Selección de Aceros DeBriones

8/17/2019 Selección de Aceros DeBriones

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CURSO DE TECNOLOGIA DE MATERIALES Y PROCESOS

BCIE – ASOMETAL

CRITERIOS DE SELECCIÓN DE ACEROS

PROFESOR : ING. JOSE LUIS DEBRIONES BOTELLA

ESCUELA DE CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALESINSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA

I. Introducción.- Las actividades cotidianas del ser humano están, en nuestros tiempos, relacionadas

siempre con diferentes materiales. Estos materiales son utilizados por el hombre para su servicio y confort.

Así, se fabrican las tazas, platos y otros utensilios en el que se sirven alimentos, el transporte serealiza en diferentes tipos de vehículos, producimos bienes mediante el uso de máquinas, en el amplio campo

de la medicina se hacen implantes, reparaciones dentales con diferentes materiales.

Entonces conviene entender que cualquier utensilio, accesorio, máquina o dispositivo que el hombre

utiliza está formado por uno o varios materiales, y por tanto conviene indicar los grupos de materiales, que en

general nos rodean o de los que hacemos uso:

Metales: Son todos aquellos materiales que presentan fundamentalmente altas conductividades

térmica y eléctrica. Cuando se fabrica una masa metálica con más de un metal, se denomina, entonces,

aleación metálica.

Los metales y/o aleaciones metálicas pueden ser, a su vez, divididas en diferentes grupos, según que


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y p , , g p , g q

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Polímeros: También presentan baja conductividades eléctrica y térmica, aunque pueden presentar

excelente ductilidad y resistencia al impacto. Son fabricados creando grandes estructuras moleculares en

procesos de polimerización. Se pueden señalar los plásticos, el caucho (o hule) y los adhesivos.

Materiales Compuestos: Son aquellos que están formados por dos o más materiales diferentes,

como el caso de la fibra de vidrio o el hormigón. En aviación se han desarrollado muchas piezas que

presentan baja densidad junto con una resistencia mecánica comparable a la de otros materiales más pesados.

II. Materiales Metálicos.- Las características finales que presenta un metal, con el que se ha

fabricado una pieza o accesorio o un bien, son resultantes de sumar sus particulares propiedades, con el

proceso sufrido para fabricarlo y con la estructura final obtenida.

Dentro de las propiedades, se pueden mencionar:

-

Mecánicas: Resistencia Mecánica, Ductilidad, Impacto, Resistencia a Fatiga,

Termofluencia, Resistencia a Desgaste, etc...

- Físicas: Comportamiento Eléctrico, Térmico, Magnético, Optico y Elástico.

- Químicas: Resistencia a Corrosión, Composición Química.

Dentro de los procesos (de fabricación), se pueden indicar:

-

Fusión y colado, Soldadura, Deformación Plástica, Labrado mediante arranque de

viruta, Fabricación mediante Pulvimetalurgia, Electroerosionado.

Dentro de la estructura, se tienen los siguientes niveles:


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III. El Acero y la Fundición de Hierro.-

El Acero es una Aleación Metálica Ferrosa, en la que aparece Carbono con un máximo de 2,1% en

peso, y otros elementos, que pueden estar formando la aleación, bien como impurezas o bien como aleantes.

Por su parte, la Fundición de Hierro, es también una Aleación Metálica Ferrosa, en la que el

contenido de Carbono oscila entre 2,1% en peso y 6,67% en peso, aunque lo más corriente es que el

contenido de Carbono esté alrededor del 3% a 3,5% (en peso). Además están presentes otros elementos,

como impurezas o bien agregados como elementos aleantes o para provocar alguna particular característica en

al Fundición de Hierro.

Dada la abundancia natural de los elementos básicos que forman el Acero o la Fundición de Hierro,

el bajo costo relativo y la gran variedad de propiedades que presentan, obtenidas con relativa facilidad, es queestas aleaciones son ampliamente utilizadas en la fabricación de accesorios, piezas, útiles, repuestos, etc..

permitiendo la fabricación de bienes y/o equipos que sirven al hombre para realizar sus cotidianas labores.

En este punto, se puede recordar la cita de R. Durrer: “ El hierro es uno de esos materiales que hoy

ejercen gran influencia, buena y mala, sobre la vida de los hombres. Promueve la civilización y la cultura, la

destrucción y la miseria, la fuerza y la libertad, la potencia y la opresión: el arado y la espada, son hechos

con el hierro”.

Una vez elaboradas estas aleaciones, se puede entonces, fabricar piezas que agrupadas

convenientemente permiten fabricar un equipo determinado.

Del equipo así fabricado, se espera una determinada vida útil, en la que dé un rentable servicio a su

propietario. Sin embargo, la experiencia ha mostrado que tanto los equipos como los elementos mecánicos

que los forman, no son de vida infinita, y a veces fallan prematuramente o en forma inesperada.

Ante esa falla que no era esperada, el personal técnico se pregunta sobre lo sucedido y cuál fue la

causa que produjo la misma.

Y en general, se ha observado que las causas de las fallas de los elementos mecánicos, obedecen a

errores presentes en los procesos de fabricación del material, en un mal diseño de la pieza, en una

inadecuada aplicación de la misma, en una mala selección del material o en un mal tratamiento dado al


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IV. Principios Fundamentales.-

Se indicarán los Principios Fundamentales concernientes a la Selección de un determinado Acero,

que deben tenerse presentes a la hora de elegir un acero para un servicio dado.

Esos Principios son (según Rafael Calvo Rodés):

Las roturas en servicio, obedecen a falla frágil o a fatiga, y muy excepcionalmente por

falta de resistencia mecánica estática.

Las roturas por falla frágil, se deben a falta de tenacidad del elemento mecánico, o bien al

estado de tensiones que actúan en el mismo.

Las fallas por fatiga pueden producirse por falta de resistencia mecánica del material, o

porque presentando alta resistencia mecánica, es muy sensible a las entallas.

Las mejores propiedades de resistencia mecánica en servicio, son las de alta resistencia a la

deformación, alta tenacidad y baja sensibilidad a entallas. Como en principio estas propiedades son

yuxtapuestas (mejorando una de ellas se reducen las otras), entonces se tendrá que lograr una estructura que

presente la mayor rentabilidad posible, siendo la misma una matríz tenaz en la que se precipite finamente

disperso un constituyente duro (estru ctura óptima ).

Por las reacciones que se desarrollan entre el hierro y el carbono, los aceros permiten que

con adecuados tratamientos térmicos se obtengan esas estructuras óptimas, que fundamentalmente consisten

de una matríz ferrítica con cementita dispersa. Esas estructuras se pueden lograr mediante el Tratamiento

Termofísico de Austenizado-Temple y Revenido.

Lo anterior conduce a comprender que un acero alcanzará sus mejores propiedades cuando

esté Austenizado Templado Revenido.

Los aceros que han sido Recocidos totalmente o que han sido Normalizados, no desarrollan

la estructura óptima, y por tanto su uso queda restringido a condiciones de bajas características resistenciales.

El Tratamiento de Temple, se considera como preparativo pues permite obtener lamartensita de la cual se precipitará el carburo, cuando se dé el Revenido, tras el cual se obtiene una matríz de


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Si dos aceros con diferente contenido de carbono, son templados y revenidos a igual

dureza, el de menor contenido de carbono, presentará mayor tenacidad (*).

(*): Para que sean ciertos estos dos principios, la estructura del acero deberá ser (en toda lamasa) de martensita revenida a la dureza deseada.

La obtención de la estructura martensítica en toda la masa de la pieza de acero, se logra

cuando la misma se enfría con una velocidad de enfriamiento superior a la Velocidad Crítica de Temple

(VCT), y la velocidad de enfriamiento del núcleo de la pieza es función de la severidad de temple del medio

de enfriamiento, así como de la morfología y cotas de la pieza misma.

La VCT de un acero, depende de su composición química, o sea, influye el carbono así

como los otros elementos de aleación que tenga el acero. Esta VCT define la TEMPLABILIDAD del acero,de forma tal que a mayor templabilidad, menor VCT es requerida. Los elementos de aleación influyen en el

sentido de elevar la templabilidad, o lo que es equivalente, reducir el valor de la VCT, debido a que tales

elementos estabilizan la austenita a temperaturas menores a la eutectoide, y retrasan las transformaciones que

experimenta la austenita, al ser enfriada.

Para un acero de templabilidad dada, con una determinada morfología y cotas específicas, el

efecto del temple es función de la severidad de temple del medio de enfriamiento, el cual a su vez depende del

riesgo de generar fisuras en la pieza, y por tanto deberá definirse la severidad de temple admisible, que

obviamente ha de permitir que el núcleo de la pieza se enfríe a una velocidad mayor a la VCT.

Cuando toda la masa de la pieza está templada, presentará temple homogéneo. La

heterogeneidad de temple será mayor cuanto menor templabilidad presente el acero.

Tras el temple de una pieza, es imprescindible darle el revenido para lograr la estructura

óptima de martensita revenida, requerida. Si el temple fue total, el revenido dejará una estructura y

propiedades homogéneas. Pero si el temple fue parcial, tras el revenido se presentará heterogeneidad de

estructura y propiedades.

A mayor temperatura y más largo tiempo de revenido, la resistencia mecánica disminuye yaumenta la tenacidad. El ablandamiento que provoca el revenido, varía inversamente con la composición

química del acero, de forma que la presencia de elementos de aleación disminuyen el ablandamiento, o dicho

con otras palabras, para obtener una determinada resistencia, se requeriran revenidos a mayor temperatura.


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V. Análisis del Problema.-

Como se ha mencionado anteriormente, resulta pues importante que el acero muestre su estructura

óptima, pero al aumentar la resistencia lo más alto posible, la tenacidad (definida como la relación entrecohesión tecnológica / resistencia ) se verá forzosamente disminuida, y por tanto se llega a la conclusión deque si se aumenta la resistencia del acero, se merma la tenacidad, y viceversa, o sea, si se requiere de

mayor tenacidad, se tendrá que disminuir la resistencia.

La cohesión tecnológica , es función (por una parte) de enlaces atómicos fuertes y de la purezametalúrgica del acero, y (por otra parte) de la estructura óptima. De lo anterior se desprende, entonces, que al

requerir de un acero para condiciones de servicio severas, deberá ser sometido a temple total y revenido según

nivel de resistencia requerido (a veces se utiliza el término "reveni do según dureza ").

Ahora bien, la resistencia mecánica del acero es función de la estructura que presente, la cual a su

vez depende del tratamiento térmico realizado y del contenido de carbono del acero.

Luego, dado el amplio rango de temperaturas (excluyendo el rango térmico de fragilización) a que

se puede conducir el revenido (desde temperaturas cercanas a la ambiental, y hasta próximas a la A1), es

obvio comprender que en función de la temperatura de revenido seleccionada se tendrá un valor de resistencia

diferente (menor según la temperatura de revenido es mayor).

Pero por otro lado se recuerda que, en función del contenido de carbono, una vez tratado el acero se puede alcanzar una determinada resistencia mecánica.

Y por tanto se puede obtener una gama muy amplia de valores de resistencia, como consecuencia

de los revenidos a diferentes temperaturas (para un acero dado) o por revenido a la misma temperatura (de

aceros con diferentes contenidos de carbono).

Pero el discurso con la tenacidad NO es el mismo, pues para aceros con distintos contenidos de

carbono, que hayan sido templados y revenidos con igual dureza final, el valor de la tenacidad aumenta

conforme el acero tiene menos carbono.

Luego, si se disminuye lo más posible (permisible) el contenido de carbono, se mejorará la

relación resistencia/tenacidad, contando siempre con la estructura óptima (obviamente). Así pues el acero

más idóneo o adecuado, para una determinada aplicación, será aquel que tratado térmicamente bien, alcance


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VI. Punto de vista del Ingeniero de Diseño.-

De lo planteado hasta el momento, se destaca que deberá conocerse la influencia que el carbono yaún los diferentes elementos de aleación provocan en el acero, para poder encontrar el acero más adecuado

para una determinada aplicación.

Por otra parte deberá tenerse en cuenta el costo de ese acero, entendiendo que ese costo es la suma

del costo propio de la composición química más el costo del proceso productivo de la elaboración.

Este aspecto económico es de vital importancia considerarlo, dado que un acero puede resultar con

menor costo propio que otro, pero puede presentar una estructura que al dársele tratamiento térmico, genere

en grandes defectos que produzcan alta cantidad de piezas rechazadas.

Este enfoque hace necesario el análisis, por parte de los ingenieros especialistas, de los aceros

fabricados, realizando pruebas y ensayos en las diferentes coladas de acero.

Para el ingeniero que diseña los elementos de una máquina, el problema no llega a tener esas grandes

proporciones, y en general se restringirá a conocer los diferentes tipos de aceros que se vendan en su país,

para elegir, entre los disponibles, el más adecuado.

La solución obtenida, tal vez no será la más perfecta, pero resultará correcta si la lista de acerosdisponibles es grande.

Cuando la lista de aceros disponibles no es grande, la elección del acero deberá ser más cuidadosa.

Así que es de gran importancia disponer de las listas y/o catálogos de los aceros comercializados en

la región geográfica de nuestro quehacer, las cuales son (por lo general) facilitadas por los distribuidores o

vendedores de aceros.

VII. Las condiciones de Resistencia Mecánica.-


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VIII. Aceros al Carbono.-

Para las situaciones mencionadas anteriormente, de resistencia mecánica o condiciones de servicio,

se puede resumir:

Condiciones de alta resistencia: Aceros con contenido de carbono (medio) que oscile entre 0,3%

a 0,6% en peso, aproximadamente. Tras temple, el revenido se realizará a la más alta temperatura posible, de

acuerdo al valor de resistencia requerido y a la obtención de la máxima tenacidad posible, (obviando el

rango térmico de fragilización).

Condiciones de alta elasticidad:

Aceros con contenido de carbono que oscile entre 0,6% a 0,8% en peso,aproximadamente, con revenido a alta temperatura, o

Aceros de medio contenido de carbono, entre 0,4% a 0,6% en peso, pero con revenido a

temperaturas medias (entre 350 ºC y 500 ºC).

Condiciones de alta dureza superficial:

Se utilizan aceros de bajo contenido de carbono, el cual puede oscilar entre 0,08% a0,20% (ó 0,25%) en peso, y que son sometidos al Tratamiento Termoquímico de Endurecimiento Superficial

de Cementación. Tras la Cementación se dá el temple y posteriormente el revenido a bajas temperaturas

(entre 150 ºC y 200 ºC).

IX. Los Aceros Aleados.-

Los aceros al carbono presentan baja templabilidad, y por tanto su utilización estará restringida a

fabricación de piezas de tamaños no muy grandes.

Pero en los aceros aleados, con elementos como el cromo, níquel, wolframio, molibdeno, vanadio,

etc.., la templabilidad se incrementa notablemente. Sin embargo, dado el costo de los elementos de aleación,


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X. Tabla Racionalizada.-

Se llega entonces a un corolario interesante, el cual es que debería propiciarse o difundirse en toda

empresa dedicada al diseño y fabricación de piezas de acero, de la confección de una Tabla Racionalizada de los tipos de aceros, la cual deberá incluir (al menos) la siguiente información:

1.

Tipos de Aceros al Carbono, mostrándo sus características resistenciales, tratamientos térmicos

y usos (especificando tipo de piezas y dimensiones de las mismas).

2.

Diversas composiciones químicas de diferentes tipos de aceros aleados de alta resistencia, sus

características resistenciales y tratamientos térmicos.

3. Aceros de Alta Elasticidad (Alto Límite Elástico): Se mostrarán las composiciones químicas

de estos aceros, bien que sean al carbono o aleados. Entre los aleados no es conveniente utilizar

los de cromo níquel, sino más bien composiciones químicas a partir de manganeso-silício, ocromo-vanadio. Incluír datos de tratamientos térmicos.

4. Aceros de Cementación: Se mostrarán las diferentes composiciones químicas de estos aceros,

bien que sean al carbono o aleados, junto con sus datos de tratamientos térmicos.

5. Aceros para Nitruración: Son un caso particular de aceros que deben presentar alta resistencia

y alta tenacidad en el núcleo, junto con alta resistencia al desgaste y alta dureza superficial.

Se deben indicar diferentes composiciones químicas relativas a diferentes templabilidades.

En general, con esta Tabla Racionalizada, deberán poderse resolver los diferentes problemas de

selección de aceros para el diseño de las diferentes piezas o elementos de máquinas.

XI. Tablas Racionalizadas en Costa Rica: A.S.T.M..-

En nuestro país, a falta de una NORMA que estudie todo el campo de los materiales, se utiliza como

referencia (con preferencia) las NORMAS editadas de la A.S.T.M. (American Society for Testing and

Materials).

Esta NORMA se presenta en diferentes Secciones (1, 2, 3, 14, 15, 00, etc.) y cada Sección


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NORMA A.I.S.I. (American Institute of Steel and Iron): Esta NORMA, también es bastante

utilizada en el país.

En principio, la A.I.S.I. realiza tres grandes grupos de categorías de aceros:

Grupo de Aceros al Carbono, o de baja o de media aleación.

Grupo de Aceros Herramienta.

Grupo de Aceros Resistentes a la Corrosión (Inoxidables) y Aceros Resistentes a Altas

Temperaturas (Refractarios).

Concordando con el objetivo de esta presentación, se describirá la codificación del primer grupo:

Cada Acero es especificado mediante un código alfanumérico del siguiente tipo: A X Y ZZ K

El Primer Dígito (literal (A)), se refiere al proceso de fabricación del acero:

A Acero Básico de Horno Abierto.

B Acero al Carbono de horno Bessemer Acido.

C Acero al Carbono de horno Básico Abierto.

D Acero al Carbono de horno Acido Abierto,

E Acero de horno Eléctrico.

Acero de horno Siemens (sin prefijo).


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El Tercer Dígito (numérico (Y)) expresa el contenido porcentual de un elemento o la sumatoria de

los contenidos porcentuales de varios elementos de aleación, presentes en el acero, pero también de acuerdo al

Segundo Dígito, este Tercer Dígito puede referirse a una composición química diferente a la especificada:

XY 11 Acero al Carbono, con Alto Azufre, Bajo Fósforo.

12 Acero al Carbono, con Alto Azufre, Alto Fósforo.

13 Acero al Manganeso (1,75 % en peso, aprox.).

15 Acero al Manganeso (% Mn > 1,0 % en peso).

23 Acero al Níquel (3,5% en peso).

25 Acero al Níquel (5,0% en peso).

31 Acero al Níquel + Cromo (%Ni = 1,25% y %Cr = 0,6%, en peso).33 Acero al Níquel + Cromo (%Ni = 3,5% y %Cr = 1,5%, en peso).

40 Acero al Molibdeno (%Mo = 0,25%, en peso).

41 Acero al Molibdeno + Cromo (%Mo = 0,2% y %Cr = 0,95%, en peso). .

43 Acero al Molibdeno + Cromo + Níquel (%Mo = 0,25%, %Cr = 0,5% ó 0,8%, y

%Ni = 1,8%, en peso).

44 Acero al Molibdeno (%Mo = 0,53%, en peso).

46 Acero al Molibdeno + Níquel (%Mo = 0,25% y %Ni = 1,8%, en peso).

47 Acero alMolibdeno + Níquel + Cromo

.

48 Acero al Molibdeno + Níquel (%Mo = 0,25% y %Ni = 3,50%, en peso).

50 Acero al Cromo (%Cr = 0,3% ó 0,6%, en peso).

51 Acero al Cromo (%Cr = 0,8% ó 0,95% ó 1,05%, en peso).

5xxxx Acero Alto Carbono (%C = 1,0%) + Cromo (%Cr = 0,5% ó 1,0% ó

1,45%).

61 Acero al Cromo + Vanadio (%Cr = 0,8% ó 0,95% y %Va = 0,1% ó 0,15%).

86, 87 y 88 Aceros al Níquel + Cromo + Molibdeno, con Boro (%Ni = 0,55%,%Cr = 0,5%, %Mo = 0,2% ó 0,25%, en peso).

92 Acero al Manganeso + Silício (%Mn = 0,85%, %Si = 2,0% máx.).


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Los siguientes dos Dígitos (ZZ) se dividen por 100, y entonces el resultado expresará el contenido

(medio) de Carbono, del acero.

Cuando el acero tiene un contenido de Carbono de 1%, en vez de ZZ, se simboliza ZZZ, o sea 100.

En algunos aceros, la simbología intercala entre “X Y” y “ZZ” una letra, cuyo significado es:

L El acero lleva Plomo. B El acero lleva Boro.

El último Dígito (literal (K )) se refiere a alguna característica especial:

A = El acero presenta un contenido de carbono diferente.

B = “ “ “ “ “ “ C = “ “ “ “ “ “

F = El acero es del tipo de Fácil Mecanizado.

H = El acero está especificado por sus características de TEMPLABILIDAD.

XII. Aspectos finales a tener en cuenta, para seleccionar un acero.-


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Presencia de defectos superficiales. Se pueden señalar los pliegues de forja, desgarramientos y

decarburación superficial de forja.

La fibra. Aparece como consecuencia de los procesos de forja, propiciando propiedadesdireccionales o anisotropía de propiedades, según la dirección cartesiana que se considere.

Tamaño de Grano. La A.S.T.M. define el tamaño de grano, en una escala que va desde el 1 al 10,

observándose a 100 aumentos. El índice A.S.T.M. 10 de tamaño de grano equivale a grano muy fino.

Esta característica reviste importancia especial, dado que a mayor tamaño de grano, las

características del acero disminuyen.

Certificado de Propiedades. Deben aparecer (o solicitarse) las siguientes propiedades del acero:

Templabilidad Real.

Dureza Potencial de Revenido.

Composición Química Real.

Valores de Ensayos Mecánicos, presentados por el acero adquirido.

(*): No siempre es posible técnica o económicamente hablando (por parte del usuario del acero),

realizar los controles de todas las características que debe reunir el acero seleccionado, por lo cual lo que sí

debe realizarse es ESPECIFICAR las mismas al adquirir el acero, y solicitar el correspondiente certificado.

Se hace hincapié en que lo adecuado es que la especificación de los valores que deben tener las

diferentes características, sean los cubiertos o indicados por una NORMA (como la A.S.T.M.).

B I B L I O G R A F I A:

Ref. Nº D e s c r i p c i ó n

1

Rafael Calvo Rodés; "El acero, su elección y selección"; Instituto Nacional de TécnicosAeronáuticos Esteban Terradas, Madrid - 1956.

2 Richard A. Flinn, Paul K. Trojan, (tr.) Gustavo Tovar Sánchez; "Materiales de Ingeniería


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INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA

VICERRECTORIA DE DOCENCIA

ESCUELA DE CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES

ACEROS – 1:

CLASIFICACION, SELECCIÓN, TRATAMIENTOS TERMICOS Y APLICACIONES

Aceros para Fundición. Aceros Estructurales. Aceros para Rieles. Aceros para Chapas o Láminas.Aceros para Tubos. Aceros para Alambres y Cables.


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I n d i c e .-

Contenido Página

Aceros para Fundición 3

Bajo, Medio y Alto Carbono 3

Aleados al: Níquel 3Manganeso

Cromo

Vanadio 4

Níquel-Cromo

Manganeso-Níquel

Níquel-Molibdeno

Aceros Estructurales 4

Efervescentes

Calmados

Soldabilidad 5

Comunes u Ordinarios 12

De Calidad 12

Microaleantes 13

H.S.L.A. 14


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1. ACEROS PARA FUNDICION.-

Estos aceros se utilizan para fabricar piezas mediante el colado o moldeo.

Se fabrican piezas con gran variedad de formas, que presentan resistencia mecánica y tenacidad

aceptables, con relativos bajos costos.

Los tipos de aceros utilizados comprenden las siguientes composiciones químicas típicas:

Al Bajo Carbono: 0,16% a 0,19% C; 0,5% a 1,5% Mn; 0,35% a 0,7% Si; 0,05% máx. P; 0,06%

máx S.

Generalmente están normalizados, y pueden ser cementados. Su soldabilidad es buena. Si se requiere

mejorar la maquinabilidad, pueden contener hasta 0,08% de azufre.

Se utilizan en equipos ferroviarios.

Al Medio Carbono: 0,20% a 0,5% C; 0,5% a 1,5% Mn; 0,35% a 0,8% Si; 0,05% máx. P; 0,06%

máx. S.

Se suministran normalizados. Pueden ser austenizados y templados. El revenido es alto (650 ºC).

Si se requiere mejorar la resistencia mecánica, se aumenta el contenido de manganeso. La

maquinabilidad es buena al igual que la soldabilidad.

Se utilizan en maquinaria de movimiento de tierras, en la industria naval, en la industria agrícola,

etc...

Al Alto Carbono: %C > 0,5%: 0,5% a 1,5% Mn; 0,35% a 0,7% Si; 0,05% máx. P; 0,05% máx. S.

Se pueden austenizar y templar (en aceite), obteniéndose tras el revenido alta dureza y alta resistenciaa la abrasión.

Se utilizan en la fabricación de matrices y de rodillos de laminación.


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Al Vanadio: 0,2% a 0,4% C; 0,5% a 1,0% Mn; 0,25% a 0,75% Si; 0,1% a 0,2% V.

Estos aceros se utilizan en condición normalizada o de austenizado, temple y revenido, en la

fabricación de piezas de locomotoras, minería, etc..

Al Níquel-Cromo: 0,3% a 1,0% C; 0,6% a 1,0% Mn; 0,3% a 0,7% Si; 1,0% a 4,0% Ni; 0,5% a 2,0%

Cr. Estos aceros son utilizados en condición de temple y revenido para resistir solicitaciones de fatiga,

impacto, desgaste y “altas temperaturas”. Agregándoseles molibdeno, pueden volverse autotemplantes, o sea,

que templan al aire, lo cual es beneficioso para piezas de gran tamaño.

Al Manganeso-Níquel: 0,2% a 0,4% C: 1,0% a 1,7% Mn; 0,5% a 2,5% Ni. Estos aceros resistencondiciones de servicio bajo impacto, y son templables al aire.

Al Níquel-Molibdeno: 0,2% a 1,0% C; 0,75% a 1,7% Cr; 0,2% a 0,6% Mo. Son aceros

recomendados para temple en aire en piezas de grandes dimensiones y morfología compleja.

*****************************

Estos grupos de aceros, reciben los siguientes tratamientos térmicos:

Recocido de Homogeneización y de Normalizado, a temperaturas del orden de los 900 ºC, con

tiempos de permanencia que varían de 20 a 25 minutos por cada 10 mm de espesor.

Austenizado a 885 ºC (promedio aproximado) y medio de temple según tipo de acero y condiciones

de la pieza.

Revenido a altas temperaturas, que pueden oscilar entre 425 ºC a 700 ºC, con tiempos de permanencia largos (pueden llegar hasta 12 horas).


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Efervescentes: Estos aceros han desarrollado gran cantidad de CO durante la solidificación. Son

conocidos como aceros “dulces” por su bajo contenido de carbono. Se destinan a la fabricación de láminas

muy delgadas, como las utilizadas en las carrocerías de automóviles y electrodomésticos.

Calmados: Son los aceros que sirven para fabricar los aceros de calidad y especiales de esta clase.

La Soldabilidad, en los aceros estructurales: Esta propiedad es de extrema importancia en estos

aceros, debido a que generalmente son partes de proyectos o diseños, en los que las uniones se realizan

mediante soldadura eléctrica, tales como puentes, silos, tanques, depósitos, etc.. Es obvio entonces,

comprender que los requisitos de soldabilidad deban ser altos, en el sentido de que tras la soldadura, no deben

aparecer fases fragilizantes o endurecedoras de la unión soldada, para no mermar la tenacidad de la estructura.

En forma muy genérica, cuando se realiza una unión mediante soldadura, podemos distinguir las

siguientes partes:

1 Cordón de Soldadura y metal base. El metal ha sido fundido y dejado solidificar. La estructura se

aproximará a la típica de solidificación.

2 Zona Térmicamente Alterada (Z.A.T.) o Zona Tratada Térmicamente (Z.T.T.), según autores.

El tamaño de grano (generalmente pequeño) del metal base deformado plásticamente, se agranda y

por tanto el valor de la resistencia mecánica decrece, pero el grado de fragilización y endurecimiento aumenta

debido a que se forman precipitados incoherentes de carbono y nitrógeno (carbonitruros). Además se

evidencia fragilización por el fenómeno de “strain-aging”.

3 Material Base No Alterado. El metal no ha experimentado calentamiento excesivo y no ha sido

modificada su estructura ni su condición metalúrgica.


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Se anexa a continuación un método que permite evaluar la Soldabilidad, mediante análisis

metalográfico y determinación de dureza.

Soldabilidad (Prueba Reeve).-

Se ha observado que no todos los materiales metálicos son idóneos para ser unidos entre sí, mediante

soldadura, para fabricar estructuras u otros equipos.

En la mayoría de los casos, la falta de idoneidad se ha manifestado con la presencia de

discontinuidades a lo largo del cordón de soldadura, que son consideradas como defectos.

Dichas discontinuidades defectuosas, pueden deberse a causas intrínsecas o propias del metal, así

como a causas extrínsecas o debidas a malas o inadecuadas técnicas de soldadura, diseño equivocado de launión, inadecuada o incorrecta selección del material de aporte, etc..

Sin embargo, las causas anteriormente descritas, a veces resultan de difícil determinación, y

requieren análisis elaborados y cuidadosos.

Por tal razón, el término de Soldabilidad (de un metal), es uno de lo más complejos, y aún hoy día,

los autores no logran ponerse en total acuerdo sobre una única definición de esa propiedad.

A menudo se indica que un metal es soldable cuando muestra un comportamiento satisfactorio ante

ciertas pruebas convencionales de “Soldabilidad”, de las cuales existen mucho métodos, y continuamente se

proponen nuevas pruebas más.

Por tal razón, es conveniente conocer un método que permita realizar esta prueba, en forma más

científica, y que por ende, brinde resultados más confiables.

Así se propone el siguiente ensayo de soldabilidad, conocido como Prueba Reeve, que sirve para

aceros de alta resistencia mecánica y bajo espesor.

Fabricación.-

Se fabrica en primer lugar, una placa gruesa de acero, cuyo espesor sea de 50 mm o superior,

utilizándo un acero que, preferiblemente, tenga características mecánicas superiores al que se va a ensayar.


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Posteriormente se procede a realizar los cordones de soldadura en el siguiente orden:

Primero el CORDON 1, a continuación el CORDON 2 y se termina con el CORDON 3.

Terminados los tres cordones de soldadura, se deja enfriar todo el conjunto, hasta que alcance la

temperatura ambiente (aproximadamente entre 20 ºC y 25 ºC).

A esa temperatura, se reaprietan todos los pernos y se procede a realizar la soldadura del

CORDON 4.

De nuevo se deja enfriar al conjunto hasta temperatura ambiente, momento en el que se puede

proceder a desensamblar o desarmar el conjunto.

Análisis.-

Mediante un método que no caliente las placas ni el último cordón de soldadura realizado, se cortan

las Placas P1, P2 y el CORDON 4, de forma que el mismo sea manejable con la mano. Con ese mismo

método de corte, se procede a realizar varios cortes transversales al CORDON 4, para obtener varios

“discos” o “galletas” que permitan su posterior análisis metalográfico.

Se analizan, a continuación, las superficies de esos cortes transversales, evaluando su aspecto

metalográfico y determinando su Dureza Vickers, realizando las indentaciones en una trayectoria que parta

del metal base hacia el centro del cordón de soldadura.

Evaluación y Aceptación.-


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I. Aceros de Base, conocidos como COMUNES u ORDINARIOS. Estos aceros estáncaracterizados por sus características mecánicas, o bien, de acuerdo a su utilización.

Para la mayoría de las aplicaciones, estos aceros presentan un contenido de carbono entre 0,15% a0,40%. Sus propiedades mecánicas se mejoran (sobre todo la resistencia a la tracción) mediante deformación

plástica en frío, infiriéndoles así, cierto grado de acritud que es la condición en que se utilizan. En esta fa milia

se pueden encontrar los siguientes aceros:

Aceros Deformados en Caliente : Se utilizan en la construcción civil, con límites mínimos

de fluencia que oscilan entre 245 a 314 MPa, presentando gran deformación antes de alcanzar la rotura.

Aceros Deformados en Frío : Se pueden dividir en tres clases:

Endurecidos a Tracción, mediante Trefilado.

Endurecidos a Torsión, y

Endurecidos a Compresión, conocidos como “aceros mordidos”.

Aceros que han recibi do el recocido de Patentado : Se fabrican tres tipos:

Trefilado – Patentado: Son aceros que tras el Patentado se trefilan a la medida

requerida.

Aliviado de Tensiones: Estos aceros, tras el trefilado reciben el recocido de alivio

de tensiones.

Estabilizados: Son aceros cuyo uso está restringido a la fabricación de vigas de

cemento (o concreto) pretensado.

Todos los aceros anteriormente descritos, se utilizan en la fabricación de “perfiles estructurales”,tales como barras redondas, cuadradas, hexagonales; angulares de diferentes tamaños, perfiles L, H y U;

pletinas, varillas lisas y coarrugadas (para refuerzo del concreto armado); láminas lisas y coarrugadas para

galvanizar, estañar o barnizar, para fabricar productos mediante embutición, etc..


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Mejorar la resistencia al impacto y elevar el límite de fatiga.

Elevar la relación entre Fluencia / U.T.S. sin pérdida apreciable de ductilidad.

Los mecanismos de refuerzo, que en general actúan obstaculizándo el movimiento de las

dislocaciones, son:

- Refuerzo por acritud. - Refuerzo por formación de solución sólida.

- Refuerzo por precipitación (de precipitados coherentes e incoherentes).- Refuerzo por afinamiento del tamaño de grano.

Una composición química típica, puede ser: %C = 0,06% a 0,28% ; %P = 0,01% a 0,12% ;

%Si = 0,01% a 0,90% ; %Mn = 0,35% a 1,60% ; %Cu = 0,0% a 1,25% ; %Cr = 0,0% a 1,80% ;

%Ni = 0,0% a 5,25% ; %Mo = 0,0% a 0,65% ; %Zr = 0,0% a 0,12% ; %Al = 0,0% a 0,20% ;

%S = 0,0% a 0,003% ; %Ti = 0,0% a 0,05% ; %B = 0,0% a 0,005% ; %Nb = 0,0% a 0,15% ;

%V = 0,05% a 0,09%.

El efecto producido por los micraleantes, actúa en:

Alumínio: Controla el tamaño de grano austenítico, mediante la formación del nitruro de alumínio

(AlN), que precipita en le límite de grano. También ejerce acción desoxidante en el acero.

Nitrógeno: Hasta un contenido de 0,2% mejora el U.T.S.. Con vanadio, ayuda al reforzamiento del

mecanismo de precipitación.

Niobio: Se utiliza en aceros calmados, sirviéndo para forma nitruros, carburos y/o carbonitruros.

Eleva el límite de fluencia y (en menor grado) el U.T.S..


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En estos aceros, se forma superficialmente una película de óxido, que lo protege o pasiva, la cual le

dá un acabado estético que permite el uso de este acero con fines arquitectónicos decorativos o en las vallas

de contención que delimitan los bordes de las carreteras, sin requerir un posterior revestimiento protector.

ii. Para fabricar láminas muy delgadas, destinadas a profundo estampado oembutición profunda.-

Estos aceros, a su vez, se pueden dividir según su microestructura, en:

a. Ferríticos: Son aceros “dulces” o sea, de bajo contenido de carbono (%Cmáx. = 0,06%), con adiciones de manganeso. El proceso de laminación es especial, conocido como SKIN-

PASS.

Sus aplicaciones más frecuentes son la fabricación de carrocerías de automóviles, electrodomésticos,

etc..

También se pueden utilizar en este grupo, aceros efervescentes y calmados con alumínio. Pero en el

caso de utilizar los efervescentes, debido a que puede presentarse el fenómeno de envejecimiento

(endurecimiento al transcurrir el tiempo), los productos a fabricar, deben ser embutidos lo más pronto posible

una vez terminada la laminación.

b. Ferritomartensíticos: Estos aceros son conocidos como aceros Bifásicos, presentándo un contenido de 0,5% de Cr y 0,02% de Mo.

Debido a que las curvas TTT está muy a la derecha, estos aceros se laminan en condiciones muy

controladas, para que durante dicho proceso se permita la transformación de austenita a martensita,

obteniéndose al final un 80% de la misma (Tratamiento Termomecánico a Alta Temperatura con Temple

Martensítico, o Tratamiento Termomecánico a Baja Temperatura de Ausforming).

Posteriormente, la lámina aún caliente se arrolla para formar una bobina y permitir que el calor

residual que tiene ejerza un efecto de revenido, lográndo que la austenita residual que tuviere se transforme enmartensita secundaria.

La dureza de la martensita no es alta, debido a que estos aceros son de bajo contenido de carbono, y


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Si adicionalmente se agregan cobre y níquel, se pueden superar los 450 MPa y llegar hasta 600 MPa

de límite de fluencia. Si además se reviene el acero, a una temperatura alrededor de los 500 ºC, se logra un

refuerzo adicional debido a precipitación de cobre, a la vez que se mantiene la soldabilidad y la tenacidad del

acero.

b. Ferritoperlíticos de Alta Resistencia y Alta Tenacidad: Estos acero puedenser fabricados mediante alguno de los dos siguientes procesos:

i. Normalización, de láminas cuyos espesores superen los 25 mm. El

límite de fluencia alcanza el valor de 540 MPa.

ii. Laminación controlada, para espesores menores. El límite de

fluencia alcanza el valor de 590 MPa.

c. Aciculares, de bajo contenido de carbono: El límite de fluencia de estosaceros está cercano a los 500 MPa, manteniéndo sus características buenas, gracias a los siguientes aspectos

mencionados a continuación:

- Las características de Resistencia Mecánica y Tenacidad se fijan en la laminación en caliente,con eventual posterior revenido. Tras la laminación en caliente el límite de fluencia alcanza 490

MPa, y tras el revenido a 600 ºC, asciende a 620 MPa.

- La buena soldabilidad es obtenida con contenidos de carbono entre 0,02% a 0,06%.- La microestructura obtenida está total o parcialmente formada por bainita inferior o acicular.

Para estos aceros, los autores han expresado el valor del límite de fluencia (y) como:

y = 40 + 1900,0 (C + N)½ + (12,2 * 10 – 2) / L (MPa), donde:

40 Representa la contribución aportada por la resistencia intrínseca del retículo y de la soluciónsólida sustitucional formada.

1900 0 (C + N) ½ R t l t ib ió t d l l t f l


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3. ACEROS PARA RIELES.-

Este tipo de pieza o producto de uso ferroviario (y también en medios de transporte interno de los

complejos fabriles) son expuestos a condiciones de servicio relativamente severo.

Se utilizan aceros con 0,6% de carbono o más. Adicionalmente contienen manganeso (entre 0,6%

a 1,0%), debido a su contribución en el mejoramiento de la resistencia al desgaste, a parte de eliminar la

peligrosa fragilidad en caliente, cuya presencia sería funesta dado que los rieles se fabrican por laminación en

caliente.

Las características mecánicas típicas, pueden ser:

- Límite de fluencia de 583,5 MPa; - U.T.S. = 961,1 MPa

- Alargamiento del 9%; - Extricción del 12%

- Dureza Brinell de 300 unidades.

Como los extremos de cada riel están sometidos a condiciones de golpeteo repetitivo provocado por

las ruedas del tren (este en realidad puede llegar a ser casi nulo, según la tecnología adoptada para unir entre

sí los rieles) se les da temple y revenido a dichos extremos, obteniéndose una dureza Brinell entre 360 a 400

unidades.

Para los cruces ferroviarios o cambiadores de la trayectoria de vías férreas, compuestos por rieles

móviles, se utilizan aceros del tipo HAD-FIEL, que contienen alto manganeso y muestran una muy alta


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4. ACEROS PARA CHAPAS O LAMINAS.-

Estos aceros no exhiben valores altos de las propiedades mecánicas, pues sus aplicaciones están

limitadas a condiciones de servicio de bajas cargas.

Deben reunir las siguientes características:

- Elevada trabajabilidad, que permita alto conformado.- Buena soldabilidad.- Ausencia de defectos superficiales.- Buen aspecto superficial, que permita posteriores recubrimientos superficiales.- Bajo costo.

Los aceros que se utilizan, son de los siguientes tipos:

i. Hierro ARMCO (AMERICAN ROLLING MILLS COMPANY): Presenta la siguientecomposición química: 0,012% C; 0,017% Mn; 0,005% P; 0,025% S; trazas de Silício.

y = 199 MPa; U.T.S. = 316 MPa; Alargamiento hasta 40%; Extricción desde 65% a

78%; Dureza Brinell entre 82 a 110 unidades.

ii. Acero estructural para uso automotríz: Contiene de 0,15% a 0,20% C; 1,50% Mn;0,035% máx. P; 0,035% máx. S.

y = 284 MPa; U.T.S. = 402 MPa; Alargamiento entre 28% a 35% (en 50 mm).

Se utilizan en fabricación de chasis, aros, carrocerías, copas o “tapa cubos”

iii. Acero para recipiente de transporte de LPG (Liquid Pressure Gas): Tambiénencuentran aplicación en fabricación de las cubas de galvanización en caliente. Su

composición y características típicas son: 0,2% máx. C; 0,2% a 0,6% Mn; 0,03% máx. P;0,035% máx. S.

y = 0,55 a 0,75 del U.T.S.; U.T.S. = 330 MPa; Alargamiento entre 24% a 34% (en 50

mm)


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Todos los aceros señalados anteriormente, son del tipo efervescente o calmado, pudiéndo haber sido

laminados en caliente (espesores grandes) o en frío (espesores pequeños), y habiéndoseles dado recocido

normal a temperatura superior a A3, en horno contínuo con atmósfera oxidante.

El recocido dá a las láminas una coloración azulada, por lo que recibe el nombre de BLUE

ANNEALING (recocido azul).

En caso de necesitarse, puede dárseles recocido de alivio de tensiones, en un intervalo de

temperaturas comprendido entre 500 ºC a 650 ºC.

A parte de los aceros descritos, también se pueden encontrar en esta familia de aceros los que son

aleados, para aplicaciones especiales, como piezas de aviones, cohetes, etc...

En la Norma A.I.S.I., se encuentra los siguientes tipos:

4130 4340 5140 6150 8615

4140 5150 8617

4142 5160 8620

4145 86308640

8645

A todos los productos señalados, se les puede aplicar algún tipo de recubrimiento superficial, como

galvanización en caliente, estañado, aluminizado (Pb+Sn+Al), galvanizado electrolítico o anodizado, pintado

y/o barnizado, porcelanizado, fosfatado con zinc, fosfatado con hierro, fosfatado con manganeso...

5. ACEROS PARA TUBOS.-

Los tubos son equipos auxiliares que permiten, al ser unidos (formándo así la conduccióndenominada tubería) trasegar o transportar o conducir diferentes tipos de fluídos (gaseosos, líquidos,

pulverulentos, sólidos granulados, etc..), necesarios en cualquier actividad del hombre.


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En cuanto a los tubos CON costura, se refiere a la fabricación de tubos a partir de láminas que son

enrolladas y soldados sus bordes o biseles longitudinales, según se explicó en el capítulo de los aceros parachapas o láminas.

En el presente estudio, la referencia es a los tubos SIN costura, o sea, los fabricados mediante

deformación plástica.

Estos tubos pueden ser sometidos a tratamientos térmicos, si se requiriese, e igualmente se les puede

aplicar algún método de protección superficial, mediante recubrimientos superficiales.

Según la A.S.T.M. o la A.P.I. (American Petroleum Institute), se tienen los siguientes aceros:

A. S. T. M.

Al Manganeso Aleados para tubos Aleados para tubos de

Precisión

Para tubos de

Estructuras

A - 53 A – 333 A – 178 A - 500

A – 106 A – 714 A – 210 A – 501

A – 139 A – 254 A – 595

A – 381 A – 334 A – 618

A – 524 A - 209

A – 135 A – 423

A – 213A – 405


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6. ACEROS PARA ALAMBRES Y CABLES.-

Los alambres son hilos metálicos que se fabrican mediante el proceso de trefilado.

Del lingote de acero, se fabrica mediante laminación una palanquilla o producto grueso de sección

recta cuadrada, de hasta 76 mm de lado.

Esta palanquilla es conducida en caliente a un laminador, del que se obtiene el alambrón, o producto

de sección recta redonda de 5,0 mm de diámetro como mínimo.

Posteriormente, el alambrón es preparado y obligado a pasar por las diferentes estaciones o dados de

la trefiladora (fabricados de carburos de wolframio sinterizado o de otros materiales de alta dureza).

Mediante el estiramiento de la punta inicial del alambrón, el mismo pasa por todos los dados,

sufriendo una reducción de su diámetro en cada dado de trefilado, hasta lograrse el diámetro final requerido.

Dependiendo del tipo de acero, cada máquina de trefilado dispone de 1 a 19 etapas o dados.

Es importante anotar que en cada dado de trefilado, debe haber abundante lubricación y posterior

enfriamiento para evitar que en la superficie del producto trefilado se forme una microestructura distinta a la

del resto de la sección recta. Igualmente, cabe señalar que según el producto trefilado aumente su acritud,deberá dársele el correspondiente recocido de recristalización, para evitar los perjuicios ocasionados por la

misma.

Pero en general el alambre fabricado, es trefilado en frío en las últimas etapas, para inferirle cierto

grado de endurecimiento por acritud.

Mediante el trefilado, se logra obtener alambres de diámetro muy pequeños, que no podrían ser

fabricados mediante ningún otro método de deformación plástica. Además, el producto trefilado muestra unamejor calidad dimensional (medidas más precisas y secciones más uniformes), y brinda una superficie lisa y

pulida.


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Según la A.I.S.I., los aceros utilizados son:

- De bajo contenido de carbono 1005, 1006, 1008, 1010, 1012, 1015, 1020, 1022.

- De medio contenido de carbono del 1022 al 1041.

El recocido normal o normalizado, se realiza entre dos fases o etapas de trefilado, para evitar que el

alambre se torne excesivamente frágil (debido ala endurecimiento por acritud).

Con el Patentado, se persigue obtener una estructura de perlita fina o muy fina (nodular) o bainita,

dependiendo del tipo de acero. El calentamiento se realiza a una temperatura superior a A3 (A3 + 80

ºC), y se enfría rápidamente hasta un rango de temperatura comprendido entre 450 ºC y 550 ºC. Tras estetratamiento térmico, se logra aumentar el U.T.S. así como también se mejora la tenacidad del alambre.

Si es requerido, los productos mencionados anteriormente, pueden ser galvanizados.

Sin menoscabo de lo indicado con anterioridad, una lista de las aplicaciones comerciales usuales

es:

Clavos, galvanizados o no. Alambres para cercas, lisos o con púas, galvanizados.

Alambre (negro = no galvanizado) para construcción civil. Varilla para fabricar mallas

(electrosoldadas) para reforzar el concreto u hormigón armado. Varilla lisa para construcción civil.

Alambre para concreto pretensado. Alambre para amarrar fardos.


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1 Sydney H. Avner, (tr .) J. Aguilar y J. de la Rubia; “Introducción a la Metalurgia Física”,(México; McGraw Hill, Segunda Edición, 1979).

2 Richard A. Flinn, Paul K. Trojan, (tr.) Gustavo Tovar Sánchez; "Materiales de Ingeniería

y sus aplicaciones", (México: Tercera Edición; McGraw-Hill, 1991).

3 Hans Stüdeman, (tr.) Alfredo Díaz Beltrán; “Tratamiento Térmicos de los Aceros”,(Bilbao: Manual del Ingeniero, Vol. XII, URMO S.A. de Ediciones, Primera Edición, 1980).

4 Klaus Wanke, Klaus Schramm, (tr) Francisco Muñoz del Corral, “Temple del Acero”,(Madrid: Manual para el Tratamiento Térmico de las aleaciones de hierro, Editorial Aguilar,

Primera Edición, 1972).

5 Vicente Chiaverini, “Aceros y Fundiciones de Hierro”, (Brasil: Instituto Latinoamericanodel Fierro y el Acero (ILAFA), Primera Edición, 1985).

6 Rafael Calvo Rodés; "El acero, su elección y selección", (Madrid: Instituto Nacional deTécnicos Aeronáuticos Esteban Terradas, 1956).

7 Alberto Cigada, Giorgio Re, “Metallurgia, Materiali Metallici di interesseindustriale”,(Milano: CLUP, Volume Secondo, Seconda Edizione, 1988).


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ACEROS – 2:


Aceros Especiales de Construcción: De Fácil Mecanizado.Aceros para Bonificado.

Aceros para Temple Superficial. Aceros Autotemplantes.

Aceros para Cementación y para Nitruración.Aceros para Muelles o Resortes.

Aceros Especiales para Cojinetes de Rodamiento.


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I n d i c e .-

Contenido Página

Aceros Especiales de Construcción: 3

De Mecanizado Fácil o Automáticos 4

Aceros para Bonificado 5

Aceros para Temple Superficial 6

Aceros Autotemplantes 6

Aceros para Cementación y para Nitruración 7


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ACEROS ESPECIALES DE CONSTRUCCIÓN.-

Esta família o grupo de aceros se refiere a los aceros utilizados para CONSTRUIR equipos omáquinas, y/o fabricar elementos de máquinas, de forma que no se refiere a la família de aceros utilizados en la

construcción civil, los cuales has sido denotados como aceros Estructurales.

Son aceros calmados, al carbono o de baja aleación, que reciben austenización, temple y revenido

para adquirir los mejores compromisos de UTS y tenacidad u otras propiedades requeridas, utilizadosgeneralmente en la fabricación de equipos o máquinas. Algunos autores los denominan “Aceros Grado Maquinaria”.

Elementos de aleación presentes en estos aceros:

Los elementos de aleación persiguen mejorar las siguientes propiedades o características:

*La templabilidad *La resistencia mecánica

*La tenacidad *La resistencia al desgaste

*La resistencia a la corrosión

Carbono: (siempre presente), varia de 0,1% a 1,0%.

Cromo: Es un elemento muy utilizado en estos aceros. Llega a contenidos de hasta 3,3%. Mejora latemplabilidad y actúa con mucha influencia en el mejoramiento de las características mecánicas ( UTS, dureza,


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Estudio de los tipos de aceros Especiales de Construcción:

1. ACEROS DE FACIL MECANIZADO.-

Son también conocidos como “Aceros de Maquinado Fácil o Aceros Automáticos”.

La maquinabilidad puede definirse como la propiedad que está relacionada con la facilidad de que un

material pueda ser labrado y/o cortado, de acuerdo a las dimensiones, forma y acabado superficial, en

concordancia con los requisitos comerciales exigidos.

Dicha propiedad, depende de las herramientas utilizadas, de las maquinas herramienta, de la velocidad

y profundidad de corte, del enfriamiento conseguido y del acero que se labra.

En las pruebas de maquinabilidad, se persigue obtener cual es el acero que al ser mecanizado brinda la

mayor durabilidad de las herramientas, entre dos afiladas consecutivas.

Esta propiedad es deseable en la fabricación en serie de grandes lotes de piezas, que generalmente se

fabrican en máquinas AUTOMATICAS (de ahí por extensión, se les dá este nombre a los aceros utilizados enla fabricación de esas piezas).

Factores metalúrgicos a considerar:

1.La dureza: alta dureza es indeseable en este tipo de aceros, pero tampoco una baja dureza es buena, pues no se lograría cortar la viruta sino que esta tenderá a adherirse a la herramienta de corte.

2 La microestructura: No siempre la microestructura más blanda es la mejor, así:

Para aceros con 0,2% C, es mejor en estado laminado.


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Dureza Brinell = 170 a 202; Indice de maquinabilidad =100

Aceros utilizados, según especificación A.I.S.I.: 1108 1109 1110 1111 11121115 1117 1118 1119 1125

1132 1137 1140 1141 1144

1146 1151

A parte de azufre, estos aceros pueden llevar fósforo, pero no debe ser superado de 0,12%, pues sino

su efecto nocivo puede prevalecer.

También, en estos aceros pueden aparecer plomo, en contenidos de 0,15% a 0,35%. En la

A.I.S.I., estos aceros se especifican como:

Acero ÁISI: UTILIZADO EN:

41L50 Bombas militares

52L100 Bujes

11L26 Pistones

86L20 Aparatos domésticos

Debido al bajo punto de fusión del plomo (260°C), todos los aceros con plomo, deben limitar su uso a bajas temperaturas, pues de lo contrarío, cae rápidamente el UTS y la resistencia a la fatiga.

Otros elementos que se agregan: el Selenio y el Telurio son agregados también para mejorar la


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En la norma A.I.S.I. se pueden señalar los siguientes aceros:

1040: En piezas pequeñas puede templarse totalmente, pero en piezas grandes se templa superficialmente con

inducción o llama. Se fabrican piezas de arados.

3135: Contiene cromo y níquel, y sus características son mejores que las del AISI 4140.

4140: Contiene cromo y molibdeno. Se puede dar temple total a piezas grandes, y también puede templarse

superficialmente por inducción o llama.

52100: Este acero se utiliza en rodamientos (cojinetes de rodamiento).

9255: Puede utilizarse para fabricar muelles planos (ballestas), en cuyo caso se les da un temple bainítico

o Austempering.

9840: Permite templar piezas de mayores dimensiones que las del acero AISI 4140, pues contiene níquel-

cromo-molibdeno. También puede dársele temple superficial con inducción o llama. Se utiliza enfabricación de semiejes automotrices.

3. ACEROS PARA TEMPLE SUPERFICIAL.-

Estos aceros son simulares a los anteriores (de bonificado), los cuales pueden ser normalizados y posteriormente bonificados sólo en la superficie, o bien pueden ser bonificados en toda la sección recta de la pieza (revenidos a la mayor de las temperaturas posible) y posteriormente son austenizados, templados yrevenidos a menor temperatura, en la superficie.


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C. Núcleo.- En el núcleo se persigue obtener una estructura tenaz, pero se ha observadoexperimentalmente que si se produce una fisura en la capa cementada, esta viajarahacia el núcleo, por más tenaz que sea el mismo. Por tanto hoy día se utilizan aceros

con 0,25% de carbono (y sin son aleados con mayor contenido de carbono) para

obtener un núcleo que no sea excesivamente blando.

Tipos de aceros que se utilizan, según la normalización A.I.S.I.:

- Al carbono:

AISI Enfriamiento tras lacementación

Aplicaciones más usuales:

10XX Agua Pequeños ejes, pequeños engranajes, paláncas, ejes de mando de

válvulas, husillos, rodillos, pequeños mecanismos, y otros tipos de

piezas pequeñas que deban resistir desgaste bajo condiciones no

severas.

- De media aleación:


Aplicaciones más usuales

11XX Agua o aceite

15XX Aceite

3115 Aceite Engranajes de transmisión de tractores, brocas para pozos petrolíferos, cojinetes (bujes) antifricción

3120 Aceite Igual AISI 3115.


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- De alta aleación:


Aplicaciones más usuales

2317 Aceite Engranajes de automóviles, ejes.

2512 Aceite Cigüeñales de motores de aviones, engranajes de maquinaria detransporte y carga pesada.

3316 Aceite Engranajes de motores de avión, ejes de pistón, engranajes de

camiones de obras públicas y minería.

4920 Aceite Igual AISI 3316 y AISI 2512.

Aceros para Nitruración.

Son aceros aptos para recibir el tratamiento termoquímico de endurecimiento superficial mediante

difusión de nitrógeno, (nitruración), obteniéndose una capa superficial nitrurada con un valor de dureza,

cercano a los 1000 HV, y un espesor aproximado de 0,1 a 0,2 mm, por lo cual a parte de la alta dureza

superficial que obtienen, también la resistencia a fatiga se incrementa notablemente.

De lo anterior, se desprende que estos aceros son utilizados en elementos de máquina que deban

presentar alta resistencia al desgaste y alto limite de fatiga, aún a altas temperaturas (obviamente no

superiores a las de nitruración).

La principal ventaja de la nitruración, reside en el hecho de que la temperatura a la que se realiza la

misma es baja (menor a 600°C) y posterior a la misma, la pieza es YA utilizada, con lo cual se evitan posibles deformaciones por ejecución de otros tratamientos térmicos; además, la nitruración NO requiere de

ningún tratamiento posterior a la misma para inferir la dureza superficial al metal.


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- Tipos de aceros que se utilizan para nitruración:

Tipo de Acero: Norma:Aceros de Bonificado

Aceros de Cementación

4140 A.I.S.I

4340 A.I.S.I

H11 modificado A.I.S.I

H13 A.I.S.I31CrMoV9 DIN

30CD12 AFNOR

2240 (Suecia)

NITRALOY 135-G (*) 135 Modificado

N

EZ

(*): Aceros al Cr-Al: 0,35 a 0,40%C; 0,55%Mn; 0,3%Si; 1,3%Cr; 1%Al; 0,3%Mo.

A parte de los aceros señalados anteriormente, son susceptibles de ser nitruradas también, algunas

fundiciones de hierro así como algunas aleaciones de cobre (bronces). Para situaciones especiales, también se

pueden nitrurar aceros inoxidables (de tipo austeníticos).


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Las formas de las materias primas pueden ser de pletinas, barras, flejes (cintas) y alambres.

Debido a que en el trabajo de los resortes es muy pronunciada la fatiga, los productos NO deben presentar defectos tales como marcas de herramientas, rayaduras, rugosidad superficial alta, decarburación e

inclusiones.

Tipos de aceros utilizados para la fabricación de los muelles o resortes:

1. AI carbono (l,05% rnáx. de carbono ).- Son deformados en frío (por laminación o trefilado),después de haber recibido el Patentado, llegando algunos tipos a alcanzar un UTS = 2000 MPa.

Generalmente se fabrican muelles pequeños.

2. De baja aleación.- (Similar al grupo anterior).

3. Aleados.- Son aceros de medio carbono (%C entre 0,42% a 0,64%), al silicio (%Si entre 1,2% a2,2%), o de medio carbono al cromo a (% Cr entre 0,6% a 1,2%) y vanadio (%V entre 0,07% a0,2%). En estos aceros, el silicio eleva sensiblemente el límite elástico y el de fluencia.

Estos aceros son austenizadas, templados y revenidos a temperaturas del orden de los 400 °C a 450°C. Posteriormente, en frío se les dá la forma final, salvo en el caso de piezas de gran tamaño, las cuales

reciben dicha forma en caliente.

Se pueden señalar los siguientes tipos de aceros:

En forma de ALAMBRES

ASTM AISI-SAE CALIDAD (grado) APLICACIONES MAS COMUNES:A227 I050

10551060

Trefilado Duro Muelles de bajo costo, tensiones medias.


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En forma de FLEJES ASTM AISI-SAE CALIDAD (Grado) APLICACIONES MAS COMUNES: A682 1050 De medio carbono. Usos generales

1074 De alto carbono Usos generales1095 De alto carbono Para altas tensiones.9254 De medio carbono y

aleadoIgual ASTM A401

Estructuras metalográficas que se persiguen.-

Dependiéndo del tipo de acero, después del tratamiento térmico, se obtienen las siguientes

estructuras:

*Perlítica fina.

*Perlítica fina + Perlítica nodular.

*Martensítica revenida


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7. ACEROS ESPECIALES PARA COJINETES DE RODAMIENTO.-

Los cojinetes, son elementos de máquina, cuya función primordial es la de reducir las fuerzas derozamiento existentes entre elementos de máquina que presentan determinada velocidad relativa.

Existen, entonces, COJINETES de Deslizamiento, conocidos como BUJES, y de Rodamiento oRODAMIENTOS ("roles" en términos corrientes).

A su vez, los Rodamientos, pueden ser clasificados de acuerdo a los siguientes criterios:

- Por la acción de la carga que soportan:

Radiales (para soportar cargas radiales).

Axiales (para soportar cargas axiales.

Mixtos (pueden soportar ambos tipos de cargas simultáneamente, o sea cargas aplicadas

radialmente y axialmente, por separado o a la vez).

- Por los elementos (mecánicos) utilizados en su construcción:

De bolas.

De rodillos (cilíndricos o cónicos).

De agujas (cilindros de muy pequeño diámetro)


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Composiciones químicas que se utilizan generalmente:

Se pueden dividir, en aceros de los siguientes tipos:

Al Cromo: 1%C; 0,4%Mn; 0,25%Si; 0,025%P y S (máx.); 1,5%Cr; ( 0,35%Mo).

Para cementación: 0,09% a 0,17%C; 0,8%Mn; 0,3%Si; 0,035%P y S (máx.); 1%Cr; de 0,5% º a 3%Ni.

Inoxidables: 0,5% - 1%C; 1%máx.Mn; 0,03%S y P (máx.); de 12% a 18%Cr; 1%máx.Ni;0.5%Mo; 1%máx.Si (en inoxidable martensítico).

Rara resistir servicio a alta temperatura: 0,7% - 0,8%C; 0,35%Mn; 0,3%Si; 0,03%P y S (max.);de 3,5% a 4,5%Cr; de 4% a 5%Mo; de 0,9% a 2%V; de 6% a 19%W.

Tratamientos Térmicos, generales.-

Se dan los siguientes tratamientos, en el orden en que se señalan:

a) Recocido de GLOBULIZACION: Algunos autores lo conocen como “Recocido de Maquinabilidad”, elcual consiste en obtener una estructura metalográfica, de tipo globular, que es la más fácilmente

mecanizable, y que permite entonces, obtener en los rodamientos, pequeñísimas tolerancias.

Este recocido es muy complejo y requiere de extrema precaución para llevarlo a cabo, durando aprox.

de 10 a 12 horas.

Con el recocido de globulización, se obtiene:

i. Una estructura que permite un fácil mecanizado.


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1 Sydney H. Avner, (tr.) J. Aguilar y J. de la Rubia; “Introducción a la Metalurgia Física”,(México; McGraw Hill, Segunda Edición, 1979).

2 Richard A. Flinn, Paul K. Trojan, (tr.) Gustavo Tovar Sánchez; "Materiales de Ingeniería y

sus aplicaciones", (México: Tercera Edición; McGraw-Hill, 1991).

3 Hans Stüdeman, (tr.) Alfredo Díaz Beltrán; “Tratamiento Térmicos de los Aceros”, (Bilbao:Manual del Ingeniero, Vol. XII, URMO S.A. de Ediciones, Primera Edición, 1980).



5 Vicente Chiaverini, “Aceros y Fundiciones de Hierro”, (Brasil: Instituto Latinoamericano delFierro y el Acero (ILAFA), Primera Edición, 1985).




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ACEROS – 3- Inoxidables:


Aceros Resistentes a la Corrosión o Inoxidables.


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I n d i c e .-

Contenido Página

Aceros Resistentes a la Corrosión, o Inoxidables 3

Grupos de Aceros Inoxidables 4

Estudio de los diferentes Aceros Inoxidables 5

Austeníticos 5

Ferríticos 7

Ferríticos de Base Intersticial 9

Inoxidables Duplex 9


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ACEROS RESISTENTES A LA CORROSION O ACEROS INOXIDABLES .-

Los aceros inoxidables, son fundamentalmente aleaciones de HIERRO-CROMO o HIERRO-CROMO-NIQUEL1 que presentan una alta resistencia a la corrosión, por lo cual encuentran gran

aplicación en la industria química, alimenticia, farmacéutica, ornamental, y en todas las situaciones que

requieran de ciertas calidades de estética.

Dicha resistencia es debida a la presencia de al menos un contenido de Cromo del 12%, el cualconfiere al metal una optima pasividad, o sea, que sobre la superficie del metal se forma una película de oxido

(de un espesor de 10 a 100 Aº) que protege al metal de la corrosión, salvo en presencia del ácido clorhídrico(ClH).

Por otra parte, estos aceros son susceptibles de presentar corrosión localizada debida a formación de

pozos de ataque o ¨pitting¨, que una vez formados NO se extiende sobre la superficie, sino que más bienavanzan hacia el interior del acero y pueden llegar a atravesar todo el espesor. Los poros de ataque son

provocados por el Ión Negativo Cloro de soluciones líquidas en las que esté presente el Cloro. Su efecto puede

llegar a ser más dañino que la corrosión extendida, debido a que en los pozos se concentran tensiones y

pueden llevar prematuramente a la falla por fatiga de la pieza. Este tipo de corrosión, se puede reducir

mediante la adición de molibdeno, al igual que mediante con procesos mecánicos como mejor acabado

superficial, tratamiento previo para aumentar la pasividad, en baño de ácido nítrico al 10%-20%, en caliente.

Como estos aceros contienen un mínimo de tres elementos, Carbono, Hierro y Cromo, se nace

indispensable estudiar los diagramas ternarios (o cuaternarios, si corresponde) para poder conocer los

campos de existencia de cada fase.

Sin embargo, el estudio puede ser simplificado con el Diagrama de Schneider o de Schaeffler,

que sirve para el estado NORMALIZADO del acero.

En dicho diagrama (ver apéndice) se puede observar:

En la Ordenada, el % de Níquel (equivalente) que contempla los elementos austenitizantes.

En la Abscisa, el % de Cromo (equivalente) que contempla los elementos ferritizantes.


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GRUPOS DE ACEROS INOXIDABLESA U S T E N I T I C O S: ACERO TIPICO O BASE: A.I.S.I. – 304

SON ACEROS NO MAGNETICOSSerie 200 (2XX): 201

202 y 205

Serie 300 (3XX): 301, 302 y 302 B303 y 303 Se

304 N y 304 L

305, 308, 309, 309 S, 310, 310 S y 314

316, 316 L, 316 N, 317, 317 L

321, 330, 347, 348 y 384

F E R R I T I C O S : ACERO TIPICO O BASE: A.I.S.I. – 430

405, 409, 429, 430 F, 430 Se,

434, 436, 442 y 446

A U S T E N O F E R R I T I C O S : Conocidos como “DUPLEX”. Se puedentener las siguientes dos familias:

1. Ferríticos de Base Intersticial, y2.

Inoxidables Duplex (A.I.S.I. – 329)

M A R T E N S I T I C O S :Serie 400

410, 420, 420 F, 414, 416, 416 Se

422, 431, 440 A, 440 B y 440 C.

E N D U R E C I B L E S P O RP R E C I P I C I T A C I O N

( P. H. ):

P.H. = Precipitation HardeningSerie 600. Se pueden dividir en:

Martensíticos,Semi-austeníticos, y

Austeníticos.


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Estudio de los diferentes Aceros Inoxidables:

Con el Diagrama de Guillet, se puede identificar el tipo de acero inoxidable, en función delcontenido de níquel (en la ordenada) y del contenido de carbono (en la abscisa), (ver el Diagrama de Guillet

en el apéndice).

I. AUSTENITICOS (A.I.S.I. 304):

Son aceros no magnéticos, fundamentalmente fabricados con la siguiente composición química:

Hierro (el resto), Carbono (0,03% a 0,25%)

Cromo (16% - 26%), al superar el 12%, le confiere características de inoxidabilidad.

Níquel (1,8% - 22%) o Manganeso, garantizan una estructura completamente austenítica,del acero, haciendo descender a temperaturas menores al ambiente, las criticas de transformación.

Acero típico o base el A.I.S.I. 304 (conocido como 18/8 = 18Cr + 8Ni) y a partir de este acero, sise modifica la composición química se obtienen los siguientes tipos, de los que se indican sus aplicaciones:

A.I.S.I. : 201, 202, 205.

301, 302, 302B: Aceros para aplicaciones generales, buena trabajabilidad,

ornamentación, cubertería, estructuras estéticas, industria química, naval, de alimentos, transporte, etc..

304N, 316N, ambos con Nitrógeno (0,10% a 0,16%), con el fin de mejorar la

maquinabilidad, aunque reduzca la resistencia a la corrosión.

303, 303Se: Ejes, tornillos, tuercas, partes de carburadores, bujes, válvulas. El 303Se

presenta 0,15% de Selenio, para mejorar la maquinabilidad, aunque se reduzca la resistencia a la corrosión.

316, 317: Aceros para servicio que requiere mayor resistencia a la corrosión

química para industria química e industria del papel Aparece en su composición química el Molibdeno para


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Tratamientos Térmicos:

a. Solubilización: Se conoce también (impropiamente) como “temple austenítico”. Consiste encalentar a temperatura (1050 C) para eliminar las estructuras de deformación plástica, y permitir lasolubilización de los carburos eventuales, que hubiere. A continuación se realiza un temple (en aceite) para

pasar deprisa el rango crítico de 800 C a 500 C, en el cual se puede manifestar la sensibilización del acero.

La temperatura de solubilización, y el tiempo de permanencia a esa temperatura, no son factores

importantes, pero debe tenerse presente que el tamaño de grano puede crecer y entonces el acero puede quedar

susceptible de ser atacado intergranularmente, con más fuerza que si el acero estuviese sensibilizado.

b. Distensión o Alivio de Tensiones: Persigue eliminar las tensiones internas para eliminar o reducir lacorrosión bajo tensiones o esfuerzos. El ciclo térmico, consta de un calentamiento a una temperatura

comprendida entre 350 C y 430 C, mantenimiento durante 1 a 2 horas a esa temperatura, y un posteriorenfriamiento al aire.

Fase Sigma ( ): Se puede formar por la presencia de la ferrita delta () en los aceros. Dicha faseferrítica es rica en cromo y en otros elementos (como el Mo) que actúan como estabilizadores de la ferrita, pero

carece de Ni y de otros elementos estabilizadores de la austenita.

Por lo anterior, la fase ferrita delta es indeseable.

Cuando los aceros inoxidables se mantienen durante períodos largos de tiempo a temperaturas

comprendidas entre los 600 C y los 820 C, la ferrita delta se convierte en un compuesto intermetálico dehierro y cromo (fase sigma), la cual se caracteriza por una fuerte pérdida de ductilidad y resiliencia, alcanzandouna dureza superior a los 900 HV, alta fragilidad, contracción volumétrica (al darse la transformación),aparición de fisuras, y dificultad para ser trabajado en caliente.

Unicamente, la fase ferrita delta es requerida, cuando se tienen piezas fundidas de acero inoxidable

austenítico, o en cordones de soldadura, por cuanto obstaculiza las rotura en caliente de las uniones. En aceros

inoxidables Duplex, la ferrita delta, eleva la resistencia a la corrosión bajo esfuerzos y la resistencia al desgaste(al transformarse en la fase sigma).


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Dicho fenómeno de precipitación, es conocido como “Sensibilización”.

Obsérvese el diagrama de solubilidad del carbono en una aleación de Hierro + 18%Cromo +8%Níquel, (en el apéndice):

A temperatura ambiente, la austenita está sobresaturada de carbono; si es llevada a un rango de

temperaturas comprendido entre los 500 C y los 800 C, y mantenida en el mismo, entonces se provocará la precipitación de los carburos de cromo, o sea, se “sensibilizará” al acero. De esta forma, las zonas vecinas al borde de grano, presentan un contenido de Cromo < 12% y por tanto, ante un medio corrosivo, se provocará la

corrosión “intergranular”.

Entonces, el término de “sensibilización” se relaciona con el hecho de que se provoca unempobrecimiento de Cromo, independientemente de sí el mismo ha sucedido por causa de un:

- Lento enfriamiento.- Tratamiento térmico equivocado, realizado en el rango de temperaturas críticas, y

- Soldadura, no conducida adecuadamente.

Para contrarrestar o reducir los perjuicios de la sensibilización se puede:

i.

Utilizar aceros de bajo %C (en la AISI, se denominan con la letra “L” (L = lowered =reducido en carbono), por ejemplo el AISI 304L, AISI 316L, etc..

ii. Realizar el tratamiento térmico de solubilización de forma que se permita una mejor

disolución de los carburos que estén presentes, continuándose el mismo, con un rápido

enfriamiento.

iii. Utilizar aceros inoxidables, conocidos como aceros estabilizados, esto es, aceros quecontienen Titanio (A.I.S.I. 321) o Niobio y Tantalio. Estos aceros han sufrido un tratamiento

de estabilización, que consiste en dar al acero, una solubilización, seguida de un calentamientodurante 2 horas como mínimo, a la temperatura de 885 C, para provocar una fina y dispersa

precipitación de carburos de los elementos estabilizadores, previniendo de esta forma la

precipitación de carburos de cromo.


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442, 446: Contienen valores superiores de contenido de Cromo. Se aplican en

servicio a altas temperaturas, partes de hornos, quemadores, recuperadores, buen desempeño aún en ambiente

sulfuroso.

434: Contiene más porcentaje de Molibdeno.

436: Es un acero inoxidable ferrítico que mejora la resistencia a la corrosión y el trabajo

en caliente, por lo cual contiene mayores porcentajes de Molibdeno, Niobio y Tantalio.

409: Se utiliza en la fabricación de tubos de escape de vehículos. Es de menor costo y presenta mayor contenido de Titanio, pero menor contenido de Cromo.

429: Este acero presenta menor contenido de Cromo, pero tiene mejor característica de

soldabilidad. Se utilizan en equipos para ácido nítrico.


a. Recocido: Persigue eliminar o reducir las tensiones internas producidas por la deformación plásticaen frío, o por la soldadura.

Dicho tratamiento consiste en calentar hasta un rango de temperaturas, comprendido entre los 605 C ylos 830 C, valor que NO debe ser superado, para evitar el agrandamiento del tamaño de grano. A continuación,trás el tiempo de mantenimiento en dicho rango térmico, se realiza el temple en aire o agua, teniendo la

precaución de atravesar rápidamente el rango de temperaturas comprendido entre 560 C a 350 C, para evitar el peligro de fragilización (conocido como “fragilización a los 475 ºC”).

En la fragilización, se forma una fase “ALFA PRIMA ( ’)” más rica en cromo, acompañada de la

descomposición de la solución sólida alfa, la cual tiende a volverse inestable por debajo de los 516 C.

El fenómeno de la fragilización, es reversible, pudiendo ser eliminado mediante un calentamientohasta (aproximadamente) 600 C, dándosele posteriormente un rápido enfriamiento hasta la temperatura


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ser sensibilizados, o sea, de presentar corrosión intergranular.

Para remediar la “sensibilización” de estos aceros se recomienda realizar un recocido a una temperatura próxima a los 800 C.

Aceros Inoxidables Ferríticos de Base Intersticial:

En los últimos años se han estudiado ampliamente, los aceros de aleaciones Hierro + Cromo +Molibdeno, de poco contenido de elementos intersticiales (denominados aceros ELI = Extra Low Intersticials).

En estos aceros, con estructura ferrítica, los contenidos de elementos intersticiales, tales como elcarbono y el nitrógeno, son mantenidos (mediante avanzadas tecnologías, como A.O.D., V.I.M = Vacuum Induction Melting) en niveles muy bajos (entre 0.015% y 0.03%), con el fin de mejorar la resistencia a lacorrosión.

El mismo fin se persigue, con la adición de Molibdeno.

Resulta, entonces, un acero inoxidable ferrítico, que suma a sus buenas cualidades, la de una resistencia

a la corrosión similar o aún superior a la de los aceros inoxidables austeníticos.

Para estos aceros, la soldadura debe ser muy controlada y debe realizarse en atmósfera protegida , puesde lo contrario se absorben los elementos intersticiales.

Estos aceros, encuentran aplicación en intercambiadores de calor, condensadores, bombas, recipientes,

industria farmacéutica y alimenticia, y su costo es competitivo con los austeníticos.

Aceros Inoxidables Duplex:

Estos aceros presentan estructura austenoferrítica, debido a un balance del contenido de Cromo(18.5% - 28%), Níquel (4.5% - 6.5%) y (por lo general) Molibdeno (1.5% - 3%).


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420F:Se utiliza en cuchillería de maquinado fácil, por lo que tiene más contenido de Azufre

y Fósforo.

416:Acero similar al 420F, pero con menor contenido de Carbono. Se utiliza en la fabricaciónde rodetes fundidos de turbinas.

416Se: Para mejorar la maquinabilidad del 416, se le aumenta el contenido de Selenio

(0,15%).

414: En este acero se ha aumentado el contenido de Níquel (1,25% a 2,50%), para mejorar la

resistencia a la corrosión. Se fabrican rodetes fundidos de turbinas, muelles y cuchillos.

431: Acero similar al 414, pero en el que también se ha aumentado la cantidad porcentualde Cromo (15% a 17%). Se utilizan en la fabricación de piezas de turbinas de mejores propiedades mecánicas

y de mayor resistencia a la corrosión, piezas para aviones.

440A, 440B, 440C: En estos aceros inoxidables martensíticos, aparece en su composición

química el Molibdeno (0,75%), con lo cual mejoran su comportamiento mecánico, resistencia a corrosión y

mejor resiliencia, utilizándose en la fabricación de cuchillos con buena resistencia al desgaste y alta dureza,

instrumental quirúrgico, bolas de durómetros y de rodamientos.

422: Este acero contiene Molibdeno (0,755 a 1,25%), Níquel (0,5% a 1,0%), Wolframio(0,75% a 1,25%) y Vanadio (0,15% a 0,30%), lo cual lo faculta para presentar buenas características

mecánicas en servicio a alta temperatura.

O sea, resumiendo, estos aceros, encuentran aplicación en la fabricación de paletas de turbinashidráulicas, partes de válvulas, colectores, cojines o industria extractiva.


a. Recocido Completo o Recocido de Maquinabilidad: Se calienta el acero a una temperaturaalrededor de la crítica (campo austenítico), se mantiene a esa temperatura y posteriormente se enfría

primeramente en el horno y después, en aire, teniendo la precaución de no sensibilizarlo.


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d. Recocido de Alivio de Tensiones: Se realiza a temperaturas del orden de los 150 C a 430 Cmáximo. A veces cuando el acero inoxidable martensítico es de alto contenido de carbono, éste

tratamiento sustituye al de revenido.

B I B L I O G R A F I A:Ref. Nº D e s c r i p c i ó n

1 Sydney H. Avner, (tr.) J. Aguilar y J. de la Rubia; “Introducción a la Metalurgia Física”,(México; McGraw Hill, Segunda Edición, 1979).

2

Richard A. Flinn, Paul K. Trojan, (tr.) Gustavo Tovar Sánchez; "Materiales de Ingeniería ysus aplicaciones", (México: Tercera Edición; McGraw-Hill, 1991).

3 Hans Stüdeman, (tr.) Alfredo Díaz Beltrán; “Tratamiento Térmicos de los Aceros”, (Bilbao:Manual del Ingeniero, Vol. XII, URMO S.A. de Ediciones, Primera Edición, 1980).



5 Vicente Chiaverini, “Aceros y Fundiciones de Hierro”, (Brasil: Instituto Latinoamericano delFierro y el Acero (ILAFA), Primera Edición, 1985).



8 Adrián Inchaurza Zabala, “Aceros Inoxidables y Aceros Resistentes al calor ”,(México:Editorial LIMUSA, 1981).


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ACEROS – 3-Otros:


Aceros Inoxidables P.H.


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I n d i c e .-

Contenido Página

Aceros Inoxidables P. H. o Endurecibles por Precipitación 3

Aceros P. H. Austeníticos 3

Aceros P. H. Martensíticos 3

Aceros P. H. Semi-austeníticos 4

Otros Aceros Inoxidables 4


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IV. ACEROS INOXIDABLES P.H o ENDURECIBLES POR PRECIPITACION:

Se denominan con las siglas “P.H = Precipitation Hardening” una serie de aceros inoxidables quetienen aplicación en la industria aeronáutica, aerospacial y bélica, debido a las altas características mecánicas

que poseen, unidas a la buena resistencia a la corrosión que presentan.

Los aceros típicos son de la serie A.I.S.I. 600 aunque es más común enco

Selección de Aceros DeBriones

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