Materiales ferrosos 1

INSTITUTO TENNOLOGICO DEL VALLE

DE ETLA

Ingeniera industrial

Procesos de fabricacin

Investigacin sobre: Mariales ferrosos

Presenta:

Martnez Muoz Manuel Salvador

Martnez Cruz Sergio Rolando

Muoz Daz Daniel

Esteban Rafael Lpez Garca

Carlos Garca Sosa

Esteban Francisco Lavariega Sumano

ASESOR:

M.C GILBERTO FUENTES AGUILAR

Santiago Suchilquitongo, Etla, Oaxaca Junio 2014

ndice

Unidad 1 Materiales ferrosos

1-. Propiedad general de los materiales

1.1 Qumica

1.2 Densidad absoluta y relativa aproximada

Tablas

-Elementos qumicos

-Solubilidad de sustancias inorgnicas en el agua

-Solubilidad de los gases en el agua

-Densidades absolutas y relativas aproximadas

- Densidad especifica del agua a la presin atmosfrica

-Volumen especifico del agua en funcin de la presin y la temperatura

2-. Hierro y acero

2.1 Arrabio o lingote de primera funcin (Hierro colado)

2.2 Hierro dulce o forjado

3-. Aceros comerciales

Tabla 11. Aplicaciones de los aceros al carbn.

Tabla 12. Propiedades fsicas.

Tabla 13. Caractersticas de los aceros de alta resistencia y bajo contenido

de aleacin.

Tabla 14a. Composicin qumica de los aceros AISI.

Tabla 14b. Composicin qumica de los aceros especiales o aleados AISI.

Tabla 15. Propiedades mecnicas de ciertos aceros AISI con diversos

tratamientos trmicos.

Tabla 16. Efecto de la masa de la probeta en las propiedades de algunos

aceros AISI.

Tabla 17. Propiedades fsicas medidas del acero estirado en frio.

Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas.


(Continuacin)


(Conclusin) (Adaptadas de gill, Tool Steels, Metals Progress, oct., 1938).

Tabla 19. Tipo de aceros y tratamiento trmico para resortes grandes, planos,

de hojas o ballestas y helicoidales formados en caliente.

Tabla 20. Composicin, propiedades mecnicas y tratamiento trmico de

aleaciones Ferrosas de alto contenido de cromo.

Tabla 21. Composicin, propiedades mecnicas y tratamiento trmico de

aleaciones de hierro de alto contenido de cromo y nquel.

Tabla 22. Propiedades magnticas de varias aleaciones (ASM

MetalsHandbook, 1948)

Tabla 23. Especificaciones ASTM

4-. Fundiciones del hierro y del acero

4.1 Clasificacin de las fundiciones

4.2 Fundicin (De hierro)

4.3 Propiedades mecnicas

Tabla 1. Anlisis tpicos para varias clases de piezas de fundicin.

Tabla 2. Fundicin gris.

Tabla 3. Fundicin aleada.

Tabla 4. Fundiciones aleadas especiales.

4.4 Mtodos del taller de fundicin de hierro.

4.5 Procesos de fusin.

4.6 Especificaciones para la fundicin.

4.7 Procedimientos de fabricacin.

4.8 Fundicin dctil.

4.9 Fundiciones maleables de hierro.

Tabla 5. Propiedades mecnicas de las fundiciones maleables comerciales.

4.10 Tolerancias para las piezas de fundicin maleable.

5-. Acero fundido

5.1Especificaciones para la compra de los aceros fundidos.

5.2 Tolerancias en las piezas de acero fundido

5.3 Procesos para piezas fundidas de precisin

5.4 Proyecto de piezas de fundicin

Bibliografa

1-. Propiedades de los materiales

1.1 Qumica

Toda sustancia elemental est constituida por partculas extremadamente

pequeas llamadas tomos, los cuales son todos semejantes y no pueden

subdividirse ni descomponerse por procesos qumicos. Se observara que esta

aseveracin es virtualmente una definicin del trmino sustancia elemental y una

limitacin del trmino proceso qumico. Existen tantas clases o familias diferentes

de tomos como elementos qumicos.

Dos o ms tomos, de una misma clase o de clases diferentes, son capaces, en el

caso de la mayora de los elementos, de unirse entre s para formar un orden

superior de partculas distintas llamadas molculas. Si las molculas o tomos de

que est compuesto un material dado cualquiera son todas exactamente iguales,

el material es una sustancia pura. Si no son todas iguales, el material es una

mezcla.

Si los tomos que componen las molculas de cualquier sustancia pura son todos

de la misma clase, la sustancia es, como ya se estableci, una sustancia

elemental. Si los tomos que componen las molculas de una sustancia qumica

pura no son todos de la misma clase, la sustancia es una sustancia compuesta.

Los tomos deben considerarse como las partculas ms pequeas que concurren

separadamente para formar la estructura de las molculas de sustancias

compuestas o elementales, hasta donde pueda determinarla el anlisis qumico

ordinario. La molcula de un compuesto consta de uno o mas tomos de cada uno

de sus diversos elementos, siendo definidos y fijos los nmeros de las distintas

clases de tomos y su disposicin, factores que determinan el carcter del

compuesto.

Esta nocin de las molculas y de sus tomos constitutivos es til para el hecho

observado de que las reacciones qumicas (por ejemplo el anlisis de un

compuesto en sus elementos, la sntesis de un compuesto a partir de sus

elementos, o la transformacin de uno o ms compuestos en otro u otros

compuestos diferentes) tiene lugar de tal manera que las masas de las diferentes

sustancias que intervienen en una reaccin dada se mantienen en relacin

definidas y fijas.

Las investigaciones ms recientes han relevado que algunas sustancias que no

pueden descomponerse por ninguno de los medios disponibles en sustancias mas

simples y que, por lo tanto, se definen como elementos, estn sufriendo

continuamente cambios espontneos o transformaciones radiactivas en otras

sustancias que pueden reconocerse como fsicas y qumicamente diferentes de la

sustancia original.

El radio es un elemento por la definicin dada y puede considerarse constituido

por tomos. Pero se supone k estos tomos, as llamados por que resisten a todos

los esfuerzos intentados para dividirlos y son, por lo tanto, aparentemente

invisibles, no obstante se desintegran espontneamente, con cierta rapidez que

los cientficos no han sido capaces de alterar en forma alguna, en otros tomos,

formando as otras sustancias elementales de propiedades totalmente diferentes.

La idea aceptada generalmente en nuestros das es que los tomos de todos los

elementos qumicos incluyendo los que no se conocen aun como radioactivos,

estn formados por varias clases de partculas aun ms pequeas, tres de las

cuales se conocen como protones, neutrones y electrones. Los protones estn

unidos al ncleo del tomo con otras partculas, que comprenden neutrones, y

estn cargados positivamente.

Los neutrones son partculas que tienen aproximadamente la masa de un protn,

pero no tienen carga elctrica. Loe electrones son partculas cargadas

negativamente, todas idnticas, situadas exteriormente idnticas, situadas

exteriormente al ncleo, y suficientes en nmero para neutralizar la carga nuclear

de un tomo. Las diferencias existen entre los tomos de los diversos elementos

qumicos se deben a los distintos nmeros de estas partculas mas pequeas que

los componen.

Segn la teora original de Bohr, un tomo ordinario se concibe como un sistema

estable de tales electrones que gira en orbitas cerradas alrededor del ncleo,

como los planetas del sistema solar del sol. En un tomo de hidrogeno hay un

protn y un electrn; en un tomo de radio hay 88electrones que rodean un ncleo

de una masa 226 veces mayor que la del ncleo de hidrogeno.

Solo unos cuantos de estos electrones, en general los de las orbitas exteriores o

electrones de valencia de un tomo tal, estn sujeto a reacomodamiento dentro

del tomo o a su expulsin del, permitindole por ello, a causa del incremento de

sus energas, cambiarse con otros tomos para formar molculas de sustancias

elementales o de compuestos. El numero atmico de un elemento es el de.

-Elementos qumicos

Elemento Smbolo Peso atmico

Valencia Elemento Smbolo Peso atmico Valencia

Aluminio Al 26.97 3 Litio Li 6.940 1

Antimonio Sb 121.76 3.5 Lutecio Lu 174.99 3

Argn A 39.944 0 Magnesio Mg 24.32 2

Arsnico AS 74.91 3.5 Manganeso

Mn 54.93 2,3,4,6,7

Azufre S 32.06 2,4,6 Mercurio Hg 200.61 1,2

Bario Ba 137.36 2 Molibdeno Mo 95.95 3,4,5,6

Berilio Be 9.02 2 Neodimio Nd 144.27 3

Bismuto Bi 209.00 3,5 Nen Ne 20.183 0

Boro B 10.82 3 Niobio Nb 92.91 2,3,4,5

Bromo Br 79.916 1,3,5 Nquel Ni 58.69 2,3,4

Cadmio Cd 112.41 2 Nitrgeno N 14.008 3,5

Calcio Ca 40.08 2 Oro Au 197.2 1,3

Carbono C 12.010 2,4 Osmio Os 190.2 2,3,4,6,8

Cerio Ce 140.13 3,4 Oxigeno O 16.000 2

Cesio Cs 132.91 1 Paladio Pd 106.7 2,4

Cinc Zn 65.38 2 Plata Ag 107.880 1

Circonio Zr 91.22 4 Platino Pt 195.23 2,4

Cloro Cl 35.457 1,3,5,7 Plomo Pb 207.21 2,4

Cobalto Co 58.94 2,3, Polonio Po 210 2,4

Cobre Cu 63.54 1,2 Potasio K 39.096 1

Criptn Kr 83.7 0 Praseodimio

Pr 140.92 3

Cromo Cr 52.01 2,3,6 Protoactinio

Pa 231 5

Disprosio Dy 162.46 3 Radio Ra 226.05 2

Erbio Er 12.2 3 Radn Rn 222 0

Escandio Sc 45.10 3 Renio Re 186.31 1,4,7

Estao Sn 118.70 2,4 Rodio Rh 102.91 3,4

Estroncio Sr 87.63 2 Rubidio Rb 85.48 1

Europio Eu 152.0 2,3 Flor F 19.00 1

Samario Sa 150.43 3 Fosforo P 30.98 3,5

Selenio Se 78.96 2,4,6 Gadolinio Gd 156.9 3

Silicio Si 28.06 4 Galio Ga 69.72 2,3

Sodio Na 22.997 1 Germanio G 72.60 2,4

Talio Tl 204.39 1,3 Hafnio Hf 178.6 4

Tantalio Ta 180.88 4,5 Helio He 4.003 0

Telurio Te 127.61 2,4,6 Hidrogeno H 1.008 1

Terbio Tb 159.2 3 Hierro Fe 55.85 2,3

Titanio Ti 47.90 3,4 Holmio Ho 164.94 3

Torio Th 232.12 4 Indio In 114.76 1,2,3

Tulio Tm 169.4 3 Iridio Ir 193.1 2,3,4,6

Uranio U 238.07 4,6 Iterbio Yb 173.04 2,3

Vanadio V 50.95 1,2,3,4,5 Itrio Yt 88.92 3

Volframio W 183.92 3,4,5,6 Lantano La 138.92 3

Xenn Xe 131.3 0

Yodo I 126.92 1,3,5,7

Todos los elementos son metales de no indicarse otra cosa. Adems de los elementos de esta lista existen tambin varios elementos transurnicos

Los pesos atmicos estn basados en el del oxigeno que es igual a 16.000 por definicin.

Gas inerte. d metaloide. Liquido. F gas

El gas ms activo h el gas ms ligero. El metal ms ligero. No bien clasificado

Liquido a 25c

-Solubilidad de sustancias inorgnicas en el agua

Composicin Temperatura

0 50 110

Sulfato de aluminio Al2 (so4)3 313 521 891

Sulfato de aluminio y potasio

Al2k2(so4)4.24h2O 30 170 1540

Bicarbonato de amonio

NH4HCO3 119

Cloruro de amonio (sal de amoniaco)

NH4CI 297 504 760

Nitrato de amonio NH4NO3 1183 3440 8710

Sulfato de amonio (NH4)2S04 706 847 1033

Cloruro de bario BaCl2.2H2O 317 436 587

Nitrato de bario Ba(NO3)2 50 172 345

Carbonato de calcio CaCO3 0.018(1) . . . . 0.88

Cloruro de calcio CaCl2 594 . . . . 1576

Hidrxido de calcio Ca(NO)2 1.77 . . . . 0.67

Nitrato de calcio Ca(NO3)2.4H2O 931 3561 3626

Sulfato de calcio (yeso)

CaSO4 2H2O 1.76 2.06 1.69

15 C. 20 C. En agua fra 10 C

Sulfato de cobre (vitriolo) CuSO4 5HO 140 334 753

Cloruro ferroso FeCl2 4H2O 644 820 1060

Hidrxido ferroso Fe(OH)2 0.0067

Sulfato ferroso FeSO4 7H2O 156 482

Cloruro frrico FeCl2 730 3160 5269

Cloruro de plomo PbCl2 6.73 16.7 33.3

Nitrato de plomo Pb(NO3)2 403 . . . . 1255

Sulfato de plomo PbSO4 0.042

Carbonato de magnesio

MgCO3 0.13

Cloruro de magnesio MgCl2 6H2O 524 . . . . 723

Hidrxido de magnesio

Mg(OH)2 0.009

Nitrato de magnesio Mg(NO3)2 6H2O 665 903

Sulfato de magnesio MgSO4 7H2O 269 500 710

Carbonato de potasio K2CO3 893 1216 1562

Cloruro de potasio KCl 284 435 566

Hidrxido de potasio KOH 971 1414 1773

Nitrato de potasio KNO3 131 851 2477

Sulfato de potasio K2SO4 74 165 241

Bicarbonato de potasio

NaHCO3 69 145

Carbonato de sodio NaCO3 10H2O 204 475 452

Cloruro de sodio NaCl 357 366 332

Hidrxido de sodio NaOH 420 1448 3380

Nitrato de sodio NaNO3 733 1148 1755

Sulfato de sodio Na2SO4 10H2O 49 466 422

Cloruro de cinc ZnCl2 2044 4702 6147

-SOLUBILIDAD DE LOS GASES EN EL AGUA

(EN VOLUMEN, A LA PRESIN ATMOSFRICA)

T (grados C)

0 20 100 T (grados C)= O 20 100

Aire 0.032 0.020 0.012 Cloro 5.0 2.5 0.00

Acetileno 1.89 1.12 . . . . . Hidrgeno 0.023 0.020 0.018

Amoniaco 1250 700 . . . . . Acido sulfrico

5.0 2.8 0.87

Anhdrido carbnico

(bixido de carbono)

1.87 0.96 0.26 Acido clorhdrico

560 480 0.0105

Oxido de carbono

(monxido de

carbono)

0.039 0.025 . . . . . Nitrgeno 0.026 0.017 0.0185

SUSTANCIAS DENSIDAD RELATIVA

DENSIDAD ABSOLUTA MEDIA KM/M3

SUSTANCIAS DENSIDAD RELATIVA


Carbn y coque apilados

Pino gigantesco de California

Carbn de antracita

0.75-0.93 753-929 Pino gigantesco de california

0.42 417

Carbn bituminoso

0.64-0.87 641-865 Pino rojo 0.48 481

Carbn de coque

0.37-0.51 368-513 Roble Blanco 0.77 769

Carbn de turba 0.32-0.42 320-417 Roble castao 0.74 737

Carbn vegetal 0.16-0.23 160-224 Roble o encina perenne

0.87 865

Excavaciones de agua

Arcilla 1.28 1280 Teca africana 0.99 993

Arena o grava 0.96 961 Teca de india 0.66-0.88 769

1.2 Densidades absolutas y relativas aproximadas

(Las densidades relativas se han tomado con relacin al agua a 4C y

a la presin atmosfrica normal) Para datos ms detallados sobre

cualquier material, vase la Seccin que trata de las propiedades de

ese material. Los datos dados en esta lista son para temperaturas de

ambiente ordinarios.

-Densidades absolutas y relativas aproximadas (conclusin)

SUSTANCIA DENSIDAD RELATIVA


SUSTANCIA DENSIDAD RELATIVA


Petrleo refinado

0.78-0.82 801 Escollera de arenisca

1.4 1440

Pez 1.07-1.15 1100 Escollera de caliza

1.3-1.4 1280-1360

Tierra, etc, excavadas

Escollera de esquisto arcilloso

1.7 1680

Arcilla hmeda, plstica

1.76 1760 Tierra seca, envasada

1.5 1520

Arcilla seca 1.0 1010 Tierra hmeda, envasada

1.6 1540

Arcilla y grava secas

1.6 1600 Tierra hmeda suelta

1.3 1250

Arena Grava o Arcilla

1.00 1040

Escollera de piedra

1.00 1040

Lodo de rio 1.44 1440

Tierra vegetal 1.12 1120

Arena y grava hmedas

189-2.16 2020 Tierra lodo de, envasado

1.8 1840

Arena y grava secas, envasada

1.6-1.9 1600-1920 Tierra lodo de, fluido

1.7 1730

Arena y grava secas, sueltas

1.4-1.7 1440-1680 Tierra seca, suelta

1.2 1220

Cargas positivas en exceso que posee el ncleo del tomo. El rasgo esencial

que distingue un elemento de otro es esta carga del ncleo. El nmero atmico

determina tambin la posicin del elemento en la tabla peridica. Las

investigaciones modernas han demostrado la existencia del isotopos, es decir, de

dos o ms especies de tomos que tienen el mismo nmero atmico y que, por

tanto, ocupan el mismo lugar en el sistema peridico, pero que difieren algo en su

peso atmico.

Estos isotopos son qumicamente idnticos y son simplemente especies diferentes

del mismo elemento qumico. Se ha demostrado que la mayor parte de los

elementos inactivo ordinarios consiste en una mezcla de isotopos. Este

conveniente modelo atmico debe considerarse solamente como una hiptesis de

trabajo para coordinar un cierto nmero de fenmenos acerca de los cuales queda

mucho por conocer.

Calculo del porcentaje de composicin de las sustancias. Smense los pesos

atmicos de todos los elementos que intervienen en el compuesto para obtener

sus pesos moleculares. Multiplquese su peso atmico del elemento cuyo

porcentaje se va a calcular por el numero de tomos presentes (indicados en la

formula por un sub ndice). Y por 100, divdase el peso molecular del compuesto.

-Densidad especfica del agua a la presin atmosfrica

Compresibilidad de los lquidos

Si U1 y U2 son los volmenes de los lquidos a las presiones de P1 y P2

atmosferas, respectivamente, el coeficiente de compresibilidad, B, a cualquier

temperatura esta expresada por la formula. b=

El valor de b x para aceites a bajas presiones a unos 21C, varia de 55 a 80

aproximadamente; para el mercurio a 0C., es 3.9; para el cloroformo a 0C. Es

100, aumenta con la temperatura a 200 para 200C.; para el alcohol etlico

aumenta desde alrededor de 100 a 0C. Y a bajas presiones, hasta 125 a 40C.;

para la glicerina es aproximadamente 24 la temperatura ambiental y a baja

presin.

-Volumen especfico del agua en funcin de la presin y la temperatura

(Tomado de international critical tables)

Temperatura a C

Densidad especifica

Temperatura a C

Densidad especifica

Temperatura a C

Densidad especifica

Temperatura a C

Densidad especifica

0 0.99987 20 0.99823 40 0.99224 60 0.98324

2 0.99997 22 0.99780 42 0.99147 62 0.98220

4 1.00000 24 0.99732 44 0.99066 64 0.98113

6 0.99997 26 0.99681 46 0.98982 66 0.98005

8 0.99988 28 0.99626 48 0.98896 68 0.97894

10 0.99973 30 0.99567 50 0.98807 70 0.97781

12 0.99952 32 0.99505 52 0.98715 72 0.97666

14 0.99927 34 0.99440 54 0.98621 74 0.97548

16 0.99897 36 0.99371 56 0.98524 76 0.97428

18 0.99862 38 0.99299 58 0.98425 78 0.97307

Temperatura grados C (F)

PRESIN EN ATMOSFERAS

0 500 1000 2000 3000 4000 5000 6500 8000

1.0000 0.9769 0.9566 0.9223 0.8954 0.8739 0.8565 0.8361

0(32) 20(68) 50(122) 80(176)

1.0016 0.9804 0.9619 0.9312 0.9065 0.8855 0.8675 0.8444 0.8244

1.0128 0.9925 0.9732 0.9428 0.9183 0.8974 0.8792 0.8562 0.8369

1.0287 2.0071 0.9884 09568 0.9315 0.9097 0.8913 0.8679 0.8481

2-. HIERRO Y ACERO

1.2 ARRABIO O LINGOTR DE PRIMERA FUSION (HIERRO COLADO)

El mineral de hierro es reducido en un alto horno hasta que se forme al arrabio, que es la

materia prima prcticamente todos los productos de hierro y acero. Casi el 90 por ciento

del mineral de hierro beneficiado en los Estados Unidos proviene de la regin de Lago

Superior; este mineral tiene las ventajas de ser de alta calidad y de bajo costo, por lo que

se arranca y se transporta a travs de los Grandes Lagos. El mineral consta principalmente

de hematites (Fe2O3) y contiene de 50 a 70 por ciento de hierro. Otros distritos

importantes de los Estados Unidos con minas de hierro estn en Alabama, regin

Adirondacks, en Nueva York, y Pennsylvania. El alto horno consiste en una especie de gran

chimenea o construccin vertical hueca de ms de 6 m de dimetro y de 30 m de altura

que contiene una columna descendente de mineral de hierro, coque y caliza y un gran

volumen de gas caliente ascendente. El gas es producido por la combustin del choque

que se efecta en el interior del horno y contiene alrededor de 34 por ciento de xido de

carbono. Este gas reduce el mineral de hierro a hierro metlico, el cual se funde y toma

cantidades considerables de carbono, manganeso, fosforo, azufre, y silicio. La ganga

(principalmente slice) del mineral de hierro y la ceniza del choque se combinan con la

caliza para formar la escoria del alto horno. El arrabio y la escoria son sagrados del cresol.

2.1 Hierro dulce o forjado

La microestructura que se desarrolla depende tanto del contenido en carbono como del tratamiento trmico. Si el enfriamiento es muy lento se dan condiciones de equilibrio pero si los enfriamientos son muy rpidos se producen procesos que cambian la microestructura y por tanto las propiedades mecnicas. Se distinguen varios casos. Los aceros eutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene composicin del eutectoide 0.77 %. Inicialmente la microestructura de la fase es muy sencilla con granos orientados al azar (punto a de la lnea xx). Al enfriar se desarrollan las dos fases slidas Fe- y cementita. Esta transformacin de fases necesita la discusin del carbono ya que las tres fases tienen composiciones diferentes. Para cada grano de austenita se forman dos fases con lminas de ferrita y otras de cementita y relacin de fases, respectivamente (punto b de la lnea xx). Las orientaciones entre grano son al azar. Esta microestructura de ferrita y cementita (figura 4.2) se conoce como p La microestructura que se

desarrolla depende tanto del contenido en carbono como del tratamiento trmico. Si el enfriamiento es muy lento se dan condiciones de equilibrio pero si los enfriamientos son muy rpidos se producen procesos que cambian la microestructura y por tanto las propiedades mecnicas. Se distinguen varios casos. Los aceros eutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene composicin del eutectoide 0.77 %. Inicialmente la microestructura de la fase es muy sencilla con granos orientados al azar (punto a de la lnea xx). Al enfriar se desarrollan las dos fases slidas Fe- y cementita. Esta transformacin de fases necesita la discusin del carbono ya que las tres fases tienen composiciones diferentes. Para cada grano de austenita se forman dos fases con lminas de ferrita y otras de cementita y relacin de fases, respectivamente (punto b de la lnea xx). Las orientaciones entre grano son al azar. Esta microestructura de ferrita y cementita (figura 4.2) se conoce como perlita, y el nombre deriva de la apariencia de madreperla bajo el microscopio (figura 4.3). Mecnicamente, las perlitas tienen propiedades intermedias entre la blanda y dctil ferrita y la dura y quebradiza cementita. Los aceros hipoeutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene un contenido en carbono inferior a la del eutectoide 0.77 %. Los cambios en la microestructura de un acero de esta composicin se dan en la figura 4.4. Para T 875 C, la microestructura de la fase es homognea con granos orientados al azar (punto c de la lnea y y). Al enfriar se desarrolla la fase y nos encontramos en una regin bifsica + (punto d de la lnea yy). En este punto se ha segregado un poco de fase , al bajar en temperatura (punto e de la lnea yy) aumenta el contenido en fase (aunque la proporcin depende de la composicin inicial del acero hipoeutectoide). La mayor cantidad de fase se forma en los lmites de grano de la fase inicial . Al enfriar pasamos a travs de la temperatura del eutectoide al punto f de la lnea y y. En esta transformacin de fases, la ferrita no cambia prcticamente y la austenita que queda se transforma en perlita dando la microestructura caracterstica de los aceros hipoeutectoides. La ferrita de la perlita se denomina ferrita eutectoide (formada a la temperatura del eutectoide, y proveniente de los granos que restaban de la austenita), la ferrita formada antes del eutectoide (en los lmites de grano de la austenita) se denomina ferrita proeutectoide. En la perlita la relacin de fases es 9:1, pero en los aceros hipoeutectoides la relacin perlita y ferrita proeutectoide depende del porcentaje inicial de carbono. Esta microestructura siempre se observa en los aceros hipoeutectoides si han sido enfriados lentamente y son los ms comunes. Los aceros hipereutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene un contenido en carbono entre 0.77 y 2.11 %. Los cambios en la microestructura de un acero de esta composicin se dan en la figura 10.6. Para T 900 C, la microestructura de la fase es homognea con granos orientados al azar. Al enfriar se desarrolla la cementita y nos encontramos en una regin bifsica + cementita. La cementita se comienza a formar en los lmites de grano de la austenita. Esta cementita se denomina cementita proeutectoide ya que se ha formado antes de que se d la reaccin del eutectoide. Al descender por debajo de la temperatura eutctica, toda la austenita remanente de composicin eutectoide se transforma en perlita (punto i de la lnea zz). Por tanto la microestructura es perlita y cementita proeutectoide.erlita, y el nombre deriva de la apariencia de madreperla bajo el microscopio . Mecnicamente, las perlitas tienen

propiedades intermedias entre la blanda y dctil ferrita y la dura y quebradiza cementita. Los aceros hipoeutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene un contenido en carbono inferior a la del eutectoide 0.77 %. Los cambios en la microestructura de un acero de esta composicin se dan en la figura 4.4. Para T 875 C, la microestructura de la fase es homognea con granos orientados al azar (punto c de la lnea yy). Al enfriar se desarrolla la fase y nos encontramos en una regin bifsica + (punto d de la lnea yy). En este punto se ha segregado un poco de fase , al bajar en temperatura (punto e de la lnea yy) aumenta el contenido en fase (aunque la proporcin depende de la composicin inicial del acero hipoeutectoide). La mayor cantidad de fase se forma en los lmites de grano de la fase inicial . Al enfriar pasamos a travs de la temperatura del eutectoide al punto f de la lnea yy. En esta transformacin de fases, la ferrita no cambia prcticamente y la austenita que queda se transforma en perlita dando la microestructura caracterstica de los aceros hipoeutectoides. La ferrita de la perlita se denomina ferrita eutectoide (formada a la temperatura del eutectoide, y proveniente de los granos que restaban de la austenita), la ferrita formada antes del eutectoide (en los lmites de grano de la austenita) se denomina ferrita proeutectoide. En la perlita la relacin de fases es 9:1, pero en los aceros hipoeutectoides la relacin perlita y ferrita proeutectoide depende del porcentaje inicial de carbono. Esta microestructura siempre se observa en los aceros hipoeutectoides si han sido enfriados lentamente y son los ms comunes. Los aceros hipereutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene un contenido en carbono entre 0.77 y 2.11 %. Los cambios en la microestructura de un acero de esta composicin se dan en la figura 10.6. Para T 900 C, la microestructura de la fase es homognea con granos orientados al azar. Al enfriar se desarrolla la cementita y nos encontramos en una regin bifsica + cementita. La cementita se comienza a formar en los lmites de grano de la austenita. Esta cementita se denomina cementita proeutectoide ya que se ha formado antes de que se d la reaccin del eutectoide. Al descender por debajo de la temperatura eutctica, toda la austenita remanente de composicin eutectoide se transforma en perlita (punto i de la lnea zz). Por tanto la microestructura es perlita y cementita proeutectoide.

3-. ACEROS COMERCIALES

Tabla 11. Aplicaciones de los aceros al carbn

Porcentaje (C)

Aplicaciones

0.05-0.10 0.10-0.20

Lamina, tira, tubos, clavos de alambre o puntas de pars, remaches, tornillos, partes para cementarse o templarse superficialmente.

0.20-0.35 Acero estructurado, placa o palastro, piezas forjadas tales como el eje de levas.

0.35-0.45 0.45-0.55

Aceros de maquinaria (arboles, ejes, vstagos de conexin, etc.) Piezas grandes de forja (cigeales engranajes para trabajo pesado, etc.)

0.60-0.70 Matrices para cabezas de pernos y para estampacin: rieles, tornillos, opresores o prisioneros.

0.70-0.80 Cuchillas para tijeras o cizallas, corta filos o cinceles, martillos, picos, cierras de cinta.

0.80-0.90 Matrices y punzones de corte, preparar discos base, barrenas o perforadores para roca, cinceles de mano.

0.90-1.00 Resortes, escariadores, brochaladoras, punzones pequeos y matrices o dados.

1.00-1.10 Resortes pequeos, herramientas para tones, cepilladora, leadoras y ranuradora o mortajadora.

1.10-1.20 Brocas salomnicas, machos de roscar pequeos, dados para cortarrosca o cojinetes de terraja, cuchillera y herramientas pequeas de torno.

1.20-1.30 Limas, asientos, o jaulas para bolas, mandriles, hileras para estirado o trefilado, hojas para rasurar.

La variedad de aplicaciones del acero para fines de ingeniera se debe al amplio

intervalo de propiedades fsicas que se puede obtener por cambios en el

contenido de carbn y en el tratamiento trmico. Para las especificaciones de la

ASTM, vase

Los aceros al carbono pueden subdividirse un tanto groseramente en tres tipos; 1.-

(de bajo contenido de carbono, 0.50-0.25 % de carbono, en los que solamente se

requiere una resistencia moderada unida a una plasticidad considerable; 2.-

(haceros para maquinaria 0.30-0.55 % de carbono, los cuales pueden tratarse

trmicamente para desarrollar alta resistencia; 3.- (aceros para herramientas con

0.60-1.30 % de carbono. Este ltimo grupo comprende tambin los caeros para

rieles y para resortes.

Aceros de bajo contenidos de carbono. De los muchos productos de acero de

bajo contenido de carbono, la chapa o lmina y la tira, cinta o fleje estn tomando

importancia creciente. El consumo de hacer en la industria de lminas y de

hojalata en 1946 ascendi aproximadamente al 33% de la produccin total de

acero en los estados unidos. Esta gran aportacin ha sido posible por el desarrollo

de los trenes continuaos de laminacin de chapas, tiras o flejes (estos ltimos se

llaman llantas o soleras cuando son gruesos).

Las aplicaciones n las que se emplea grandes cantidades de acero son la de

hojalata para latas de conservas alimenticias, laminas o chapa negra, galvanizada

y recubierta de estao emplomado para fines de construccin, y chapas de buena

calidad para automviles, muebles, refrigeradores y otros incontables productos

estampados, troquelados y soldados. La diferencia entre producto de acero

laminado en caliente o en frio consiste en que para los primeros el acero es

calentado antes del laminado final y para los segundos no lo es.

El trabajo en frio produce una superficie con mejor acabado, mejora las

propiedades mecnicas y permite el laminado de material de galga o calibre ms

delgado que el laminado en caliente. En la tabla siguiente se dan las propiedades

mecnicas aproximadas de la tira de acero laminada en frio.

Tabla 12. Propiedades fsicas aproximadas para varios grados revenidos de tiras, o

flejes de acero laminadas en frio.

(Especificaciones de ASTM para tiras laminada en frio: a 109-38)

Grado de reconocido

Dureza Rockwell escala B esfera de

1/16 carga 100 Kg

Profundidad de indentacin

para espesor de tira de 1.27

mm, mm a

Resistencia a traccin,

b

Kg/cm2

Alargamiento en 50.8 mm

(2) para espesor de tira

cde 1.27

mm, por ciento

Notas

N1 duro

09 6 d 6 7

5 625 845

3 2 E

N2 semiduro

80 5 7 8 4 499 562

9 5 F

N3 cuarto de dureza

69 5 8 9 3 796 422

20 7 G

N4 blando

58 6 9 10 3 374 351

30 6 H

N5 muy blando

45 7 10 11 3 093 281

39 6 I

a) La profundidad de indentacion o mordedura vara con el espesor de la tira o

fleje. Para revenido muy blando de grado 5, la profundidad est dada

aproximadamente por la formula D= 10.5 mm b + 6.4 log t (t = espesor mm). Los

dems grados de revenido varan de manera semejante.

b) las propiedades de resistencia a la atraccin estn basadas en la probeta

normal de ensayo atraccin para laminas o chapas metlicas, ASTM, E8-46-

c) el alargamiento en 58.8 mm (2plg) varia con el espesor de la tira. Para revenido

muy blando, de grado 5, el porcentaje de alargamiento = 41+10 log t (t = espesor

en mm). Los dems grados revenido varan de manera semejante.

d) para tira laminada en frio de 1.75 mm de espesor o ms delgada, el intervalo de

dureza Rockwell B es 96 6 con un incremento correspondiente en la resistencia

de atraccin y un descenso de la profundidad en la prueba de indentacion.

e) Para troquelado solamente.

f) para dobleces de curvatura poco marcada hasta de 90 en sentido transversal al

grano.

(Ningn dobles a lo largo del grano).

g) para estirados y estampados profundos, cuando se requiere una superficie muy

lisa. Dobleces de 180 en sentido transversal al grano. Dobleces hasta 90 a lo

largo del grano.

h) para embutido de profundidad regular cuando no es admitida ninguna seal de

deformacin superficial. Dobleces de 180 en ambos sentidos con respecto al

grano.

i) para embutido profundo cuando son admisibles ligeras deformaciones de

alargamiento. Tambin para ensanchamiento por mandrilado (errneamente

llamado extrusin o churreado). Dobleces de 180 en ambos sentido con respecto

al grano.

Las lminas para aplicaciones de embutido profundo deben ser muy blandas, de

manera que posean una plasticidad mxima. Deben tener tambin un tamao de

grano relativamente fino ya que uno grueso producira un acabado basto, en

efecto como cascara de naranja, sobre el artculo de embutido profundo es

necesario eliminar el mercado punto de influencia que es caracterstico de bajos

contenidos de carbono para impedir alargamientos sbitos locales en la lmina

durante el conformado, los cuales producen marcas de deformacin llamadas

deformaciones del estirado o lneas de lders.

El marcado punto de fluencia puede eliminarse con trabajo en frio, siendo

suficiente regular 1% del espesor. Esta reduccin se hace regularmente por

laminado en frio operacin conocida como laminado de temple o revenido, seguido

por flexin alternada y flexin invertida en un cilindro o aplanadora o nivelador.

El laminado de temple debe preceder siempre al aplanado por cilindro, porque las

lminas con recosido blando se pueden romper (por fluencia local) en el rodillo

aplanador. Un fenmeno importante en estas lminas templadas por laminado de

acero por bajo contenido de carbono es en el retorno de marcado punto de

fluencia despus de un periodo de tiempo. Esto se conoce como envejecimiento

del acero.

El retorno del punto de fluencia va acompaado de un incremento de la dureza y

de una perdida en la ductilidad. Una reduccin menor por laminado de temple

hace disminuir la rapidez del proceso envejecimiento y un aumento de la

temperatura hace aumentar esta rapidez, es, por tanto, necesario manufacturar las

lminas inmediatamente despus del laminado del temple para evitar las

deformaciones del estirado. Recientemente se han desarrollado sin

envejecimiento usando acero muerto, pero estas solo se usaran, probablemente,

en aplicaciones especiales a causa del coso adicional.

Otros productos importantes de acero con poco producto de carbn son placas,

formas estructurales, tubos, formas tubulares alambre. Las placas para calderas,

los remaches y los tubos son generalmente de acero con contenido de carbono

comprendido entre 0.15 y 0.30%. El acero estructural tiene aproximadamente el

mismo intervalo de contenido de carbono aunque se emplean algunas veces en

puentes y maquinaria pesada aceros de contenido algo ms alto de carbono.

Un grupo especial de aceros de alta resistencia y contenido bajo de aleacin se

ha venido desarrollando recientemente para las industrias de transporte ellas que

se necesita una relacin alta de las resistencias al peso. Aunque estos aceros

tienen una relacin de resistencia y un peso inferior a la de los aceros inoxidables

de alta resistencia y las aleaciones ligeras de aluminio se emplean en gran escala

en la construccin de coches de pasajeros y vagones de carga y tanques de

ferrocarriles, carrocera de camiones y remolques, canjilones de carga y

aplicaciones similares.

En general los aceros de resistencia y bajo contenido de aleacin tienen punto

de fluencia de 3500 y resistencia a traccin de 4900 kg/cm 2 y su ductilidad es solo

ligueramente inferior a la del acero dulce. Estos aceros pueden con formar se

tanto en caliente como en frio, soldarse, cortarse a la llama, consonarse, laminarse

y trabajarse a mquina. En la soldadura o corte de la llama debe tomarse

generalmente precauciones contra el temple que da como resultado una perdida

en la ductilidad.

Estos aceros son en definitiva ms difciles de trabajar a mquina que los aceros

estructurales a carbn siendo necesarias mayores presiones de herramientas

sobre la pieza y en consecuencia deben reducirse la velocidad de aquellas y

enfriarse en agente de enfriamiento. En la tabla 13 se dona los nombres

comerciales y las compaas manufactureras de estos aceros y tambin las

composiciones y propiedades mecnicas aproximadas de los diferentes aceros.

Aceros para maquinaria. Se ha usado gran variedad de aceros variados y aceros

al carbn automotriz y sus relacionadas. Recientemente la AISI ha hecho un

intento para simplificar el problema, limitando el nmero de clases sobrados

estandarizados. La AISI publica especificaciones completas sobre todos los tipos

de acero y deben citarse estas especificaciones cuando se necesita hacer una

informacin detallada.

Se emplea un ndice numrico para identificar las composiciones de los aceros

AISI. Se usa una letra mayscula como prefijo para indicar el proceso de

fabricacin del acero. La letra B indica un acero de Bessemer acido al carbn; C,

un acero siemens bsico al carbn y E, un acero especial aleado de oro elctrico.

Una serie de cuatro nmeros designa la composicin los dos primeros indican el

tipo de aleacin y los dos ltimos indican, hasta donde sea posible, el contenido

medio de carbono en puntos centsimos por ciento.

As, C 1020 es un acero al carbn con un intervalo de carbono de 0.18-0.23

fabricado en horno bsico martin-ciemens o de hogar abierto y E 2512 es un acero

con 5% de nquel, con 0.09-0.14 de carbono fabricado en horno elctrico. Las

composiciones de los aceros estndares estn anotadas en las tablas 14a y 14b.

Tabla 13. Caractersticas de los aceros de alta resistencia y bajo contenido de

alineacin.

(Datos dados para placas de 12.7 mm () de espesor, laminadas en

caliente)

Nombre comerci

al

Fabricante

Composicin qumica, porcentaje Punto de

fluencia,

mnimo,

1000 Kg/cm

2

Resistencia a

atraccin

mnima 1000

Kg/cm2

Alargamiento en

5 cm (2)

mnimo, porcent

aje.

C Mn P S Si Cu Cr Ni Otros elementos

Aldecor Republic Steel Corp.

0.12 mx.

0.15-0.40

0.080-

0.150

0.5 mx.

0.35-0.75

0.35-0.60

.. 0.16-0.28 Mo

3.5 4.9 22

Corten U.S. Steel Corp.

0.12 mx.

0.20-0.50

0.070-

0.50

0.50

mx.

0.25-0.57

0.25-0.55

0.50-1.25

0.65 mx.

. 3.5 4.9 22

Dynalloy

Alan Wood Steeel

Co.

0.20 mx.

1.25 mx.

0.100

mx.

0.05

mx.

0.30 mx.

0.60 mx.

1.00 mx.

0.10 Mo

mx.

3.5 4.5 25

Hi-Steel

Inland Steel co.

0.12 mx.

0.50-0.90

0.05-0..01

20

0.05

mx.

0.15 mx.

0.95-1.30

0.45.0.75

0.08-0.18 Mo

o.12-0.27Al.

3.5 4.9 22

Main-ten

U. S. Steel Corp.

0.25 mx.

1.10-1.60

0.045

mx.

0.05

mx.

0.30 mx.

0.20 min.

3.5 5.2 20

Mn-Ni-Cu

U. S. Steel Corp.

0.25 mx.

.40 mx.

0.45 mx.

0.05

mx.

0.25 mx.

0.30-0.60

0.50-1.00

. 3.5 4.9 22*

*Porcentaje de alargamiento en 20 cm (8).

Las letras Hi corresponden a la palabra High, haciendo referencia a la alta

resistencia de estas aleaciones.

Tabla 14 a. composicin qumica de los aceros AISI

Mayari-R

Bethlehem

Steel Co.

0.12 mx.

0.50-1.00

0.080-

0.120

0.05

mx.

0.10-0.50

0.50-0.70

0.40-1.00

0.25-0.75

3.5 4.9 25*

NAX Hi-Tensile

GratLakes Steel

Corp.

0.08-0.15

0.50-0.80

0.040

mx.

0.05

mx.

0.60-0.90

0.45-0.65

0-5-0.15 Zr

3.5 4.9 22

Otiscoloy

Jones &Laughlin Steel

Co.

0.15 mx.

0.90-1.40

0.080-

0.130

0.04

mx.

0.10 mx.

0.30 mn.

3.5 4.9 25

RDS # 1

Republic Steel Corp.

0.12 mx.

0.50-1.00

0.05 mx.

0.05

mx.

0.50-1.30

0.50-1.10

0.10 Mo

mn.

3.5 4.9 22

50 Y Amer. Rolling mil Co.

012 mx.

0.50-0.75

0.040-

0.70

0.04

mx.

0.10 mx.

0.50-0.70

0.60-0.90

3.5 4.5 20

Yoloy YoungtownSheet&tuve

0.15 mx.

0.35-0.70

0.040

mx.

0.05

mx.

0.10-0.25

0.80-1.20

1.50-2.00

3.8 4.9 28*

AISI N Lmites de composicin qumica, porcentajes Designacin de grado SEA C Mn P mx. S mx.

Aceros al carbn.

C 1 008 C 1 010 C 1 012 C 1 015 C 1 016 C 1 017 C 1 019 C 1 020 C 1 022 C 1 023 C 1 025 C 1 030 C 1 035 C 1 040 C 1 043 C 1 045 C 1 050 C 1 055 C 1 060 C 1 065 C 1 070 C 1 078 C 1 080 C 1 085 C 1 095 B 1 010 B 1 111 B 1 112 B 1 113

0.10 mx. 0.08-0.13 0.10-0.15 0.13-0.18 0.13-0.18 0.15-0.20 0.15-0.20 0.18-0.23 0.18-0.23 0.20-0.25 0.22-0.28 0.28-0.34 0.32-0.38 0.37-0.44 0.40-0.47 0.43-0.50 0.48-0.55 0.50-0.60 0.55-0.65 0.60-0.70 0.65-0.75 0.72-0.85 0.75-0.88 0.80-0.93 0.90-1.05 0.13 mx. 0.13 mx. 0.13 mx. 0.13 mx.

0.25-0.50 0.30-0.60 0.30-0.60 0.30-0.60 0.60-0.90 0.30-0.60 0.70-1.00 0.30-0.60 0.70-1.00 0.30-0.60 0.30-0.30 0.60-0.90 0.60-0.90 0.60-0.90 0.70-1.00 0.60-0-90 0.60-0-90 0.60-0-90 0.60-0-90 0.60-0-90 0.60-0-90 0.30-0.60 0.60-0-90 0.70-1.00 0.30-0.50 0.30-0.60 0.60-0-90 0.70-1.00 0.70-1.00

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.07-0.12 0.07-0.12 0.07-0.12 0.07-0.12

0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.060 0.08-0.15 0.16-0.23 0.24-0.33

1 008 1 010 1 015 1 016 1 017 1 019 1 020 1 022 1 025 1 030 1 035 1 040 1 043 1 045 1 050 1 055 1 060 1 065 1 070 1 078 1 080 1 085 1 095 1 111 1 112 1 113

Aceros de fcil labra (free- cutting)

C 1 109 C 1 114 C 1 115 C 1 116 C 1 117 C 1 118 C 1 120 C 1 137 C 1 141 C 1 144 C 1 145 C 1 151

0.08-0.13 0.10-0.16 0.13-0.18 0.14-0.20 0.14-0.20 0.14-0.20 0.18-0.23 0.32-0.39 0.37-0.45 0.40-0.48 0.42-0.49 0.48-0.55

0.60-0.90 1.00-1.030 0.60-0.90 1.10-1.40 1.00-1.30 1.30-1.60 0.70-1.00 1.35-1.65 1.35-1.65 1.35-1.65 0.70-1.00 0-70-1.00

0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045

0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.16-0.23 0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.24-0.33 0.04-0.07 0.08-0.13

1 109 1 114 1 115 1 116 1 117 1 118 1 137 1 141 1 144 1 145 1 151

Tabla 14b. Composicin qumica de los aceros especiales o aleados AISI.

N AISI

Lmite de composicin qumica, porcentaje

C Mn P S Si Ni Cr Otros SEA N

Aceros al manganeso

1 320 1 321 1 330 1 335 1 340

0.18-0.23 0.17-0.22 0.38-0.33 0.33-0.38 0.38-0.43

1.60-1.90 1.80-2.10 1.60-1.90 1.60-1.90 1.60-1.90

0.040 0.050 0.040 0.040 0.040

0.040 0.050 0.040 0.040 0.040

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

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1 320 1 330 1 335 1 340

Aceros al Nquel

2 317 2 330 2 335 2 340 2 345 E 2 512 2 515 E 2 517

0.15-0.20 0.28-0.33 0.33-0.38 0.38-0.43 0.43-0.48 0.09-0.14 0.12-0.17 0.15-0.20

0.40-0.60 0.60-0.80 0.60-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.40-0.60* 0.45-0.60 0.45-0.60*

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.040 0.025

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.040 0.025

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 4.75-5.25 4.75-5.25 4.75-5.25

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2 317 2 330 2 340 2 345 2 512 2 515 2 517

Aceros al cromo-Nquel

3 115 3 120 3 130 3 135 3 140 3 141 3 145 3 150 E 3 310 E 3 316

0.13-0.18 0.17-0.22 0.28-0.33 0.33-0.38 0.38-0.43 0.38-0.43 0.43-0.48 0.48-0.53 0.08-0.13 0.14-0.19

0.40-0.60 0.60-0.80 0.60-0.80 0.60-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.45-0.60* 0.45-0.60*

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.025

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.025

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 3.25-3.75 3.25-3.75

0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-0.75 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 1.40-1.75 1.40-1.75

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3 115 3 120 3 130 3 135 3 140 3 141 3 145 3 150 3 310 3 316

Aceros al molibdeno

Mo

4 017 4 023 4 024 4 027 4 028 4 032 4 037 4 042 4 047 4 053 4 063 4 068

0.15-0.20 0.20-0.25 0.20-0.25 0.25-0.30 0.25-0.30 0.30-0.35 0.35-0.40 0.40-0.45 0.45-0.50 0.50-0.56 0.60-0.67 0.63-0.70

0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.75-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.040 0.040 0.035-0.050 0.040 0.035-0.050 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30

4 017 4 023 4 024 4 027 4 028 4 032 4 037 4 042 4 047 4 053 4063 6068

Aceros al cromo-molibdeno

4 130 E 4 132 E 4 135 4 136 E 4 137 4 140 4 142 4 145 4 147 4 150

0.28-0.33 0.30-0.35 0.33-0.38 0.35-0.40 0.35-0.40 0.38-0.43 0.40-0.45 0.43-0.48 0.45-0.50 0.48-0.53

0.40-0.60 0.40-0.60 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.75-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00

0.040 0.025 0.025 0.040 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.040 0.025 0.025 0.040 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

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0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10

0.15-0.25 0-18-0.25 0-18-0.25 0.15-0.25 0-18-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25

4 130 4 137 4 140 4 145 4 150

Tabla 14b. Composicin qumica de los aceros especiales o aleados AISI

(Continuacin) AISI N

Lmites de composicin qumica, porcentaje

C Mn P S SI Ni Cr Otros SAE N

Aceros al nquel-cromo-molibdeno

Mo 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30

4 317 4 320 4 340

4 317 4 320 4 337 4 340

0.15-0.20 0.17-0.22 0.35-0.40 0.38-0.43

0.45-0.65 0.45-0.65 0.60-0.80 0.60-0.80

0.040 0.040 0.040 0.040

0.040 0.040 0.040 0.040

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00

0.40-0.60 0.40-0.60 0.70-0.90 0.70-0.90

Aceros al nquel-Molibdeno

4 608 4 615 E 4 617 4 620 X 4 620 E 4 620 4 621 4 640 E 4 640 4 812 4 815 4 817 4 820

0.06-0.11 0.13-0.18 0.15-0.20 0.17-0.22 0.18-0.23 0.17-0.22 0.18-0.23 0.38-0.43 0.38-0.43 0.10-0.15 0.13-0.18 0.15-0.20 0.18-0.23

0.25-0.45 0.45-0.65 0.45-0.65 0.45-0.65 0.50-0.70 0.45-0.65 0.70-0.90 0.60-0.80 0.60-0.80 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.50-0.70

0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040

0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040

0.25 mx. 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

1.40-1.75 1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 1.64-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75

. . . . . . .

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0.15-0.25 0.20-0.30 0.20-0.27 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.27 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.27 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30

4 608 4 615 4 620 X 4 620 4 621 4 640 4 812 4 815 4 817 4 820

Aceros al cromo

5 045 5 046 5 120 5 130 5 132 5 135 5 140 5 145 5 147 5 150 5 152 E 50 100 E 51 100 E 52 100

0.43-0.48 0.43-0.50 0.17-0.22 0.28-0.33 0.30-0.35 0.33-0.38 0.38-0.43 0.43-0.48 0.45-0.52 0.48-0.53

0.70-0.90 0.75-1.00 0.70-0.90 0.70-0.90 0.60-0.80 0.60-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.75-1.00 0.70-0.90

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.025 0.025

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.025 0.025

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

. . . . . . .

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0.55-0.75 0.20-0.35 0.70-0.90 0.80-1.10 0.80-1.05 0.80-1.05 0.70-0.90 0.70-0.90 0.90-1.20 0.70-0.90

. . . . . . .

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .

5 045 5 046 5 120 5 130 5 132 5 135 5 140 5 145 5 147 5 150 5 152 50 100 51 100 52 100

0.48-0.55 0.95-1.10 0.95-1.10 0.95-1.10

0.70-0.90 0.25-0.45 0.25-0.45 0.25-0.45

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .

0-90-1.20 0.40-0.60 0-90-1-15 1-30-1.60

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Aceros al cromo-vanadio

V 0.10 min. 0.15 min. 0.15 min. 0.10 min.

6 120 6 145 6 150 6 152

0.17-0.22 0.43-0.48 0.48-0.53 0.48-0.55

0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90

0.040 0.040 0.040 0.040

0.040 0.040 0.040 0.040

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

. . . . . . .

.

. . . . . . .

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. . . . . . .

.. . . . . .

. . .

0.70-0.90 0.80-1.10 0.80-1-10 0.80-1-10

6 150


Mo 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25

8 615 8 617 8 620 8 622 8 625 8 627 8 630 8 632 8 635 8 637

0.13-0.18 0.15-0.20 0.18-0.23 0.20-0.25 0.23-0.28 0.25-0.33 0.28-0.33 0.30-0.35 0.33-0.38 0.35-0.40

0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.75-1.00 0.75-1.00

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70

0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60

8 615 8 617 8 620 8 622 8 625 8 627 8 630 8 632 8 635 8 637

Tabla 14b. Composicin qumica de los ceros especiales o aleados AISI (Conclusin)

AISI N

Lmites de composicin qumica, porcentajes

C Mn P S Si Ni Cr Otros SAE N

Aceros al Nquel-cromo-molibdeno (continuacin)

Mo

8 640 8 641 8 642 8 645 8 647 8 650 8 653 8 655 8 660 8 719 8 720 8 735 8 740 8 742 8 745 8 747 8 750

0.38-0.43 0.38-0.43 0.40-0.45 0.43-0.48 0.45-0.50 0.48-0.53 0.50-0.56 0.50-0.60 0.55-0.65 0.18-0.23 0.18-0.23 0.33-0.38 0.38-0.43 0.40-0.45 0.43-0.48 0.45-0.50 0.48-0.53

0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.60-0.80 0.70-0.90 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.040 0.040-0.060 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70

0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60

0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30

8 640 8 641 8 642 8 645 8 647 8 650 8 650 8 653 8 660 8 720 8 735 8 740 8 745 8 750

Aceros al silicio-manganeso

9 255 9 260 9 261 9 262

0.70-0.95 0.70-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00

0.70-0.95 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00

0.040 0.040 0.040 0.040

0.040 0.040 0.040 0.040

1.80-2.20 1.80-2.20 1.80-2.20 1.80-2.20

. . . . . . . . .

. .

. . . . . . . . .

. .

. . . . . . . . .

. .

. . . . . . . . .

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. . . . . . . . .

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. . . . . . . . .

. . 0.10-0.25 0.25-0.40

. . . . . . . . .

. .

. . . . . . . . .

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. . . . . . . . .

. .

. . . . . . . . .

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9 255 9 260 9 261 9 262


E 9 310 E 9 315 E 9317 9 437 9 440 9 442 9 445 9 747 9 763 9 840 9 845 9 850

0.08-0.13 0.13-0.18 0.15-0.20 0.35-0.40 0.38-0.43 0.40-0.45 0.43-0.48 0.45-0.50 0.60-0.67 0.38-043 0.43-0.48 0.48-0.53

0.45-0.65 0.45-0.65 0.45-0.65 0.90-1.20 0.90-1.20 1.00-1.30 1.00-1.30 0.50-0.80 0.50-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90

0.025 0.025 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.025 0.025 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

3.00-3.50 3.00-3.50 3.00-3.50 0.30-0.60 0.30-0.60 0.30-0.60 0.30-0.60 0.40-0.70 0.40-0.70 0.85-1.15 0.85-1.15 0.85-1.15

1.00-1.40 1.00-1.40 1.00-1.40 0.30-0.50 0.30-0.50 0.30-0.50 0.30-0.50 0.10-0.25 0.10-0.25 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90

0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.15-0.25 0.15-0.25 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30

9 310 9 315 9 317 9 437 9 440 9 442 9 445 9 747 9 763 9 840 9 845 9 850

Tabla 15.proiedades mecnicas de ciertos aceros AISI con diversos tratamientos

trmicos.

Temperatura de estirado, C

Resistencia atraccin, 1000Kg/cm

2

Punto de fluencia, 1000Kg/cm

2

Reduccin de rea, porcentaje

Alargamiento en 5cm (2) porcentaje

Dureza brinell

Resistencia atraccin, 1000Kg/cm

2

Punto de fluencia, 1000Kg/cm

2


Alargamiento en 5cm (2) porcentaje

Dureza de lnea brinell

AISI C 1040 enfriado por inmersin el agua, a 815C

AISI 1340 normalizado 865C, enfriado por inmersin en aceite a 845C

315 425 535 595 650 700

8.78 8.36 7.73 7.59 7.31 7.89

7.31 6.39 5.48 4.99 4.64 4.22

46 53 58 60 62 64

11 13 15 17 20 22

260 250 220 216 210 205

15.96 12.72 9.84 8.78 8.08 7.73

14.48 11.67 8.50 7.24 6.18 5.48

43 51 58 62 65 68

11 13 17.5 20 23 25.5

448 372 297 270 250 234

AISI 2340 normalizado 870C ., enfriado por inmersin en aceite 773C

AISI 3140 normalizado a 865C; enfriado por inmersin en aceite a 845C

315 425 535 595 650 700

15.6 12.65 9.77 8.50 7.73 6.69

14.41 11.60 8.57 7.59 6.68 5.97

43 50 58 62 65 67

11 14 19 22 25 27

437 372 298 270 250 240

16.03 13.14 9.84 8.78 7.87 7.38

14.69 11.81 8.89 7.87 7.03 6.32

42 51 59 63 66 68

11 13 18 21.5 24 27.5

448 372 352 332 297 283



315 425 535 595 650 700

16.24 12.30 9.84 8.78 7.94 7.38

14.76 11.10 8.78 7.73 6.96 6.46

41 50 58 62 65 68

12 14 19 23 26 30

448 372 297 260 234 210

15.82 12.62 9.49 8.43 7.59 7.03

14.62 11.45 8.43 7.38 13.70 6.18

42.5 49 57 61 62 63

10 13 18 20 22.5 25

426 372 283 250 228 216



315 425 535 595 650 700

17.57 14.83 12.16 11.10 9.84 8.64

16.17 14.06 11.25 9.84 8.64 7.59

40 44 52 56 60 63

9 10 12.5 15 18 22.5

484 426 352 313 383 250

15.82 12.79 9.91 8.78 7.73 7.03

14.62 11.81 8.78 7.66 6.53 5.69

43 50 58 62 64 66

11 13 19 22.5 26 27.5

448 372 283 260 234 222



315 425 535 595 650 700

16.30 13.35 9.84 8.64 7.73 7.03

14.83 11.83 8.72 7.59 6.68 6.18

43 49 58 62 65 68

11 12.5 17.5 21 24 29

448 372 283 250 228 210

16.87 14.20 11.60 10.19 9.14 8.16

15.46 13.21 10.40 9.14 7.94 7.03

42 45 53 57 61 63

10 12.5 16 18 21 22.5

472 415 432 297 283 250

Aceros desarrollados durante la segunda guerra mundial, conocidos como aceros

NE, no ha sido continuado, aunque las mejores aleaciones han sido influidas en

los aceros AISI. Los aceros Ne que fueron conservados son los que tienen por

primeros dgitos 86, 87, 94, 97,98. Se est produciendo un grupo de aceros

conocidos como aceros h, que son semejantes a los estndares AISI, con una

templabilidad especficaJominy y se identifican con un sufijo h agregado al nmero

convencional.

En general, estos aceros tienen una variacin admisible un tanto mayor con su

composicin qumica pero una variacin ms pequea en templabilidad, que la

que sera normal para el grado del acero dado. Esta menor variacin de

templabilidad da como resultado una mayor productibilidad de lasa propiedades

mecnicas de los aceros al ser tratados trmicamente; por esto, los aceros h estn

cobrando importancia creciente entre los aceros para la maquinaria.

No se pueden dan aplicaciones especficas de estos aceros ya que la seleccione

de en acero para una pieza dada debe depender de un ntimo conocimiento de

factores tales como la disponibilidad y costo del material, del proyecto detallado de

la pieza y de la severidad del servicio que se le valla imponer.

Sin embargo, las propiedades mecnicas que se deseen en la pieza que

hayatratarse trmicamente determinaran en gran parte el contenido de carbono y

de los elementos de aleacin del acero. La tabla 15 da un resumen de las

propiedades mecnicas que pueden esperarse de los aceros AISI despus de ser

tratados trmicamente, en la tabla 16 da una indicacin del efecto de masa sobre

las propiedades mecnicas de los aceros tratados trmicamente.

Los aceros AISI de bajo contenido de carbono se emplean para

piezascarbonizadas tornillos y remaches de cabeza formada en fierro y para

aplicaciones similares en las que se requiera alta calidad. La serie AISI 1 100 est

formada con aceros de fcil tallado o labrado (free-cutting) de bajo contenido de

carbono para materia prima de tornillos para maquinaria alta velocidad y para

otros fines de industria maquinaria.

Estos aceros contienen un alto contenido de azufre, presente en forma de

incursiones de sulfuro de manganeso. El manganeso y el fosforo vuelven duro y

quebradizo del acero, mejor tambin contribuye a su facilidad del labra.

Tabla 16. Efecto de la masa de la probeta en las propiedades de algunos aceros AISI.

Las barras de acero al carbono acabados en frio se emplean para tornillos, tuercas, piezas

de mquinas para escribir y cajas registradoras, ejes de motores y transmisin de

potencia, paradores de mbolos, casquillos o boquillas, ejes y engranajes de bombas para

aceite, etc. En la tabla 17 se dan las propiedades mecnicas medias del acero estirados en

frio. Adems de aumentar sus caractersticas o propiedades mecnicas el acero estirado

en frio tiene mejores cualidades para el labrado a mquina que los productos laminados

en caliente. Tambin se mejoran mucho el acabado superficial y la exactitud dimensional

por el terminado en frio.

Diam. de la seccin

Resistencia a traccin, Kg/cm

2

Punto de fluencia, Kg/cm

2


Alargamiento en 5 cm (2), porcentaje

Dureza Brinell


2

Punto de fluencia, Kg/cm

2



Dureza Brinell

Pulg. mm

AISI C 1 040, enfriado por inmersin en agua, revenido a 540C AISI C 3 140, enfriado por inmersin en aceite, revenido a 540C

1 2 3 4 5

25.4 50.8 76.2 101.6 127.0

7 733 6 889 6 538 6 327 6 796

5 483 4 569 4 147 4 007 3 796

58 49 48 47 46

15 20 23 24.5 25

230 194 185 180 180

9 842 9 139 8 646 8 295 8 084

8 506 7 592 6 959 6 608 6 397

54 50 48 46 43

15 17 19 20 19

297 260 250 240 230

AISI C 4 140, enfriado por inmersin en aceite, revenido a 540C AISI C 8 640, enfriado por inmersin en aceite, revenido a 540C

1 2 3 4 5

25.4 50.8 76.2 101.6 127.0

10 193 10 053 9 631 8 858 8 576

8 998 8 787 8 295 7 733 7 381

56 58 59 60 59

18 19 20 18 17

297 297 283 270 260

11 810 10 755 9 701 9 068 8 858

10 195 9 281 8 225 7 592 7 381

44 45 46 46 45

16 20 22 23 23

332 213 283 270 260

Tabla 17.propiedades fsicas medias del acero estirado en frio.

(ASM metalshaldbook, 1948)

[Tamaos 15.9 a 50.8 mm (5/8 a 2) probetas de 2x0.505]

Aceros AISI


2

Resistencia a la fluencia, Kg/cm

2



Dureza Brinell

Aceros AISI Resis-tencia a traccin, Kg/cm

2

Resisten-cia a la fluencia, Kg/cm

2

Alargamien-to en 5 cm (2), porcentaje


Dureza Brinell

c-1 010 C-1 015 C-1 020 C-1 025 C-1 030 C-1 030 C-1 040

4 710 4 991 5 272 5 624 6 116 6 467 6 819

3 866 4 239 4 478 4 780 5 195 5 497 5 792

25.0 22.0 20.0 18.5 17.5 17.0 16.0

57 55 52 50 48 45 40

137 1449 156 163 179 187 197

C- 1 045 B- 1 112 C- 1 120 C- 1 117 C- 1 118 C- 1 137 C- 1 141

7 170 6 116 5 483 5 624 5 799 7 381 7 873

6 095 5 195 4 661 4 780 4 928 6 270 6 692

15.0 17.0 19.5 19.0 18.5 16.0 14.0

35 45 49 51 50 35 30

207 183 159 163 167 217 223

Los aceros de forja, con 030 a 0.40 aceros de carbono se emplean para ejes,

tornillos, pasadores, bielas y aplicaciones similares. Estos aceros se

forjanfcilmente y, despus de ser tratados trmicamente, desarrollan propiedades

mecnicas considerablemente ms altas que los aceros con bajo contenido de

carbono. Para secciones gruesas en las que se requiera alta resistencia, como el

cigeales y engranajes para el trabajo pesado, el carbono puede aumentarse

hasta 0.40 a 0.50% y se puede emplear un contenido suficiente de aleacin para

obtener la templabilidad necesaria.

Aceros para herramientas

Los ceros para herramientas puedes subdividirse en cuatro clasificaciones: 1.

Aceros al carbono simple; 2. Aceros contemple al aceite; 3. Aceros para velocidad

esmalta; 4. Aceros para alta velocidad.

Los aceros para herramientas de carbono simple, que contiene de 0.60 a 1.40%

de carbono se emplean mucho a causa de su bajo costo y excelentes

propiedades.

Para herramientas tales como limas, brocas salomnicas, cojinetes de terraja y

pequeos muchos de terraja, en las cuales la cualidad primordial es una alta

dureza, es necesario contenido de carbono de 1.20% o mayor. En las

herramientas sujetas a choques, tales como las cuchillas de cizalla, cinceles,

martillos y troqueles de forja, el contenido de carbono tiene que ser mantenido

bajo del 0.80%. Para aplicaciones que requieren tanto dureza como tenacidad

considerable, el contenido de carbono ser alrededor de 1%.

Los aceros al carbono no tienen disposicin para retener su dureza a

temperaturas tan elevadas como se desarrollan al filo de las herramientas para

cortar metales cuando actan en condiciones seberas. Los aceros al carbono

tienen tendencia a agrietarse o alabearse ala ser templados cuando la herramienta

tiene forma intrincada.

Los aceros de temple al aceite, llamados algunas veces aceros no deformables,

tienen suficiente contenido de aleacin para templarse por inmersin en aceite; en

ello son mnimo los efectos de distorsin y agrietamiento.

Contiene general mente 1% de manganeso pequeos porcentajes de cromo,

molibdeno, vanadio o tungsteno y tienen las mismas caractersticas generales de

comportamiento que los aceros al carbono simple para las herramientas.

Los aceros para velocidades semi altas pueden trabajar a temperaturas ms altas

que los aceros al carbono sin perder su dureza a consecuencia de las

proporciones regularmente altas de tungsteno y cromo los carburos aleados

resisten el efecto de revenido de las temperaturas altas de la herramienta y

contribuyen tambin a la resistencia al abrasin del acero. Por su alto contenido

de aleacin, estos aceros pueden ser templados al aceite y en consecuencia, no

tienen tendencia a grietarse ni alabearse durante el temple.

Para los aceros para alta velocidad tienen una dureza considerable a la

temperatura del rojo.

Un acero para alta velocidad comn mente usado contiene 18% de tungsteno, 4%

de cromo y 1% de vanadio (se le conoce como 18-4.1 para alta velocidad).

Algunas veces se agrega cobalto como elemento de aleacin, para mejorar las

propiedades cortantes en las operaciones de desbastado. El molibdeno puede

sustituir una parte de tungsteno para reducir el costo y darle una tenacidad mejor.

Se requieren temperaturas de calentamiento muy altas para el tratamiento trmico

de los ceros de alta velocidad.

El aceros debe calentarse lentamente hasta 870C, mantenindolos hasta que se

alcance una temperatura uniforme, calentndose luego rpido hasta 1200C,

pasndolo hasta otro horno, mantenido a esa temperatura especificada, y luego es

el enfriado por inmersin en aceite caliente o en un chorro de aire. El acero de alta

velocidad debe revenirse luego a unos 600C para aumentar su tenacidad; debido

un efecto secundario de temple, la dureza del acero revenido sede ser superior

que la que tena templado.

En general los aceros para alta velocidad al cobalto requieren temperaturas de

inmersin para el temple ms altas y los aceros para el molibdeno ms altas, que

las del 18-18 1.

En la tabla 18 se da una lista de aceros americanos para herramientas ms

comunes.


(Adaptada de gill, tool Steels, metals Progress, 1938)

Aceros al carbono para herramientas con fines generales

Temple al agua; baja resistencia al desgaste; alta deformacin por calentamiento; ninguna dureza al rojo; temple poco profundo.

C SI Mn S P V Usos comunes

0.50-1.25a 0.15-0.50 0.10-0.35 0.03 mx. 0.03 mx. B Casi universal;

Aceros para las herramientas, al cromo-vanadio o de bajo contenido de cromo (sustitutos de los aceros, al carbono para herramientas)

En su mayora de temple al agua, baja resistencia al desgaste, alta deformacin por alargamiento; ninguna dureza al rojo; temple de profundidad media.

C Si Mn Cr V Notas

0.50-1.40 0.50-1.40 0.50-1.40 0.50-1.40

0.15-0.50 0.15-0.50 0.15-0.50 0.15-0.50

0.10-0.35 0.10-0.35 0.10-0.35 0.40-0.60

0.10-0.25 0.25-0.50 0.60-1.20 0.60-1.20

. . . . . . . . . . . .

.

. . . . . . . . . . . .

. 0.10-0.20 0.10-0.20

El cromo corrige la tendencia a los puntos blandos Dureza ms intensa Temple al agua muy tenaces en los intervalos bajos de carbono Temple al aceite

Aceros para herramientas y matrices o dados, de alto carbono y bajo tungsteno (herramientas de acabado para aceros duros o aleaciones no ferrosas) Temple al aceite; mediana resistencia al desgaste; tenacidad mediana, baja deformacin por calentamiento, ninguna dureza al rojo, temple de profundidad media.

C Si Mn Cr W V (opcional)

Notas

0.90-1.10 1.15-1.25 0.90-1.10 1.15-1.30

0.20-0.40 0.20-0.40 0.20-0.40 0.20-0.40

0.15-0.30 0.15-0.30 0.15-0.30 0.15-0.30

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

0.35-0.75 0.35-0.70

1.00-1.50 1.75-2.50 1.50-2.50 1.50-2.50

. . . . . . . . . . . . . .

0.10-0.25 0.10-0.25 0.10-0.25

Un tanto errticos al ser tratados trmicamente. Temple al agua Ms dignos de confianza Temple al aceite

Aceros al manganeso, para matrices dados, temple al aceite (no deformables) (Herramientas de fines generales y especialmente dados o matrices, punzones y brochaladores)

Temple al aceite, baja resistencia

C Si Mn Cr W Mo V Notas

0.85-0.95 0.85-1.00 0.85-1.00 0.85-1.00

0.20-0.40 0.20-0.40 0.20-0.40 0.20-0.40

1.50-1.75 1.15-1.45 1.35-1.65 0.90-1.15

. . . . . . . . . . . 0.30-0.60

. . . . . . . . . . . 0.50-0.90

. . . . . . . . 0.30-0.60 . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . . 0.20.-0.35 . . . . . . . . .

0.10-0.25 0.10-0.25 0.10-0.25

. . . . . . . . . . .

Ms sujetos a crecimiento del grado Corrige lo anterior, pero la dureza es baja Alcanza la ms alta dureza El menos susceptible a grietas de temple

Aceros al tungsteno para cinceles y punzones (Aceros de temple al aceite; herramientas para cortar y debatir metal frio, matrices o dados para formar cabezas)

Resistencia mediana al desgaste; alta tenacidad; baja deformacin por calentamiento, dureza mediana al rojo; temple de profundidad media

C W Cr V Si Notas

0.45-0.60 0.45-0.60 0.45-0.60 0.45-0.60 0.55-0.65

0.75-1.25 1.50-2.00 1.00-1.75 1.75-2.25 1.75-1.25

0.75-1.25 0.75-1.25 0.50-1.00 0.75-1.25 0.75-1.25

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . 0.10-0.30 0.10-0.30

1.00-1.50 1.00-1.50

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Buenas resistencia al desgaste, pero un tanto frgil El contenido mayor de tungsteno mejora la resistencia al desgaste El contenido bajo de silicio incrementa la tenacidad en un 25 por ciento Anlisis ms comunes, tenaces y de grano fino

Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas. (Continuacin)

(Adaptada de gill, tool Steels, metals Progress, oct., 1938)

Temple al agua; mediana resistencia al desgaste; baja tenacidad, alta deformacin por calentamiento; ninguna dureza al rojo, temple profundo

C W Cr Notas

1.20-1.40

1.20-1.40 1.20-1.40 1.20-1.40

5.00-6.00 3.00-5.00 4.00-6.00 4.00-6.00

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

0.40-0.80 1.00-1.50

Resistencia al desgaste ligeramente mejor que la de los aceros de bajo contenido de tungsteno

Ligeramente ms tenas que los de alto contenido de tungsteno El cromo mejora sus condiciones para el tratamiento trmico y .reduce su volumen.

Alto movimiento; lo mejor para hileras de

estirado que deban ser templadas nuevamente

despus de desgastadas.

Aceros

C Si MN Cr Mo V Notas

0.50-0.60

0.60-0.75 0.50-0.60

0.50-0.60

0.50-0.60

1.80-2.20

1.70-2.25 1.75-2.25

1.75-2.25

0.75-1.25

0.60-0.90

0.70-0.90 0.70-0.90

0.70-0.90

0.35-0.60

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

0.20-0.35

. . . . . . . . . . . . . .

0.20-0.40

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

0.40-0.60

0-40.060

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

0.15-0.30

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

Anlisis de acero para resortes, todos los aceros de alto contenido de silicio tienden a tener su capa superficial blanda. Ms carbn da mayor dureza Los elementos de aleacin incrementan la templabilidad y refinan el grano El molibdeno incrementa muchsimo la templabilidad El bajo contenido de silicio reduce la fragilidad y resistencia al desgaste.

Aceros de altos

C Cr V Mo Co Ni Notas

Tipos de temple al aceite (no deformables)

2.25-2.45 2.10-2.20 2.15-2.25 2.15-2.25

12.00-14.00 12.00-14.00 12.00-14.00 12.00-13.00

. . . . . . . . . . . 0.75-1.00

. . . . . . . . . . . 0.75-1.00

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. 0.60-1.00

. . . . . . . . . . . .

. 0.50-0.75

. . . . . . . . . . . . .

Un tanto ms tenaz Se templa ligeramente al

aire;muy difcil de laborar a maquina

Ligeramente duro al rojo

Tipos de temple al aire (ms tenaces que los anteriores; se deforman menos al templar)

1.40-1.50

1.50-1.70 1.50-1.60 1.50-1.60 1.40-1.55

12.00-13.00

16.50-18.00 12.00-13.00 12.00-13.00 12.00-13.00

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . 0.80-1.00 0.80-1.00

0.50-0.60

. . . . . . . . . . . 0.80-1.00 0.75-0.90 0.75-0.90

3.00-4.00

. . . . . . . . . . . . . .

0.40-0.60 . . . . . . . . . . . . .

.

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

0.60-0.80

Propiedades de dureza al rojo, Bueno para herramientas de

corte sobre materiales no ferrosos

Tiene tendencia a no templarse uniformemente

El vanadio le imparte mayor tenacidad

Muy fcil de labrar a maquina

Aceros al cromo

Aceros de tungsteno para herramientas de acabado e hileras de estirado o

trefilado.

Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas

(conclusin)(Adaptadas de gill, Tool Steels, Metals Progress, oct., 1938)

Aceros al tungsteno para matrices o dados, para trabajo en caliente (Matrices de troquelado para discos o piezas base, conformado o rechazado, extrusin o churreado y funcin a presin

para trabajar hasta 595C.) Temple al aire o al aceite, resistencia mediana al desgaste; tenacidad media; baja deformacin por calentamiento; alta

dureza al rojo; temple profundo

C W Cr V Notas

0.25-0.35 0.35-0.45 0.40-0.50 0.25-0.35 0.35-0.50 0.50-0.60 0.50-0.60

8.00-10.00 8.00-10.00 9.00-12.00 12.00-16.00 12.00-16.00 12.00-16.00 17.00-19.00

2.50-3.50 2.50-3.50 1.25-1.75 2.50-3.25 2.50-3.25 2.50-3.25 3.00-4.50

0.30-0.60 0.30-0.60 . . . . . . . . 0.30-0.60 0.30-0.60 0.30-0.60 0.60-1.20

El uso ms general, puede usarse hasta 540C. El contenido superior de carbono le da mayor dureza El contenido de cormo se ha bajado para aumentar la tenacidad El contenido aumentado de tungsteno eleva la temperatura de servicio a 595C. La templabilidad y la fragilidad se elevan con el contenido de carbono Carbono bajo, acero de alta velocidad

Aceros al tungsteno-Cromo para trabajo en caliente y matrices de funcin a presin Temple al aire o al aceite; resistencia mediana al desgaste, buen tenacidad; baja deformacin por calentamiento; alta

dureza al rojo; temple profundo.

C W Cr V Mo Si Notas

0.40-0.50

0.35-0.45 0.30-0.40 0.35-0.40

0.65-0.75

5.50-6.50 0.75-1.25 . . . . . . . . .

6.50-7.50

5.00-6.00 4.50-5.00 4.50-5.00

0.20-0.60

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . . 1.00-1.50 1.00-1.50

0.30-0.80

0.30-0.80 0.80-1.00 0.80-1.00

Contenido mximo de aleacin para los servicios a alta temperatura (540C) Ms tenas Sustituido menos costo Propiedades similares a las del acero anterior

Aceros de alta velocidad (Herramientas de corte de todos tipos; herramientas para trabajo severo en caliente)

Temple al aire o al aceite; alta resistencia al desgaste; baja tenacidad; baja deformacin por calentamiento; alta dureza al rojo; temple profundo

C W Cr V Mo Co Notas

C Cr Mo Notas

0.85-1.00 0.85-1.00 0.65-0.75 0.85-1.00

3.75-4.00 3.25-3.75 3.75-4.25 3.75-4.25

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . 0.40-0.60

Enfriado generalmente por inmersin en chorro ligero de aire El contenido menor de cromo reduce las grietas durante el temple por inmersin al aceite Enfriado por inmersin al aceite (carbono ms bajo) pero no tan rgido a 260C El mejor para temple al aire

0.55-0.75 0.55-0.75 0.75-0.85 0.55-0.75

17.00-19.00 19.00-21.00 17.00-19.00 13.00-15.00

3.50-4.50 3.75-4.50 3.50-4.50 3.50-4.50

0.75-1.25 0.75-1.25 1.75-2.25 1.75-2.25

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.40-0.90 . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

El ms usado; la fragilidad y las propiedades cortantes varan en razn directa del contenido de carbono. Mejores propiedades cortantes, pero ms frgil Mejores propiedades cortantes; excelentes para cortes de acabado Herramientas para desbastar; un poco errtico al templar.

Aceros de alta velocidad, al molibdeno

0.60-0.85 0.70-0.90

1.00-2.50 . . . . . . . . . .

3.50-4.50 3.50-4.50

0.75-1.25 1.75-2.50

6.00-8.00 6.00-9.00

. . . . . . . .

. . . . . . . . Menos costoso; se emplea en el elemento de aleacin estratgico.

Aceros de alta velocidad, al cobalto

0.65-0.80 0.65-0.80 0.65-0.80 0.65-0.80

17.00-19.00 17.00-19.00 18.00-21.00 12.00-15.00

3.50-4.50 3.50-4.50 3.50-4.50 3.50-4.50

0.75-1.25 1.50-2.25 1.75-2.25 1.75-2.25

. . . . . . . . 0.50-1.00 0.50-1.00 . . . . . . . .

3.50-5.00 6.00-9.00 10.00-13.00 5.00-8.00

Para cortar materiales duros, arenosos o tenaces Su disposicin para que sea forjable Contenido mximo de aleacin para que se forjable Buen servicios en trabajos especiales

Aceros para resortes

Para resortes pequeos, el acero se suministra frecuentemente a los

fabricantes de recortes en forma que no requiere tratamiento trmico alguno,

excepto quiz un recocido a baja temperatura para aliviar al material de las

deformaciones del conformado.

Algunos tipos de alambre de acero tratado previamente son el alambre para

msica o pianos, el cual recibe un tratamiento trmico especial llamado

patentizado y luego es estirado en frio para desarrollar una alta resistencia de

fluencia, el alambre de estirado en duro o en frio, que es calidad inferior al alambre

de msica, ya que se fabrica generalmente con material de grado inferior y es

raras veces patentizado, y un alambre revenido en aceite que sufre primero una

operacin de templado por inmersin y luego la de revenido.

El alambre tiene generalmente una dureza Brinell comprendida entre 352 y 415,

aunque sta depender de la aplicacin del resorte y de la operacin de

conformado. El acero para pequeos resortes de placa o planos puede ser

estirado en frio o templado y revenido a una dureza similar.

El acero que se emplea tanto para resortes helicoidales como de placas o planos

que es templado o revenido despus de conformado, se suministra generalmente

en estado recocido. El acero al carbono simple es satisfactorio para resortes

pequeos; para resortes grandes es necesario usar aceros especiales o aleados,

tales como acero al cromo-vanadio o al silicio-manganeso, con el fin de obtener

una estructura uniforme en toda la seccin transversal.

La tabla 19 de la composicin qumica y el tratamiento trmico de varios aceros

para resortes (vase la pg. 577 para mayor informacin sobre el tratamiento

trmico). Para los resortes, es de particular importancia que la superficie del acero

est exentada de todo defecto.

Tabla 19. Tipo de aceros y tratamiento trmico para resortes grandes, planos, de hojas

o ballestas y helicoidales formados en caliente

Aceros AISI Temp. de normalizado, * grados C

Temp. de temple por inmersin, grados C

Temp. de revenido, grados C

C 1 074 C 1 095 4 068 6 150 9 260 5 150 8 650

829-857 857-885 843-871 871-899 871-899 871-899 871-899

788-829 801-829 815-829 871-899 871-899 801-829 871-899

371-454 454-565 454-565 454-565 454-565 454-565 454-565

*Estas temperaturas de normalizado deben usarse como temperaturas de

conformado siempre que sea posible

Enfriamiento por inmersin en aceite de 43 a 60C.

Aceros inoxidables

Aceros resistentes a la corrosin y al calor. Ciertas aleaciones de hierro y

cromo son altamente resistentes y a la oxidacin a temperaturas elevadas y

mantienen una resistencia considerable a estas temperaturas. Estas aleaciones

contienen aveces nquel y pequeos porcentajes de silicio, molibdeno, tungsteno o

cobre. Este grande y complejo grupo de aleaciones se conoce con el nombre

colectivo de aceros inoxidables, aunque ninguno de ellos es verdaderamente

inoxidabley muchos no son aceros en el sentido de que no toman temple al ser

calentados y enfriados bruscamente. Vase l obra de Thumthe Book of

StainlessSteels (ASM 1935), para de la produccin, fabricacin y propiedades de

estas aleaciones.

Los aceros inoxidables pueden clasificarse, segn su microestructura, como sigue:

A) aleaciones que pueden templarse, las cuales contienen hasta 26 por ciento

de cromo y 0.70 por ciento de carbono que toma la forma martensta

durante el temple; B) aleaciones de bajo contenido de carbono que no

pueden templarse, las cuales son ferritas y contienen ms de 16 por ciento

de cromo; C) aleaciones al cromo nquel, que son austenticas. Algunas de

las propiedades de estos tres grupos diferentes de aceros inoxidables son

las siguientes:

B) Ferritico. Mas alrededor de 16% de cromo; el carbono es bastante bajo pero

puede aumentarse a medida de que aumente en cromo. Pueden contener

pequeos porcentaje de nquel, silicio, molibdeno, tungsteno este grupo es

magntico.

C) Austeniticos. Contienen bastante cromo y nquel para hacer el acero

austen

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Materiales ferrosos 1