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Aceros (tp edi)

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Aceros (tp edi)

  1. 1. ESPACIO DE DESARROLLO INSTITUCIONAL E.D.I. ELABORACIÓN DE MATERIAL DIDÁCTICO TRABAJO PRÁCTICO “APUNTE PARA LOS ALUMNOS”Profesores: Sergio Gavino y Sergio FigueiredoAlumnos: Acuña, Javier Belmonte, Julio González, Sandra Varela, Alfredo
  2. 2. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo ACEROSDefinición: Son aleaciones de Fe y C (que además suelen contener otros elementos,considerados impurezas, como Silicio, Manganeso, Fósforo, Azufre y Cobre), en lascuales el contenido de carbono oscila entre el 0,03 al 1,76%.(pudiendo llegar en teoríahasta 2,1% de C).El acero es un material versátil, resistente a la tracción, al desgaste, a la corrosión y alcalor. Se lo puede forjar, laminar, fundir, mecanizar y soldar. Extradulces Dulces Aceros no aleados Semidulces (o al carbono) Semiduros Duros ExtradurosSegún su composición Química Para construcción Inoxidables Aceros aleados Resistentes al calor (o especiales) Resistentes al desgaste Para imanes permanentes Para herramientas  ACEROS NO ALEADOS (O AL CARBONO): Son aquellos cuyo porcentaje aleado no alcanza los límites indicados en la tabla: Elemento % de aleación Aluminio 0,1 Bismuto 0,1 Circonio 0,1 Cobalto 0,1 Selenio 0,1 Telurio 0,1 Vanadio 0,1 Volframio 0,1 Boro 0,0008 Cobre y plomo 0,4 Cromo y níquel 0,3 Manganeso 1,6 Molibdeno 0,08 Niobio y titanio 0,05 Silicio 0,6 Página 2
  3. 3. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo Estos de acuerdo al % de carbono se los subdivide en: - Extradulces = 0,1 a 0,2 % de C - Dulces = 0,2 a 0,3 % de C - Semidulces = 0,3 a 0,4 % de C - Semiduros = 0,4 a 0,5 % de C - Duros = 0,5 a 0,6 % de C - Extraduros = 0,6 a 1,76 % de CEjemplos de aplicaciones y usos:Aceros extradulces y dulces para la fabricación de clavos y tornillos; aceros semiduros y semisuaves en la producción de martillos, hachas y llaves y aceros duros y extraduros para formones, brocas y algunas herramientas de corte.  Es importante destacar que suave y dulce son sinónimos en lo que respecta a aceros, y depende de la bibliografía consultada.  ACEROS ALEADOS (O ESPECIALES): Página 3
  4. 4. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoEl porcentaje del elemento aleado sobrepasa el límite fijado en la tabla N°1. Tienencomo elementos de aleación por ejemplo: Níquel (Ni), Cromo (Cr), Molibdeno (Mo),Vanadio (V), Wolframio (W), Circonio (Zr), Cobre (Cu), etc.Los podemos encontrar como: 1) Aceros para construcción 2) Aceros inoxidables 3) Aceros resistentes al calor 4) Aceros resistentes al desgaste 5) Aceros para imanes permanentes 6) Aceros para herramientas 1) ACEROS PARA LA CONSTRUCCIÓN: Son aceros que contienen pequeños porcentajes de elementos de aleación como ser níquel, cromo, molibdeno y vanadio. Son aceros básicos y de calidad no aleados, que por su límite de fluencia y resistencia a la tracción se emplean en la construcción de edificios, puentes, depósitos, automóviles y maquinaria. Los aceros de forma y los en barra, alambres y productos laminados y piezas de forja fabricados con aceros que cumplen esta norma, se emplean para piezas soldadas, forjadas y roscadas. No se utilizan para la fabricación de herramientas. 2) ACEROS INOXIDABLES: Agrupa a todas las aleaciones de hierro, carbono y cromo con adiciones de otros elementos en proporciones variables, siendo el cromo el elemento principal caracterizadas por una elevada resistencia a la oxidación y corrosión por obra de Página 4
  5. 5. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredoagentes externos. Tal familia de aceros está en continuo desarrollo, y hoy sepuede afirmar prácticamente que para cada agente corrosivo (sea este ácido obase), y para cada condición de ejercicio (atmósferas industriales, ambienteshúmedos, temperaturas elevadas, etc.), ha sido encontrado el acero apto pararesistirlo.La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables es debida a una delgadapelícula de óxido de cromo que se forma en la superficie del acero; comoconsecuencia del agregado de elementos como cromo (principalmente), níquel(segundo en importancia), molibdeno, titanio, y otros.El Instituto estadounidense del hierro y el acero (A.I.S.I American Iron and SteelInstitute) ha designado como el 10% de Cr como la línea divisoria entre acerosaleados y aceros inoxidables.Atendiendo a la estructura predominante de cada tipo, se los puede clasificar entres tipos: a) Austeníticos: Tienen un contenido de Cr mayor al 17% y de Ni mayor al 7%, lo que los convierte en un metal amagnético de baja conductividad térmica. Se caracterizan por tener muy buena resistencia a los agentes atmosféricos, por ser los aceros que tienen mayor resistencia a la acción corrosiva de los ácidos y a las elevadas temperaturas, su baja dureza les otorga una excelente ductibilidad, además de buena resistencia mecánica y a la oxidación. Ejemplos: Grados 301, 302, 304, 310S, 316, 316L, 321 y 347. Usos y aplicaciones: se los emplea para fabricar partes de aviones, vagones de ferrocarril, chasis de camiones, etc. b) Martensíticos: La martensita es una fase rica en carbono, frágil y extraordinariamente dura. Los aceros inoxidables martensíticos tienen la característica común de ser magnéticos y endurecibles por tratamiento térmico. Estos aceros contienen Cromo entre 11,5 a 18% y carbono entre 0,1 a 1,2%. Ejemplos: Grados 403, 410 y 420. Se los utiliza en la fabricación de herramientas y utensilios cortantes, toberas de turbinas, elementos rotantes de bombas, bulonería y columnas de destilación para la industria petroquímica. Página 5
  6. 6. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo c) Ferríticos: Son aleaciones de Fe, C y Cr con o sin agregados de Al, Níquel, Titanio y Niobo. Son los que mayor contenido de Cr (desde 15 a 27 %), con un porcentaje de C que ronda entre el 0,12 a 0,35. Ejemplos: Grados 405, 409, 430 Ti, 430 Nb y 430 F. Usos y aplicaciones: maquinaria para la industria alimenticia, recipientes, intercambiadores de calor, utensilios de cocina, cocinas, piletas, mostradores frigoríficos, quemadores de gas, revestimientos, silenciadores y escapes de automóviles.3) ACEROS RESISTENTES AL CALOR: Son empleados para piezas sometidas a corrosiones a alta temperatura y por eso son usados en motores térmicos y en instalaciones químicas. (Ejemplo: válvulas para elevadas presiones de vapor, hornos, en la industria petrolera, etc.). Para tales fines son muy usados los aceros de medio contenido de Cr con Mo o Si, o ambos. TEMPERATURA % ELEMENTOS DE ALEACIÓN Hasta 600°C Aceros al 6% de Cr con Mo. Hasta 750°C Aceros al 12% de Cr. Para temperaturas superiores a los 750°C se utilizan aceros al Cr-Ni, por ejemplo: TEMPERATURA % ELEMENTOS DE ALEACIÓN Hasta 950°C Aceros al 24% de Cr y 12% de Ni. Hasta 1100°C Aceros al 24% de Cr y 20% de Ni. Hasta 1200°C Aceros al 15% de Cr y 33% de Ni Como se puede observar en estos ejemplos, al aumentar los % de Ni, se aumenta la resistencia del acero a mayores temperaturas. Página 6
  7. 7. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo4) ACEROS RESISTENTES AL DESGASTE: Se caracterizan por su elevada dureza y tenacidad. Se emplea mucho el acero al 12 – 14% de manganeso, estos aceros tienen como límite: C 0,9 a 1,5%, Mn 10 a 14%, Si 0,4 a 0,6%; se les suele añadir hasta un 2 – 3% de Ni. Estos aceros son usados para la construcción de prensas, mandíbulas, corazas y órganos de máquinas sujetas a desgaste. Para mecanizar los aceros al manganeso es preciso recalentarlos a una temperatura de alrededor de 600°C. Una vez mecanizados, se someten las piezas a temples entre los 1000 – 1100°C para restablecer su tenacidad.5) ACEROS PARA IMANES PERMANENTES: Son de común empleo en magnetos, motores, contadores, reguladores, altavoces, micrófonos, etc. Las propiedades magnéticas de un acero están relacionadas con la dureza, dado que las aleaciones que le confieren al acero propiedades magnéticas permanentes son normalmente muy duras. Ejemplos: acero al carbono (0,9 a 1,2% de C), son imanes permanentes discretos. Como imanes permanente de mejor calidad tenemos aceros al Cr, al Página 7
  8. 8. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo Cr – cobalto –tungsteno (realizándole un temple a elevada temperatura) o al Cr 10% - cobalto 6 a 15%, siendo estos últimos poco mecanizables. Es importante reconocer que en la actualidad estos aceros están siendo reemplazados por una aleación denominada “ALNICO”, la cual consiste en 12- 16% de Aluminio, 20-30% de Níquel, 18-30% de cobalto y carbono lo más bajo posible (0,03% máximo), 0 a 4% de cobre y 0 a 10% de titanio. A posteriori, a esta aleación se le realiza un tratamiento térmico que consiste en temple a 1200 - 1250°C y revenido a 600 – 700°C. 6) ACEROS PARA HERRAMIENTAS: Los aceros al carbono comunes no resisten gran velocidad de corte, recalentándose durante el trabajo en la máquina herramienta y perdiendo el temple. Los aceros especiales para herramientas llamados comúnmente “aceros rápidos”, permiten gran velocidad de corte porque no pierden el temple en caliente. Los elementos básicos para estos aceros son wolframio o tungsteno, cromo y eventualmente vanadio. Más preciso es subdividir estos aceros en: Aceros % de W % de Cr % de V % de CSemirápidos 12 – 14 2–3 ------- 0,8 Rápidos 18 3–6 0,1 0,7Extrarápidos 18 - 19 4-7 0,1 – 0,8 0,7 Página 8
  9. 9. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoPRESENTACIÓN COMERCIAL DE LOS ACEROS: Pletinas, plano o planchuela __ Triangular  Barras Cuadrado Redondo Hexágono  Alambres U Ángulo Te Doble Te  Perfiles Zeta Tubo Cuadrado hueco Correa  Palastros: Bobinas de chapa, hojalata, chapa laminada, etc. Página 9
  10. 10. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoClasificación SAE de Aceros: (según la numeración) Página 10
  11. 11. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoLa inmensa variedad de aceros que pueden obtenerse por los distintos porcentajes decarbono y sus aleaciones con elementos como el cromo, níquel, molibdeno, vanadio,etc., ha provocado la necesidad de clasificar mediante nomenclaturas especiales, quedifieren según la norma o casa que lo produce para facilitar su conocimiento ydesignación.La SAE emplea, a tal fin, números compuestos de cuatro o cinco cifras, según loscasos, cuyo ordenamiento caracteriza un determinado acero.El significado de dicho ordenamiento es el siguiente:Primera cifra 1 caracteriza a los aceros al carbonoPrimera cifra 2 caracteriza a los aceros al níquelPrimera cifra 3 caracteriza a los aceros al cromo-níquelPrimera cifra 4 caracteriza a los aceros al molibdenoPrimera cifra 5 caracteriza a los aceros al cromoPrimera cifra 6 caracteriza a los aceros al cromo-vanadioPrimera cifra 7 caracteriza a los aceros al tungstenoPrimera cifra 8 caracteriza a los aceros al cromo-níquel-molibdenoPrimera cifra 9 caracteriza a los aceros al silicio-manganesoEn los aceros simples (un solo elemento predominante), las dos últimas cifrasestablecen el porcentaje medio aproximado de C en centésimo 1%, cuando el tenordel mismo no alcanza al 1%.- Por último, la intermedia indica el porcentaje o, en formaconvencional, el contenido preponderante de la aleación, tal el caso de los aceros alCr-Ni, en los que la segunda cifra corresponde al % de Ni.Mediante el número SAE, los aceros al carbono, de hasta 1% de C, pueden serfácilmente identificados; así por ejemplo, un SAE 1025 indica:Primera cifra 1 acero al carbonoSegunda cifra 0 ningún otro elemento de aleación predominanteÚltima cifras 25 0.25% de carbono medio aproximado de carbono.La composición química porcentual de los aceros que corresponden a esta designaciónes:C = 0.22-.028 %; Mn = 0.30-0.60 %; S = 0.05 % máx.; P = 0.04 %máx. Página 11
  12. 12. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoDonde puede observarse que el manganeso (Mn), azufre (S) y el fósforo (P) no sonconsiderados como factores capaces de dotar a la aleación de propiedades especiales,por no alcanzar el porcentaje mínimo de 1.5 %, 0.08 % y 0.1 %, respectivamente,requerido para ello.Para ampliar la gama de aceros posibles de clasificar, la SAE los determina, enalgunos casos, con cinco cifras, de manera que la segunda y la tercera indiquen elporciento del elemento preponderante; así por ejemplo: el acero SAE 71660 resulta altungsteno con el 16 % de W (15 al 18 %) y 0.60 % de C (0.50 al 0.70 %).Aclaramos que, si bien la primera cifra (elemento que le da su nombre a la aleación deacero), y las dos últimas (tenor de carbono) cumple casi rigurosamente con lo indicadoprecedentemente, no ocurre lo mismo con la intermedia (segunda y tercera si soncinco), debido a que por necesidad o conveniencia se las elige, algunas veces, enforma arbitraria y de manera que el número completo defina perfectamente a un tipo deacero.En la clasificación SAE se ha determinado a los metales de mayor uso en automotores;es por ello que los aceros al carbono sólo tienen designación convencional paraaquellos que hasta el 1 % y los cuaternarios (Cr-Ni, Cr-Mo, etc.) y complejos (Cr-Ni-Mo,etc.) no responden en sus números, a los vistos.BIBLIOGRAFÍA: Página 12
  13. 13. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo Tecnología de la fundición. Ing. Edoardo Capello. Ed. Gustavo Gili, S.A. Barcelona. (3er. Edición). 1974. Tecnología industrial I. Francisco S. Rodríguez. Ed. McGraw-Hill. Buenos Aires. 2004. Nueva Feria Argentina. Boletín de divulgación técnica. N°10. 2001. Apuntes de la Cátedra Tecnología de los Materiales. Ing. Arrayo. UTN Regional Gral. Pacheco. 2004. Página 13
  14. 14. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoÍNDICE:Definición ………………………………………………………………….. pág. 2Clasificación según su composición química …………………………. pág. 2Aceros al carbono …………………………………………..................... pág. 2Ejemplo de aplicaciones y usos ………………………………………… pág. 3Aceros aleados …………………………………………………………… pág. 4Aceros para la construcción …………………………………………….. pág. 4Aceros inoxidables ……………………………………………………….. pág. 4Aceros resistentes al calor ………………………………………………. pág. 6Aceros resistentes al desgastes ………………………………………... pág. 7Aceros para imanes permanentes ……………………………………… pág. 7Aceros para herramientas ……………………………………………….. pág. 8Presentación comercial de los aceros ………………………………….. pág. 9Clasificación SAE de los aceros ………………………………………… pág. 11Bibliografía ………………………………………………………………… pág. 13 Página 14
  15. 15. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoTRABAJO PRÁCTICO: ACEROS 1. Define que son los aceros. 2. ¿Cómo se los clasifica según su composición química? 3. A los aceros al carbono, se los subdivide en: …………………. cita ejemplos. 4. ¿Qué son los aceros aleados? 5. A los aceros aleados, se los puede encontrar como ………………………… indica las principales características de cada uno de ellos y sus aplicaciones. 6. ¿Qué porcentaje de cromo es considerado como la línea divisoria entre aceros aleados e inoxidables por el A.I.S.I.? 7. ¿Cuáles son los tipos de aceros inoxidables, según su estructura predominante? 8. Indica ejemplos de grados, usos y aplicaciones de estos materiales. 9. En que equipos e instalaciones son utilizados los aceros resistentes al calor. 10. ¿Cómo influye el porcentaje de níquel es estos aceros? 11. En los aceros resistentes al desgaste, ¿Cuál es principal elemento de aleación? ¿Para que se los usa a estos aceros? 12. ¿Por qué aleación están siendo reemplazados los aceros para imanes permanentes? 13. ¿Cómo se los divide a los aceros para herramientas? ¿Cuáles son los elementos de aleación más importantes en estos aceros? 14. Según la clasificación de aceros S.A.E. ¿Qué elementos se identifican en un acero 1020? ¿En que industria son más utilizados estos aceros? Página 15
  16. 16. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoEVALUACIÓNPara evaluar a los alumnos, los mismos deberán responder cinco ítems (a los fines dela calificación, cada ítem contestado correctamente tendrá un valor de dos puntos);habiéndose previsto dos temas, tema 1 y tema 2.Cabe destacar que a cada educando se le proveerá, con soporte papel, el tema que lefuere asignado.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Evaluación de Tecnología de los Materiales Tema: 1 Fecha: ........................Apellido y nombre del alumno: .........................................................................................Año y división: .........................................1)- ¿Qué % de carbono tienen los aceros extraduros y para qué se los utiliza?2)- ¿Qué son los aceros aleados? Cite ejemplos.3)- Defina que es un acero inoxidable.4)-¿Cómo se clasifican los aceros al carbono? Desarrolle el tema.5)- Según la numeración de aceros S.A.E, ¿qué tipo de acero es un 1025?--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Evaluación de Tecnología de los Materiales Tema: 2 Fecha: ........................Apellido y nombre del alumno: .........................................................................................Año y división: .........................................1)- ¿Qué % de carbono tienen los aceros extradulces y para qué se los utiliza?2)- ¿Qué aleación está reemplazando a los aceros para imanes permanentes?3)- Defina que es un acero.4)-¿Cómo se clasifican los aceros según su composición química? Desarrolle el tema.5)- Según la numeración de aceros S.A.E, ¿qué tipo de acero es un 1020? Página 16
  17. 17. E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Página 17

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