni, que son austeníticasContienen Fe, 25 % de Ni; 1,3 a 1,6 % de Ti; 0,13 a 0,35 %...
De 20 % de Ni, que son martensíticasContienen Fe, 20 % de Ni; 1,3 a 1,6 % de Ti; 0,15 a 0,35 %de Al y 0,3 a 0,5 % de NbPar...
De 18 % de Ni, que son también martensíticasContienen Fe, 17 a 19 % de Ni; 7 a 9 % de Co; 3 a 5 % deMo; 0,15 a 0,25 % de T...
Características generalesa. Resistencia mecánica y límite elásticos superior a lamayoría de aceros (200 kg/mm2)b. Buena te...
G. Aceros propiedades eléctricas especialesAceros para chapa magnéticasFabricación de núcleos o piezas de máquinas eléctri...
Tipos de aceros:Hierro Armco. Máquinas de corriente continuaContenido en C inferior al 0,04 %; Mn inferior al 0,10 % ;azuf...
Aceros al carbono. Pequeños transformadoresAceros con contenidos de 0,10 a 0,20 % de CPermeabilidad de 5000 a 9000 gaussRe...
Aceros al silicio. Núcleos para motores y alternadoresAceros con contenidos 0,10 % de C y de 1 a 4 % de SiPermeabilidad de...
Aceros para imanes permanentesLa industria moderna utiliza en gran escala imanespermanentes en la construcción de una exte...
Aceros al carbono.Aceros con 0,60 a 1 % C y 0,30 a 0,80 % de Mn seemplean para imanes de poca importancia. Se forjan aunos...
Aceros al wolframioAceros con 0,60 a 1 % C y de 4 a 7 % de wolframio yalgunas veces hasta 2 % de cromo. Se emplean paraima...
Aceros al cromoAceros con 0,60 a 1 % C y de 1 a 5 % de cromo. Seemplean para imanes de mayor importancia. Se forjana unos ...
Aceros al cobaltoAceros con 0,60 a 1 % C y de 10 a 30 % de cobalto. Seutilizan para la construcción de imanes decaracterís...
Aleaciones especiales para imanesAleaciones especiales de hierro con cantidadesvariables de aluminio, níquel, cobalto, mol...
2. ACEROS DE HERRAMIENTASCaracterísticas:Dureza. Depende del contenido de carbono y deltemple y revenido (30 a 65 HRC)Tena...
Designación de los aceros de herramientas según la AISI Se designan por una letra seguida por uno o dosdigitos.Las letras ...
A. Aceros al carbono. Tienen un contenido de carbonoque varía de 0,50 a 1,40 % y el tamaño de grano lo másfino posible. Fó...
B. ACEROS ALEADOSB1. Aceros rápidosMantienen la dureza y filo cortante en caliente hasta500 y 600 oC.Contiene adicionalmen...
Wolframio. Aumenta la resistencia de la martensita ysirve para mantener la dureza en calienteMolibdeno. Acción parecida a ...
ClasificaciónAceros con Wolframio. Contienen de 0,60 a 1,00 % de C;12 a 20 % de W; 1 a 5 % de V y 3 a 4,5 % de Cr.Se subdi...
Aceros con Cobalto. Contienen de 0,60 a 1,00 % de C;14 a 20 % de W; 3 a 12 % de Co.     Se subdividen en:Aceros al W con C...
Forja y tratamientos térmicosForja. Destruir y disgregar la agrupación de carburos.calentamiento debe durar casi el doble ...
Recocido. Ablandar el acero para que pueda sermecanizado.Calentamiento de 850 a 900 oC, mantener de media auna hora por pu...
Temple. Calentamiento de 1200 a 1300 oC y enfriamientoen aceite o aire. calentamiento en etapas:Precalentamiento a 500 oCC...
B. Aceros indeformablesSe utilizan para la fabricación de troqueles, cortantes yotras herramientas complicadas, en las que...
Tipos de aceros indeformables:Aceros con 1 a 3 % de Mn, de temple en aceite y aire. Eltipo O1 ( 0,90 % C; 0,50 % Cr y 0,50...
Aceros con 5 % de Cr, de temple al aireEstos aceros son en general de mayor tenacidad que losotros dos grupos de aceros in...
Forja y tratamientos térmicosForja. Los aceros de 5 y 12 % Cr, se forjan a temperaturasde 900 a 1100 oC.Los indeformables ...
Temple. Los aceros al Mn, se calientan de 800 a 845 oC yse enfrían al aire o al aceite.Los de 5 y 12 % Cr, se calientan de...
C. Aceros para trabajos en calienteSe utilizan para la fabricación de estampas para acerosy aleaciones no férricas, la fun...
Aceros para trabajos en fríoLos aceros para trabajos en frío se emplean en lafabricación de herramientas en cuyo servicio,...
Designación según el sistema UNS (Unified Numbering System)
Designación según las Normas ASTMEstas normas además de indicar la composición química comola AISI-SAE, indican las propie...
C. Aceros para trabajos en calienteLos aceros para trabajo en caliente se utilizan enherramientas que en su aplicación son...
Las propiedades características de los aceros paratrabajar en caliente son:Buena resistencia y tenacidad en calienteReduci...
EstampasAceros al carbono. No conviene trabajar a temperaturassuperiores a 250 oCAceros de 0,30 a 0,60 % C y de aleación m...
Moldes para fundiciónPara moldes que no llegan a calentarse a más 300 oC, sepuede utilizar aceros al carbono ( 0,50 a 0,90...
Cuando el calentamiento de los moldes es muy elevado,se emplea aceros de 0,35 a 0,40 % de C; 5 % de Cr y 5 %de W.En el cas...
Aceros para troqueles para plásticosAceros de cementaciónAceros del grupo de gran resistenciaAceros inoxidables de 13 % de...
Las herramientas fabricadas con aceros para moldes deplástico ofrecen ventajas sólidas a los fabricantes de piezasde plást...
Aceros para moldes de plásticoUn acero para moldes de plástico óptimo para cadaaplicación debe cumplir las elevadas exigen...
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3. ACEROS INOXIDABLESLos Aceros Inoxidables son una gama de aleaciones que contienenun mínimo de 11% de Cromo. El Cromo fo...
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1. Aceros inoxidables martensíticosEstos aceros contienen entre 12 y 18 % de Cr. El carbonoesta presente entre 0,15 y 1,2 ...
Características:Son magnéticosPueden trabajarse en frío sin dificultadPueden maquinarse satisfactoriamenteTienen buena ten...
Aplicación: Se aplican los aceros inoxidablesmartensíticos cuando se requiere buenas propiedadesde resistencia a la tensió...
2. Aceros inoxidables ferríticosEstos aceros contienen entre 12 y 30 % de Cr, pequeñascantidades de elementos formadores d...
Características:MagnéticosNo se pueden endurecer por tratamiento térmicoSe endurecen moderadamente mediante trabajo en frí...
3. Aceros inoxidables austeníticosEstos aceros contienen entre 16 y 26 % de Cr, de 7 a 20 %de Ni y hasta 20 % de Mn. El Ni...
Características:No magnéticosExcelente ductilidad, formabilidad y tenacidad, inclusotemperaturas criogénicasSe pueden endu...
4. Aceros inoxidables dúplexMejores propiedades que los austeníticos y ferríticos,debido a la presencia de cantidades apro...
Aplicación:Se utilizan en la industria petrolera, petroquímica, pulpa ypapel y del control de la contaminación. es común s...
5. Aceros inoxidables endurecibles por precipitaciónEstos tienen un contenido de carbono muy bajo, por estarazón, el endur...
Pueden ser austeníticos, semiausteníticos o martensíticos.Aplicaciones: Debido a los niveles de resistencia, lamayor parte...
Aceros inoxidables AUSTENÍTICOSLos aceros inoxidables austeníticos al Cromo- Níquel tienenun contenido de:CARBONO: entre 0...
Aceros inoxidables FERRÍTICOSLos aceros inoxidables ferríticos tienen un contenido de:CARBONO: máximo 0,12%CROMO: desde 11...
Aceros inoxidables MARTENSÍTICOSLos aceros inoxidables martensíticos tienenun contenido de:CARBONO: entre 0,10% a 0,50%CRO...
Forma en que se encuentran los elementos aleantes.Los elementos aleantes se pueden encontrar:a.   Disueltos en la ferrita....
Influencia de los elementos aleantes en el diagrama hierro-carbono.a.   Efecto sobre los puntos críticos. El níquel, manga...
b. Efecto de los elementos especiales sobre el contenido de   carbono del punto eutectoide. Las presencia de los elementos...
c.   Efecto de los elementos aleantes en los campos alfa y gamma.     Los elementos cromo, silicio, molibdeno, aluminio y ...
Influencia sobre el tamaño de grano.   Los elementos aluminio , vanadio y titanio tienden a disminuir el   tamaño de grano...
Influencia de los elementos de aleación sobre la templabilidad.   Templabilidad es la facilidad de formar martensita en un...
A diferencia de los aceros al carbono que solo pueden sertemplados en agua.El manganeso y el molibdeno son los elementos q...
Influencia de los elementos de aleación en el revenidoEn general, estos elementos tienden a dificultar el ablandamientode ...
Hierros Fundidos.      Aleaciones hierro-carbono quecontienen de 1 a 3 % de silicio. Tipos:a.   Hierros Fundidos Blancos. ...
El horno de cubilote y sus partes a)envoltura cilíndrica b) revestimientointerno c) Chimenea d) boca de carga e)Cámara de ...
Fundición blancaAl enfriar no llegan a precipitar lo nódulos. Es extremadamentedura, resistente al desgaste y quebradiza. ...
Fundición gris.Presenta gran parte del carbono en forma de grafito laminar.Trabaja bien a compresión; pero no a flexión. A...
Fundición maleable.Se obtiene por descomposición de la cementita dela fundición blanca, mediante un tratamiento térmico. E...
Fundición dúctil o nodular (fundición de grafito esferoidal)Aleación de magnesio que hace precipitar al carbono enesferas ...
Diagrama de Graville en el cual se distinguen tres zonas: I; II yIII. En la zona I los aceros tienen bajo carbono,consecue...
Capitulo 1. aleaciones hierro carbono (mat ii)
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Capitulo 1. aleaciones hierro carbono (mat ii)

  1. 1. Contenido:1. Aleaciones ferrosas2. Tratamientos térmicos3. Aleaciones no ferrosas4. Materiales no metálicos5. Deterioro de los materiales6. Caracterización de los materialesIng. Raúl Cabrera Funes
  2. 2. Bibliografía:1. Smith William. Fundamentos de la ciencia e Ingeniería de Materiales cuarta edición2. Smith William. Ciencia e Ingeniería de Materiales.3. Askeland. Ciencia e Ingeniería de Materiales.4. Callister William. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales5. Shakefford. Ciencia de Materiales para Ingenieros.6. Mangonon. Ciencia de Materiales Selección y diseño.7. Flinn-Trojan. Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones.8. Avner. Introducción a la Metalurgia Física.9. Red Hill. Principios de Metalurgia Física.10. Lasheras. Tecnología del acero.
  3. 3. Plan de evaluación:1. Evaluación 1. A. Primer examen parcial (capitulo 1 y 2) (5 puntos) B. Resolución de problemas (3 puntos)2. Evaluación 2. A. Segundo examen parcial (capitulo 3 y 4) (5 puntos) B. Resolución de problemas (2 puntos) C. Anticipo del trabajo de investigación) (3 puntos)3. Evaluación 3. A. Tercer examen parcial (capitulo 5 y 6) (5 puntos) B. Resolución de problemas (2 puntos) C. Liquidación del trabajo de investigación) (3 puntos)
  4. 4. TEMAS PARA EL TRABAJO DE INVESTIGACION:1. Transformación isotérmica de la austenita. Tipos de Diagramas TTT. Diagramas de transformación por enfriamiento continuo2. Aluminio y sus aleaciones. Obtención del aluminio. Designación. Aplicación3. Magnesio y sus aleaciones. Obtención del Magnesio. Designación. Aplicación4. cobre y sus aleaciones. Obtención del cobre. Designación. Aplicación5. Níquel y sus aleaciones. Obtención del Níquel. Designación. Aplicación6. Plomo, estaño y Zinc. Obtención. Aplicaciones7. Metales Refractarios. Obtención. Aplicaciones8. Metales Nobles. Obtención. Aplicaciones
  5. 5. TEMAS DE INVESTIGACION (continuación):9. Materiales cerámicos. Obtención. Procesado. Aplicaciones10. Materiales polímeros. Obtención. Procesado. Aplicaciones.11. Materiales compuestos. Obtención. Procesado. Aplicaciones.12. Análisis de las causas de falla de materiales13. Metalurgia de polvos (pulvimetalurgia)14. Metales a altas y bajas temperatura15. Selección de materiales16. Procedimiento metalográfico17. Microscopios ópticos y electrónicos18. Investigación sobre materiales
  6. 6. Introducción. En el campo de la ingeniería se utilizandiferentes tipos de materiales dentro de los quetenemos:a. Los metales y sus aleaciones (férreas y no férreas)b. Los cerámicosc. Los polímerosd. Materiales compuestosEjemplo: En automóvil tenemos de un 15 a 20 %aleaciones férreas, 5 a 10 % de aleaciones no férreas,polímeros de 10 al 20 % y otros.
  7. 7. Selección de los materiales.Para una selección apropiada se deben conocer lascaracterísticas de los materiales:-Mecánicas, físicas y químicas (estructura)-Facilidad de procesamiento y fabricabilidad-(soldabilidad, formabilidad y maquinabilidad)-Costo-Condiciones de servicio (requerimientos)
  8. 8. Ejemplo:Se quiere seleccionar un material para el cuadrante de unabicicleta Resistencia Tenacidad. Resist. Corr. Fabricabilidad. Peso CostoAcero x x x xAluminio x x x x xTitanio x x xFibra x x xcarbono
  9. 9. Los metales y aleaciones poseen muchas propiedades útiles en laIngeniería, por lo que presentan gran aplicación en los diseños deIngeniería. El hierro y sus aleaciones (principalmente el acero).Las aleaciones basadas en el hierro se denominan Aleaciones Ferrosas,estas son Aleaciones en las que el constituyente fundamental es el hierro:Aceros y hierros fundidos (Fundiciones). Y las que se basan en los demásmetales aleaciones no ferrosas.Aceros: Aleaciones Fe-C, que contiene de0.008-2 % de carbono.Hierros Fundidos: Aleaciones Fe-C, quecontienen de 2 a 6,67 % de carbono
  10. 10. Diagrama Hierro-carbono
  11. 11. REACCIONES INVARIANTES EN ELDIAGRAMA Fe-C.Reacción peritéctica: Un liquido de0,53% C se combina con ferrita δ deun 0,09% C para formar Austenita (γ)del 0,17% C y tiene lugar a 1495 oC.Reacción eutéctica: Un liquido del4,3% C forma Austenita (γ) del 2,08%C y el compuesto intermetálico Fe3C(cementita), que contiene 6,67% C ytiene lugar a 1148 oC.
  12. 12. REACCIONES INVARIANTES EN ELDIAGRAMA Fe-C.Reacción eutectoide: En el puntode la reacción eutectoide laaustenita solida del 0,08% C produceferrita ∝ con 0,02% C y Fe3C quecontiene 6,67% C tiene lugar a723 oC.
  13. 13. CONSTITUYENTES (FASES) DEL DIAGRAMA HIERRO CARBONOFerrita (∝ ): Es una solución sólida intersticial de carbonoen hierro (bcc). El carbono sólo es ligeramente solubleen la ferrita , por lo que alcanza una solubilidad máximaen estado sólido del 0,02 % a 723 °C. La solubilidad delcarbono en la ferrita ∝ disminuye a un 0,008 % a 0 °C.La ferrita es el constituyente más blando y dúctil de losaceros. Tiene una dureza de 90 Brinell, una resistencia ala rotura de 28 Kg/mm2 (310 MPa)y un alargamiento del35 al 40 %.
  14. 14. FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA HIERRO CARBONOAustenita (γ). Es una solución sólida intersticial decarbono en hierro (fcc). La austenita tiene mucha mayorsolubilidad en estado sólido para el carbono que laferrita ∝. La máxima solubilidad en estado sólido delcarbono en la austenita es del 2,0% a 1148 °C ydisminuye a un 0,8% a 723 °C.Bajo condiciones de equilibrio, la austenita puede existirdesde una temperatura de 723 oC hasta 1495 oC. Atemperatura ambiente en algunos aceros de altaaleación, como los inoxidables Cr-Ni y los de altomanganeso.Las propiedades promedio son: resistencia 100 Kg/mm2,(1100 MPa)dureza de 40 HRC y un alargamiento de 10 %en 2 pulg.
  15. 15. FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA HIERRO CARBONO
  16. 16. FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA HIERRO CARBONOCementita (Fe3C). Es un compuesto intermetálico Fe3C.Tiene límites despreciables de solubilidad y unacomposición del 6,67 % en carbono y 93,3 % en hierro. Esun compuesto duro y quebradizo.Su dureza es superior a 65 HRC y cristaliza según laestructura ortorrómbica.Ferrita(δ). Es una solución sólida intersticial de carbonoen hierro bcc. Tiene una constante de red mayor que laferrita ∝. La máxima solubilidad en estado sólido delcarbono en ferrita δ es del 0,09 % a 1495 °C.
  17. 17. FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA HIERRO CARBONOPerlita. Es una mezcla fina de ferrita y cementita.Este constituyente eutectoide esta formado por capasalternadas de ferrita y cementita (Fe3C)Tiene una resistencia de 80 Kg/mm2 (886 MPa) y unalargamiento de 15 % aproximadamente.
  18. 18. Aceros al carbono (denominación) ACEROS %C R E %A Kg/mm2 Kg/mm2 Extradulces 0,008-0,15 38 24 28 Dulces 0,15-0,25 46 28 28 Semidulces 0,25-0,40 55 32 22 Semiduros 0,40-0,60 65 38 18 Duros 0,60-0,70 75 45 14 Muy duros 0,70-0,80 85 50 8Nota: Extraduros 0,80 100 55 5 - Para piezas de resistencia inferior a 55 K/mm2 (539 MPa) se usan aceros sin tratamiento térmico. - Para piezas con resistencia de 55 a 90 Kg/mm2 (539 a 882 MPa)se usan con o sin tratamiento térmico. - Para piezas con resistencia mayor a 90 Kg/mm2 (882 MPa) se usan con tratamiento térmico.
  19. 19. Clasificación de los aceros según su utilización B. SEGÚN SU UTILIZACIÓN. 1.- Aceros de construcción. a. Aceros que se usan en bruto de forja o laminación (sin tratamiento térmico) - Aceros al carbono - Aceros de baja aleación - Aceros de fácil mecanización b. Aceros que se usan después de un tratamiento térmico - Aceros al carbono - Aceros de gran resistencia - Aceros de cementación - Aceros de nitruración - Aceros para muelles - Aceros resistentes al desgaste - Aceros de propiedades eléctricas especiales - Aceros Maraging
  20. 20. 2.- Aceros de herramientas. - Aceros al carbono. - Aceros rápidos - Aceros para trabajos en caliente - Aceros indeformables - Aceros de corte no rápidos3.- Aceros inoxidables. - Aceros martensíticos (11,5 a 18 % de Cr) - Aceros ferríticos (14 a 27 % de Cr) - Aceros austeníticos ( Cr y Ni más del 23 %) - Aceros endurecibles por precipitación - Aceros duplex
  21. 21. Designación de los aceros de construcciónLa "Society of Automotive Engineers" (S.A.E.) fue la primera enadoptar un sistema de numeración para los aceros.Posteriormente la, "American Iron and Steel Institute" (AISI)adoptó un sistema similar. En este, una letra (o grupo de letras)usada como prefijo, indica el proceso mediante el cual sefabrica el acero. Así:A = acero aleado, producido según el procedimiento Siemens-Martin básicoB = acero al carbono, según el procedimiento Bessemer acidoC = acero al carbono del proceso Siemens-Martin básico;D = acero al carbono del proceso Siemens Martin acidoE = acero de horno eléctricoBOF = aceros del proceso de horno de oxígeno básico.
  22. 22. Los primeros dos números que están después delprefijo literal indican la composición, excluyendo elcontenido de carbono. Los dos últimos números (o tresen el caso de los aceros de alto contenido decarbono de los grupos del cromo 51 y 52) indican elcontenido aproximado de carbono. Así, un material designado por AISI C1040 es un aceroSiemens-Martin básico, con un contenido de 0.37 -0.44 % de carbono. Análogamente, un material SAE2330 es un acero níquel con 0.28% a 0.33% decarbono.NOTA: la designación UNS de los aceros incluye losnúmeros AISI y SAE anteriores. Por tanto, un acero UNSG10350 es el mismo que uno AISI1035 o SAE1035
  23. 23. Las diversas composiciones utilizadas en aceros son las siguientes:10 carbono, simple11 carbono, de corte libre con más azufre o fósforo13 manganeso23 níquel25 níquel31 níquel-cromo33 níquel-cromo40 molibdeno41 cromo-molibdeno43 níquel-cromo-molibdeno46 níquel-molibdeno48 níquel-molibdeno50 cromo51 cromo52 cromo61 cromo-vanadio86 cromo-níquel-molibdeno87 cromo-níquel-molibdeno92 manganeso-silicio94 níquel-cromo-molibdeno
  24. 24. Las convenciones para el primer dígito son:1 - MANGANESO2 - NIQUEL3 - NIQUEL-CROMO, principal aleante el cromo4 - MOLIBDENO5 - CROMO6 - CROMO-VANADIO, principal aleante el cromo8 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante elmolibdeno9 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante elníquel.Se observa entonces que si el primer número es 1 sesabe que es un acero al carbono; si el dígito siguientees el 0, o sea que la designación es 10xx, se trata deun acero ordinario al carbono.
  25. 25. a. Aceros que se utilizan sin tratamiento térmicoFactores que influyen sus propiedades:1. Contenido de carbono. Cada 10 puntos decarbono (0,10 % C) elevan la resistencia enaproximadamente 9 Kg/mm2
  26. 26. 2. Contenido de manganeso. Cada 10 puntos deManganeso (0,10 % Mn) elevan la resistencia enaproximadamente 1,55 Kg/mm23. Contenido de fósforo. Su porcentaje suele ser bajoen los aceros, sin embargo, cuando las variacionesson grandes, su influencia es análoga a la delcarbono.4. Espesor de las piezas. La velocidad de enfriamientoes diferentes según el espesor y por lo tanto lasestructuras que se forman.En los perfiles delgados se obtienen resistencias máselevadas que en los gruesos
  27. 27. A. Aceros al carbono (serie 10xx)Aceros al carbono son aquellos cuyas propiedadesdependen principalmente del contenido de carbono.Los aceros al carbono de construcción, son aceroscuya composición oscila entre:C de 0,10 al 0,80 %Si de 0,15 al 0,30 %Mn de 0,30 al 0,70 %P y S < 0,05 %
  28. 28. Los aceros al carbono se subdividen en:Aceros de bajo carbono. Son aquellos aceros quetienen un porcentaje de carbono inferior al 0.25 %Ej: Laminas, perfiles, tubos, varillas, etc.Aceros de carbono medio. Son aquellos aceros quetienen un porcentaje de carbono entre 0,25 a 0,60 %Ej: Partes de máquinasAceros de alto carbono. Son aquellos aceros quetienen un porcentaje de carbono mayor al 0.60 %Ej: Herramientas
  29. 29. B. Aceros de fácil mecanizaciónAquellos que se utilizan para la fabricación de piezasen grandes series, en máquinas automáticas o decontrol numérico (series 11xx y 12xx )La fácil mecanización depende de:Tamaño de grano. Siendo más fácil de mecanizar losaceros de grano grueso que los de grano finoDureza. Depende de la composición del acero y deltratamiento. La dureza más adecuada para lamecanización está entre 187 y 229 Brinell
  30. 30. Dureza. Depende de la composición del acero y deltratamiento. La dureza más adecuada para lamecanización está entre 187 y 229 BrinellLos constituyentes. Siendo más fácil de mecanizar laperlita globularRelación limite de elasticidad/resistencia. Dependede su composición y tratamiento. Cuanto mayor esesta relación, resulta más fácil de mecanizar unmaterial, los valores más adecuados esta entre 0,85 a0,95.Inclusiones. Metálicas o no metálicas
  31. 31. Tipos de aceros de fácil mecanización:a. Aceros al azufre. Contienen de 0,20 a 0,30 % y uncontenido mínimo de 0,60 % Mn, para formar inclusionesde sulfuro de manganeso.La facilidad de mecanización se debe a que lasinclusiones repartidas por toda la masa del materialcuando son atacadas por la herramienta saltanfácilmente.Las velocidades para mecanizar un acero al azufre ( 90m/min ) puede ser el doble de la que se utiliza para unacero al carbono ( 40 m/min). Acero al S y Pb 120m/min.
  32. 32. b. Aceros al plomo. Contienen de 0,15 a 0,30 % Pb y de0,15 a 0,50 % de C. El Pb se encuentra en los aceros enforma de pequeñísimos glóbulos, prácticamenteemulsionado.La acción del Pb se atribuya al efecto de lubricante,que hace bajar la temperatura que produce el corte.Disminución pequeña de la tenacidad en caliente y latemplabilidad
  33. 33. c. Aceros al fósforo. Contenido de 0,10 a 0,20 % de P yde 0,10 a 0,20 % de C.El P disminuya la plasticidad de la ferrita, la viruta serompe y salta con facilidad. Disminución pequeña deresiliencia y alargamientod. Aceros al teluro. Contenido de 0,03 a 0,05 % de Te.La influencia del Te se atribuye a que en su presencia lasinclusiones adquieren formas redondeadas
  34. 34. C. Aceros de baja aleación y alto límite elásticoSon aceros aleados con cobre, fósforo, manganeo,silicio, níquel, cromo, molibdeno y titanio, que tienen unlímite de elasticidad más elevado que los aceros alcarbono. Mejor resistencia a la corrosión atmosféricaCapaces de resistir mayores cargas unitarias que losaceros ordinarios por lo que permiten reducir la secciónde los perfiles en grandes obras y construccionesmetálicas.
  35. 35. ACEROS TRATADOS TERMICAMENTEFactores que influyen en la propiedades de los acerostratados térmicamente:1. Velocidad de enfriamiento. La diferencia de enfriamiento marca diferencias notables en los resultados de las propiedades de un acero. Ej: Si se templan en agua dos probetas de 4 y 100 mm de diámetro de un acero de 0,45 % de C, las resistencias alcanzadas seràn aproximadamente d = 4 mm R = 190 Kg/mm2 d = 100 mm R = 75 kg/mm2
  36. 36. La velocidad de enfriamiento puede modificarse por elespesor de las piezas o por influencia del líquidoempleado en el temple.2. Contenido de carbono. Los aceros de elevado porcentaje de carbono presentarán los mejores resultados. Esto es debido a que las velocidades críticas de temple en los aceros altos en carbono son algo inferiores a la de los aceros bajos en carbono. Ej: Si se templan y revienen dos probetas de aceros de 0,15 y 0,45 % de carbono, los resultados aproximadamente serán 0,15 % C E = 34 Kg/mm2 A = 20% 0,45 % C E = 37 kg/mm2 A = 25%
  37. 37. 3. Porcentaje de Manganeso. Al aumentar el porcentajede manganeso disminuye la velocidad crítica de temple yaumenta por tanto el poder templanteEj: Si se templan dos aceros de 0,40 % de C. pero de 0,50 y0,75 % Mn, los resultados aproximadamente serán:0,50 % Mn R = 80 Kg/mm2 A = 16 %0,75 % Mn R = 87 Kg/mm2 A = 18 %
  38. 38. 4. Calidad del acero. Un acero mal fabricado, que tienemuchas porosidades e impurezas, tendrá la peorcombinación de características y para una resistenciadeterminada su alargamiento será inferior.5. Microestructura. Las propiedades dependen tambiénde los microconstituyentes.Para obtener las mejores propiedades o mejorcombinación de características (más altos alargamientosy resiliencia). Para una resistencia determinada esnecesario obtener previamente una estructura totalmentemartensitica.
  39. 39. ACEROS TRATADOS TERMICAMENTEA. Aceros aleados de gran resistenciaAceros que se usan para la construcción de piezas demáquinas y motores que deben tener resistencias entre70 y 170 Kg/mm2.Tienen 0.25 a 0.45 % C y elementos aleantes como Cr, Niy Mo principalmente y también a veces Mn, Si, W, etc.La suma de los elementos aleantes no sobrepasa el 5 %
  40. 40. Características de los aceros de gran resistenciaAlta templabilidad (Ensayo Jominy)Gran resistencia y durezaTenacidad y ductilidadResistencia a la fatiga
  41. 41. Ventajas de los aceros aleados:a. La posibilidad de templar el núcleo de piezas de gransecciónb. Posibilidad de utilizar, en lugar de temple en agua,temple en aceite o al airec. Mayor margen de temperatura para loscalentamientosDesventajas de los aceros aleados:a. Mayores dificultades para su elaboración yeliminación de ciertos defectos (inclusiones, etc.)b. Precio mucho más elevadoc. Mayores dificultades para su aprovisionamiento
  42. 42. Selección de los aceros de gran resistencia. Losfactores que deben tomarse en cuenta son:Espesor. Si la pieza no ha de tener más de 20 mm degrueso o diámetro y no va a estar sometida atemperaturas extremas, ni a corrosión de importancia,es recomendable la utilización de aceros al carbono.Si la pieza es de grandes dimensiones y de ciertaresponsabilidad, se deben emplear aceros aleados
  43. 43. Aplicación. Si se trata de piezas que van ha trabajar encondiciones extremas o severas, utilizar aceros aleados.Forma de la pieza. Si se trata de piezas de formacomplicada, no deberá templarse en agua, pues secorrería un gran riesgo de agrietarla. En este caso, esaconsejable el empleo de aceros de altatemplabilidad, que permitan enfriar la pieza en aceite oaire.Proceso de fabricación. Si se trata de piezas deproducción en serie puede obligar a sacrificar un pocolas características mecánicas de la pieza en beneficiode una más fácil mecanización.
  44. 44. Costo. Seleccionar un acero que con el menorcontenido de carbono, cumpla las condicionesmecánicas mínimas exigidas y que sea de menor costoEn el mercado nacional se tienen dos marcas de acerosespeciales:1. Aceros BOHLER2. Aceros ASSAB (IVAN BOHMAN C.A) Cada fabricante utiliza su propia designación para los aceros, pero tienen su equivalencia internacional.Ej: V320 NB AISI 4140 (BOHLER) ASSAB 709 AISI/SAE 4140
  45. 45. Catálogos. Información contenida:a. Tipo de aleación (composición)b. Normas (Designaciones equivalentes)c. Propiedades Mecánicas (Resistencia)d. Tratamientos Térmicos (Recocido, temple yrevenido). (Instrucciones para el tratamiento térmico)e. Aplicaciones
  46. 46. RecocidosRecocido ablandamiento. Calentamiento del acero640-680 oc, según la composición y enfriamiento al aire,con durezas entre 180 y 260 BHN, aceptables paramecanizar.Recocido de regeneración (aceros de alta aleación oalto carbono). Calentamiento del acero 825-875 oC,según la composición y enfriamiento muy lentamente.Recocido isotérmico. Calentamiento del acero 825-875oC, luego enfriar hasta 600-800 oC, mantener el tiemposuficiente para que se realice la transformaciónisotérmica de la austenita y luego enfriar al aire (piezasforjadas).
  47. 47. Temple. Calentamiento a unos 50 oC sobre el punto ac3correspondiente al acero, para conseguir latransformación completa del material en austenita. laduración del calentamiento debe ser algo mayor a lade los aceros al carbono.El enfriamiento se realiza casi siempre en aceite,aprovechando la más baja velocidad crítica de templede los aceros aleados.Revenido. A temperaturas entre 550 y 650 oC,enfriamiento al aire o en aceite.
  48. 48. B. Aceros de gran elasticidadSe utilizan en la construcción de máquinas, motores,ferrocarriles, autos, etc., donde se requieren elementosque trabajen elásticamente absorbiendo esfuerzos yalmacenando energía.Tipos de aceros de gran elasticidad:Aceros al carbono. Se emplean para piezas de pocaresponsabilidad. se templan en agua o aceite, según suporcentaje de carbono.Son aceros que tienen 0,40 a 0,70 % c y 0,30 a 1 % Mn yque templados y revenidos alcanzan resistencias de 135kg/mm2 y límites elásticos de 115 kg/mm2.
  49. 49. Acero mangano-siliciosos. Son aceros que tienen 0,40 a0,70 % de C, 0,60 a 1 % Mn, y de 1,5 a 2 % de si. Seemplean para la fabricación de muelles y ballestas degrandes dimensiones para ferrocarriles, autos, etc.,consiguiéndose obtener límites elásticos superiores a los120 kg/mm2 en espesores hasta de 20 mm, cosaimposible de conseguir con los aceros al carbonoAceros aleados. Además de su templabilidad máselevada, tienen la ventaja de ser menos propensos adescarburaciones en los tratamientos térmicos que es elorigen de la mayor parte de fallas en los muelles.los aceros aleados al Cr-Mn, Cr-Si, Cr-V, etc., se utilizanpara la fabricación de muelles de responsabilidad.
  50. 50. Tratamientos térmicos de aceros de gran elasticidadRecocido. El recocido de regeneración a temperaturasentre 750 a 800 oC, en hornos de atmósfera controladapara evitar descarburaciones. el enfriamiento debe serlento en el interior del horno, hasta 600 oC por lo menos.Temple. Se realiza a temperaturas comprendidas entre800 y 900 oC en baño de sales de cianuro, para evitar laoxidación, descarburación y porque carburanligeramente la superficie del muelle.
  51. 51. El enfriamiento se hará en aceite si los muelles son deacero al carbono de sección muy reducida, o se tratade aceros aleados. los muelles de acero de gransección deben enfriarse en agua.Revenido. El revenido se realiza a temperaturas entre200 y 500 oC y enfriando después al aire.
  52. 52. Selección de los aceros de gran elasticidadLa selección se hace según el diámetro y la calidad quese desea obtener.Muelles de diámetro o espesor inferior a 5 mm. Sepueden emplear generalmente las tres clases deaceros.Los más económicos, aceros al carbono templados yrevenidos en el mismo proceso de fabricación o enforma de alambre de cuerda de piano
  53. 53. Muelles de diámetro o espesor superior a 5 mm. Hasta10 mm aceros al carbono en forma de alambre decuerda de piano.Si se trata de hoja de ballestas de calidad corriente, sepueden utilizar el acero mangano - siliciosos templado yrevenido.Para muelles de calidad se emplean siempre acerosaleados templados y revenidos.
  54. 54. C. Aceros para cementarLa cementación consiste en aumentar el porcentaje decarbono de la capa superficial de aceros de bajocontenido de carbono. Esto permite, solucionar elproblema de la obtención de gran dureza superficial ybuena tenacidad en el núcleo.Los aceros para cementar contienen de 0.05 a 0.25 %de carbono. Las capas superficiales alcanzan luego dela cementación un contenido de 0,80 a 0,90 % decarbono en espesores de 0.50 a 1.50 mm.Después de templadas las piezas obtienen durezassuperficiales de 62 a 65 HRC, si es que no se hadescarburado en el temple y revenido.
  55. 55. Tipos de aceros para cementar:Aceros al carbono. Los aceros al carbono contienenhasta un 0.25 % de C, de 0,15 a 0,35 % de Si y de 0,30 a0,60 % de Mn.Estos aceros, en general, se templan al agua,consiguiéndose en la superficie durezas de 60 HRC y enel núcleo una resistencia de unos 80 kg/mm2.Tienen el inconveniente que a la temperatura decementación, de 875 a 900 oC, aumenta mucho eltamaño de grano, y por lo tanto, quedan frágiles. Estose controla empleando acero de grano muy fino, que alcrecer quedan con tamaños normales de 6 a 9 ASTM.
  56. 56. Aceros aleados. Los aceros aleados para cementacióncontienen de 0.10 a 0.20 % de C, 0,30 a 1 % Mn, 0,10 a0,35 % de Si y porcentajes variables de Cr, Ni y Mo.El Mn baja las temperaturas críticas de temple,reduciendo el riesgo de deformaciones ydescarburaciones. también mejora la templabilidad.El Ni baja las temperaturas críticas de temple y mejorala resistencia y tenacidad de los aceros.El Cr aumenta la dureza y resistencia al desgaste de lacapa cementada. El Mo mejora la templabilidad y laresistencia al desgaste de la capa cementada.
  57. 57. Tratamientos de los aceros para cementarAceros al carbono, se templan en agua, luego de lacementación, consiguiéndose en la superficie durezasde 60 HRC, y el núcleo, una resistencia de unos 80kg/mm2.Aceros aleados, se templan en aceite, con lo que seevitan deformaciones y fisuramientos.
  58. 58. Selección de los aceros para cementarLos aceros al carbono se utilizan para la fabricación depiezas pequeñas, de forma sencilla, para las cuales sólointeresa conseguir buena dureza superficial y unaresistencia y tenacidad en el núcleo regular.Los aceros aleados con un porcentaje total de aleacióninferior a 3,50 % se utiliza para piezas de tamañomediano y para todas las que interese evitar grandesdeformaciones. Con estos aceros se obtienenresistencias en el núcleo inferiores a 100 kg/mm2.Los aceros aleados de alta aleación se utilizan parafabricar grandes piezas, obteniéndose en el núcleoresistencias superiores a los 100 kg/mm2 y muy buenatenacidad.
  59. 59. D. Aceros para nitrurarLa nitruración consiste en endurecer la superficie delacero por la absorción de nitrógeno en condicionesadecuadas.Los aceros para nitrurar son siempre aleados quecontienen de 0.25 a 0.50 % de carbono, según lascaracterísticas mecánicas que se desee obtener en elnúcleo. los elementos de aleación más utilizados son elal Mo, V, Cr y Ni.Las capas nitruradas tienen un espesor de 0.20 a 0.50Mm, según la temperatura y tiempo de operación.
  60. 60. Después de templadas las piezas se obtienen durezassuperficiales de 800 a 1100 Vickers, según lacomposición de los aceros. La resistencia mecánica delnúcleo varía entre 80 y 125 kg/mm2. Además, laresistencia a la fatiga de los aceros nitrurados es superiora la de los aceros al carbono.
  61. 61. Tipos de aceros para nitrurar:Aceros al Cr-Mo-V. la resistencia obtenida en el núcleodespués del tratamiento térmico es de 80 a 105 kg/mm2y una dureza de la capa nitrurada de 800 a 900 Vickers.Aceros al Cr-Al-Mo. La resistencia obtenida en el núcleodespués del tratamiento térmico es 90 a 100 kg/mm2 yuna dureza de la capa nitrurada de 1000 a 1100 vickers.
  62. 62. Tratamientos térmicos de los aceros nitruradosLas piezas nitruradas se templan y revienen siempre,pero, a diferencia de la cementación, el tratamiento seefectúa antes y no después de la nitruración.El temple se realiza a temperaturas de 900 oC y elrevenido entre 600 y 700 oC.Si se desea reducir en lo posible las deformaciones quepuede producir la nitruración, puede darse a las piezasun tratamiento previo de estabilización a temperaturascomprendidas entre 500 y 600 oC.
  63. 63. Selección de los aceros para nitrurarPara la fabricación de piezas para las que seanecesario una dureza superficial de 650 a 800 Vickers,pueden emplearse acero Cr-V o Cr-Mo de mediaaleación.Para piezas que deben quedar con una durezacomprendida entre 800 y 1000 Vickers, debenemplearse aceros con un máximo de 3 % de Cr.Para la construcción de piezas que deben tener unadureza superficial superior a los 1000 Vickers, seemplearán aceros al aluminio.
  64. 64. E. Aceros resistentes al desgasteAceros Hadfield. Contienen de 0,80 a 1,20 % de C, y de12 a 14 % de Mn. Son austeníticos.Estos aceros no posee gran resistencia (100 kg/mm2),pero tiene la propiedad de endurecerse por trabajadoen frío más que ningún otro acero, cuando estánaustenizados, a lo que se atribuye su resistencia aldesgaste.
  65. 65. Para conseguir una austenización completa se calientade 1000 a 1100 oC y luego se enfría en agua.El acero Hadfield conserva sus buenas cualidades atemperaturas elevadas, hasta 800 oC, tiene elinconveniente de que es muy difícil de mecanizar, puesse endurece en cuanto es atacado por cualquierherramienta.Se emplea mucho para la fabricación de bolas y placaspara revestimiento de molinos y en general para todaslas aplicaciones en que se desea mucha resistencia aldesgaste y combinada con muy buena tenacidad.
  66. 66. F. Aceros maragingSu nombre se debe al tratamiento a que se somete, quees un proceso de maduración o envejecimiento (aging)artificial de su martensita (mar)Contienen de 65 a 75 % de Fe y 17 a 26 % de Ni.Además, pueden tener, Co, Mo, Ti y Al
  67. 67. Tipos de aleaciones maraging:De 25 % de Ni, que son austeníticasContienen Fe, 25 % de Ni; 1,3 a 1,6 % de Ti; 0,13 a 0,35 %de Al y 0,3 a 0,5 % de NbTratamiento:Recocido de solubilización de 805 a 875 oC yenfriamiento al aireTratamiento de transformación de la austenita enmartensita. calentamiento a 700 oC durante 4 horas yenfriamiento al aireTemple de maduración de 430 a 450 oC, durante cuatrohoras, seguido de un enfriamiento al aire (50 a 52 HRC)
  68. 68. De 20 % de Ni, que son martensíticasContienen Fe, 20 % de Ni; 1,3 a 1,6 % de Ti; 0,15 a 0,35 %de Al y 0,3 a 0,5 % de NbPara endurecerlos se someten a un recocido desolubilización de 800 a 875 oC, seguido de unenfriamiento al aire. Después un temple de maduraciónentre 450 a 480 oc y enfriamiento al aire (50 a 52 HRC)
  69. 69. De 18 % de Ni, que son también martensíticasContienen Fe, 17 a 19 % de Ni; 7 a 9 % de Co; 3 a 5 % deMo; 0,15 a 0,25 % de Ti y 0,05 a 0,15 % de AlUn recocido de solubilización de 815 a 875 oC, seguidode un enfriamiento al aire. Después un temple demaduración entre 460 a 480 oC y enfriamiento al aire
  70. 70. Características generalesa. Resistencia mecánica y límite elásticos superior a lamayoría de aceros (200 kg/mm2)b. Buena tenacidad y alargamientoc. Resistencia a elevadas temperaturas 450 a 475 oCd. A bajas temperaturas son más dúctiles y tenaces quelos aceros de baja aleacióne. Resistencia a la fatiga elevadaf. Resistencia a la corrosión, superior a la de los acerosde baja aleaciónAplicaciones:Piezas para trenes de aterrizaje de aviones,recubrimientos para vehículos espaciales, herrajes,tornillos, matrices y émbolos para extrusión en caliente,tubos para morteros, rifles, engranajes, muelles, etc.
  71. 71. G. Aceros propiedades eléctricas especialesAceros para chapa magnéticasFabricación de núcleos o piezas de máquinas eléctricasy transformadores, que están sometidos a la acción decampos magnéticos que cambian rápidamente devalor.Características electromagnéticas:Permeabilidad magnética. ElevadaPérdidas por histéresis. BajasMagnetismo remanente. BajoResistividad. ElevadaFacilidad de laminación y corte por troquelado
  72. 72. Tipos de aceros:Hierro Armco. Máquinas de corriente continuaContenido en C inferior al 0,04 %; Mn inferior al 0,10 % ;azufre y fósforo inferior al 0,020 %Permeabilidad de 6000 a 8000 gaussResistividad inferior a 12 u-ohmios ( baja)Perdidas muy elevadas
  73. 73. Aceros al carbono. Pequeños transformadoresAceros con contenidos de 0,10 a 0,20 % de CPermeabilidad de 5000 a 9000 gaussResistividad inferior a 15 u-ohmiosPerdidas de 4 w por kg para inducción de 10000 gausssensibles al envejecimiento
  74. 74. Aceros al silicio. Núcleos para motores y alternadoresAceros con contenidos 0,10 % de C y de 1 a 4 % de SiPermeabilidad de 6000 a 7000 gaussResistividad de 55 u-ohmiosPerdidas de 1,3 a 1,7 w por kg para inducción de 10000gaussAleaciones especialesAleaciones al níquel, Mo y Cu (permalloy, supermalloy,perminvar y hipernik)
  75. 75. Aceros para imanes permanentesLa industria moderna utiliza en gran escala imanespermanentes en la construcción de una extensa gamade aparatos que va desde los altavoces hasta los máscomplejos equipos de radio de aviones.Características electromagnéticas:Alto magnetismo remanente (Br)Alta fuerza coercitiva (Hc)Buena templabilidad (Mejora característicasmagnéticas)
  76. 76. Aceros al carbono.Aceros con 0,60 a 1 % C y 0,30 a 0,80 % de Mn seemplean para imanes de poca importancia. Se forjan aunos 900 C. Se efectúa el recocido a unos 700 C,enfriamiento al aire.El temple se realiza a unos 800 c, enfriándose en elagua. Se magnetizan después y se les da finalmente untratamiento de envejecimiento durante varias horas.Características:Fuerza coercitiva Hc 0 40 oerstedsMagnetismo remanente Br = 9000 Gauss
  77. 77. Aceros al wolframioAceros con 0,60 a 1 % C y de 4 a 7 % de wolframio yalgunas veces hasta 2 % de cromo. Se emplean paraimanes de mayor importancia. Se forjan a unos 1000 C.Se efectúa el recocido a unos 750 C, enfriamiento alaire.El temple se realiza a unos 800 c, enfriándose en elagua. Conservan más tiempo el magnetismo inclusobajo la acción de calentamientos.Características:Fuerza coercitiva Hc = 70 oerstedsMagnetismo remanente Br = 10000 Gauss
  78. 78. Aceros al cromoAceros con 0,60 a 1 % C y de 1 a 5 % de cromo. Seemplean para imanes de mayor importancia. Se forjana unos 900 C. Se efectúa el recocido a unos 700 C,enfriamiento al aire.El temple se realiza a unos 800 c, enfriándose en elagua. Son de características magnéticas muyparecidas a los aceros al wolframio y más baratos.Características:Fuerza coercitiva Hc = 60 oerstedsMagnetismo remanente Br = 9500 Gauss
  79. 79. Aceros al cobaltoAceros con 0,60 a 1 % C y de 10 a 30 % de cobalto. Seutilizan para la construcción de imanes decaracterísticas superiores. Se forjan a unos 950 C. Seefectúa el recocido a unos 780 C, enfriamiento al aire.El temple se realiza a unos 975 C, con enfriamiento alaire o al aceite. Después se magnetizan y se les da untratamiento de estabilización o envejecimientoCaracterísticas:Fuerza coercitiva Hc = 150 a 250 oerstedsMagnetismo remanente Br = 9500 Gauss
  80. 80. Aleaciones especiales para imanesAleaciones especiales de hierro con cantidadesvariables de aluminio, níquel, cobalto, molibdeno,cobre, vanadio, manganeso e incluso titanio y plata,cuyas características magnéticas son sobresalientes ymuy superiores a todos los aceros para imanes.A este grupo pertenece las aleaciones Alnico, Comol,cunife, cunico, etc.Características (luego de tratamientos especiales):Fuerza coercitiva Hc = 225 a 900 oerstedsMagnetismo remanente Br = 7000 a 12000 Gauss
  81. 81. 2. ACEROS DE HERRAMIENTASCaracterísticas:Dureza. Depende del contenido de carbono y deltemple y revenido (30 a 65 HRC)Tenacidad. Propiedad en cierto modo contraria a ladureza. Si la herramienta es muy dura resulta frágilResistencia al desgaste. Depende del contenido decarbono y de la presencia de carburosIndeformabilidad. Depende del medio de temple
  82. 82. Designación de los aceros de herramientas según la AISI Se designan por una letra seguida por uno o dosdigitos.Las letras pueden ser:W Temple en agua S Resistentes al impactoO temple en aceite D Alto carbono y cromoA Temple en aireH Trabajo en calienteT Base tungsteno P Acero para moldesM Base molibdeno L Baja aleaciónF Carbono-tugnstenoLos digitos sirven para diferenciar de otros del mismogrupo.
  83. 83. A. Aceros al carbono. Tienen un contenido de carbonoque varía de 0,50 a 1,40 % y el tamaño de grano lo másfino posible. Fósforo y azufre inferiores al 0,030%Aceros al carbono para herramientas (concalentamientos por encima de 250 C, se ablandan)
  84. 84. B. ACEROS ALEADOSB1. Aceros rápidosMantienen la dureza y filo cortante en caliente hasta500 y 600 oC.Contiene adicionalmente W, Cr, V, Mo y CoInfluencia de los aleantes:Cromo. Aumenta penetración de temple y favorece laformación de carburos
  85. 85. Wolframio. Aumenta la resistencia de la martensita ysirve para mantener la dureza en calienteMolibdeno. Acción parecida a la del w, pero másintensa. aumenta riesgos de descarburaciónVanadio. Forma carburos muy duros, aumentaresistencia al desgaste, la resistencia al revenido y ladureza en calienteCobalto. Aumenta resistencia en caliente y eleva latemperatura de fusión
  86. 86. ClasificaciónAceros con Wolframio. Contienen de 0,60 a 1,00 % de C;12 a 20 % de W; 1 a 5 % de V y 3 a 4,5 % de Cr.Se subdividen en :Aceros para trabajos de desbaste, con máquinaspotentes y empleando grandes pasadas ( T1 y T2 )Aceros más duros destinados a operaciones deacabado con viruta fina ( T3 y T9 )Aceros de más baja aleación y menor rendimiento paratrabajos poco forzados ( T7 )
  87. 87. Aceros con Cobalto. Contienen de 0,60 a 1,00 % de C;14 a 20 % de W; 3 a 12 % de Co. Se subdividen en:Aceros al W con Co (T4, T5, T6, T8 Y T15)Aceros al Mo con Co (M6, M30, M34, M35, M36)Aceros con V, Mo y Co (M31, M32, M41, M43, M44, M46Y M47)Aceros con Molibdeno. Contienen de 0,8 a 8,5 % de C;1,5 a 6 % de W; 5 a 8 % de Mo y 4 % de Cr ( M1, M2 )Aceros con Vanadio (aceros extrarápidos). Contienende 1,05 a 1,25 % de C; 6 a 10,5 % de W; 2 a 3,25 % de V;3,75 a 5 % Mo; 4 a 4,25 % de Cr y 5 a 10 % Co.
  88. 88. Forja y tratamientos térmicosForja. Destruir y disgregar la agrupación de carburos.calentamiento debe durar casi el doble que para losaceros al carbonoCalentamiento en etapas:De 700 a 800 oCFinalmente de 1100 a 1200 oCMenos tiempo de exposición del acero a elevadastemperaturas, disminuye el peligro a descarburación ygrietas
  89. 89. Recocido. Ablandar el acero para que pueda sermecanizado.Calentamiento de 850 a 900 oC, mantener de media auna hora por pulgada de espesor y enfriamiento lento.Se obtienen durezas de 220 y 250 BrinellSe puede utilizar también el recocido isotérmico.calentamiento en baño de sales de 875 a 900 oC,mantener de media a una hora por pulgada de espesor,se pasa a otro horno de 700 a 750 oc, mantener de una ados horas y enfriamiento al aireEl calentamiento se debe realizar en el interior de cajasbien cerradas con materias carbonosas en su interior oempleando atmósferas controladas (evitardescarburación)
  90. 90. Temple. Calentamiento de 1200 a 1300 oC y enfriamientoen aceite o aire. calentamiento en etapas:Precalentamiento a 500 oCCalentamiento a 850 oCCalentamiento final de 1200 a 1300 oCSe obtiene durezas de 62 a 65 HRCRevenido. Calentamiento de 100 a 350 oC, duración de 2horas por cada 25 mm de espesor y enfriamiento al aireSe obtiene durezas de 58 a 61 HRC
  91. 91. B. Aceros indeformablesSe utilizan para la fabricación de troqueles, cortantes yotras herramientas complicadas, en las que hay queevitar deformaciones en el temple (no pueden serrectificadas luego del temple)Características:Su indeformabilidad en el templeDurezas del orden de 62 a 65 HRCExcelente resistencia al desgaste ( 5 y 12 % de Cr)
  92. 92. Tipos de aceros indeformables:Aceros con 1 a 3 % de Mn, de temple en aceite y aire. Eltipo O1 ( 0,90 % C; 0,50 % Cr y 0,50 W), templado a 850 oCy enfriado al aceite alcanza una dureza de 64 HRC. Seemplea en la fabricación de troquelesEl A6 (0,7 % C; 2,25 % Mn; 1,10 % Cr y 1,35 % Mo) detemple al aire (menos deformaciones). Se fabrican piezaso herramientas de grandes dimensiones con durezas de60 a 63 HRC. Propiedades análogas tienen los A4 y A5,pero de menor uso que el A6
  93. 93. Aceros con 5 % de Cr, de temple al aireEstos aceros son en general de mayor tenacidad que losotros dos grupos de aceros indeformablesEl más utilizado es el A1 (1 % C; 5 % Cr, 1% Mo y 0,5 % deV). Menos resistente al desgaste que el de 12 % Cr.Aceros con 12 % de Cr, de temple en aceite y aireAceros de temple en aceite. D3 ( 2,25 % C y 12 % Cr)Aceros de temple al aire. El D2 ( 1,50 % C; 12 % Cr; 1 %Mo y 1 % V ), D4 ( 2,25 % C; 12 % Cr y 1 % Mo ) y D5 ( 1,50% C; 12 % Cr; 3 % Co y 1 % V )
  94. 94. Forja y tratamientos térmicosForja. Los aceros de 5 y 12 % Cr, se forjan a temperaturasde 900 a 1100 oC.Los indeformables al Mn de 850 a 1000 oC. Calentarlentamente hasta los 800 oC y luego a la temperatura deforjaRecocido. Los al Mn, se calientan a 820 oC conenfriamiento lento hasta 550 oC y luego al aire. (durezasde 210 a 240 Brinell )Los de 5 y 12 % Cr, se calientan a 875 oC conenfriamiento lento hasta 500 oC y luego al aire (durezasde 230 a 260 Brinell )
  95. 95. Temple. Los aceros al Mn, se calientan de 800 a 845 oC yse enfrían al aire o al aceite.Los de 5 y 12 % Cr, se calientan de 925 a 1050 oC conenfriamiento en aire o aceite.Revenido. Los aceros al Mn, se calientan a 200 oC y luegoun enfriamiento al aire ( durezas de 60 a 64 HRC)Los aceros de 5 y 12 % de Cr, se calientan de 180 a 250oC y luego un enfriamiento al aire ( durezas de 62 a 64HRC). Cuando interesa gran tenacidad y no demasiadadureza de 250 a 600 oC (durezas de 57 a 62 HRC)
  96. 96. C. Aceros para trabajos en calienteSe utilizan para la fabricación de estampas para acerosy aleaciones no férricas, la fundición por gravedad o porinyección de metales no férricos y de aleaciones ligeras,el moldeo de materias plásticas, etc.Características: Gran dureza y resistencia en calienteGran templabilidad para grandes piezas conenfriamiento en aceite o aireResistir sin agrietarse los cambios bruscos y repetidos detemperaturaGran resistencia al desgasteGran tenacidad para herramientas que trabajan achoque
  97. 97. Aceros para trabajos en fríoLos aceros para trabajos en frío se emplean en lafabricación de herramientas en cuyo servicio, por logeneral, no se sobrepasan temperaturas superficiales de200°CLas propiedades características de los aceros paratrabajar en frío son:Dureza elevadaGran resistencia al desgasteBuena tenacidadMaquinabilidad adecuadaResistencia elevada contra presión impactoReducida variación dimensional en el tratamiento térmico
  98. 98. Designación según el sistema UNS (Unified Numbering System)
  99. 99. Designación según las Normas ASTMEstas normas además de indicar la composición química comola AISI-SAE, indican las propiedades mecánicas.Ej: ASTM A36, A significa que es un acero y el 36 que tiene unlímite de fluencia de 36000 Psi.
  100. 100. C. Aceros para trabajos en calienteLos aceros para trabajo en caliente se utilizan enherramientas que en su aplicación son sometidos atemperaturas permanentes superiores a los 200°C.Consecuentemente el uso de aceros para trabajo encaliente supone que además de las usuales tensionesque debe de soportar un acero para herramientas debasoportar las tensiones térmicas que se derivan delcontinuo contacto entre las herramientas y los materialesdurante los procesos de conformado.
  101. 101. Las propiedades características de los aceros paratrabajar en caliente son:Buena resistencia y tenacidad en calienteReducida tendencia a la adhesiónBuena resistencia al revenidoAlta estabilidad dimensionalAdemás alta resistencia a temperaturas elevadasAlta resistencia al desgasteResistencia a la erosión y a la oxidación a alta temperatura
  102. 102. EstampasAceros al carbono. No conviene trabajar a temperaturassuperiores a 250 oCAceros de 0,30 a 0,60 % C y de aleación media con Cr, Niy Mo. Se puede trabajar a temperaturas de 300 a 400 oC.Aceros con Cr y W de baja aleación. Se puede trabajara temperaturas de 300 a 500 oCAceros con 5 % de Cr. Se puede trabajar a temperaturaspróximas a 550oCAceros de 9 a 15 % de W. Se puede trabajar atemperaturas próximas a 600 oC, con fuertes presiones ysufriendo grandes rozamientos
  103. 103. Moldes para fundiciónPara moldes que no llegan a calentarse a más 300 oC, sepuede utilizar aceros al carbono ( 0,50 a 0,90 % C) oaceros débilmente aleados ( 0,40 a 0,55 % C y 0,70 a 2 %de Cr o W )Para moldes que deben utilizarse para grandes series yen ocasiones deben alcanzar temperaturas bastanteelevadas, se debe utilizar aceros de 0,35 a 0,40 % de C y5 % de Cr.
  104. 104. Cuando el calentamiento de los moldes es muy elevado,se emplea aceros de 0,35 a 0,40 % de C; 5 % de Cr y 5 %de W.En el caso de grandes piezas se suele emplear aceros deaceros de 0,35 a 0,40 % de C; 5 % de Cr; 5 % de W y de0,50 a 1,50 % de Mo.Para ciertos trabajos con latones y bronces de altatemperatura de fusión se emplean aceros con 9 y 14 %de W.
  105. 105. Aceros para troqueles para plásticosAceros de cementaciónAceros del grupo de gran resistenciaAceros inoxidables de 13 % de CrAceros indeformables de 12 % de CrAceros del grupo de herramientas variasAceros de nitruración
  106. 106. Las herramientas fabricadas con aceros para moldes deplástico ofrecen ventajas sólidas a los fabricantes de piezasde plástico:Elevada resistencia al desgasteÓptima conductividad térmicaÓptima resistencia a la corrosiónExcelentes propiedades de dureza y tenacidad, y resistenciaa la compresión.
  107. 107. Aceros para moldes de plásticoUn acero para moldes de plástico óptimo para cadaaplicación debe cumplir las elevadas exigencias delconsumidor en cuanto a forma, funcionalidad, estética y largavida del producto.Los aceros para moldes de plástico ofrecen ventajasconvincentes al fabricante de herramientas:Excelente maquinabilidadAlto grado de purezaAcero de calidad uniformePropiedades homogéneas del materialAmplio know-how metalúrgico, servicios de asesoramiento
  108. 108. Estampas Aceros al carbono. No conviene trabajar a temperaturassuperiores a 250 oCAceros de 0,30 a 0,60 % C y de aleación media con Cr, Niy Mo. Se puede trabajar a temperaturas de 300 a 400 oC.Aceros con Cr y W de baja aleación. Se puede trabajar atemperaturas de 300 a 500 oCAceros con 5 % de Cr. Se puede trabajar a temperaturaspróximas a 550oCAceros de 9 a 15 % de W. Se puede trabajar atemperaturas próximas a 600 oC, con fuertes presiones ysufriendo grandes rozamientos
  109. 109. Moldes para fundiciónPara moldes que no llegan a calentarse a más 300 oC, sepuede utilizar aceros al carbono ( 0,50 a 0,90 % C) oaceros débilmente aleados ( 0,40 a 0,55 % C y 0,70 a 2 %de Cr o W )Para moldes que deben utilizarse para grandes series y enocasiones deben alcanzar temperaturas bastanteelevadas, se debe utilizar aceros de 0,35 a 0,40 % de C y 5% de Cr.Cuando el calentamiento de los moldes es muy elevado,se emplea aceros de 0,35 a 0,40 % de C; 5 % de Cr y 5 %de W.En el caso de grandes piezas se suele emplear aceros deaceros de 0,35 a 0,40 % de C; 5 % de Cr; 5 % de W y de0,50 a 1,50 % de Mo.
  110. 110. 3. ACEROS INOXIDABLESLos Aceros Inoxidables son una gama de aleaciones que contienenun mínimo de 11% de Cromo. El Cromo forma en la superficie delacero una película pasivante, extremadamente delgada, continuay estable. Esta película deja la superficie inerte a las reaccionesquímicas. Esta es la característica principal de resistencia a lacorrosión de los aceros inoxidables.La selección de los aceros inoxidables puede realizarse de acuerdocon sus características:· Resistencia a la corrosión y a la oxidación a temperaturas elevadas.· Propiedades mecánicas del acero.· Características de los procesos de transformación a que serásometido.· Costo total (reposición y mantenimiento)- Disponibilidad del acero.
  111. 111. Designación de los Aceros inoxidables según la AISISe designan por tres digitos, el primero indica el grupo y los otrosdos sirven para diferenciar de otros del mismo grupo.2xx Cr-Ni-Mn Austeníticos (no magnéticos)3xx Cr-Ni Austeníticos (no magneticos)4xx Cr Martensiticos ( templables)4xx Cr Ferríticos (No templables)5xx Cr Bajo cromo (resistentes al calor)Ejemplo de los más utilizados de cada grupo.Martensiticos: 410, 416, 420, 440, 501 y 502Ferríticos: 405, 430 y 446.Austeníticos: 202, 302, 304, 304L, 316, 317, 347, etc.A veces la designación viene seguida por letras: L(bajo carbono),N (nitrógeno), Se (selenio), H (mayor contenido de carbono), etc.
  112. 112. Para los aceros inoxidables se usa el sistema AISl que utiliza uncódigo de tres dígitos ~ a veces seguido de una o másletras.El primer dígito da una pista de la clase de acero.Serie 2xx Y 3xxcorresponden a aceros austeníticos. La serie 4xx incluyelos aceros ferríticos y martensíticos.EI segundo y tercer dígito no están relacionados a la composiciónni se sigue una secuencia (ejemplo 430 y 446son ferríticos mientras que 431 Y 440 son martensíticos)Las Ietras de sufijo pueden indicar la presencia de un elementoadicional o indicar alguna característica especial.
  113. 113. Diagrama SchaefflerProvee la estimación de los efectos combinados de loscomponentes en la proporción de austenita, ferrita y martensitapresente en los aceros inoxidables.Ni eq. = % Ni + 30 x % C + 25 x % N + 0,5 x % MnCr eq. = % Cr + % Mo + 1,5 x % Si + 0,5 x % Nb + 1,5 x % Ti
  114. 114. Aleaciones especialesAceros Böhler ofrece una línea de aleaciones especiales paradiversas aplicaciones industriales como:- Industria médicaOfrecemos aceros inoxidables y aleaciones especiales para lafabricación de implantes e instrumental quirúrgico. Todosnuestros productos cumplen con las normas internacionales decalidad para aplicaciones médicas.- Sector energético:Suministramos aleaciones resistentes a altas temperaturascomo aleaciones base níquel para turbinas de gas, vapor ohidráulicas. Estos materiales deben ser resistentes acondiciones mecánicas y térmicas extremas, ya que porejemplo sus álabes alcanzan la velocidad del sonidoy temperaturas tan altas que las dejan al rojo vivo.
  115. 115. - Industria aeronáutica y aeroespacial:Este segmento requiere que cada componente estéoficialmente certificado, ya que de ello depende el factor clavede la seguridad. Böhler, con sus aceros especiales yaleaciones base níquel y cobalto, utilizados en partes vitalesdel fuselaje y las turbinas, satisfacen rigurosamente todos loscriterios de calidad y confiabilidad que demandan losprincipales fabricantes de aeronáutica en el mundo.- Industria química, petroquímica y de alta mar:Actualmente se trabaja intensamente en la desalinización deaguas marinas, en la fabricación de materias plásticas y en laexploración y extracción de petróleo del fondo de los océanos.Estos campos requieren materiales resistentes a elementosaltamente corrosivos y a gran desgaste mecánico. Böhlerdesarrolla y experimenta constantemente aceros con estaspropiedades, como son el Super Duplex y aleaciones baseníquel.
  116. 116. 1. Aceros inoxidables martensíticosEstos aceros contienen entre 12 y 18 % de Cr. El carbonoesta presente entre 0,15 y 1,2 % para que sea posibleobtener una estructura martensítica por el temple desdela región de fase austenítica. Algunos aceros de este tiposon: 403, 410, 416, 440a, 501 y 502 (son los que presentanla mejor resistencia mecánica y dureza)El contenido de carbono es bajo excepto en los tipos440, que tienen de 0,60 a 1,20 %. se pueden agregar Nb,Si, W y V para modificar las características de revenido.Se adicionan pequeñas cantidades de Ni para mejorarla resistencia a la corrosión en ciertos medios y latenacidad
  117. 117. Características:Son magnéticosPueden trabajarse en frío sin dificultadPueden maquinarse satisfactoriamenteTienen buena tenacidadGran resistencia a la corrosión atmosférica y a algunosagentes químicos.Se trabaja fácilmente en calienteSon endurecibles por tratamiento térmico (temple)
  118. 118. Aplicación: Se aplican los aceros inoxidablesmartensíticos cuando se requiere buenas propiedadesde resistencia a la tensión, termofluencia y resistencia ala fatiga, combinadas con moderada resistencia a lacorrosión y al calor hasta aproximadamente 650 ocEl tipo 410 se emplea para turbinas de vapor, motores dereacción y turbinas de gas. El tipo 420 se emplea encuchillería, piezas de válvulas, engranes, ejes y rodillos.equipos petroleros y petroquímicos. El tipo 440 con altocontenido de carbono se emplea en instrumentalquirúrgico y dental, tijeras, resortes, levas y cojinetes debolas.
  119. 119. 2. Aceros inoxidables ferríticosEstos aceros contienen entre 12 y 30 % de Cr, pequeñascantidades de elementos formadores de austenita,como C, N y Ni. Su utilización depende del contenido deCr. Se llaman ferríticos porque su estructura permanenteen su mayor parte es ferritaAlgunos aceros de este tipo son: 405, 430 y 446. Lasventajas principales que ofrecen son su resistencia alagrietamiento por corrosión bajo esfuerzo por cloruros,corrosión atmosférica y oxidación.
  120. 120. Características:MagnéticosNo se pueden endurecer por tratamiento térmicoSe endurecen moderadamente mediante trabajo en fríoPueden trabajarse en frío o en calienteEscasa tenacidad y soldabilidadPropensión a la sensitizaciónSon superiores en resistencia a la corrosión ymaquinabilidad que los martensíticos.Aplicaciones: Se usan extensamente en los sistemas deescape de vehículos, para fabricar adornos de autos yutensilios de cocina
  121. 121. 3. Aceros inoxidables austeníticosEstos aceros contienen entre 16 y 26 % de Cr, de 7 a 20 %de Ni y hasta 20 % de Mn. El Ni y el Mn son los principalesformadores de austenita, aunque el C y N también seutilizan porque se disuelven fácilmente en la austenita.Estos aceros son los que presentan la mejor resistencia ala corrosión que los ferríticos y martensíticos.Algunos aceros de este tipo son: 301, 304 y 347
  122. 122. Características:No magnéticosExcelente ductilidad, formabilidad y tenacidad, inclusotemperaturas criogénicasSe pueden endurecer por trabajado en fríoExcelente resistencia a la corrosión mejor que la de losmartensíticos y ferríticos.Susceptibles a la corrosión intergranular (precipitación decarburos)La corrosión intergranular puede ser controlada en ciertogrado, disminuyendo el contenido de carbono hasta un0,03 % (304L) o añadiendo elementos de aleación comoel titanio o el niobio (347)
  123. 123. 4. Aceros inoxidables dúplexMejores propiedades que los austeníticos y ferríticos,debido a la presencia de cantidades aproximadamenteiguales de austenita y de ferrita en la microestructura. Lasmodificaciones continuas de la composición hanconseguido mejorar la resistencia a la corrosión, latrabajabilidad y la soldabilidad. En particular, lasadiciones de N han mejorado la resistencia a la corrosiónpor picadura y la soldabilidad de estas aleaciones.Características:Mejor resistencia al agrietamiento por corrosión bajoesfuerzosMejor tenacidad y ductilidad que los ferríticos debido ala presencia de austenita
  124. 124. Aplicación:Se utilizan en la industria petrolera, petroquímica, pulpa ypapel y del control de la contaminación. es común suuso en ambientes acuosos que contienen cloruros ycomo sustitutos de los austeníticos que han sufrido ya seaagrietamiento por corrosión bajo esfuerzo o picadurasdurante el servicio
  125. 125. 5. Aceros inoxidables endurecibles por precipitaciónEstos tienen un contenido de carbono muy bajo, por estarazón, el endurecimiento primario se debe alendurecimiento por precipitación, incluso en el caso dela calidad martensítica. Los elementos aleantes que seemplean en los aceros Ph son Al, Ti, Nb y Cu.Características:Buena ductilidad y tenacidadResistencia a la corrosión de moderada a buenaMejor combinación de resistencia mecánica y resistenciaa la corrosiónAlto límite de fluencia
  126. 126. Pueden ser austeníticos, semiausteníticos o martensíticos.Aplicaciones: Debido a los niveles de resistencia, lamayor parte de las aplicaciones de los aceros Ph se danen industrias de alta tecnología como la aeroespacial yotras.
  127. 127. Aceros inoxidables AUSTENÍTICOSLos aceros inoxidables austeníticos al Cromo- Níquel tienenun contenido de:CARBONO: entre 0,02% a 0,25%CROMO: entre 17,0% a 26,0%NÍQUEL: entre 7,0% a 22,0%Poseen características mecánicas muy buenas de granductilidad, no son magnéticas y presentan excelentesoldabilidad.De gran aplicación en las industrias químicas,farmacéuticas, de alcohol, aeronáutica, naval,arquitectura, alimenticia, transporte, cubiertos, vajillas,piletas, revestimientos y un sin número de aplicaciones.
  128. 128. Aceros inoxidables FERRÍTICOSLos aceros inoxidables ferríticos tienen un contenido de:CARBONO: máximo 0,12%CROMO: desde 11,0%Son magnéticos. A pesar de tener una cantidad menor decarbono que los martensíticos, se toman parcialmenteausteníticos a altas temperaturas y precipitan martensitadurante el enfriamiento. Son parcialmente endureciblespor tratamiento térmico.Entre sus tantas aplicaciones podemos mencionar,cubiertos, vajillas, cocinas, piletas, monedas,revestimientos, mostradores y mesadas.
  129. 129. Aceros inoxidables MARTENSÍTICOSLos aceros inoxidables martensíticos tienenun contenido de:CARBONO: entre 0,10% a 0,50%CROMO: desde 11,0%Son magnéticos y la concentración de carbono permite laformación de austenita en altas temperaturas. Sonendurecibles por tratamiento térmico. Estos aceros sonproducidos en estado recocido, y en condición detemplado aumenta su resistencia a la corrosión.Sus características determinan aplicaciones en cuchillería,discos de freno, equipos quirúrgicos, odontológicos,turbinas, válvulas, etc.
  130. 130. Forma en que se encuentran los elementos aleantes.Los elementos aleantes se pueden encontrar:a. Disueltos en la ferrita. Tienen gran tendencia a disolverse en la ferrita el níquel, silicio, aluminio, cobre, cobalto y fosforo.b. Formando carburos. Tienen tendencia a formar carburos el Cromo, manganeso, molibdeno, vanadio, vanadio, wolframio y titanio. En aceros de bajo carbono también se disuelven en la ferrita.c. Formando inclusiones no metálicas. El silicio, manganeso y aluminio que se añaden en los procesos de fabricación para desoxidar los aceros, aparecen frecuentemente en forma de óxidos, sulfuros o de silicatos complejos (sulfuro de manganeso, alúmina y silicatos)d. En estado libre sin combinar. Los elementos plomo y cobre suelen encontrarse en un grado de dispersión elevado que son difíciles de distinguir en el examen microscópico.
  131. 131. Influencia de los elementos aleantes en el diagrama hierro-carbono.a. Efecto sobre los puntos críticos. El níquel, manganeso y cobre, son más solubles en el hierro gamma que en el alfa, favorecen la estabilización de la fase gamma y tienden a bajar los puntos críticos. En cambio, el molibdeno, aluminio, vanadio, wolframio y silicio, que son más solubles en el hierro alfa que en el gamma, tienden a elevar esas temperaturas.
  132. 132. b. Efecto de los elementos especiales sobre el contenido de carbono del punto eutectoide. Las presencia de los elementos aleantes tienden a bajar el contenido de carbono del punto eutectoide.
  133. 133. c. Efecto de los elementos aleantes en los campos alfa y gamma. Los elementos cromo, silicio, molibdeno, aluminio y vanadio tienden a favorecer la formación de estructuras ferrificas. Tienden a aumentar la zona ferritica. Los elementos níquel y manganeso tienden a estabilizar las estructuras austeníticas. Tienden a aumentar la zona austenitica.Tendencia grafitizante de algunos elementos. El silicio en porcentajes de 1,50 a 3,50 % da lugar a la formación de grafito. El aluminio, níquel y el cobre también favorecen la grafitización, mientras el cromo, molibdeno, manganeso y azufre tienen un efecto contrario que es la formación de carburos.
  134. 134. Influencia sobre el tamaño de grano. Los elementos aluminio , vanadio y titanio tienden a disminuir el tamaño de grano de los aceros. El aluminio por la formación de pequeñísimas partículas de alúmina, que actúan de centros de cristalización y reducen el tamaño de los cristales. El vanadio y titanio que tienen a formar carburos que impiden el crecimiento de los granos.
  135. 135. Influencia de los elementos de aleación sobre la templabilidad. Templabilidad es la facilidad de formar martensita en un acero luego del temple a partir de la austenita. Velocidad crítica de temple es la velocidad de enfriamiento mínima para que toda la austenita formada en el calentamiento del acero se transforme en martensita. Los elementos aleantes facilitan el temple al disminuir la velocidad crítica de temple, que permiten realizar el temple de aceros con enfriamientos menos rápidos como aceite o aire.
  136. 136. A diferencia de los aceros al carbono que solo pueden sertemplados en agua.El manganeso y el molibdeno son los elementos que ejercen unainfluencia más intensa en la templabilidad. La acción del cromosólo un 80 % de la del manganeso y molibdeno; la del silicio essólo un 30 % y la influencia del níquel en la templabilidad es sóloun 15 % de la de estos elementos.
  137. 137. Influencia de los elementos de aleación en el revenidoEn general, estos elementos tienden a dificultar el ablandamientode los aceros en el revenido, debido a la presencia de carburosque son insolubles a altas temperaturas.Influencia de los elementos de aleación en la resistencia a lacorrosión y a elevadas temperaturas.Los elementos de aleación ejercen, también una influenciadestacada en la resistencia a la corrosión de los aceros. En estecaso el cromo y níquel que son la razón de los aceros inoxidables.También es interesante la acción que ejercen ciertos elementoscomo el cromo, molibdeno y wolframio, que mejorannotablemente la resistencia mecánica en caliente y la resistenciaa la oxidación de los aceros a temperaturas elevadas.
  138. 138. Hierros Fundidos. Aleaciones hierro-carbono quecontienen de 1 a 3 % de silicio. Tipos:a. Hierros Fundidos Blancos. Contienen un máximo de 1,2 % de silicio por lo que el carbono aparece en forma combinada de cementita. Son muy duros y frágilesb. Hierros Fundidos Grises. Contienen más del 1,2 % de silicio por lo que un importante porcentaje de carbono aparece en forma de grafito.c. Hierros Fundidos Maleables. Se obtienen a partir de los hierros fundidos blancos mediante un recocido de maleabilización.a. Hierros Fundidos Dúctil es. Se obtienen mediante la adición de Mg o Cerio en la cuchara.
  139. 139. El horno de cubilote y sus partes a)envoltura cilíndrica b) revestimientointerno c) Chimenea d) boca de carga e)Cámara de aire f) Toberas g) piquera deescoria h) Puerta lateral de encendido i)canal de colada j) Solera k) Plancha l)columnas de apoyo m) crisol
  140. 140. Fundición blancaAl enfriar no llegan a precipitar lo nódulos. Es extremadamentedura, resistente al desgaste y quebradiza. Es la que presentatodo, o gran parte, de su carbono combinado en forma decarburo de hierro, llamado cementita.Aplicaciones: bolas para molinos, estampas para troqueladosde extrusión, revestimientos de mezcladoras de cemento,zapatas de freno de ferrocarril, cilindros laminadores,trituradoras y pulverizadoras.Designación: FB seguida de su resistencia a tracción.
  141. 141. Fundición gris.Presenta gran parte del carbono en forma de grafito laminar.Trabaja bien a compresión; pero no a flexión. Absorbevibraciones y no se deforma con el calor. Su resistencia es de14 a 42 daN/mm2, con dureza de150 a 280 HB.Aplicaciones: bloques de cilindros en los motores, bancadas ybastidores de máquinas, carcasas de engranajes, volantes,discos y tambores de freno, poleas.Designación: FG25 seguida de un número que es suresistencia a tracción en (Kgf/mm2).
  142. 142. Fundición maleable.Se obtiene por descomposición de la cementita dela fundición blanca, mediante un tratamiento térmico. Es máseconómica que la fundición dúctil.Aplicaciones: piezas pesadas que tienen superficies de apoyo yse usan en camiones, equipo de ferrocarril, maquinaria deconstrucción y equipos agrícolas.Designación: FM seguida de su resistencia a tracción.
  143. 143. Fundición dúctil o nodular (fundición de grafito esferoidal)Aleación de magnesio que hace precipitar al carbono enesferas o nódulos. Mejora la resistencia a la flexión, la rigidez yla resistencia al impacto.Aplicaciones: eje para cigüeñales, engranajes para serviciospesados y piezas como bisagras para las puertas deautomóviles.Designación: FGE 80-2 seguida de su resistencia a tracción, yel 2 que significa el alargamiento del material expresado enporcentaje.
  144. 144. Diagrama de Graville en el cual se distinguen tres zonas: I; II yIII. En la zona I los aceros tienen bajo carbono,consecuentemente aún bajo las condiciones más exigidas quepuedan generarse durante la soldadura (elevado nivel dehidrógeno y alta restricción) no son muy susceptibles afiguración. En la Zona II los aceros tienen altos contenidos decarbono y bajos elementos de aleación. Las curvas detemplabilidad indican un amplio rango de durezas, con lo cualpara evitar microestructuras sensibles a la fisuración deberáconsiderarse una disminución de la velocidad de enfriamientode la ZAC, a través de un control en el aporte térmico yempleo de precalentamiento al conjunto soldado. En la zona IIIlos aceros poseen elevado carbono y elementos de aleación,lo que les confiere un alto endurecimiento, por lo que lasoldadura produciría microestructuras susceptibles a fisuraciónbajo cualquier condición.
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