ACEROS. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 1
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1 ACEROS 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 1
2 ACERO BASES 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 2
3 ALTO HORNO 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 3
4 Los aceros son aleaciones básicamente de Hierro y Carbono, con porcentajes de este último que oscilan entre 0,05 y 2.1 %. A partir de 2.1% C aparecen las fundiciones o también llamadas hierros fundidos. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 4
5 ALEACIONES TIENEN MUCHAS VENTAJAS SOBRE LOS METALES PUROS: MAYOR DUREZA MAYOR RESISTENCIA A LA TRACCIÓN MAYOR RESISTENCIA A LA ABRASIÓN Tf MENOR QUE AL MENOS UNO DE LOS COMPONENTES MEJOR ASPECTO MÁS ECONÓMICAS QUE POR LO MENOS UNO DE LOS COMPONENTES 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 5
6 DESVENTAJAS: SON MENOS DÚCTILES Y MALEABLES POR TANTO MÁS FRÁGILES. MENOR CONDUCTIBILIDAD ELÉCTRICA. MENOR CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 6
7 El hierro pudelado es un hierro con un % C muy pequeño muy utilizado antiguamente, caracterizándose por sus bandas de escoria en la microestructura. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 7
8 Fe pudelado compuesto de ferrita(zonas blancas) y bandas negras de escoria aproximadamente paralelas debido al forjado. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 8
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10 OTROS ALEANTES Además de el C el acero lleva otros elementos químicos, como el azufre, el fósforo, silicio, manganeso, provenientes de su manufactura inicial y cobre, niquel y otros de la chatarra., 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 10
11 Y cuyos límites superiores suelen ser generalmente los siguientes: Si=0.50%; Mn=0.90%; P=0.100% y S=0.100%. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 11
12 Mientras que algunos otros se añaden intencionalmente, bien para incrementar algunas propiedades específicas como la resistencia, dureza, resistencia química etc. o para facilitar algún proceso de fabricación, como puede ser el mecanizado; tal es el caso del cromo, níquel, el molibdeno etc. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 12
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14 Algunas nociones sobre solubilidad 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 14
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16 Los elementos pueden presentar: 1-Solubilidad parcial. 2-Total 3-Ninguna 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 16
17 Reglas de Hume- Rothery para solubilidad 1. Que el tamaño atómico sea aproximadamente igual(menor de 15%). 2. Misma valencia 3. La diferencia en lectronegatividad sea baja. 4.Y que presenten la misma estructura cristalina. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 17
18 Las soluciones pueden ser SUSTITUCIONALES INTERSTICALES 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 18
19 Soluciones Sólidas intersticiales 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 19
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21 Soluciones Sólidas Sustitucionales 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 21
22 Fases del Fe puro Fe delta o Fe (BCC) Fe gama o Fe ץ (FCC). Fe alfa o Fe α (BCC). 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 22
23 Compuestos 1.Relación fija entre átomos: Compuestos estequiométricos. 2.Relación no fija: de rango amplio o soluciones intermedias 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 23
24 Fases y microconstituyentes en los aceros ordinarios al C bajo condiciones de equilibrio Fe delta o Fe (BCC) Fe alfa o Fe α (FCC). Fe gama o Fe ץ (BCC). Cementita(Ø) o fase theta. Perlita. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 24
25 Ferrita alfa 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 25
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27 Perlita 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 27
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29 Fases y microconstituyentes en los aceros ordinarios al C bajo condiciones de no equilibrio: MARTENSITA BAINITA 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 29
30 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 30
31 Su resistencia a la tracción de 170 a 250 kg/mm 2 y un alargamiento del 0.5 al 2.5 %, muy frágil, presenta un aspecto acicular(agujas) formando grupos en zigzag con ángulos de 60 grados. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 31
32 Bainita inferior y superior 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 32
33 La estructura del acero como vimos se compone de una mezcla de las diferentes fases, con diversas propiedades mecánicas. Las proporciones de estas fases y sus composiciones serán determinantes del comportamiento de este material 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 33
34 CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 34
35 De acuerdo al diagrama Fe-C, los aceros se clasifican en: Aceros eutectoides si el % C = 0.77 Aceros hipereutectoides, si el % C > 0.77 Aceros hipoeutectoides, si el % C < /04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 35
36 Son los aceros que se utilizan para la fabricación de piezas, órganos o elementos de máquinas, motores, instalaciones, carriles, vehículos, etc. En este grupo se incluyen todos los aceros que normalmente se emplean para la fabricación de útiles o herramientas destinados a modificar la forma, tamaño y dimensiones de 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 36 los materiales por cortadura, por
37 EL PAPEL DEL CARBONO EN EL ACERO EL C SE EXPRESA EN LOS ACEROS COMO % SE DA COMO CENTÉSIMAS. EL % C TIENE UNA GRAN INFLUENCIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LOS ACEROS: A MAYOR %C, MAYOR RESISTENCIA MECÁNICA. O SEA QUE SE INCREMENTA EL ESFUERZO DE CEDENCIA, ESFUERZO MAX. DE TRACCIÓN Y EL ESFUERZO DE ROTURA. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 37
38 La resistencia de un acero al carbono con 0.5% de carbono es más de dos veces superior a la de otro con 0.1%. Además, como puede apreciarse en la figura siguiente, si el contenido de carbono llega al 1%, la resistencia casi se triplica con respecto al nivel de referencia del 0.1%. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 38
39 Efecto del % C en la resistencia de los aceros 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 39
40 Efectos negativos del C El carbono, sin embargo, generalmente reduce la ductilidad del acero y por tanto aumenta la fragilidad. La ductilidad es una medida de la capacidad de un material para deformarse en forma permanente, sin llegar a la ruptura. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 40
41 Un acero de 0.1%. de carbono es más de cuatro veces más dúctil que otro con 1% de carbono y dos veces más que un tercero con 0.5% de carbono: 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 41
42 Clasificación de los aceros según el % de C De bajo contenido de Carbono: %C<0.25 aprox. De medio contenido de Carbono: %Centre 0.25 y 0.60 aprox. De alto contenido de Carbono: %C entre 0.6 y 1.2 aprox. Ultraalto contenido de Carbono: %C entre 1.2 y /04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 42
43 ACEROS DE BAJO CONTENIDO DE CARBONO Son fácilmente deformables, cortables, maleables, maquinables, soldables; en una palabra, son muy "trabajables". Muy económicos. Por eso, con estos aceros se hacen gran cantidad de lámimas, tornillos, remaches, bujes, puertas, ventanas, muebles, cerchas, tuberías, perfilería etc.. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 43
44 Además, con ellos se fabrican buenas varillas para refuerzo de concreto, las estructuras de edificios y puentes que no requieran alto desempeño, la carrocería de los automóviles y las corazas de los barcos. Son los más económicos y mayor producción. En general se usan en piezas que no requieran alto desempeño 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 44
45 ACEROS DE MEDIO C Entre 0.25% y 0.6%, se emplean cuando se quiere mayor resistencia, pues siguen manteniendo un buen comportamiento dúctil aunque su soldadura ya requiere cuidados especiales. Puede ser forjado. Obviamente son mas frágiles que los anteriores. Con estos aceros se hacen piezas para maquinarias que requieran mejores propiedades como ejes, engranes, cañones de fusil, hachas, azadones, picos, martillos, piezas de armas, tornillería más exigente, etc.. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 45
46 ACEROS DE ALTO CONTENIDO DE CARBONO Los aceros de alto carbono, entre 0.6% y 1.2%, presentan alta resistencia, son muy duros pero su fragilidad es alta y son difíciles de soldar. Muchas herramientas son de acero de alto carbono: cinceles, limas, algunos machuelos, sierras, barras, etc. pero teniendo en cuenta que conllevan un tratamiento térmico para modificar su fragilidad. Los rieles de ferrocarril también se fabrican con aceros de ese 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 46 tipo.
47 ACEROS DE ULTRA ALTO CARBONO Son aceros entre 1.2 y 2.1% C A pesar de que se han usado desde tiempos remotos sobre todo por los árabes(aceros de Damasco) sólo se ha comprendido recientemente su formulación. Se han utilizado principalmente para la fabricación de espadas, sables, cuchillos etc. Requieren un proceso especial. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 47
48 Clasificación de los aceros según la AISI-SAE SE IDENTIFICAN POR CUATRO DÍGITOS: X X X X EL PRIMER DÍGITO X: INDICA EL ALEANTE PRINCIAPL EN >%. SI ES: EL 1 INDICA AL C. EL 2 INDICA AL Ni. EL 3 INDICA AL Ni-Cr. EL 4 INDICA AL Mo. EL 5 INDICA AL Cr. EL 6 INDICA AL CR-Va. EL 7 INDICA AL Cr- W. EL 8 INDICA AL Ni-Cr- Mo, ALEANTE PRPAL EL Mo. EL 9 INDICA AL Ni-Cr-Mo, ALEANTE PRPAL EL Ni. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 48
49 EL SEGUNDO DÍGITO X X INDICA UN ALEANTE ADICIONAL ADEMÁS DEL C o EL % DE EL ELEMENTO PRINCIPAL. SI ES CERO INDICA LA AUSENCIA DE ESE OTROELEMENTO ALEANTE PRINCIAPAL. EL TERCERO Y CUARTO DÍGITO X X X X INDICAN EL % DE C EN CÉNTESIMAS. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 49
50 POR TANTO SI EL PRIMER DÍGITO ES 1 ES UN ACERO AL C. SI EL SEGUNDO ES CERO SE TRATA DE UN ACERO ORDINARIO AL C. EJEMPLO: ACERO 1020 ACERO AL C CON 0.20% C 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 50
51 EJEMPLO: SI EL PRIMER Y SEGUNDO DÍGITO FUERAN 23 SE TRATARÁ SE UN ACERO AL Ni CON 3,5% Ni Y SI EL TERCERO Y CUARTO FUERAN 40 ó SEA EL ACERO 2340 TENDRÍA 0.40% C 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 51
52 Nº AISI: Descripción.Ejemplo10XXSon aceros sin aleación con 0,XX % de C(1010; 1020; 1045) 41XXSon aceros aleados con Mn, Si, Mo y Cr ej XX.Son aceros aleados con Cr, Mn, Si y (5160) 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 52
53 CLASIFICACIÓN ACEROS 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 53
54 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 54
55 Aceros aleados Se da el nombre de aceros aleados a los aceros que además de los cinco elementos: carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre, contienen también cantidades relativamente importantes de otros elementos como el cromo, níquel, molibdeno, etc., que sirven para mejorar alguna de sus características fundamentales 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 55
56 También puede considerarse aceros aleados los que contienen alguno de los cuatro elementos diferentes del carbono que antes hemos citado, en mayor cantidad que los porcentajes que normalmente suelen contener los aceros al carbono, y cuyos límites superiores suelen ser generalmente los siguientes: Si=0.50%; Mn=0.90%; P=0.100% y S=0.100%. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 56
57 Los elementos de aleación que más frecuentemente suelen utilizarse para la fabricación de aceros aleados son: Níquel, Manganeso, Cromo, Vanadio, Wolframio, Molibdeno, Cobalto, Silicio, Cobre, Titanio, Circonio, Plomo, Selenio, Aluminio, Boro y Niobio. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 57
58 Utilizando aceros aleados es posible fabricar piezas de gran espesor, con resistencias muy elevadas en el interior de las mismas. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 58
59 En elementos de máquinas y motores se llegan a alcanzar grandes durezas con gran tenacidad 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 59
60 Es posible fabricar mecanismos que mantengan elevadas resistencias, aún a altas temperaturas 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 60
61 Hay aceros inoxidables que sirven para fabricar elementos decorativos, piezas de maquinas y herramientas, que resisten perfectamente a la acción de los agentes corrosivos. Es posible preparar troqueles de formas muy complicadas que no se deformen ni agrieten en el temple, etc 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 61
62 Clasificación de los aceros aleados de acuerdo con su utilización Aceros en los que tiene una gran importancia la templabilidad: 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 62
63 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 Aceros inoxidables y resistentes al calor 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 63
64 ACEROS DE HERRAMIENTAS ES EL ACERO AL C ó ALEADO CAPAZ DE SER TEMPLADO y REVENIDO Y FABRICADO EN CONDICIONES ESPECIALES. SE USAN EN HTAS. MANUALES Y MECÁNICAS Y DONDE SE REQUIERA RESISTENCIA AL DESGASTE. NO SE INCLUYEN LOS DE GRANDES TONELAJES, COMO LOS DE: DESTORNILLADORES, MATRICES, MARTILLOS, ETC 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 64
65 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. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 65
66 SIN EMBARGO MUCHAS HERRAMIENTAS NO SE FABRICAN ENA ACEROS DE HTAS. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 66
67 CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS DE HTAS SEGÚN AISI. CORRESPONDE A UNA LETRA Y UN NÚMERO. LA LETRA INDICA UN GRUPO ESPECIAL Y EL NÚMERO LA COMPOSICIÓN ESPECÍFICA DENTRO DEL GRUPO. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 67
68 EJEMPLO: ACERO TEMPLADO EN AGUA (W) (de water). W1 C( ) Cr---- V---- W4 C( ) ACEROS RESISTENTES AL IMPACTO(S). S1,S2 ACEROS DE TEMPLE EN ACEITE(0)(de oil). O1, O2,. ACEROS DE TEMPLE EN AIRE(A)( de air) A1, A2, A3.. ACEROS DE TRABAJO EN CALIENTE(H) (de hot) 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 68
69 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 69
70 ACEROS INOXIDABLES CONTIENEN UN 12% Cr MÍNIMO TIENEN UNA DELGADA CAPA DE ÓXIDO DE CROMO PROTECTORA. EL Cr ES ESTABILIZADOR DE LA FERRITA O SEA QUE LA BAJA HASTA T amb. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 70
71 CLASIFICACIÓN 2XX Cr- Ni- Mn AUSTENÍTICOS PUEDEN TENER HASTA 26%Cr Y 22%Ni. EL Ni PUEDE SER REMPLAZADO POR Mn BAJO %C(0.03) NO TEMPLABLES. NO MAGNÉTICOS. MUY DÚCTILES 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 71
72 SERIE 3XX Cr-Ni IGUAL A LOS ANTERIORES 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 72
73 SERIE 4XX MARTENSÍTICOS AL Cr(MENOR 17%) Y 0.5-1%C TEMPLABLES MAGNÉTICOS BUENA DUREZA BUENA RESISTENCIA AL DESGASTE BUENA RESISTENCIA MECÁNICA SE CALIENTAN A 1200ºC Y SE TEMPLAN 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 73
74 SERIE 4XX AL Cr( ) NO TEMPLABLES FERRÍTICOS MAGNÉTICOS 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 74
75 SERIE 5XX AL BAJO Cr RESISTENTE A T ELEVADA 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 75
76 ACEROS HADFIELD CONTIENEN Mn ENTRE 12 Y 14% C ENTRE 1 Y 1.4% ES AUSTENÍTICO EN MUY TENAZ Y RESISTENTE AL DESGATE( MUY DURO) SE ENDURECE AL TRABAJARSE EN FRIO. MARTENSITA EN COLCHÓN DE AUSTENITA. USOS: GRAGAS, QUEBRANTADORAS, TRITURADORAS ETC. 15/04/2015 ELABORÓ MSc EFRÉN GIRALDO T. 76
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