NICO INDUSTRIAL CENTRO INDUSTRIAL MANTENIMIENTO INTEGRAL CIMI GIRON

Transcripción

1 ACEROS APRENDIZ: Edwin Capacho Molina Cesar Augusto Rodriguez V. Julio Cesar Tarazona Jose Jose Castañeda Oscar Terence Gustavo Adolfo Orozco Juan Carlos Ramírez FICHA: INSTRUCTOR: Luis Vargas MANTENIMIENTO ELECTROMECÁNICO INDUSTRIAL CENTRO INDUSTRIAL MANTENIMIENTO INTEGRAL CIMI GIRON 2014

2 ACEROS AL CARBON: Aceros Inoxidables comerciales: Aleaciones de acero inoxidable comerciales más comunes: Acero inoxidable extra suave: contiene un 13 % de Cr y un 0,15 % de C. Se utiliza en la fabricación de: elementos de máquinas, álabes de turbinas, válvulas, etc. Tiene una resistencia mecánica de 80 kg/mm² y una dureza de HB. Acero inoxidable 16Cr-2Ni: tiene de 0,20 % de C, 16 % de Cr y 2 % de Ni; resistencia mecánica de 95 kg/mm² y una dureza de HB. Se suelda con dificultad, y se utiliza para la construcción de álabes de turbinas, ejes de bombas, utensilios de cocina, cuchillería, etc. Acero inoxidable al cromo níquel 18-8: tiene un 0,18 % de C, un 18 % de Cr y un 8 % de Ni Tiene una resistencia mecánica de 60 kg/mm² y una dureza de Hb, Es un acero inoxidable muy utilizado porque resiste bien el calor hasta 400 C Acero inoxidable al Cr- Mn: tiene un 0,14 % de C, un 11 % de Cr y un 18 % de Mn. Alcanza una resistencia mecánica de 65 kg/mm² y una dureza de HB. Es soldable y resiste bien altas temperaturas. Es magnético. Se utiliza en colectores de escape.

3 ACEROS ALEADOS Se da el nombre de aceros aleados a los aceros que además de los cinco elementos: carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre, también contienen cantidades relativamente importantes de otros elementos como molibdeno, cromo, níquel, etc., que sirven para mejorar algunas de sus características fundamentales. También pueden considerarse aceros aleados, a los aceros con mayor proporción que los porcentajes normales de los aceros al carbono de los cuatro elementos diferente del carbono que antes hemos citado y cuyos límites superiores suelen ser los siguientes: Si = 0,50%, Mn = 0,90%, P = 0,10%, S = 0,10% Los elementos de aleación más frecuentes que se utilizan para la fabricación de aceros aleados son: níquel, manganeso, cromo, vanadio, wolframio, molibdeno, cobalto, silicio, cobre, titanio, zirconio, plomo, selenio, niobio, aluminio y boro.

4 Clasificación de los aceros aleados Según su estructura En estado normalizado se diferencian según su estructura seis clases de aceros: perlática, martensítica, austenítica, con carburos, ledeburítica y ferrítica. La formación de las tres primeras clases está indicada claramente en las curvas de enfriamiento trazadas durante el normalizado (enfriamiento al aire). En los aceros con poco de elementos aleadores, la curva en forma de C está situada tan próxima a la ordenada inicial (poca estabilidad de la austenita), la curva de enfriamiento la cruza en la zona de formación de la mezcla de ferrita y cementita, es decir, de perlita(fig.1 Diagrama de descomposición isotérmica de la austenita para tres clases de aceros. Según su utilización

5 Aceros en los que tiene una gran importancia la templabilidad Aceros de gran resistencia Aceros de cementación Aceros de muelles Aceros indeformables Aceros de construcción Aceros de gran resistencia Aceros de cementación Aceros para muelles Aceros de nitruración Aceros resistentes al desgaste Aceros para imanes Aceros para chapa magnética

6 Aceros inoxidables y calor Aceros de herramientas: Aceros rápidos Aceros de corte no rápidos Aceros indeformables Aceros resistentes al desgaste Aceros para trabajos de choque Aceros inoxidables y resistentes al calor ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARESISTENTES Es la familia de aceros más recientes de las cinco. Estos aceros son más baratos que los aceros convencionales debido a que contienen menor cantidad de materiales costosos de aleación, sin embargo se les da un tratamiento especial que hace que su resistencia sea mucho mayor que la del acero al carbón. Este material se emplea para la fabricación de vagones porque al ser más resistente, sus paredes son más delgadas, con lo que su capacidad de carga es mayor. Además al pesar meno también se puede cargar con un mayor peso, también se emplea para la fabricación de estructuras de edificios.

7 ACEROS INOXIDABLES: En metalurgia, el acero inoxidable se define como una aleación de acero con un mínimo del 10 % al 12 % de cromo contenido en masa. Otros metales que puede contener por ejemplo son el molibdeno y el níquel. El acero inoxidable es un acero de elevada resistencia a la corrosión, dado que el cromo, u otros metales aleantes que contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro (los metales puramente inoxidables, que no reaccionan con oxígeno son oro y platino, y de menor pureza se llaman resistentes a la corrosión, como los que contienen fósforo). Sin embargo, esta capa puede ser afectada por algunos ácidos, dando lugar a que el hierro sea atacado y oxidado por mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros elementos aleantes; los principales son el níquel y el molibdeno.

8 Acero microaleado Acero microaleado (o en inglés, High-strength low-alloy (HSLA) Steel) es un tipo de aleación metálica que provee mejores propiedades mecánicas o mejor resistencia a la corrosión que los acero. Los aceros microaleados difieren de otros aceros en que no son fabricados para cumplir una composición química específica sino para cumplir con propiedades mecánicas específicas. Tienen un contenido de carbono entre 0,05% y 0,25% en peso para mantener la conformabilidad y la soldabilidad. Otros elementos de aleación incluyen hasta un 2,0% de manganeso y pequeñas cantidades de cobre, níquel, niobio, nitrógeno, vanadio, cromo, molibdeno, titanio, calcio, tierras raras, o zirconio. El cobre, titanio, vanadio y niobio son agregados para incrementar la resistencia. Estos elementos tienen por objeto alterar la microestructura de los aceros al carbono, la cual es generalmente una mezcla de ferrita-perlita, para producir una dispersión muy fina de aleaciones de carburos en una matriz casi pura de ferrita. Esto elimina el efecto de reducción de la tenacidad provocado por la fracción en volumen de perlita, aunque manteniendo e incrementando la resistencia del material mediante el refinamiento del tamaño de grano, el cual en el caso de la ferrita incrementa la tensión de fluencia en un 50% para cada reducción a la mitad del tamaño de grano promedio. El endurecimiento por pre precipitado juega un rol menor también.

9 Acero microaleado La tensión de fluencia para estos aceros puede estar entre 250 MPa y 590 MPa. Debido a su mayor resistencia y tenacidad, los aceros microaleados suelen requerir entre un 25% y un 30% más de energía para conformarse, en comparación con aceros al carbono. El cobre, silicio, níquel, cromo y fósforo son agregados para incrementar la resistencia a la corrosión. El zirconio, calcio y las tierras raras son agregados para controlar la forma de las inclusiones de sulfuros, que incrementa la conformabilidad. Son necesarios porque la mayoría de los aceros microaleados tienen propiedades altamente dependientes de la dirección considerada. La conformabilidad y la resistencia al impacto pueden variar significativamente cuando son ensayados longitudinal o transversalmente al grano. Las flexiones paralelas al grano longitudinal son más propensas a fisurarse cerca del borde externo debido a las tensiones de tracción provocadas. Esta característica direccional se ve significativamente reducida en los aceros microaleados que han sido tratados para el control de las formas de sulfuros. Son utilizados en autos, camiones, grúas, puentes, montañas rusas y otras estructuras que son diseñadas para manejar grandes tensiones o que necesitan una relación tensión-peso alta. Los

10 aceros microaleados son utilizados en general con secciones que resultan entre un 20% y 30% más livianas que las que corresponderían a aceros al carbono para la misma resistencia. Los aceros microaleados también son más resistentes a la corrosión que la mayoría de los aceros debido a su falta de perlita las finas capas de ferrita (casi hierro puro) y cementita. El Ángel del Norte es un ejemplo conocido de una estructura de acero microaleado sin pintar (la aleación específica utilizada se llama COR-TEN e incluye una pequeña cantidad de cobre). Los aceros microaleados tienen densidades de alrededor de 7800 kg/m³.4 Clasificaciones Aceros para intemperie: Aceros que tienen mejor resistencia a la corrosión. Un ejemplo común es el COR-TEN. Aceros de laminado controlado: Aceros laminados en caliente que tienen una estructura de austenita fuertemente deformada que se van a transformar en una estructura de ferrita muy fina equiaxiada al enfriarse. Aceros de perlita reducida: Aceros de bajo contenido de Carbono que resultan con poco o nada de perlita, pero principalmente un grano muy fino de matriz ferrifica. Son endurecidos por pre precipitado. Aceros microaleados (propiamente dichos): Aceros que tienen agregados de muy pocas cantidades de Niobio, Vanadio y/o Titanio para obtener un tamaño de grano refinado y/o endurecimiento por pre precipitado.

11 de aceros microaledos Un tipo común de aceros microaledos son los de conformabilidad mejorada. Tienen una tensión de fluencia de hasta 550 MPa, pero sólo cuestan un 24% más que los aceros A 36( psi (250 MPa)). Una de las desventajas de este acero es que es entre un 30% y un 40% menos ductividad. En los Estados Unidos de Norteamérica estos aceros están normalizados por los estándares ASTM A1008/A1008M y A1011/A1011M para láminas de metal y A656/A656M para placas. Estos aceros fueron desarrollados para la industria automotriz, para reducir peso sin perder resistencia. Ejemplos de su uso incluye vigas en puertas anti-robo, elementos de chasis, refuerzos y soportes de montaje, partes de suspensión y dirección, parachoques y ruedas. Grados SAE La Society of automotive engineers (SAE) mantiene estándares para grados de acero HSLA debido a que son usualmente utilizados en aplicaciones automotrices. Composiciones de grado de acero SAE HSLA

12 Grado % Carbono (máx) % Manganeso (máx) % Fósforo (máx) % Azufre (máx) % Silicio (máx.) Notas 942X Tratado con niobio o vanadio 945A C X Tratado con niobio o vanadio 950A B C D X Tratado con niobio o vanadio 955X Tratado con niobio, vanadio o nitrógeno 960X Tratado con niobio, vanadio o nitrógeno 965X Tratado con niobio, vanadio o nitrógeno 970X Tratado con niobio, vanadio o nitrógeno 980X Tratado con niobio, vanadio o nitrógeno Propiedades mecánicas de aceros SAE HSLA

13 Aceros de cementación Son apropiados para cementación los aceros de bajo contenido de carbono. El cromo acelera la velocidad de penetración del carbono. Los aceros al cromo níquel tienen buenas cualidades mecánicas y responden muy bien a este proceso. Una concentración de níquel por encima del 5% retarda el proceso de cementación. Según sean los requisitos de dureza y resistencia mecánica existen varios tipos de aceros adecuados para recibir el tratamiento de cementación y posterior tratamiento térmico. Tipos de aceros para cementación Aceros para cementación al carbono: Cementación a 900 C C, primer temple a 880 C C en agua o aceite, segundo temple a 740 C C en agua. Revenido a 200 C como máximo

14 Nitruración La nitruración es un tratamiento térmico que se le da al acero. El proceso modifica su composición añadiendo nitrógeno mientras es calentado. El resultado es un incremento de la dureza superficial de las piezas. También aumenta la resistencia a la corrosión y a la fatiga. Una variante de este tratamiento, es el proceso tenifer.