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Aceros AleadosPropiedades y temas afines

IntroduccinSe denomina acero a unamezcladehierrocon una cantidad decarbonovariable entre el 0,03% y el 2,14% en masa de su composicin, dependiendo del grado.

Es un compuesto intersticial

Su templabilidad baja limita la resistencia que puede obtenerse excepto en secciones delgadas.

La mayora de limitaciones pueden superarse mediante el uso de elementos de aleacin.

DefinicinUn acero aleado es aquel cuyas propiedades caractersticas se deben a algn elemento en cantidades en peso del 1,0% al 50% para mejorar sus propiedades mecnicas.

Propsito de la aleacinAumentar la templabilidad

Mejorar la resistencia a temperaturas comunes

Mejorar las propiedades mecnicas tanto a altas temperaturas como a bajas temperaturas

Aumentar la tenacidad a cualquier dureza o resistencia mnima

Aumentar la resistencia al desgaste

Aumentar la resistencia a la corrosin

Mejorar las propiedades magnticasGrupo 1:

Elementos que se disuelven en ferrita.

Grupo 2:

Elementos que se combinan con carbono para formar carburos simples o complejos.Efecto de los elementos de aleacin en ferritaLa mayora de elementos son solubles en ferrita.

La tendencia hacia la ferrita es mayor.

Cualquier elemento disuelto en ferrita aumenta su dureza y resistencia.

Efecto de los elementos de aleacin en el carburoSu efecto en las propiedades tensiles a temperatura de ambiente es anloga sin importar la composicin especfica.

Influyen en la temperatura de endurecimiento y tiempo necesario para un calentamiento total y uniforme.

Los carburos son lentos de disolver y tienden a no disolverse en austenita

La dureza y resistencia al desgaste las determinan el tamao y la distribucin de las partculas duras del carbono.Influencia de los elementos de aleacin sobre el diagrama Hierro-Carburo de hierroSe puede modificar el diagrama HierroCarbono de hierro por la presencia de elementos diferentes del carbono

El cambio en temperatura crtica producido por la presencia de elementos de aleacin es importante en el tratamiento trmico de aceros aleados.

Efecto de los elementos de aleacin en el proceso de revenidoSe suavizan mediante recalentamiento.

Retardar la rapidez de suavizamiento.

Las curvas de suavizamiento para los aceros aleados mostrarn un intervalo en el cual la dureza puede aumentar realmente al incrementarse la temperatura del revenido.

Dureza secundaria.Aceros al nquel (Serie 2xxx)El nquel es uno de los elementos ms viejos y el ms fundamental de todos los elementos de aleacin de los aceros.

Disminuye las temperaturas crticas del acero, ampla el intervalo de temperatura para un tratamiento trmico exitoso.

La estructura de los aceros no endurecidos al nquel contiene mayor porcentaje de perlita que los aceros al carbono tratados de manera similar.

Resistencia con inferiores contenidos de carbono, incrementando de esta manera la tenacidad, la plasticidad y la resistencia a la fatiga.

Los aceros al 3.5% de nquel (serie 23xxx)

Carburizar engranes de transmisin, tornillos de bielas, pernos y seguros (chavetas).

Los aceros al 5% de nquel (serie 25xxx)

proporcionan mayor tenacidad y se utilizan para aplicaciones de trabajo pesado, como engranes para camiones y autobuses, y cigeales.

Aceros al cromo (Serie 5xxx)El cromo es un elemento de aleacin menos costoso que el nquel y forma carburos simples o carburos complejos. Estos carburos tienen alta dureza y buena resistencia al deterioro.

En cantidades que exceden al 5%, las propiedades a altas temperaturas y la resistencia a la corrosin del acero se ven ampliamente mejoradas.

Aumenta la resistencia al desgaste de la superficie endurecida, pero la tenacidad en la parte interna no es tan alta como en los aceros al nquel. Aceros al nquelcromo (serie 3xxx)La razn de nquel a cromo es de aproximadamente 2 partes de nquel por una parte de cromo.

El efecto de nquel de aumentar la tenacidad y la ductilidad se combina con el efecto del cromo de mejorar la templabilidad y la resistencia al desgaste.

Aceros al 1.5% de nquel y 0.60% de cromo (serie 31xxx)

Engranes helicoidales, pernos para pistn, etc.

Aceros al 3.5% de nquel y 1.5% de cromo (serie 33xxx)

Trabajo pesado, engranes para avin, flechas y levas.

Aceros al manganeso (serie 31xx)Elementos de aleacin menos costosos y est presente en todos los aceros como desoxidador.

Reduce la tendencia a la fragilidad en caliente (fragilidad al rojo), permitiendo de ese modo que el metal se trabaje en caliente.

Es notable por su poder para combinarse con el azufre, y el sulfuro de hierro eutctico.

Se conserva slido a temperaturas de laminacin y tiene un efecto menos adverso sobre las propiedades de trabajo en caliente de acero.Contribuye marcadamente a la resistencia y a la dureza. Tiene un efecto moderado sobre la templabilidad.

Acero Hadfield al manganeso: suele contener 12% de manganeso. Despus de un tratamiento trmico adecuadamente controlado, este acero se caracteriza en general por su alta resistencia, gran ductibilidad y excelente resistencia al desgaste.

Poca resistencia y ductibilidad.

Aceros al molibdeno (serie 4xxx)El molibdeno es un elemento de aleacin relativamente costoso, ejerce un fuerte efecto sobre la templabilidad y, de manera semejante al cromo, aumenta la dureza y resistencia a alta temperatura de los aceros.

Menos susceptibles al fragilizado, debido al revenido, que los dems aceros aleados.

Mejora la resistencia al desgaste de la superficie endurecida y la tenacidad de la porcin interna.Aceros ordinarios al molibdeno (series 40xx y 44xx) se carburizan y se emplean para flechas ranuradas, engranes de transmisin y aplicaciones similares en que no son tan severas las condiciones de servicio.

Los aceros al nquel molibdeno (serie 41xxx) son algo baratos. Tienen endurecido profundo, ductibilidad y de capacidad para soldarse.

Los aceros al nquel molibdeno series (46xxx y 48xxx) presentan alta resistencia y ductibilidad.

Aceros al nquel cromo molibdeno (series 43xx y 47xx) tienen alta templabilidad.

Aceros al tungstenoTiene un marcado efecto sobre la templabilidad, es un fuerte formador de carburo y retarda el suavizamiento de la martensita en el revenido

Es similar al del molibdeno

Es relativamente costoso y se necesita grandes cantidades para obtener un efecto apreciableAceros al vanadioEs el ms costoso de los elementos comunes de aleacin. Es un potente desoxidador y un fuerte formador de carburo.

Las adiciones del vanadio de 0.05% producen una pieza de fundicin sin defectos, uniformes y de grano fino.

Tiene un marcado efecto sobre la templabilidad y proporciona altas propiedades mecnicas al enfriamiento con aire.Los aceros al cromo vanadio al bajo carbono (61xx) se utiliza en la condicin de endurecimiento superficial en la manufactura de pernos y cigeales.

Los aceros al cromo vanadio de medios carbono tienen alta tenacidad y resistencia y se emplean en ejes y resortes.Aceros al silicio (serie 92xx)Est presente en todos los aceros como un desoxidador barato.

No es un formador de carburo, se disuelve en ferrita aumentando la resistencia y la tenacidad

Acero naval (contiene 1 a 2% de silicio) se utiliza para aplicaciones estructurales que requieren un alto punto de cedencia.

Acero Hadfield al silicio: tiene excelentes propiedades magnticasAceros inoxidablesTienen aplicaciones resistentes a la corrosin y al calor.

Un sistema de numeracin de tres nmeros se utilizan para identificar los aceros inoxidables.

Las propiedades de resistencia a la corrosin se debe a una pelcula delgada, adherente, estable del xido de cromo o de xido de nquel que protege efectivamente al acero contra muchos medios corrosivos.

Aceros martensticos inoxidablesSon magnticos, pueden trabajarse en fro sin problemas, especialmente con bajo contenido de carbono.

Pueden maquinarse satisfactoriamente y tienen buena tenacidad.

Gran resistencia a la corrosin atmosfrica y a algunos agentes qumicos, y se trabajan fcilmente en caliente.

Su ptima resistencia a la corrosin cuando se endurecen desde la temperatura recomendada.

El proceso de tratamiento trmico es esencialmente el mismo que para los aceros simples al carbono o aceros de baja aleacin

La principal diferencia es que el alto contenido de aleacin de los grados de acero inoxidable hace que la transformacin sea tan lenta y la templabilidad tan alta.

Los aceros inoxidables clasificados como grupos son ms difciles de maquinar que los aceros al simple carbono.

El uso de selenio ejerce menor efecto en reducir la resistencia a la corrosin que el azufre.

La adicin del 2% de nquel a los aceros aleados de bajo carbono al 16 a 18% de cromo (tipo 431) extiende la regin de austenita y los hace trmicamente tratables.

Aceros ferrticos inoxidablesNo se pueden endurecer por tratamiento trmico sino solo moderadamente mediante trabajo en fro.

El recocido es el nico tratamiento trmico aplicado a aceros verdaderamente ferrticos.

La resistencia medida al impacto por la prueba de muescas es la ms adversamente afectada.

Aceros austenticos inoxidablesSon los aceros inoxidables al cromo nquel (tipo 3xx) y al cromo nquel manganeso (tipo 2xx), que resultan austenticos.

Son esencialmente no magnticos en la condicin de recocido y no endurecen por tratamiento trmico.

Se pueden trabajar fcilmente en caliente o en fro.

El trabajo en fro les desarrolla una amplia variedad de propiedades mecnicas.

Son muy resistentes al impacto y difciles de maquinar.

Estos aceros tienen la mejor resistencia a altas temperaturas y resistencia a la formacin de escamas de los aceros inoxidables.

Su resistencia a la corrosin suele ser mejor que la de los aceros martensticos o ferrticos.

Aunque todos los aceros inoxidables se pueden endurecer hasta cierto punto por trabajo en fro el resultado llega a ser significativo en los aceros austenticos.

Aceros inoxidables endurecibles por precipitacinEste nuevo grupo de aceros inoxidables se dise con caractersticas de endurecimiento por precipitacin.

Tienen menor contenido de nquel, reduciendo de esta manera la estabilidad de la austenita.

Estos aceros pueden tener tambin elementos como cobre y aluminio que tienen a formar precipitados aleados coherentes.

Aceros marenvejeciblesEstos aceros tienen bajo contenido de carbono con 18 a 25% de nquel, junto con otros elementos de endurecimiento.

Se considera que son martensticos en el estado de recocido y alcanzan una ultra alta resistencia al ser envejecidos en las condiciones o martenstica.

Una razn importante para tal inters es su superior tenacidad a la fractura, comparada con la de los aceros al medio carbono templados y revenidos de ultra alta resistencia.

AusformadoSe dise un nuevo tipo de aceros de muy alta resistencia recientemente como resultado de la formacin austentica.

La tcnica consiste en deformar austenita inestable de aceros moderadamente aleados entre las reacciones de perlita y bainita.

Las piezas estructuras para aviones y muelles de automvil sometidas a grandes esfuerzos son aplicaciones particularmente atractivas para la ausformacin.

GRACIAS