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5/11/2018 04 Introduc Metalurgia Sold Aceros y Su ad - slidepdf.com
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Son aleaciones de hierro con otros elementos dealeación, de los cuales, el más destacado es elcarbono.
Se los clasifica en cuatro grupos:Aceros para construcciones mecánicas.
Aceros estructurales laminados en caliente.Aceros para herramientas.
Aceros inoxidables.
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Los contempla la norma IRAM–IAS–U–500–600 y los
identifica con cuatro dígitos.Serie 1XXX: aceros al carbono, por ejemplo los IRAM(SAE) 1008; 1010; 1020; 1038; 1040; 1045; 1060; 1070.
Serie 11XX y 12XX: aceros resulfurados para fácilmecanizado, por ejemplo los IRAM 1212 Y 12L14.Serie 13XX: aceros al carbono – manganeso, por ejemploel IRAM 1340.Serie 2XXX: aceros al níquel, por ejemplo el IRAM 2340.
Serie 3XXX: aceros al cromo - níquel, por ejemplo losIRAM 3115; 3315 y 3340.
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Serie 4XXX: aceros al molibdeno, por ejemplo los IRAM
4140 y 4340.Serie 5XXX: aceros al cromo, por ejemplo los IRAM 5150y 52100.
Serie 6XXX: aceros al cromo - vanadio, por ejemplo elIRAM 6150.
Serie 8XXX: aceros al cromo – níquel – molibdeno, porejemplo el IRAM 8620.
Serie 9XXX: aceros al silicio – manganeso, por ejemplo elIRAM 9260.
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Los contempla la norma IRAM–IAS–U–500–503.Se los identifica con la resistencia al límite defluencia expresado en daN/mm2 precedido por laletra F, por ejemplo: F24; F36 (equivalentes a St 37y St 52 de las normas DIN).
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MÁQUINAS ALTERNATIVASSRESISTEN. ALIMPACTO
MOLDES PARA INYECCIÓN DE PLÁSTICOSPmedio C y mediaaleación
HERRAM. CORTANTESTEMPLABLE EN AGUA, BAJA DEFORMABIL.
Dalto C y altaaleación
PEINES Y CALIBRESTEMPLABLE EN ACEITE, BAJA DEFORMABIL.
Oalto C y bajaaleación
HERRAM. POCO SOLICITADASTEMPLABLE EN AGUA
Wal CPÁRATRABAJOENFRÍO
MATRICES Y TRAFILAS
RESISTENCIA AL DESGASTE A ALTA TEMP.
H20 al H39al W
MATRICES Y TRAFILASRESISTENCIA AL CHOQUE TÉRMICO
H1 al H19al CrPARATRABAJOENCALIENTE
HERRAM. TORNOTal W
FRESAS,MECHASMal MoRÁPIDOS
APLICACIÓNSÍMBOLOCLASEACERO
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Son aleaciones ferrosas que poseen más de 13%
Cr.Son resistentes a gran cantidad de procesoscorrosivos por la protección que le brinda la pátinade óxido de cromo (Cr2O3) que los cubre.Resisten altas temperaturas hasta el valor de
escamado o desprendimiento de la pátina de óxidode cromo.Poseen otros aleantes donde se destacan el níquely el molibdeno.
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El molibdeno, en porcentajes de 2 a 4%, aumentala resistencia al picado.
El nitrógeno en solución sólida y porcentajes de0,20 a 0,40% ejerce un efecto cinco veces superioral molibdeno frente a la corrosión por picado.
El titanio y el niobio se combinan con el carbonopara evitar la corrosión intergranular.
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0,10 a 1,2012 a 17MARTENSÍTICO
0,08 a 1,20------15 a 30
514XX
FERRÍTICOALFÁGENO
12 a 30303XX
0,03 a 0,258 a 20
18 a 25302XXAUSTENÍTICOGAMÁGENO
% CARBONO% NÍQUEL% CROMOALEACIÓNDESIGNACIÓNTIPO
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Tienen mayor expansión térmica y menor
conductividad eléctrica y térmica que otros aceros.Los más usados son los IRAM 30304; 30316 y
30310 (AISI 304; 316 Y 310).Son muy dúctiles y poseen alargamientos a la
rotura por tracción superiores al 50%.Su ductilidad no desaparece a bajas temperaturas
pues no poseen transición dúctil – frágil.
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Son una alternativa más económica que los
austeníticos.Los más usados son los IRAM 51430 y 51446.
Son dúctiles y su resistencia mecánica es superiora la de los austeníticos.
Presentan algunos inconvenientes: crecimientoviolento del tamaño de grano a temperaturassuperiores a 1150°C (por ejemplo durante la
soldadura) y fragilización a 475°C.
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Son los de mayor resistencia mecánica y dureza
del grupo de los aceros inoxidables.También resisten procesos combinados de
corrosión y abrasión.Son susceptibles al tratamiento térmico de temple y
revenido.
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Tienen estructura metalográfica combinada, 50%de austenita y 50% de ferrita.
Poseen excelentes propiedades de soldabilidad y
resistencia.Son relativamente nuevos ya que comenzaron a
producirse en forma masiva en la década del ’70.
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Soldabilidad es la complacencia de los metales
para ser soldados.El principal responsable de esta propiedad es la
composición química del metal a unir,particularmente, en los aceros, el CarbonoEquivalente que es la sumatoria del porcentaje de
carbono más las partes proporcionales de loselementos de aleación que en esa proporciónactúan como si fuera un porcentaje de carbonoadicional.
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La norma IRAM-IAS-U-500–503 de aceros para
construcciones mecánicas establece un valorumbral Ce = 0,56% hasta el cual no es necesariotomar recaudos (precalentamiento y post
enfriamiento) para evitar la precipitación deestructuras indeseables en la ZAC.
Se calcula con la expresión de Dearden y O’Neillque brinda dicha norma, también adoptada por IIW:Ce = %C + %Mn + %Cr + %Mo + %V + %Ni + %Cu
6 5 15
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Las estructuras indeseables en la ZAC del tipobainitas y martensita poseen baja ductilidad ypredisponen a la fractura frágil ó súbita y a la
fractura diferida.Una forma de evitar estos defectos es mediante el
precalentamiento del metal a unir a unatemperatura que asegure una baja velocidad deenfriamiento.
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De esta manerala curva de
enfriamiento enel diagrama TTTse desplaza
hacia laderecha.
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El aumento del porcentaje de carbono y de otroselementos de aleación trasladan las curvas de la Shacia la derecha por lo que se necesita reducir la
velocidad de enfriamiento para evitar laprecipitación de estructuras indeseables.
En las siguientes transparencias se puedenobservar esos desplazamientos comparando dosaceros de distintas composiciones químicas.
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0,35%C; 0,37%Mn.
0,33%C; 0,45%Mn; 1,97%Cr.
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1°) Determinación del Índice de Brusquedad Térmica Ibt:
Ibt = espesor [mm] x cant. de vías de disipación / 6.2°) Determinación del Carbono Equivalente Ce.
3°) Determinación del Carbono Equivalente influido por elespesor Ce*:
Ce* = Ce ( 1 + 0,005 x e )
4°) Determinación del Índice de Soldabilidad Is:
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25GMayor á 0,50Mayor á 0,45
FDe 0,46 á 0,50De 0,39 á 0,45
EDe 0,41 á 0,45De 0,33 á 0,38
DDe 0,36 á 0,40De 0,28 á 0,32
CDe 0,31 á 0,35De 0,24 á 0,27
BDe 0,26 á 0,30De 0,21 á 0,23
AHasta Ce” = 0,25Hasta Ce” = 0,20
Sold. con electrodobásico
Sold. con electrodo rutílico
ÍNDICE DESOLDABILIDAD
(Is)
CARBONO EQUIVALENTE REFERIDO AL ESPESOR( Ce* )
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5°) Determinación de la temperatura deprecalentamiento mediante Ibt, Is y el diámetro delelectrodo:
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---------
---0
---------
075
------25
75125
---25
100
125175
50100150
175225
BCD
EF
6
---
---------
---
------0
---
---0
75
---
25125
50
100125175
C
DEF
4
------------
------------
------0
25
---0
25100
075
100150
CDEF
3
------
---
------
---
------
---
---0
25
050
125
DE
F
2
86543,2DIÁMETRO DE LOS ELECTRODOS (mm)IsIbt
TEMPERATURA MÍNIMA A LA QUE DEBE REALIZARSE EL SOLDEO (ºC)
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28
---------0
50125
------0
75
100150
---2575
125
175200
2575
125175
200225
75125150200
225250
ABCD
EF
12
------------25
50
---------0
50
125
------2575
125
175
---2575
125150
200
2575
125175200
225
ABCDE
F
8
86543,2
DIÁMETRO DE LOS ELECTRODOS (mm)IsIbt
TEMPERATURA MÍNIMA A LA QUE DEBE REALIZARSE EL SOLDEO (ºC)
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29
------25
100150200
---2575
125175200
050
125175200225
2575
150175200250
75125175200225250
ABCDEF
24
------2550
100
150
---0
50125150
200
050
125175200
225
2575
150175200
250
75125175200225
250
ABCDE
F
16
86543,2
DIÁMETRO DE LOS ELECTRODOS (mm)IsIbt
TEMPERATURA MÍNIMA A LA QUE DEBE REALIZARSE EL SOLDEO (ºC)
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Para su uso se siguen los siguientes pasos:
1°) Cálculo del espesor combinado = sumatoria delos espesores concurrentes a la junta en mmconsiderando las vías de disipación.2°) Cálculo de la energía del arco Q = ( U . I / v)
donde U es la tensión en volts, I la corriente enamperios, v la velocidad de avance en mm/s, elrendimiento del arco voltaico y Q el calor aportado
or el arco voltaico en J/mm.
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3°) Cálculo del carbono equivalente Ce
Ce = %C + %Mn + %Cr + %Mo + %V + %Ni + %Cu6 5 15
4°) Selección de la escala para trasladar el CarbonoEquivalente calculado en 3°) mediante el criterio dela norma británica BS 5135 basado en la difusibilidad
de hidrógeno:
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Escala A: consumibles que aportan más de 15 ml H/100
g de aporte luego del secado previo al soldeoEscala B: consumibles que aportan entre 10 y 15 mlH/100 g de aporte luego del secado previo al soldeo.Escala C: consumibles que aportan entre 5 y 10 mlH/100 g de aporte luego del secado previo al soldeo.
Escala D: consumibles que aportan menos de 5 mlH/100 g de aporte luego del secado previo al soldeo.Para determinar la cantidad de hidrógeno difusible porlos distintos métodos se utiliza el si uiente ráfico:
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E jemplo de cálculo
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Se determina mediante los siguientes pasos:
1°) Cálculo del grado del acero G a:Ga = (47 x %Si) + (46 x %Mn) + (30 x %Ni) + (31 x %Cr)
2°) Obtención del tipo de acero según Ga (por ejemplo):
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M>225
L181 a 225
K146 a 180Al C-Mn116 a 145
Al carbono<115
AceroGa 3°)El tipo de
acero se tomacomo referenciaen el siguiente
ábaco:
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4°) En el gráfico se
puede entrar con elporcentaje de carbonoó con la dureza
admisible en la ZAChasta interceptar elgrado de acero (para el
ejemplo planteado, elacero L).
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5°) El punto deintersección según laselección anterior seprolonga verticalmentehasta la zona grisadasuperior. Desde esazona y con unahorizontal se obtiene latemperatura deprecalentamiento y decalentamiento entre
pasadas.
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6°) Temperaturas
superiores a la de lazona grisada, debenadoptarse para juntas
muy restringidas, dedifícil alineación ygrandes espesores.
Temperaturasinferiorescorresponden a uniones
poco solicitadas.
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7°) Verificación de la temperatura obtenida: debe ser 50°C
inferior a M s (martensite start: inicio de la transformaciónmartensítica) para impedir la formación de austenita en laZAC y su tendencia a disolver gran cantidad de hidrógeno.Ms = 539 - (423 x %C) - (30,4 x %Mn) - (17,7 x %Ni) - (12,1x %Cr) – (7,5 x %Mo)
La transformación austenita martensita durante elenfriamiento provoca grietas si el porcentaje de hidrógeno
difundido originalmente en la austenita es elevado.
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50
El método consiste en
utilizar una temperaturade precalentamiento
superior a M s para que elenfriamiento produzcaestructuras bainíticas que
no sufren fisuración porhidrógeno.
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Para lograr esa estructura, el post enfriamiento delcordón se realiza manteniendo la temperatura deprecalentamiento durante un tiempo igual al doble del final
de la transformación t f .
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