descripcion aceros

Metales y aleacionesMetales y aleaciones

FASES DE NO EQUILIBRIO SISTEMA Fe-C

MARTENSITA

Se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde la región

austenítica (temple): su contenido de carbono suele variar desde muy poco austenítica (temple): su contenido de carbono suele variar desde muy poco

carbono hasta 1% de carbono. Después de la cementita está valorada

como el constituyente más duro que entra en la composición de los aceros.

La martensita tiene una dureza entre 50 a 68 Rc, resistencia a la tracción

de 170 a 250 kg/mm2 y un alargamiento del 0.5 al 2.5 %, muy frágil y

presenta un aspecto acicular.

Los aceros templados suelen quedar demasiado duros y frágiles,

inconveniente que se corrige por medio del revenido que consiste en

calentar el acero a una temperatura inferior a la crítica inferior



MARTENSITA

L a transformación martensítica no implica difusión, ocurre casi

instantáneamente, de este modo, a efectos prácticos, la velocidad de instantáneamente, de este modo, a efectos prácticos, la velocidad de

transformación de la austenita es independiente del tiempo.

Esta transformación significa que la austenita FCC experimenta una

transformación polimórfica a la martensita tetragonal centrada en el cuerpo

(TCC).

Los átomos de carbono se encuentran disueltos intersticialmente en la

martensita y constituyen una solución sólida sobresaturada. La mayoría de

los aceros retienen la estructura martensítica casi indefinidamente a

temperatura ambiente.



BAINITA

Se obtiene en la transformación isotérmica de la austenita cuando la temperatura de enfriamiento es de 220 a 550°C. Se diferencian dos tipos temperatura de enfriamiento es de 220 a 550°C. Se diferencian dos tipos

de estructuras:

Bainita superior: formada entre 350-550°C, compuesta por una matriz

ferrítica conteniendo carburos.

Bainita inferior: formada a 220-350C, constituida por agujas alargadas de

ferrita que contienen delgadas placas de carburos.

La bainita tiene una dureza variable de 40 a 60 Rc comprendida entre las

correspondientes a la perlita y a la martensita.


Aleaciones ferrosas - basadas en hierro

Aceros (Steels)

Fundiciones (Cast irons)

Aleaciones no ferrosas Aleaciones no ferrosas

Al, Mg, Cu, Ni, Ti, Zn, Pb, Sn,

Mo, W, Au, Ag, Pt y otros.

Superaleaciones


Más del 90% de los materiales metálicos empleados por los seres humanos

son aleaciones ferrosas. Dichas aleaciones representan una inmensa familia

de materiales de ingeniería con un amplio rango de microestructuras y

propiedades asociadas.

Los aceros contienen entre 0.02% and 2.11% en peso de carbono y pueden Los aceros contienen entre 0.02% and 2.11% en peso de carbono y pueden

contener otros elementos de aleación

Las aleaciones conocidas como aceros pueden agruparse en 4 categorías:

- Aceros al carbono

- Aceros de baja aleación (Low alloy steels)

- Aceros de alta aleación (High alloy steels)

- Aceros inoxidables (Stainless steels)

- Aceros de herramientas (Tool steels)

- Aceros especiales


� Resistencia a la tensión y dureza como una función del contenido de C en un acero al carbono laminado en caliente (5% Mn)


Designación AISI-SAE

� Se especifica por un sistema numérico de 4 dígitos: 10XX, donde el 10 indica que es acero al carbono, y XX indica el % de carbono.el 10 indica que es acero al carbono, y XX indica el % de carbono.

– Por ejemplo, acero 1020 contiene 0.20% C

– Desarrollado por American Iron and Steel Institute (AISI) y Society of Automotive Engineers (SAE), la designación se puede expresar como AISI 1020 o SAE 1020


1. Aceros de bajo carbono – menor que 0.20% C– Aplicaciones: partes automotrices, placas de acero para

fabricación de rieles ferroviarios, etc.

2. Aceros de medio carbono – entre 0.20% y 0.50% C – Aplicaciones: componentes de maquinaria, componentes y

partes de motores, como cigueñales y bielas.

3. Aceros de alto carbono – mayor que 0.50% C– Aplicaciones: resortes, herramientas de corte, piezas

resistentes al desgaste


Dentro de la categoría de acero se debe distinguir entre si se emplea o no

una cantidad significativa de elementos de aleación distintos del carbono.

Una concentración de 5% en peso del total de elementos de aleación

distintos del carbono servirá a modo de frontera arbitraria entre los aceros de

baja aleación y los aceros de alta aleación.baja aleación y los aceros de alta aleación.

Dichos elementos de aleación deben seleccionarse cuidadosamente porque,

invariablemente, llevan asociado un importante aumento del costo del

material. Su uso queda justificado solamente por mejoras esenciales en

ciertas propiedades, tales como una mayor resistencia o un mejor

comportamiento frente a la corrosión.

Aceros de baja aleaciónAceros de baja aleación

Aleaciones Fe-C contienen elementos adicionales en cantidades totales menores que ∼ 5% en peso

� Propiedades mecánicas superiores a los aceros al carbono � Propiedades mecánicas superiores a los aceros al carbono

� Alta resistencia, dureza, dureza en caliente, resistencia al desgaste y tenacidad

– Tratamientos térmicos son a menudo necesarios para lograr estas propiedades mejoradas

Aceros de baja aleaciónAceros de baja aleación

Designación AISI-SAE

Designación AISI-SAE; se usa un sistema numérico de 4 dígitos: YYXX, donde YY indica elementos de aleación, y XX dígitos: YYXX, donde YY indica elementos de aleación, y XX indica el contenido de carbono

� Examples:13XX – Acero Manganeso20XX – Acero Niquel31XX – Acero Cromo-Niquel40XX – Acero Molibdeno41XX – Acero Cromo-Molibdeno


La mayoría de las aleaciones ferrosas son aceros al carbono y aceros de baja

aleación.

Una clase interesante de aleaciones conocidas como aceros de baja aleación

y alta resistencia (HSLA, High-Strength, Low-Alloy) ha emergido en respuesta

al requisito del peso de los vehículos. Las composiciones de muchos aceros al requisito del peso de los vehículos. Las composiciones de muchos aceros

HSLA comerciales son reservadas, especificándose por sus propiedades

mecánicas en lugar de sus composiciones

Un ejemplo típico, sin embargo, podría contener 0.2% C y alrededor de 1% o

menos de elementos tales como Mn, P, Si, Cr, Ni o Mo.


Aceros inoxidables (Stainless Steel, SS)

Altamente aleados diseñados para resistencia a la corrosión � Principal elemento de aleación es cromo, generalmente

superior a 15% en peso.– El Cr forma una fina película de óxido impermeable que – El Cr forma una fina película de óxido impermeable que

proteje contra la corrosión superficial

� El Ni es otro elemento de aleación en algunos SS que incrementa la resistencia a la corrosión

� El carbono se utiliza para fortalecer y endurecer al SS, pero un alto contenido de C, reduce la protección para la corrosión, debido a que forma un carburo de cromo reduciendo el Cr libre.


Propiedades de los aceros inoxidables

� Además de resistencia a la corrosión, los SS son conocidos por su combinación de resistencia y ductilidad

– Aunque es deseable en muchas aplicaciones, los aceros inoxidables son difícil de trabajar en el sector manufacturero.

� Son significativamente más caros que los aceros al carbono y los de baja aleación


Tipos de aceros inoxidables

� Clasificados de acuerdo a la fase predominante a temperatura ambiente:

1. Inoxidable Austenitico - composición típica 18% Cr and 1. Inoxidable Austenitico - composición típica 18% Cr and 8% Ni

2. Inoxidable Ferritico - alrededor de 15% to 20% Cr, bajo C, y muy bajo Ni (no)

3. Inoxidable martensítico - Alrededor de 18% Cr pero sin Ni, mayor contenido de C que el ferritico


Designación de aceros inoxidables

� Primer dígito indica tipo general y los 2 últimos dígitos dan el grado específico dentro del grado general

– Tipo 302 – Austenitico SS– 18% Cr, 8% Ni, 2% Mn, 0.15% C

– Tipo 430 – Ferritico SS – 17% Cr, 0% Ni, 1% Mn, 0.12% C

– Tipo 440 – Martensitico SS – 17% Cr, 0% Ni, 1% Mn, 0.65% C


Aceros inoxidables adicionales

� Aceros inoxidables desarrollados en 1900s � Varios aceros de alta aleación se han desarrollado y � Varios aceros de alta aleación se han desarrollado y

también son clasificados como aceros inoxidables:

4. Inoxidables endurecibles por precipitación - composición típica = 17% Cr y 7%Ni, con pequeñas cantidades adicionales de elementos de aleación como Al, Cu, Ti, and Mo

5. Inoxidables Duplex - mezcla de ferrita y austenita en cantidades más o menos iguales


Aceros de herramientas

Los aceros de herramienta se emplean para cortar,mecanizar o dar forma a otro material. Para operaciones deconformado no demasiado exigentes, este material resultaadecuado. De hecho, los aceros de herramientas fueronhistóricamente de la variedad de aceros simples al carbonohistóricamente de la variedad de aceros simples al carbonohasta mediados del siglo XIX. Hoy día resulta común la adiciónde gran cantidad de aleantes a este tipo de materiales.

La ventaja es que permiten obtener la dureza requerida con tratamientos térmicos de mayor simplicidad y retener esta dureza a mayores temperaturas de operación.

Los principales elementos aleantes empleados en estos materiales son el W, Mo y Cr.


Fundiciones

Las fundiciones se han definido como aleaciones ferrosas cuyocontenido en carbono es superior a 2% en peso.Generalmente, las fundiciones contienen hasta un 3% en pesoGeneralmente, las fundiciones contienen hasta un 3% en pesode silicio para controlar la cinética de formación de carburos.

Las fundiciones deben mantener un equilibrio entre una buenaconformabilidad de formas complejas y unas propiedadesmecánicas inferiores a las de las aleaciones de forja.

Existen 4 tipos generales de fundiciones: fundición blanca, fundición gris, fundición dúctil y fundición maleable.


Fundiciones

Fundición blanca; posee una superficie de roturacaracterística cristalina y blanca. Durante el moldeo se formancaracterística cristalina y blanca. Durante el moldeo se formangrandes cantidades de Fe3C, dando lugar a un material duro yfrágil.

Fundición gris; Posee una superficie de rotura gris con unaestructura formada de finas caras. Un contenido significativo desilicio (2 a 3% en peso) favorece la precipitación del grafito (C)en lugar de la cementita (Fe3C). Las placas afiladas ypuntiagudas de grafito contribuyen a la fragilidad característicade la fundición gris.


Fundiciones

Fundición dúctil; añadiendo una pequeña cantidad demagnesio (0.05% en peso) al metal fundido de composiciónmagnesio (0.05% en peso) al metal fundido de composicióncorrespondiente a fundición gris, se obtienen precipitadosesféricos de grafito en lugar de precipitados en forma deplacas. La fundición dúctil resultante obtiene su nombre de lamejora de las propiedades mecánicas. La ductilidad se veaumentada en un factor de 20, y la resistencia, en factor de 2.

Fundición maleable; una forma más tradicional de fundicióncon ductilidad razonable es la fundición maleable, que primerose moldea al igual que una fundición blanca y, posteriormente,se somete a un tratamiento térmico para obtener precipitadosnodulares de grafito.

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