Tema VI Orlando

7/28/2019 Tema VI Orlando

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Tema VI: Aleaciones Frreas

1.- Aleaciones Frreas

Son aquellas que contienen hierro como elemento bsico de aleacin, pudiendo contener otros

elementos aleantes tales como el cromo, nquel, vanadio, entre otros.

2.- Clasificacin de las aleaciones Frreas segn su contenido en carbono.

Hierro

Acero

Fundicin

2.1.- Hierro

Metal blanco plateado o azulado con menos de 0,008 % de carbono, es dctil y maleable. Funde a

(1535- 1539) C, reblandecindose antes de llegar a esta temperatura, lo que permite forjarlo y

modelarlo con facilidad.

Presenta propiedades magnticas, por ello es usado en ncleos de inductancia. Presenta diferentes formas estructurales de acuerdo a la temperatura y la presin. Tiene gran aplicacin para formar productos siderrgicos, utilizado como elemento

matriz, para alojar otros elementos aleantes.

2.2.- Aceros

Aleacin ferrosa compuesta principalmente por hierro y carbono y otros elementos (silicio,

manganeso, fosforo y azufre). Dependiendo del uso se fabrican aleaciones adicionando otros

elementos tales como: cromo, nquel, vanadio, cobalto etc. El % de carbono es inferior a 2%.

Los aceros constituyen la familia de materiales de mayor uso para aplicaciones estructurales y de

carga. Siendo los aceros la familia ms verstil (capaz de adaptarse con rapidez y velocidad a

diferentes funciones) entre los materiales de ingeniera.

Sus caractersticas principales:

Alta dureza Buena resistencia mecnica Maleabilidad Ductilidad

2.3.- Fundiciones

Las fundiciones son aleaciones hierro-carbono donde el contenido de carbono vara entre 2,14% y

6,67% (aunque estos porcentajes no son completamente rgidos). Comnmente las ms usadas

estn entre los valores de 2,5% y 4,5%, ya que las de mayor contenido de carbono carecen de valor

prctico en la industria. Adems de hierro y carbono, lleva otros elementos de aleacin como silicio,manganeso, fsforo, azufre y oxgeno.


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3.- Tipos de aceros segn su composicin qumica

3.1.- Aceros al Carbono.

Son aquellos aceros en los que est presente el carbono y los elementos residuales como el

manganeso, fosforo y azufre en cantidades que se consideran como normales. Los aceros al carbono

se pueden clasificar en 3 grupos:

Aceros de bajo carbono: contiene menos de 0,3% de carbono.

Aceros de medio carbono: contiene entre 0,3% y 0,5% de carbono.

Aceros de alto carbono: contiene ms de 0,5% de carbono.

3.2.- Aceros de Baja Aleacin

Se componen hasta un 5 % de componentes de aleacin tiene un costo relativamente bajo, pero

tiene sus limitantes. No se pueden reforzar ms de 100.000 PSI ya que deforman Tienen poca

resistencia a la corrosin y oxidacin tiene poca resistencia al impacto a baja temperatura.

3.3.- Aceros de Alta Aleacin

Para superar las diferencias en los carbonos simples se han creado aleaciones con elementos

aleantes que mejoran sus propiedades: mayor de 5% en peso de elementos de aleacin. Ellos son:

- Aceros inoxidables

- Aceros para herramientas

- Aceros especiales.

3.3.1.- Aceros Inoxidables

Este grupo de aleacin ferrosa que contiene por lo menos un 12% de cromo, que le proporciona una

resistencia extraordinaria a la corrosin.

Permite formar una delgada capa protectora de xido de cromo, al exponerse el acero al oxgeno, el

cromo estabiliza la ferrita y tambin se contraiga la regin de austenita y por lo tanto la regin

ferrita aumenta de tamao.

3.3.2.- Aceros para Herramientas

El Acero para herramientas es el acero que normalmente se emplea para la fabricacin de tiles o

herramientas destinados a modificar la forma, tamao y dimensiones de los materiales por

cortadura, por presin o por arranque de viruta.

Los aceros de herramientas tienen generalmente un contenido en carbono superior a 0.30%, aunque

a veces tambin se usan para la fabricacin de ciertas herramientas, aceros de bajo contenido en

carbono (0.1 a 0.30%).

4.- Aceros Inoxidables4.1.- Aceros Inoxidables Austeniticos

Son aleaciones ternarias, porque contiene, hierro, carbono y nquel que poseen excelente ductilidad

y conformidad, resistencia mecnica y a la corrosin. Posee nquel en un (7 20%), estabilizando la

austenita, incrementando el tamao de campo de austenita y elimina la ferrita, tiene cromo en (16

25%). Su resistencia mecnica se obtiene mediante un endurecimiento por solucin slida. Tiene

excelentes propiedades al impacto a bajas temperaturas. Son costosos por el nquel y el cromo. Son


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usados en la industria de equipos quirrgicos, tambin en el transporte de alimentos y en

aplicaciones ortopdicos.

4.2.- Aceros Inoxidables Ferriticos

Contiene entre (10-20 % de cromo y menos de 0,12 % de carbono (bajo Carbono). Es

ferromagntico. Tiene buena resistencia mecnica y ductilidad moderada usada en materiales de

construccin.

4.3.- Aceros Inoxidables Martensiticos

Es una aleacin que contiene hasta 18 % de cromo, entre (0,15 1,0) de carbono (medio carbono),

cero nquel. Calentando a 1200 c produce 100% austenita que al templarse en aceite se transforma

en martensita y luego es revenida para producir alta resistencia y dureza. Esta combinacin es

excelente para ser usado en cuchilleras de alta calidad, cojinetes y vlvulas, balines.

4.4.-Aceros Inoxidables Endurecidos por Precipitacin

Contiene 17 % de cromo y 7 % de nquel y pequeas cantidades de aluminio (Al), niobio (Nb) o

tantalio (Ta). Sus propiedades se deben a los endurecimientos por solucin solida por deformacin

por envejecimiento y por la trasformacin Martensitica. Se calienta previamente el acero, despus

de templado para inducir que la austenita se trasforme en martensita, obteniendo altas

propiedades mecnicas. Se usa en barras, cabillas, alambres.

5.- Aceros para Herramientas

5.1.- De temple al agua

Para estas herramientas se necesita DUREZA y TENACIDAD por igual.

Su contenido de carbono varia (0,60 1,40%)

Se subdivide en:

(0,60 0,75%) de carbono, para herramientas que necesiten TENACIDAD,

Tales como: Martillos, quebradores de concreto, remachadoras, perforadoras de uso continuo.

(0,75 0,95%) de carbono, para herramientas donde necesiten DUREZA y TENACIDAD por igual.

Tales como: Punzones, cortadoras, troqueles o dados, navajas para cizalla.

(0,95% -1,40%) de carbono, se usa para aplicaciones en las que son importantes LA RESISTENCIA

AL DESGASTE y RETENCION DEL FILO DE CORTE,

Se utiliza para herramientas de carpintera, taladros, tarrajas, escariadores y herramientas de

torneado.

5.2.- Resistentes al Impacto

Son diseados para aplicaciones en que son muy importante la TENACIDAD, combinada con una

buena dureza, se emplea para la fabricacin de buriles, buterolas. Los aceros adecuados para estostrabajos son Cr-W, Cr-Mo. Contienen poco carbono (vara entre 0,45 y 0,65%). Sus principales

elementos son:

Silicio: resistente a la ferrita.

Cromo: aumenta la templabilidad y contribuye a la resistencia.

Tungsteno o Molibdeno: Proporciona dureza


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5.3.- Para trabajo en frio

Tienen gran importancia ya que la mayora de estas aplicaciones puede efectuarse con uno o ms

aceros de esta aplicacin:

ACEROS ALEADOS DE BAJA ALEACION (GRUPO O), TEMPLADOS EN ACEITE.

- Contienen manganeso y cromo, tungsteno en menor cantidad

- No se deforman, ni doblan, ni se fisuran.

- No son costosos

- Tienen adecuada resistencia al desgaste.

ACEROS ALEADOS DE MEDIANA ALEACION (GRUPO A)

- Poseen 1% de carbono, 3% de manganeso, hasta un 5% de cromo y 1% de molibdeno.

- No se deforman

- Buena resistencia al desgaste

- Regular a deficiente maquinabilidad.

- Se utiliza para punzones, recortes y dados para taller.

ACEROS CON MUCHO CARBONO Y CROMO (GRUPO D)

- Contienen hasta 2,25 % de carbono y 12% de cromo, puede contener molibdeno, vanadio y

cobalto.

- Esta combinacin da excelente resistencia al desgaste

- No deforman

- Buena resistencia a la abrasin

- Se usa en dados para punzonar y perforar, dados para estiras alambres, barras y tubos,

dados para roscar.

5.4.- Para trabajos en caliente

(H11 a H19): Conenen un mnimo de cromo 3,25 %, posee tungsteno y molibdeno,

- se usan en troqueles de extrusin, troqueles para piezas fundidas, mandriles, cizallas en

caliente.

- Se aplica a piezas estructurales muy esforzadas, particularmente en aviones supersnicos,

- tienen facilidad de formado.

- Moderada tenacidad y ductilidad a resistencias tensiles altas.

- Buena capacidad de soldado.

- Coeficiente de expansin trmica relativamente baja.

- Resistencia a la corrosin y oxidacin, superior al promedio.

(H21 H26): son fabricados a base de tungsteno, contiene por lo menos un 9% y cromo entre (2-

12%).

- Se utiliza a altas temperaturas en mandriles y troqueles para extrusin para latones de

nquel y acero.

(H41 H46): Son fabricados a base de molibdeno, con un 8%, 4 % de cromo y menos cantidad de

tungsteno y vanadio.

- Son ms econmicos que los de tungsteno.

- Tienen buena tenacidad

- Excelente dureza al rojo

- Regular resistencia al desgaste y maquinabilidad.


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5.5.- De alta velocidad

Contienen grandes de tungsteno o molibdeno, conjuntamente con cromo, vanadio y algunas veces

cobalto. El contenido de carbono varia de 0,70 1 % y algunas veces 1,5 % de carbono. Se aplican

principalmente en herramientas de corte, pero tambin para hacer troqueles de extrusin,

herramientas para pulir, punzones y dados. Pueden templarse en aceite, aire y sales fundidas. Tiene

buena resistencia y regular maquinabilidad.

5.6.- Aceros de Usos Especiales

- Cromo es su elemento principal, adems contiene vanadio, molibdeno y nquel. El cromo y

el molibdeno aumenta la templabilidad. El nquel aumenta la tenacidad. Vanadio sirve para refinar el

grano. Tiene aplicaciones en mquinas-herramientas, en la que se requiere alta resistencia al

desgaste con buena tenacidad. Ejemplo: Cojinetes, rodillos, platos de embrague, levas, expansores y

llaves de tuercas. Los de alto carbono se utilizan para ejes, troqueles, taladros, machuelos y

calibradores.

Los de tipo carbn- tungsteno (T)

- Son relativamente frgiles

- Se usan en cascos de alto desgaste, bajo de temperatura y pequeas cargas aplicadas con

impacto.

- Se usan en guillotinas para papel, dados para estirados de alambre.

6.- Fundiciones

6.1.- Fundicin Blanca

Hierro fundido que produce cementita en vez de grafito durante la solidificacin. Son duros y

frgiles, resistentes al desgaste, difcil de mecanizar. Obedecen al diagrama Fe-C, metaestable. Su

nombre lo toman de la superficie de rotura caracterstica, blanca y brillante. Tras la solidificacin, elcarbono se encuentra en forma de cementita en una matriz de perlita. Se emplean en forros y palas

de molinos o en rodillos de laminacin.

6.2.- Fundicin Gris

Forma de hierro fundido que durante la solidificacin, permiten que crezcan hojuelas de grafito,

causando baja resistencia mecnica y mala ductilidad. El grafito aparece como escamas o lminas

dentro de una matriz ferritica o de perlita. Su nombre procede del color de la superficie fracturada,

el cual se debe a la presencia de estas escamas. Tiene gran efectividad en el amortiguamiento de la

energa vibracional. Ej.: bancadas para mquinas y equipos. Es muy econmico.

6.3.- Fundicin Maleable

Es obtenida mediante un tratamiento trmico largo, (Recocido de fundicin blanca) durante el cual

la cementita se descompone para producir agregados redondeados de grafito. En la que tiene lugar

la grafitizacin o descarburacin o ambas, para eliminar alguna parte o toda la cementita. El

carbono esta en forma de carbono revenido, si la DESCARBURIZACION es la reaccin

predominante, el producto tendr una fractura clara de ah el nombre Maleable de corazn

blanco. De otra manera la fractura ser oscura Maleable de corazn negro.


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Se obtiene como resultado de esta estructura, buena resistencia y ductilidad. Se obtiene a partir de

la fundicin blanca. Se emplean en: Tubos de direccin, engranajes de transmisin y cajas de

diferencial para la industria automovilstica, rebordes, muelles tabulares y cajas de vlvulas para

ferrocarriles.

6.3.- Fundicin Nodular o Dctil

Es tratado con magnesio mientras esta fundido para hacer que se precipite el grafito durante la

solidificacin en formas de esferas, dando resistencia y ductilidad excelentes.

Se utiliza para fabricar vlvulas, cuerpos de bombas, cigeales, pistones y componentes de

automviles y maquinarias.

6.3.- Fundicin Aleada

Las fundiciones aleadas son aquellas que contienen Ni, Cr, Mo, Cu, etc., en porcentajes suficientes

para mejorar las propiedades mecnicas de las fundiciones ordinarias o para comunicarles alguna

otra propiedad especial, como alta resistencia al desgaste, alta resistencia a la corrosin, al calor.

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