El Acero

Ing José Manuel Ramírez QIng. José Manuel Ramírez Q.Docente

Acero

El acero es sin duda el material de ingeniería más utilizado por laEl acero es sin duda el material de ingeniería más utilizado por lahumanidad. El nombre de acero engloba una basta gama de materialesque en muchos casos tienen aplicaciones específicas y en general tienenen el tratamiento térmico na etapa imprescindible para s tili aciónen el tratamiento térmico una etapa imprescindible para su utilización.

Se denomina acero, a la aleación de Hierro (Fe) y Carbono (C). A estaSe denomina acero, a la aleación de Hierro (Fe) y Carbono (C). A estaaleación básica, se suele adicionar otros elementos que confieren al aceropropiedades especiales.

El acero es un material férrico, ya que contiene Hierro y además secompone de Carbono en un porcentaje inferior al 2 %.compone de Carbono en un porcentaje inferior al 2 %.

Proceso para la obtención de acero

Proceso para la obtención de acero

Proceso para la obtención de acero

Proceso para la obtención de acero

Proceso para la obtención de acero

Características del acero

Color bl i áColor blanco grisáceo.

Fusibilidad punto de fusión muy alto (1300ºC a 1530ºC).

Peso específico pesado (7,6 - 7,8 gr/cm3).

Toxicidad (c.normales) no es tóxico.

Propiedades importantes del Acero

Muy dúctil, se deforma elásticamenteMuy tenaz, absorbe energía sin romperseMuy tenaz, absorbe energía sin romperseMaleable, se puede forjar. Se puede soldar.Conductividad conduce el calor y la electricidad, pero no más que el Hierro.

P químicas se oxida totalmente excepto los aceros especiales inoxidablesP. químicas se oxida totalmente, excepto los aceros especiales inoxidables.

Magnetismo posee propiedades magnéticas. Algunos pueden convertirse en imanes permanentesimanes permanentes.

Influencia de elementos aleantes

Los constituyentes de aleación son divididos en carburos, austenita yferrita.

Según su contenido cada elemento aleante otorga propiedadesespecíficas al acero. Cuando varios elementos están presentes, elp p ,efecto puede ser mayor. Hay sin embargo, composiciones de aleaciónpara las cuales los elementos individuales no ejercen su influenciacon respecto a una cierta propiedad en la misma dirección, sino secon respecto a una cierta propiedad en la misma dirección, sino secontrarrestan el uno al otro.

La sola presencia de los elementos aleantes crean los requisitosprevios para las propiedades deseadas, pero son las operaciones deprocesamiento y tratamiento térmico los que permiten lograrlos.p y q p g

Principales efectos de los elementos de aleación

Clasificación de aceros en función de su composición química

Existen varios tipos de aceros, pero en general se pueden clasificar en:

Aceros al carbonoSon aceros que sólo tienen carbono y no poseen otros elementos de aleación (en proporciones significativas)aleación (en proporciones significativas).

· Aceros de bajo carbono (%C < 0,25)· Aceros de medio carbono (0.25 < % < C 0,55)· Aceros de alto carbono (2 >% C > 0,55)

Clasificación de aceros en función de su composición química

Aceros aleadosSon aceros que poseen además del carbono, otros elementos de l ióaleación.

· Aceros de baja aleación (elementos aleantes < 5%) Aceros de baja aleación (elementos aleantes < 5%).

· Aceros de alta aleación (elementos aleantes > 5%).

Normatividad

Normas Americanas.

AISC (American Institute of Steel Construction)

AISI (American Iron and Steel Institute)

ASM (American Society for Metals)

ASTM (American Society of Testing and Materials)

SAE (Society of Automotive Engineers)

UNS (Unified Numbering System)UNS (Unified Numbering System)

Norma AISI / SAE

Las especificaciones AISI pueden incluir un prefijo literal para indicarel proceso de manufactura. Las especificaciones SAE emplean lasmismas designaciones numéricas que las AISI, pero eliminando todosg q , plos prefijos literales.

XX : %C x 100XX : %C x 100

Y : En el caso de aceros de aleación simple, indica el porcentajeóaproximado del elemento predominante de aleación.

Z : Tipo de acero (o aleación)Z : Tipo de acero (o aleación).

Norma AISI / SAE

Si Z es igual a:

1 : Aceros al Carbono (corriente u ordinario).2 A l Ní l2 : Aceros al Níquel3 : Aceros al Níquel-Cromo4 : Aceros al Molibdeno, Cr-Mo, Ni-Mo, Ni-Cr-Mo4 : Aceros al Molibdeno, Cr Mo, Ni Mo, Ni Cr Mo5 : Aceros al Cromo6 : Aceros al Cromo-Vanadio7 : Aceros Al Tungsteno-Cromo8 : Aceros al Ni-Cr-Mo etc.

Ejemplo: 1 : Acero corriente u ordinarioAcero AISI 1020 0 : No aleadoAcero AISI 1020 0 : No aleado

20 : 0,20 %C

Definición de letras adicionales (norma AISI)

E . . . . Fusión en horno eléctrico básico.

. . . . H Grados de acero con templabilidad garantizada.

C F ió h lé i bá iC . . . . Fusión en horno por arco eléctrico básico.

B Grados de acero con un probable contenido mayor de 0 0005% boro. . B . . Grados de acero con un probable contenido mayor de 0.0005% boro.

. . . LC Grados de acero con extra- bajo carbono (0.03% máx.).

Definición de aceros (norma AISI)

Norma AISI para aceros inoxidables

La norma AISI, especifica a los aceros inoxidables utilizando 3 números:

Inoxidables martensíticos:Inoxidables martensíticos:· 4XX : Base Cr. Medio-alto carbono.· 5XX : Base Cr, Mo. Bajo carbono., jEjemplos : 410, 416, 431, 440, 501, 502, 503, 504.

Inoxidables ferríticos:· 4XX : Base Cr Bajo carbono· 4XX : Base Cr. Bajo carbono.Ejemplos : 430, 442, 446.

Norma AISI para aceros inoxidables

Inoxidables austeníticos:· 3XX : Base Cr, Ni. Bajo carbono.· 2XX : Base Cr Ni Mn Bajo carbono· 2XX : Base Cr, Ni, Mn. Bajo carbono.Ejemplos : 302, 304, 316, 303, 202.

Norma AISI: aceros para herramientas

UNS (sistema de numeración unificado)

Axxxxx aluminio y aleaciones de aluminioCxxxxx cobre y aleaciones de cobreExxxxx tierras raras y metales similares y aleacionesExxxxx tierras raras y metales similares y aleacionesFxxxxx hierro fundidoGxxxx aceros aleados y al carbono AISI y SAEy yHxxxx aceros con templabilidad garantizada AISI Y SAE.Jxxxxx aceros fundidos (excepto aceros para herramientas).Kxxxxx diversos aceros y aleaciones base hierro.Lxxxxx metales y aleaciones de bajo punto de fusión.Mxxxxx varios metales y aleaciones no ferrosasMxxxxx varios metales y aleaciones no ferrosas.Nxxxxx níquel y aleaciones de níquel.

UNS (sistema de numeración unificado)

Pxxxxx metales preciosos y aleaciones.Rxxxxx metales y aleaciones reactivas y refractarias.Sxxxxx aceros resistentes a la corrosión y temperatura Sxxxxx aceros resistentes a la corrosión y temperatura

(incluyendo inoxidables), aceros para válvulas y súper aleaciones base hierro.

Txxxxx acero para herramientas, forjado y fundidoWxxxx metal de aportación de soldaduraZxxxxx Zinc y aleaciones de ZincZxxxxx Zinc y aleaciones de Zinc

Designación sistemática del acero de acuerdo con UNS

Designación de aplicación ASTM

La norma ASTM no especifica composición, más bien determina laaplicación o ámbito de empleo. Por tanto, no existe una relacióndirecta biunívoca con las normas de composición.p

Ejemplo:óA36: Especificación de aceros estructurales al carbono.

A285: Especificación de aceros al carbono de baja e intermediaresistencia para planchas de recipientes a presión.resistencia para planchas de recipientes a presión.A325: Especificación para pernos estructurales de acero contratamiento térmico y una resistencia a la tracción mínima de120/105 ksi.A514: Especificación para planchas aleadas de acero templadas yrevenidas con alta resistencia a la tracción, adecuadas para soldar.revenidas con alta resistencia a la tracción, adecuadas para soldar.

Fundición de hierro

La fundición es una aleación de Hierro y Carbono, en el cual el porcentaje de Carbono es superior al 2%.

La tecnología de la fundición se inició hace 2000 años, y su desarrollo esta ligado a la expansión económica de cada país.

Propiedades de la fundición de hierro

Color grisáceo. 

Punto de fusión alto (1300ºC a 1450ºC).

Peso específico pesado (7 6 7 8 gr/cm3)Peso específico pesado (7.6 ‐ 7.8 gr/cm3).

Toxicidad (c.normales) no es tóxico.

No dúctilNo tenaz.N M l blNo MaleableNo se puede forjar.Difícil de soldar.

Conductividadconduce el calor y la electricidad, pero no muy bien, como el acero. 

P. químicas Inoxidable. Magnetismo Sólo posee propiedades magnéticas la fundición gris. 

Clasificación de las fundiciones

Según las propiedades deseadas, las fundiciones se clasifican en:

• Fundición gris• Fundición gris

• Fundición nodular (esferoidal)( )

• Fundición Blanca y maleable

Fundición gris

La fundición gris se emplea para piezas de forma complicada y de espesores pequeños con bajas exigencias mecánicas, como carcasas, bases de máquinas (absorción de vibraciones), calefacciones, tambores q ( ), ,y discos de freno.

Material frágil y poco resistente a la tracción

Características

Material frágil y poco resistente a la tracción.

Soportan muy bien las vibraciones, por eso se emplean para realizar las bancadas de las máquinas. Características

Gran facilidad para ser moldeados. Pueden obtenerse piezas de formas muy complejas por moldeo.

Gran resistencia al desgaste.

Es uno de los materiales férricos más baratos.

Fundición nodular (esferoidal)

Este tipo de material parte de la fundición gris a la que se le añadenpequeñas cantidades de Magnesio y/o Cesio. Tienen el grafito en formade nódulos de forma sensiblemente esférica, por lo que se llama la, p qfundición nodular o esferoidal. Las propiedades mecánicas sonsimilares a la de fundición gris, excepto que son más resistentes ydúctiles que éstas.dúctiles que éstas.

La fundición esferoidal se utiliza para elementos de construcción quedeban poseer na d re a elasticidad resistencia mecánicas altasdeban poseer una dureza, elasticidad y resistencia mecánicas altas,como mesas de máquinas o herramientas que deben soportar grandespesos de piezas y absorber fuerzas de mecanizados importantes. Como:

óengranajes, cigüeñales, brazos de suspensión, portamanguetas,puentes traseros de camiones, entre otros.

Fundición blanca

La fundición blanca tiene bajos contenidos de Carbono y una velocidad de enfriamiento muy alta. Estas son algunas de sus características:

Se llama fundición blanca porque presenta este color en la superficie de rotura.

Extremadamente dura y frágil, hasta el punto de no poderse mecanizar. 

Gran resistencia al desgaste.

Resistencia relativamente alta. 

Las aplicaciones más importantes surgen en las piezas que han detener una resistencia al desgaste superficial importante, comotener una resistencia al desgaste superficial importante, comoboquillas de proyección de arena, rodillos para triturar, cilindros paralaminar, entre otros.

Aplicaciones