Definiciones de Acero
El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. ...
Aleación metálica obtenida de la adición de carbono y otros elementos en pequeñas cantidades (manganeso, sicilio y elementos residuales) al mineral de hierro, para producir un material de mayor dureza y resistencia; Por metonimia, cualquier arma blanca
Aceros ( gr. "sin cuernos") es un género de aves coraciiformes de la familia Bucerotidae que engloba a una serie de cálaos asiáticos.
Material utilizado en la construcción de cuadros y componentes de bicicleta. Puede ser cromoly u otro tipo de aleación. acoples. (~cuernos, prolongadores) Extensión que se instala en el manillar para mejorar el rendimiento o para pedalear en posturas más cómodas. aire-aceite. ...
(steel): hierro bastante pobre con un bajo contenido de carbón.
m Hierro aleado con otros elementos químicos a altas temperaturas. Arma blanca, espada. fig. Animo,
Aleación de hierro y carbono, en diferentes proporciones, que adquiere con el temple gran dureza y elasticidad.
(v) un metal que es una combinación de hiero y carbón
El acero es una aleación de hierro y carbono que se obtiene en hornos por procedimientos físicos. Los tipos de acero utilizados en construcción naval deben ser fabricados por acerías aprobadas por las Sociedades de Clasificación y por procedimientos especialmente aprobados por dichas Sociedades.
Metal formado a base de hierro y aleado con carbono en una proporción entre el 0,03% y el 2%. El acero dulce se caracteriza por ser muy maleable (con gran capacidad de deformación) y tener una concentración de carbono inferior al 0,2%. ...
El cuerpo de calefacción de una caldera de pie puede ser de fundición o de acero. El acero de gran espesor (4 mm.) utilizado por De Dietrich garantiza una buena resistencia a las tensiones mecánicas
Hierro combinado con una pequeña cantidad de carbono. Densidad, 7.8. Su punto de fusión varía, según la proporción de carbono, entre 1460º y 1550ºC. Coeficiente de dilatación, 11.10-6. Módulo de elasticidad (módulo de Young), 20.000 a 22.000 Kg./mm2. ...
Del latín aciarium, tardío, de acies, filo; hilo de hierro endurecido. Producto siderúrgico en el que el hierro combinado adquiere con el temple gran dureza y elasticidad. Químicamente es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono. ...
aceros al carbono aceros herramientas aceros aleados aceros inoxidables
ACEROS ALEADOS
Clasificación de los aceros aleados
Nomenclatura AISI-SAE
Influencia de los elementos de aleación
Aceros aleados para cementación
Se da el nombre de aceros aleados a los aceros que además de los cinco elementos: carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre, contienen también cantidades relativamente importantes de otros elementos como el cromo, níquel, molibdeno, etc., que sirven para mejorar alguna de sus características fundamentales. También puede considerarse aceros aleados los que contienen alguno de los cuatro elementos diferentes del carbono que antes hemos citado, en mayor cantidad que los porcentajes que normalmente suelen contener los aceros al carbono, y cuyos límites superiores suelen ser generalmente los siguientes: Si=0.50%; Mn=0.90%; P=0.100% y S=0.100%.
Los elementos de aleación que más frecuentemente suelen utilizarse para la fabricación de aceros aleados son: níquel, manganeso, cromo, vanadio, wolframio, molibdeno, cobalto, silicio, cobre, titanio, circonio, plomo, Selenio, aluminio, boro y Niobio.
La influencia que ejercen esos elementos es muy variada, y, empleados en proporciones convenientes, se obtienen aceros con ciertas características que, en cambio, no se pueden alcanzar con los aceros ordinarios al carbono.
Utilizando aceros aleados es posible fabricar piezas de gran espesor, con resistencias muy elevadas en el interior de las mismas. En elementos de máquinas y motores se llegan a alcanzar grandes durezas con gran tenacidad. Es posible fabricar mecanismos que mantengan elevadas resistencias, aún a altas temperaturas. Hay aceros inoxidables que sirven para fabricar elementos decorativos, piezas de maquinas y herramientas, que resisten perfectamente a la acción de los agentes corrosivos. Es posible preparar troqueles de formas muy complicadas que no se deformen ni agrieten en el temple, etc.
La tendencia que tienen ciertos elementos a disolverse en la ferrita o formar soluciones sólidas con el hierro alfa, y la tendencia que en cambio tienen otros a formar carburos.
la influencia de los elementos de aleación en los diagramas de equilibrio de los aceros (Elevación o descenso de las temperaturas críticas de los diagramas de equilibrio y las temperaturas Ac y Ar correspondientes a calentamientos y enfriamientos relativamente lentos, modificaciones en el contenido de carbono del acero eutectoide, Tendencia a ensanchar o disminuir los campos austeníticos o ferríticos correspondientes a los diagramas de equilibrio, y otras influencias también relacionadas con el diagrama hierro-carbono, como la tendencia a grafitizar el carbono, a modificar el tamaño del grano, etc
La influencia de los elementos aleados sobre la templabilidad.
La influencia que tienen en retardar el ablandamiento que se produce en el revenido.
Existen otras influencias diversas, como mejoras en la resistencia a la corrosión, resistencia al calor, resistencia a la abrasión, etc., las cuales se deben directa o indirectamente a alguna de las variaciones o fenómenos citados anteriormente. Volver
Clasificación de los aceros aleados de acuerdo con su utilización
Aceros en los que tiene una gran importancia la templabilidad:
Aceros de gran resistencia
Aceros de cementación
Aceros de muelles
Aceros indeformables
Aceros de construcción:Aceros de gran resistencia
Aceros de cementación
Aceros para muelles
Aceros de nitruracion
Aceros resistentes al desgaste
Aceros para imanes
Aceros para chapa magnetica
Aceros inoxidables y resistentes al calor
Aceros de herramientas:
Aceros rápidos
Aceros de corte no rápidos
Aceros indeformables
Aceros resistentes al desgaste
Aceros para trabajos de choque
Aceros inoxidables y resistentes al calor.
En esta tabla se señalan los aceros aleados de uso más corriente clasificados en tres grupos. Se señalan los dos grupos clásicos de aceros de construcción y de herramientas, y además otro grupo en el que se destaca la importancia de la templabilidad, y en el que se incluyen los aceros de gran resistencia, muelles cementación, etc., que aun perteneciendo a los otros dos grupos, interesa destacar por separado por la gran importancia que en ellos tiene la templabilidad. volver
NOMENCLATURA DE LOS ACEROS SISTEMA S.A.E - A.I.S.I
Como la microestructura del acero determina la mayoría de sus propiedades y aquella está determinada por el tratamiento y la composición química; uno de los sistemas más generalizados en la nomenclatura de los aceros es el que está basado en su composición química.
En el sistema S.A.E. - A.I.S.I, los aceros se clasifican con cuatro dígitos XXXX. Los primeros dos números se refieren a los dos elementos de aleación mas importantes y los dos o tres últimos dígitos dan la cantidad de carbono presente en la aleación. Un acero 1040 AISI es un acero con 0.4%C; un acero 4340 AISI, es un acero aleado que contiene o.4%C, el 43 indica la presencia de otros elementos aleantes.
Las convenciones para el primer dígito son:
1 - MANGANESO
2 - NIQUEL3 - NIQUEL-CROMO, principal aleante el cromo
4 - MOLIBDENO
5 - CROMO
6 - CROMO-VANADIO, principal aleante el cromo
8 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el molibdeno
9 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el níquel.
No hay aceros numerados 7xxx porque estos aceros resistentes al calor
prácticamente no se fabrican.
Se observa entonces que si el primer número es 1 se sabe que es un acero al carbono; si el dígito siguiente es el 0, o sea que la designación es 10xx, se trata de un acero ordinario al carbono.
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Influencia de los elementos de aleación en las propiedades de los aceros
- Níquel
Una de las ventajas más grandes que reporta el empleo del níquel, es evitar el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos gran tenacidad. El níquel además hace descender los puntos críticos y por ello los tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente más bajas que la que corresponde a los aceros ordinarios. Experimentalmente se observa que con los aceros aleados con níquel se obtiene para una misma dureza, un limite de elasticidad ligeramente más elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al carbono o de baja aleación. En la actualidad se ha restringido mucho su empleo, pero sigue siendo un elemento de aleación indiscutible para los aceros de construcción empleados en la fabricación de piezas para maquinas y motores de gran responsabilidad, se destacan sobre todo en los aceros cromo-níquel y cromo-níquel-molibdeno.
El níquel es un elemento de extraordinaria importancia en la fabricación de aceros inoxidables y resistentes a altas temperaturas, en los que además de cromo se emplean porcentajes de níquel variables de 8 a 20%.
Los aceros al níquel más utilizados son los siguientes:
a) Aceros al níquel con 2, 3 y 5%. Con 0.10 a 0.25% de carbono se utilizan para cementación, y con 0.25 a 0.40% de carbono para piezas de gran resistencia.
b) Aceros cromo-níquel-molibdeno con porcentajes de níquel variables desde 1 a 5%; con bajos porcentajes de carbono (0.10 a 0.22%) se emplean para cementación y con porcentajes de 0.25 a 0.40% de carbono se emplean para piezas de gran resistencia. En estos aceros los porcentajes de estos elementos aleados suelen estar en relación aproximada de 1% de cromo y 3% de níquel.
c) Aceros de media aleación níquel-molibdeno y níquel-manganeso. Se suelen emplear para piezas de gran resistencia y para piezas cementadas con porcentajes de carbono variables de 0.25 a 0.40% en el primer caso y de 0.10 a 0.25% en el segundo, variando el contenido en níquel de 1 a 2%, el de manganeso de 1 a 1.5% y el molibdeno de 0.15 a 0.40%.
d) Aceros inoxidables y resistentes al calor cromo-níqueles, con 8 a 25% de níquel que son de estructura austenitica.
e) Otros aceros de menor importancia son los aceros cromo-níqueles para estampación en caliente y para herramientas.
Cromo
Es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en cantidades diversas desde 0.30 a 30, según los casos y sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad, etc.
Los aceros con cromo de mayor utilidad son:
a) Aceros de construcción, de gran resistencia mecánica de 0.50 a 1.50% de cromo y 0.30 a 0.45% de carbono, aleados según los casos, con níquel y molibdeno para piezas de gran espesor , con resistencias variables de 70 a 150 Kg/mm2.
b) Aceros de cementación con 0.50 a 1.50% de cromo y 0.10 a 0.25% de carbono , aleados con níquel y molibdeno.
c) Aceros de nitruracion cromo-aluminio-molibdeno.
d) Aceros para muelles cromo-vanadio y cromo-silicio.
e) Aceros de herramientas con 0.30 a 1.50% de cromo y 0.070 a 1.50% de carbono. En ellos el cromo mejora la penetración de temple, la resistencia al desgaste, permite el temple en aceite y evita deformaciones y grietas.
f) Aceros indeformables con 5 a 12% de cromo.
g) Aceros rápidos y de trabajos en caliente.
h) Aceros inoxidables martensiticos con 12 y 17% de cromo, aceros austeniticos con 14 a 25% de cromo en cantidades de níquel variables de 8 a 25% y aceros inoxidables con 27% de cromo.
El cromo se disuelve en la ferrita y muestra una fuerte tendencia a formar carburos de cromo y carburos complejos.
Molibdeno
Mejora notablemente la resistencia a la tracción, la templabilidad y la resistencia al creep de los aceros. Añadiendo solo pequeñas cantidades de molibdeno a los aceros cromo-níqueles, se disminuye o elimina casi completamente la fragilidad Krupp, que se presenta cuando estos aceros son revenidos en la zona de 450º a 550º.
El molibdeno a aumenta también la resistencia de los aceros en caliente y reemplaza al wolframio en la fabricación de los aceros rápidos, pudiéndose emplear para las mismas aplicaciones aproximadamente una parte de molibdeno por cada dos de wolframio.
El molibdeno se disuelve en la ferrita, pero tiene una fuerte tendencia a formar carburos. Es un potente estabilizador de los carburos complejos y tiende a retarde el ablandamiento de los aceros, durante el revenido.
Los aceros de molibdeno más utilizados son:
a) Aceros de manganeso-molibdeno, cromo-molibdeno y cromo-níquel-molibdeno de bajo contenido de carbono para cementación, y de 0.15 a 0.40% de carbono para piezas de gran resistencia.
b) Aceros rápidos con 6 a 10% de molibdeno; son de utilización relativamente parecida a los aceros rápidos al wolframio, pero en ellos el wolframio es sustituido por el molibdeno.
c) Aceros de 0.50 a 6% de molibdeno que se emplean principalmente para construcciones metálicas, tuberías e instalaciones en refinerías de petróleo, en las que llegan a calentasen de 100º a 300º y deben resistir bien el efecto de esos calentamientos relativamente moderados.
Wolframio (tungsteno)
Es un elemento muy utilizado para la fabricación de aceros de herramientas, empleándose en especial en los aceros rápidos, aceros para herramientas de corte y aceros para trabajos en caliente. Sirve para mantener la dureza de los aceros a elevada temperatura y evitan que se desafilen o ablanden las herramientas, aunque lleguen a calentarse a 500º o 600º. También se usa para la fabricación de aceros para imanes.
El wolframio se disuelve ligeramente en la ferrita y tiene una gran tendencia a formar carburos. Los carburos de wolframio tienen gran estabilidad.
Los aceros más utilizados de wolframio son:
a) Los aceros rápidos con 18% de wolframio y cantidades variables de cromo, vanadio y molibdeno y 0.701% aproximadamente de carbono.
b) Aceros para trabajos en caliente con 9 a 15% de wolframio y 0.30 a 0.40% de carbono. Para algunos usos de menos responsabilidad se emplean aceros de más baja aleación con 1 a 5% de wolframio.
c) Aceros para la fabricación de herramientas varias con n1 a 14% de wolframio y otros elementos: cromo, manganeso, vanadio, etc., que se emplean para trabajos de corte.
d) Aceros inoxidables cromo-níqueles con wolframio, de gran resistencia mecánica a elevada temperatura.
Vanadio
Se emplea principalmente para la fabricación de aceros de herramientas, tiende a afinar el grano y a disminuir la templabilidad. Es un elemento desoxidante muy fuerte y tiene una gran tendencia a formar carburos.
El vanadio tiene una gran tendencia muy fuerte a formar carburos, por esta razón, basta con añadir pequeñas cantidades, y pocos aceros, excepto los de herramientas, contienen más de 0.02% de vanadio. Una característica de los aceros con vanadio, es su gran resistencia al ablandamiento por revenido.
Los aceros con vanadio más utilizados son:
a) Aceros rápidos que suelen contener de 0.50 a 1% de vanadio.
b) Aceros de herramientas de diversas clases. Para troqueles indeformables, etc., que suelen tener de 0.10 a 0.30% de vanadio.
c) Aceros para muelles cromo-vanadio.
Manganeso:
Aparece prácticamente en todos los aceros, debido, principalmente, a que se añade como elemento de adición para neutralizar la perniciosa influencia del azufre y del oxigeno, que siempre suelen contener los aceros cuando se encuentran en estado liquido en los hornos durante los procesos de fabricación. El manganeso actúa también como desoxidante y evita, en parte, que en la solidificación del acero que se desprendan gases que den lugar a porosidades perjudiciales en el material.
Si los aceros no tuvieran manganeso, no se podrían laminar ni forjar, porque el azufre que suele encontrarse en mayor o menor cantidad en los aceros, formarían sulfuros de hierro, que son cuerpos de muy bajo punto de fusión (981º aprox.) que a las temperaturas de trabajo en caliente (forja o laminación) funden, y al encontrarse contorneando los granos de acero crean zonas de debilidad y las piezas y barras se abren en esas operaciones de transformación.
Los aceros ordinarios y los aceros aleados en los que el manganeso no es elemento fundamental, suelen contener generalmente porcentajes de manganeso variables de 0.30 a 0.80%.
Los aceros al manganeso de uso más frecuente son:
a) Aceros al manganeso de gran resistencia, que generalmente pertenecen al grupo de aceros de media aleación, en los que al emplearse el manganeso en cantidades variables de 0.80 a 1.60%, con contenidos en carbono de 0.30 a 0.050%, se consigue mejorar la templabilidad y obtener excelentes combinaciones de características mecánicas aun en piezas de cierto espesor.
b) Aceros indeformables al manganeso con 1 a 3% de Mn y 1% de carbono, aproximadamente, en los que la presencia de un alto porcentaje de manganeso, hace posible el temple con simple enfriamiento en aceite, o el aire, con lo que las deformaciones de las herramientas son muy pequeñas.
c) Aceros austeniticos al manganeso con 12% de Mn y 1% de carbono, aproximadamente, que a la temperatura ambiente son austeniticos y tienen gran resistencia al desgaste, empleándose principalmente, para cruzamientos de vías, mordazas de maquinas trituradoras, excavadoras, etc.
Silicio
Este elemento aparece en todos los aceros, lo mismo que el manganeso, porque se añade intencionadamente durante el proceso de fabricación. Se emplea como elemento desoxidante complementario del manganeso con objeto de evitar que aparezcan en el acero los poros y otros defectos internos. Los aceros pueden tener porcentajes variables de 0.20 a 0.34% de Si.
Se emplean aceros de 1 a 4.5% de Si y bajo porcentaje de carbono para la fabricación de chapas magnéticas, ya que esos aceros, en presencia de campos magnéticos variables, dan lugar solo a perdidas magnéticas muy pequeñas, debido a que el silicio aumenta mucho su resistividad.
Mejora ligeramente la templabilidad y la resistencia de los aceros a disminuir la tenacidad, y en ciertos casos mejora también su resistencia a la oxidación.
Cobalto
Se emplea casi exclusivamente en los aceros rápidos de más alta calidad. Este elemento al ser incorporado en los aceros, se combina con la ferrita, aumentando su dureza y su resistencia. Es uno de los pocos elementos aleados que mueva el punto eutectoide hacia la derecha y reduce la templabilidad de los aceros.
El cobalto se suele emplear en los aceros rápidos al wolframio de máxima calidad en porcentajes variables de 3 a 10%.
Aluminio
Se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruracion, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricación de muchos aceros. Todos los aceros aleados en calidad contienen aluminio en porcentajes pequeñísimos, variables generalmente desde 0.001 a 0.008%.
Titanio
Se suele añadir pequeñas cantidades de titanio a algunos aceros muy especiales para desoxidar y afinar el grano. El titanio tiene gran tendencia a formar carburos y a combinarse con el nitrógeno. En los aceros inoxidables cromo-níquel, actúa como estabilizador de los carburos y evita la corrosión intercristalina.
Cobre
El cobre se suele emplear para mejorar la resistencia a la corrosión de ciertos aceros de 0.15 a 0.30% de carbono, que se usan para grandes construcciones metálicas. Se suele emplear contenidos en cobre variables de 0.40 a 0.50%.
Boro
Se ha visto que en cantidades pequeñisimas de boro del orden de 0.0001 a 0.0006%, mejoran notablemente la templabilidad, siendo en este aspecto el más efectivo de los elementos aleados y el de mayor poder templante de todos.
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ACEROS ALEADOS PARA CEMENTACION
15Cr3
-Para partes de construcción de tamaño pequeño.
-Puede subsistir los aceros al Cr, Ni, Mo, cuando no se requieren grandes características de tenacidad en el núcleo.
-Es aconsejable seguir un recocido de estabilización a las piezas, antes de realizar la cementación, con el fin de prevenir deformaciones durante el temple.
-Se recomienda el doble temple.
16MnCr5
-Para partes de alta resistencia al desgaste y expuestas a esfuerzos elevado. Por ejemplo: ruedas dentadas, ruedas para cadenas, etc.
-El doble temple es aconsejable.
3415
-Para partes de maquinas que exijan una superficie muy dura y un núcleo de alta tenacidad, como por ejemplo ruedas dentadas en engranajes de alto rendimiento, eje de levas, etc.
-En este tipo de acero se aconseja el recocido de estabilización antes de la cementación.El doble temple es aconsejable para piezas complicadas y para los casos en que la profundidad de cementación sea mayor de 1 mm.
-Las piezas sencillas pueden templarse directamente desde el horno de cementación.
4320
-Este tipo de acero se emplea para piezas cementadas de medio y gran espesor.
-Combina una gran dureza superficial a un corazón muy tenaz y durante el temple se deforma muy poco.
-Es aconsejable dar un recocido de estabilización antes de ejecutar la cementación.
-También es aconsejable el doble temple.
8620
-Ofrece muy buena dureza superficial y buenas propiedades del corazón.
-Tiene aceptable profundidad de temple, ausencia de zonas no duras en la parte cementada y baja distorsión
.-Usos: Ejes ranurados, pasadores de pistón, bujes, piñones para cajas y transmisión de automotores, etc.
-Es aconsejable un recocido de estabilización antes de efectuar la cementación.
-Se aconseja el segundo temple de dureza desde 810/840ºC.
4130
-Es un acero con buena penetración de temple y con buenas características de estabilidad hasta temperaturas de más o menos 400ºC.
-Tiene una elevada resistencia al deslizamiento en caliente y no presenta fragilidad de revenido.
-Para piezas que necesitan una dureza superior se debe usar 4140 o 4150.
4140
-Es un acero de buena penetración de temple y con buenas características de estabilidad en caliente hasta 400ºC.
-Sin fragilidad de revenido, muy versátil y apto para esfuerzos de fatiga y torsión.
-Piezas templadas a inducción pueden dar una dureza de 57-69 Rockwell C.
-Tiene amplia aplicación en construcción de vehículos por ejeplo para cigüeñales, brazos de ejes, bielas, pernos, ejes de contramarcha, ejes de bombas y engranajes.
-Muy utilizado en piezas forjadas como herramientas, llaves de mano, destornilladores, etc.
-Se usa también para espárragos y tornillos den la construcción de plantas que trabajen a temperatura entre 150ºC y 300ºC, como calderas, turbinas de vapor, plantas químicas, etc.
4150
-Sirve para los mismos usos del 4140 cuando se requieren durezas superiores.
-Piezas templadas a inducción de 4150 pueden dar una dureza superficial de 60-62 HRC.
4340
-Tiene los mismos usos del 9840 y es usado cuando se requiere una dureza superior y mejor resistencia al impacto.
-Piezas templadas a inducción de 4340 pueden dar una dureza superficial de 60-62 Rockwell C.
-Sirve para tornillos prisioneros de bloques motores, ejes traseros de transmisión, mandriles porta-herramientas, ejes y excéntricas para cizallas, ejes de transmisión de grandes dimensiones, etc.
5135
-Para piezas de buena tenacidad y que no requieran una profundidad de temple muy alta.
-Se usa en partes para vehículos, tractores, pasadores, tornillos y tuercas de alta resistencia.
5160
-Este acero esta especialmente indicado para la construcción de resortes para automóviles y camiones, sea en ballestas, sea para resortes helicoidales y también para barras de torsión.
6150
-Se usa este acero para la construcción de resortes de muy alta resistencia, resortes helicoidales y barras de torsión para automóviles.
9260
-Este es el tipo de acero más usado y más económico entre los aceros aleados para la construcción de resortes, particularmente para automóviles y camiones.
-Se templa muy fácilmente y tiene buena penetración de temple.
-Puede también usarse para la construcción de herramientas para maquinas agrícolas y otros implementos de la misma índole.
9840
-Este acero tiene una buena penetración de temple y buena tenacidad.
-Se puede usar en construcción de piezas de tamaño medio que estén sometidas a esfuerzos de torsión.
-Por su contenido en Mo no esta expuesto a la fragilidad de revenido.
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TRATAMIENTOS TÉRMICOS.
Son ciclos de calentamiento y enfriamiento a los cuales se somete un material con el fin de variar su dureza y cambiar su resistencia mecánica.
1. Definición general de los tratamientos térmicos:
Normalizado: es uno de los tratamientos más conocidos, que se usa para afinar y homogeneizar la estructura.
Recocido: busca "ablandar" el acero para facilitar el mecanizado posterior de la pieza.
Temple: consiste en un calentamiento seguido de un enfriamiento. Con este tratamiento se consigue aumentar la dureza y la resistencia mecánica del acero.
Revenido: es un tratamiento complementario y similar al temple, del que se diferencia en la velocidad de enfriamiento. Mediante el revenido se consigue cierta tenacidad para evitar posteriores deformaciones.
2. Información más detallada:
TEMPLE.
Es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento, generalmente rápido con una velocidad mínima llamada "crítica".
El temple es una condición que se produce en el metal o aleación por efecto del tratamiento mecánico o térmico impartiéndole estructuras y propiedades mecánicas características.
Los procedimientos térmicos que aumentan la resistencia a estas aleaciones son el tratamiento térmico en solución y el envejecimiento.
El tratamiento térmico en solución requiere que se caliente la aleación hasta una temperatura por debajo del punto de fusión por un periodo de tiempo específico, seguido de disminución rápida de dicha temperatura.
El envejecimiento es un tratamiento térmico a relativa baja temperatura que produce endurecimiento adicional al material tratado en solución.
Los factores que influyen en la práctica del temple son:
El tamaño de la pieza: cuanto más espesor tenga la pieza más hay que aumentar el ciclo de duración del proceso de calentamiento y de enfriamiento.
La composición química del acero: en general los elementos de aleación facilitan el temple.
El tamaño del grano: influye principalmente en la velocidad crítica del temple, tiene mayor templabilidad el de grano grueso.
El medio de enfriamiento: el más adecuado para templar un acero es aquel que consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica. Los medios más utilizados son: aire, aceite, agua, baño de Plomo, baño de Mercurio, baño de sales fundidas y polímeros hidrosolubles.
Los tipos de temple son los siguientes: temple total o normal, temple escalonado martensítico o "martempering", temple escalonado bainítico o "austempering", temple interrumpido y tratamiento subcero.
REVENIDO.
Es un tratamiento complementario del temple, que generalmente sigue a éste. Al conjunto de los dos tratamientos también se le denomina "bonificado".
El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero después de normalizado o templado, a una temperatura inferior al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones.
Los fines que se consiguen con este tratamiento son los siguientes:
Mejorar los efectos del temple, llevando al acero a un estado de mínima fragilidad.
Disminuir las tensiones internas de transformación, que se originan en el temple.
Modificar las características mecánicas, en las piezas templadas produciendo los siguientes efectos:
Disminuir la resistencia a la rotura por tracción, el límite elástico y la dureza.
Aumentar las características de ductilidad; alargamiento estricción y las de tenacidad; resiliencia.
Los factores que influyen en el revenido son los siguientes: la temperatura de revenido sobre las características mecánicas, el tiempo de revenido (a partir de un cierto tiempo límite la variación es tan lenta que se hace antieconómica su prolongación, siendo preferible un ligero aumento de temperatura de revenido), la velocidad de enfriamiento (es prudente que el enfriamiento no se haga rápido) y las dimensiones de la pieza (la duración de un revenido es función fundamental del tamaño de la pieza recomendándose de 1 a 2 horas por cada 25mm de espesor o diámetro).
El acero templado se vuelve frágil, siendo inútil en estas condiciones, por eso vamos al REVENIDO. Esta operación viene es para que las tiranteces y tensiones generadas en el acero no tengan tiempo de actuar provocando deformaciones o grietas.
Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza.
RECOCIDO.
Con este nombre se conocen varios tratamientos cuyo objetivo principal es "ablandar" el acero para facilitar su mecanizado posterior. También es utilizado para regenerar el grano o eliminar las tensiones internas.
Se debe tener en cuenta que los recocidos no proporcionan generalmente las características más adecuadas para la utilización del acero y casi siempre el material sufre un tratamiento posterior con vistas a obtener las características óptimas del mismo. Cuando esto sucede el recocido se llama también "tratamiento térmico preliminar" y al tratamiento final como "tratamiento térmico de calidad".
Los tipos de recocidos son los siguientes: recocido de regeneración, recocido de engrosamiento de grano, recocidos globulares o esferoidales (recocido globular subcrítico, recocido regular de austenización incompleta o recocido globular oscilante), recocido de homogenización, recocidos subcríticos (de ablandamiento o de acritud), recocido isotérmico y recocido blanco.
NORMALIZADO.
Un tratamiento térmico en el cual las aleaciones porosas se calientan hasta aproximadamente 100F sobre el rango crítico, sosteniendo esa temperatura por el tiempo requerido, y enfriándola a la temperatura del medio ambiente.
Se realiza calentando el acero a una temperatura unos 50ºC superior a la crítica y una vez austenizado se deja enfriar al aire tranquilo. La velocidad de enfriamiento es más lenta que en el temple y más rápida que en recocido.
Con este tratamiento se consigue afinar y homogeneizar la estructura.
Este tratamiento es típico de los aceros al carbono de construcción de 0.15% a 0.60% de carbono.
A medida que aumenta el diámetro de la barra, el enfriamiento será más lento y por tanto la resistencia y el límite elástico disminuirán y el alargamiento aumentará ligeramente. Esta variación será más acusada cuanto más cerac del núcleo realicemos el ensayo.
Tema VI
Tratamientos térmicos
Endurecimiento del acero
Temple (revenido)
Recocido
Cementado
Carburización por empaquetado
Carburización en baño líquido
Carburización por gas
Carbonitrurado, cianurado y nitrurado
Práctica de tratamientos térmicos
El tratamiento térmico es la operación de calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el
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tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil.
Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro - hierro - carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.
Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión.
endurecimiento del acero
El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la ductilidad.
El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 1450 °F y 1525 °F (790 a 830 °C) lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frágil.
temple (revenido)
Después que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura adecuada (ver tabla), para después enfriarla con rapidez en el mismo medio que se utilizó para endurecerla.
Tabla de temperaturas para templar acero endurecido
Color Grados F Grados C Tipos de aceros
Paja claro 430 220 Herramientas como brocas, machuelos
Paja mediano 460 240 Punzones dados y fresas
Paja obscuro 490 255 Cizallas y martillos
Morado 520 270 Árboles y cinceles para madera
Azul obscuro 570 300 Cuchillos y cinceles para acero
Azul claro 600 320 Destornilladores y resortes
recocido
Cuando se tiene que maquinar a un acero endurecido, por lo regular hay que recocerlo o ablandarlo. El recocido es un proceso para reducir los esfuerzos internos y ablandar el acero. El proceso consiste en calentar al acero por arriba de su temperatura crítica y dejarlo enfriar con lentitud en el horno cerrado o envuelto en ceniza, cal, asbesto o vermiculita.
cementado
Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el núcleo blando y dúctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el método de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crítica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres métodos de cementación más comunes son: empacado para carburación, baño líquido y gas.
carburización por empaquetado
Este procedimiento consiste en meter al material de acero con bajo contenido carbónico en una caja cerrada con material carbonáceo y calentarlo hasta 1650 o 1700 °F (900 a 927 °C) durante 4 a 6 horas. En este tiempo el carbón que se encuentra en la caja penetra a la superficie de la pieza a endurecer. Entre más tiempo se deje a la pieza en la caja con carbón de mayor profundidad será la capa dura. Una vez caliente la pieza a endurecer a la temperatura adecuada se enfría rápidamente en agua o salmuera. Para evitar deformaciones y disminuir la tensión superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja para posteriormente sacarla y volverla a calentar entre 1400 y 1500 °F (rojo cereza) y proceder al enfriamiento por inmersión. La capa endurecida más utilizada tiene un espesor de 0.38 mm, sin embargo se pueden tener espesores de hasta 4 mm.
Carburización en baño líquido
El acero a cementar se sumerge en un baño de cianuro de sodio líquido. También se puede utilizar cianuro de potasio pero sus vapores son muy peligrosos. Se mantiene la temperatura a 1500 °F (845 °C) durante 15 minutos a 1 hora, según la profundidad que se requiera. A esta temperatura el acero absorberá el carbono y el nitrógeno del cianuro. Después se debe enfriar con rapidez al acero en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran capas con espesores de 0.75 mm.
carburización con gas
En este procedimiento se utilizan gases carburizantes para la cementación. La pieza de acero con bajo contenido carbónico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar como derivados de los hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al horno, el gas y la pieza entre 1650 y 1750 °F (900 y 927 °C). después de un tiempo predeterminado se corta el gas carburizante y se deja enfriar el horno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 1400 °F (760 °C) y se enfría con rapidez en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran piezas cuya capa dura tiene un espesor hasta de 6 mm, pero por lo regular no exceden de 0.7 mm.
carburado, cianurado y nitrurado
Existen varios procedimientos de endurecimiento superficial con la utilización del nitrógeno y cianuro a los que por lo regular se les conoce como carbonitrurado o cianurado. En todos estos procesos con ayuda de las sales del cianuro y del amoniaco se logran superficies duras como en los métodos anteriores.
Práctica de tratamientos térmicos
