Clasificacion Del Acero

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS

PROCESO DE FABRICACIÓN: SIEMENS, BESSEMER, ELECTRICOS

COMPOSICIÓN: AL CARBONO, ALEADOS, BAJA ALEACIÓN

CONTENIDO EN CARBONO (SITUACIÓN RESPECTO AL EUTECTOIDE): HIPO, HIPER, EUTECTOIDES.

GRADO DE OXIDACIÓN: CALMADOS, SEMICALMADOS, EFERVESCENTES.

MICROCONSTITUYENTES: PERLÍTICOS, MARTENSÍTICOS, AUSTENÍTICOS.

UTILIZACIÓN.

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROSPROCESO DE FABRICACIÓN.

(Especiales)Construcción

y herramientas

Construcción y

herramientas

Construcción y

herramientas

Al carbono y aleados

Al carbono y aleadosAl carbonoAl carbono

S < 0.035%S < 0.06%S < 0.06%S < 0.04%

P < 0.035%P < 0.04%P < 0.07%P < 0.04%

ELECTRICOSSIEMENSBASSEMERL.D.

(con oxígeno)

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROSCOMPOSICIÓN

Aceros

Baja Aleación Alta Aleación

Bajo en Carbono

Medio en Carbono

Alto en Carbono

Inoxidable

Herramientas

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROSCOMPOSICIÓN

Bajo en C (< 0.25%C además de Mn y Cu o Si): blandos, poco resistentes, dúctiles, tenaces, fácil mecanización, soldables y baratos. Coches, Vigas, edificios, tuberías, etc.Microestructura: Ferrita + perlitaMedio en C (0.25-0.6%C, además Cr, Ni, Mo y otros): más resistentes que los bajo en carbono, menos dúctiles y tenaces, baja templabilidadMicroestructura habitual: martensita revenidaAlto en C (0.6-1.4%C aleados con Cr, V, W, Mo): aún más duros y resistentes, menos dúctiles que resto de aceros al carbono. Son especialmente resistentes al desgaste. Herramientas de corte.

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS POR SU UTILIZACIÓN

1.- ACEROS DE CONSTRUCCION• Que se usan en bruto, de forja o laminación• Que se usan después del tratamiento térmico• Aceros Maraging2- ACEROS DE HERRAMIENTAS• Aceros de herramientas para trabajo en frío• Aceros de herramientas para trabajo en caliente• Aceros de herramientas de corte3- ACEROS INOXIDABLES Y REFRACTARIOS• Aceros no inoxidables con alguna resistencia a la corrosión• Aceros inoxidables martensíticos• Aceros inoxidables austeníticos• Aceros inoxidables ferríticos• Aceros inoxidables endurecibles por precipitación• Corrosión intergranular de los aceros inoxidables• Aceros refractarios

ACEROS DE CONSTRUCCIÓN

Son todas aquellas variedades de aceros que se utilizan para la fabricación de piezas, órganos o elementos de máquinas, motores, construcciones o instalaciones.

Estos empleos requieren altas propiedades mecánicas: resistencia a tracción, compresión, flexión, fatiga, ... y buena tenacidad, ductilidad o alargamiento.

Son aleaciones de bajo o medio contenido en carbono (% C < 0.6%) y poco aleados (Σ % E.A. < 5%).

Su clasificación se hace en base a que su uso implique previamente un tratamiento térmico o de termoconformado.


1. ACEROS AL CARBONO (0.03 % < %C < 0.6%)Debemos incluir dentro del grupo de los aceros de construcción los aceros al carbono no aleados. En virtud de su baja templabilidad se utilizan habitualmente en estado bruto de laminación o forja, es decir, sin ningún tratamiento térmico. Ocasionalmente se emplean en estado normalizado y más raramente en estado de temple y revenido.

Se emplean en grandes cantidades para la construcción de edificios, maquinaria, motores, ferrocarriles... y sus características mecánicas dependen del proceso de fabricación y de su composición.

ACEROS QUE SE USAN EN BRUTO, DE FORJA O LAMINACIÓN


2. ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTO LÍMITE ELÁSTICO.

Se emplean para grandes construcciones metálicas con pequeñas adiciones de elementos de aleación (Ni, Mn, Si...) que benefician las propiedades mecánicas para poder aligerar las secciones sin encarecer demasiado.

CONSTRUCCIONES DE PUENTES, ESTRUCTURAS RETICULARES, CONSTRUCCIONES REMACHADAS QUE NO PUEDEN IR SOLDADAS...



3. ACEROS DE FÁCIL MECANIZACIÓN.Son necesarios cuando debe realizarse la conformación por

corte o arranque de viruta de grandes series de piezas a elevada velocidad. Se requieren bajos contenidos de Carbono (≈ 0.2%C) para conseguir una estructura blanda y la adición de elementos de aleación que favorecen la formación de una viruta fina: S, forma sulfuros no metálicos que rompen la continuidad de la viruta; Pb (Te), aparece en estado libre y hace el mismo efecto además de autolubricar; P, para endurecer algo la ferrita...La estructura ideal para el mecanizado es ferrito-perlítica laminar.



1. ACEROS DE GRAN RESISTENCIA.

Constituyen la familia principal de aceros de construcción. Comprenden una gran variedad de aleaciones con una resistencia mecánica variable entre 700 y 1700 MPa. Son aceros de medio contenido en C (0.25% - 0.40%) y debilmente aleados con Cr, Ni, Mo para aumentar su templabilidad. Por su contenido en carbono las piezas resultan resistentes y tenaces. Se utilizan después de templados y revenidos ( a alta temperatura para ganar tenacidad).

ACEROS QUE SE DESPUÉS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO


2. ACEROS DE ALTO LÍMITE ELÁSTICO.

Contienen un elevado porcentaje de C (0.5% - 0.7%) para conseguir un alto límite elástico (9000-1800 MPa). Se endurecen con temple en aceite, estirado en frío o PATENTADO (el acero austenizado se introduce en un baño de Pb a 510-540ºC y se transforma en perlita fina)

MUELLES Y ALAMBRES (Con pequeñas adiciones de Mn)

GRANDES MUELLES DE FERROCARRIL (al Si-Mn, baratos o Cr-V, caros).



3. ACEROS RACIONALES DE CEMENTACIÓNCon bajo contenido en C (> 0.2%) y poco aleados ( el % de Ni

esta limitado entre 0.5%-1.5%, Cr < 1.2% y Mn < 1.0% ) para permitir el temple desde la temperatura de tratamiento termoquímico.

4. ACEROS PARA NITRURACIÓNSe usan aleaciones de bajo contenido en carbono (0.25%-0.5%)

para conseguir buena tenacidad den el núcleo y con elementos formadores de nitruros Al > Cr, Mo, V.... Se templan antes del tratamiento termoquímico y se obtiene buena resistencia a fatiga y desgaste.



5. ACEROS PARA CHAPA MAGNETICASe usan aleaciones de bajo carbono con adiciones de Si (2.0% -4.5%) para evitar las pérdidas de energía (gran resistividad, una alta permeabilidad)NUCLEOS Y PIEZAS DE MAQUINAS ELECTRICAS Y TRANSFORMADORES QUE ESTAN SOMETIDOS A CAMPOS MAGNETICOS VARIABLES6. ACEROS PARA IMANES PERMANENTESSu estructura debe ser ferrítica ( propiedades magnéticas). Se usan aceros al carbono y poco aleados con Cr o W. Se obtienen mejores propiedades con aceros aleados al Co, y mejores con Ni-Al o Ni-Al-Co.GALVANOMETROS, AMPLIFICADORES, AMPERIMETROS, INTERRUPTORES, MOTORES...



7. ACEROS DE FÁCIL SOLDADURALa soldadura convencional de los materiales metálicos consiste en un aporte de calor localizado para producir la fusión de los bordes a unir que al solidificar junto con el material de aporteorigina la unión.

Hay que tener entonces presente que como consecuencia del aporte térmico localizado se establecerá un fuerte gradiente térmico entre la zona fundida y puntos de las chapas suficientemente alejados.

Son aceros de baja templabilidad ( %C < 0.25%) y pequeñas adiciones de elementos de aleación.



8. ACEROS MARAGING O MARENVEJECIBLESSe denomina así a toda una gama de aceros muy aleados cuya característica fundamental reside en el logro de unas propiedades mecánicas excepcionales en virtud de un tratamiento térmico característico.Son aleaciones Fe-Ni (18%, 20%, 25%) con muy bajo contenido en C (0.3%) , a las que se añaden Co, Mo, Ti, Al, Nb... Se utilizan para fabricar piezas que requieren alta resistencia mecánica (R = 2150 MPa) y gran tenacidad (% A = 12%, % estricción = 60%)La fase α es blanda y tenaz y sobre esta fase se realiza la conformación plástica, posteriormente mediante un calentamiento a 500ºC se produce la precipitación de compuestos intermetálicos (Ni3Ti, Ni3Al, Ni3Mo) submicroscópicos finamente dispersos que son responsables del endurecimiento.


ACEROS DE HERRAMIENTAS

Son aquellos utilizados en la fabricación de útiles destinados a modificar la forma y dimensiones de los materiales por presión en caliente o en frío, corte o arranque de viruta. También se incluyen en este grupo los aceros destinados a la fabricación de moldes o permanentes para fundición, así como los utilizados en todo tipo de herramientas mecánicas.

Por las condiciones de utilización que se les exige (elevada dureza y en muchas ocasiones altas temperaturas de servicio) serán aceros de alto contenido en carbono en estado de temple y revenido.


Se emplean para fabricar herramientas que trabajan a temperaturas próximas a la ambiente. Debían ser siempre aceros muy duros, es decir con un elevado porcentaje de carbono. Como por otro lado se les exige una alta tenacidad serán aceros poco aleados para evitar la presencia de compuestos intermetálicos frágiles.

1. ACEROS AL CARBONO.Se usaron las aleaciones más bajas en carbono para producir las herramientas que exigen mayor tenacidad (MARTILLOS, HERRAMIENTAS AGRÍCOLAS,...) y las de contenido más elevado en este elemento para fabricar las herramientas que precisan la mayor dureza (NAVAJAS, LIMAS, BROCAS,...). Se utilizan siempre en estado de temple y revenido a baja temperatura (150-200ºC) para no disminuir mucho la dureza de la pieza,

ACEROS PARA TRABAJO EN FRÍO


2. ACEROS DÉBILEMENTE ALEADOS.Contienen pequeñas adiciones de Cr y W (< 1.5%) que forman carburos que mejoran la resistencia al desgaste: FRESAS, COJINETES DE BOLAS YDE BROCAS... O resistentes al choque como las HERRAMIENTAS DE MINERIA Y PERFORACION, con aceros bajos en C y altos % de Si y Mn para mejorar la templabilidad o al Cr-W.

3. ACEROS INDEFORMABLES.Se utilizan en la fabricación de TROQUETES, MATRICES PARA MOLDEO DE PLÁSTICOS Y DE OTRAS HERRAMIENTAS DE FORMAS COMPLICADAS sean muy susceptibles de experimentar deformaciones y distorsiones durante el temple. Son aceros de alta templabilidad (1.6%C, aleados con 1.2%Mn y 5-12%Cr). tienen su composición ajustada de modo que los cambios volumétricos en el tratamiento térmico de temple y revenido sean mínimos.



4. ACEROS HADFIELD.Su composición química clásica se sintetiza en la aleación férrea con 1, 2 % C y 13 % Mn. Por su estructura austenítica este acero presenta un límite elástico más bien bajo (500MPa), alta carga de rotura (1000MPa) y un alargamiento a tracción excepcional (45%).Muestra una gran capacidad de endurecimiento por deformación plástica en frío (más que cualquier otro acero): reduciendo su sección hasta un 80%, podemos elevar su dureza hasta 55HRC. Parte de este endurecimiento se debe a la transformación parcial de la austenita deformada en martensita (la deformación plástica desestabiliza la estructura austenítica). Se utiliza en la fabricación de elementos que durante su servicio queden sometidos a fuertes rozamientos (DRAGAS, PALAS EXCAVADORAS, CRUZAMIENTOS DE VÍAS, etc.).



Los aceros utilizados para trabajos en caliente son los de menor contenido en carbono de la familia de los aceros para herramientas dado que al trabajar sobre metales calientes, blandos, no se les exige una dureza tan alta como a los aceros del grupo anterior. Se trata siempre de aceros aleados para evitar el rápido descenso de la dureza y resistencia habitual en el calentamiento de los aceros al carbono. Bajo este aspecto, los elementos carburígenosson los que mejor se comportan debido a la estabilidad y dureza de los carburos metálicos.

ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE


1. RESISTENTES AL CHOQUE MECÁNICO:Son aceros poco aleados (con Cr-Ni-Mo con % inferior al 5%). Son los más tenaces y se utilizan a T<400ºC.2. RESISTENTES AL CHOQUE TÉRMICO:Soportan en servicio cambios bruscos de tra. y tienen la composición ajustada para minimizar los cambios volumétricos inherentes al servicio. C(0.4%) y Cr (5%), Mo(1.5%) y V y pueden ser usados hasta 600ºC (MATRICES DE ESTAMPACION, MARTILLOS DE FORJA...)3. RESISTENTES AL DESGASTE: Con elementos formadores de carburos para resistencia al desgaste hasta 600ºC.

ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE


Se utilizan en la fabricación de ELEMENTOS DE CORTE DE TORNOS, FRESADORAS, etc., que trabajan eficientemente empleando altas velocidades de arranque de viruta. El trabajo en estas condiciones calienta el filo de la herramienta hasta temperaturas de unos 600ºC y está se ablandaría en exceso disminuyendo el rendimiento de la operación. Para evitarlo se utilizan aceros con una elevada proporción de elementos carburígenos.

Se usan aceros casi eutectoides a los que se añaden elevados % de Cr, Mo, W, o Co (hasta 8% y son los de mejor rendimiento peor el Co endurece pos solución sólida en la ferrita)

ACEROS PARA CORTE O RÁPIDO


1. CARBUROS METALICOS O WIDIAS : Consisten en una matriz metálica de Co que se endurece con una dispersión de carburos metálicos ( generalmente CW). Dan materiales mucho mas duros que cualquier acero y que mantienen la dureza a temperaturas elevadas. Se obtienen por pulvimetalurgia o por viaquímica como TiC o Al2O3.2. CARBUROS METALICOS AGLOMERADOS SOBRE ACERO :La base es un acero de herramientas en los que se dispersan TiC.3. STELLITAS : Aleaciones no férreas de composición especial : una matriz de Co (50-66%), con carburos de Cr (25-35%), W (5-15%), Nb (3-5%), C (1-2.5%) 4. CERÁMICAS: Base de alúmina (Al2O3) y se fabrican por pulvimetalurgia, con el inconveniente de su fragilidad y la ventaja de su comportamiento refractario.

MATERIALES EXTRADUROS:

ACEROS INOXIDABLES Y REFRACTARIOS

La oxidación del hierro y de los aceros comerciales constituye un grave problema dado que si bien son aleaciones muy resistentes desde el punto de vista mecánico son atacadas en presencia de ambientes normales, húmedos, atmósferas industriales, agua de mar, etc.

Por otro lado los aceros se oxidan con rapidez cuando se utilizan a temperaturas elevadas.

La adición de cromo mejora notablemente la resistencia a la corrosión atmosférica y la resistencia al calor de los aceros. A partir de un 12%Cr el acero es inoxidable en una atmósfera normal; se precisa un porcentaje mayor cuando el producto se utiliza a temperatura elevada, o cuando el ambiente es más corrosivo. El efecto del Cr reside en la formación de una película pasiva, continua, protectora de Cr2O3 , combinada con una adición de Ni que colabora en la estabilización de la capa de óxido.

ACEROS INOXIDABLES

El Cr es un metal BCC y forma una solución sólida de solubilidad total el el Fe α(BCC), estable a temperatura ambiente.

Para concentraciones de Crpróximas al 50% y después de calentamientos prolongados a 600-800ºC se produce la formación de una fase σ dura y frágil que debe evitarse.

DIAGRAMA HIERRO-CROMO:

La adición de porcentajes crecientes de Cr hace que disminuya el dominio austenítico del Fe, que desaparece para concentraciones de Cr > 12.5%.

ACEROS INOXIDABLES

Resisten a algunos agentes corrosivos mejor de los hierros y los aceros ordinarios. Se emplean en construcciones metálicas que están expuestas a la intemperie y donde el precio de los aceros inoxidables es excesivo.HIERROS Y ACEROS MUY PUROS Y DE BAJA ALEACIÓN:HIERRO ARMCO : De gran pureza, las concentraciones de los elementos de aleación se limitan a 0.012% C, 0.017% Mn, 0.005% P, 0.025% Si.ACEROS AL Cu Y AL Mo DE BAJA ALEACIÓN: Con 0.10% C, 0.40% Cu, 0.08% Mo. Presentan buen comportamiento en atmósferas húmedas y ciertas atmósferas industriales de tipo ácido.ACEROS CON BAJO % DE Cr (≅≅≅≅ 5%) : Empleados en la construcción de tuberías para la industria del petróleo ya que presentan buena resistencia a los gases sulfurosos. La adición de 1% de Si mejora la resistencia a oxidación del acero hasta 800ºC.

ACEROS NO INOXIDABLES CON ALGUNA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN:

ACEROS INOXIDABLES

Contienen C ( 0.08 - 0.60 %), Cr (13 – 17%), Ni (< 2%). Se utilizan en condiciones de temple y revenido a baja temperatura para no reducir excesivamente la dureza. Se logra aumentar simultáneamente la dureza y las características de inoxidabilidad de los aceros martensíticos incrementando conjuntamente el contenido de cromo y carbono.

ACEROS DE CUCHILLERÍA (0.3%C + 12-14%Cr) :Cuchillos y navajas

ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS DUROS(0.5%C + 17%Cr):Material quirúrgico y de dentista, rodamientos (1% c)

ACEROS MARTENSÍTICOS AL Cr-Ni (12-16%Cr + 1.5-3%Ni):Ejes para barcos, ...No sufren corrosión en contacto con bronces y latones.

ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS:

ACEROS INOXIDABLES

Los aceros inoxidables ferríticos tienen altos porcentajes de Cr y muy bajo carbono (0.08-0.12%). Debido al bajo contenido de C junto al carácter alfágeno del Cr no es posible transformarlos por completo en austenita durante el calentamiento por lo que no se pueden templar. Son aceros más blandos y dúctiles Sin embargo, dado su inferior contenido en C, la propensión a formar carburos disminuye siendo menos susceptibles de corroerse.Se endurecen por deformación plástica (laminación,...) en frío.ACEROS CON RESISTENCIA A LA CORROSION ATMOSFERICA O RESISTENCIA AL ACIDO NITRICO (0.10%C + 16%Cr ):Decoración de edificiosACEROS CON RESISTENCIA A LOS GASES SULFUROSOS (27% Cr):Industria química

ACEROS INOXIDABLES FERRÍTICOS:

ACEROS INOXIDABLES

Este grupo contienen níquel además de Cr. Su composición típica contiene un 18%Cr + 8%Ni y un 0.08%C,. Predomina en ellos el carácter gammágenodel Ni y son austeníticos a temperatura ambiente. El Ni por otro lado contribuye a mejorar el comportamiento frente a la corrosión pero también aumenta el precio de los aceros Los aceros austeníticos son los inoxidables más utilizado, corresponden al 50% del total. Para su endurecimiento se realiza un tratamiento térmico con calentamiento hasta 1050ºC hasta austenización completa, después se enfría en agua aunque se mantiene la estructura austenítica caracterizada por la poca dureza. Posteriormente se realiza la deformación plástica en frío para aumentar la resistencia y la dureza. De este modo se darán resistencias a la tracción de 1500 MPa.

ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS:

ACEROS INOXIDABLES

A pesar de su débil contenido en C, el principal problema que presenta la utilización de estos aceros es la corrosión intergranular por precipitación de carburos. La soldadura de los aceros inoxidables es crítica ya que, como consecuencia del calentamiento localizado, se crean zonas calentadas a temperatura favorable para la precipitación de los carburos (400-600ºC).

Para mejorar la resistencia a la corrosión se le añade Mo (0.08%C-18%Cr-12%Ni-2.5%Mo)

ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS:

ACEROS INOXIDABLES

Combinan una alta resistencia a corrosión con características mecánicas muy elevadas y un 17% Cr + porcentajes variables de Ni.

Las mejores características mecánicas se obtienen después de un tratamiento térmico de solubilización seguido de un enfriamiento en aceite, que conlleva el temple para % bajas de Ni y mantiene estructura austenítica para % superiores, y el envejecimiento por precipitación de compuestos intermetálicos de Fe y Ni con Al, Mo, Cu, P...(que deben añadirse en la composición del acero para que este proceso sea factible).

Se clasifican según el % de Ni que contienen y por tanto según la estructura que presentan:

≅4% Ni son martensíticos, ≅7% Ni son semiausteniticos , ≅10% Ni son austeníticos

ACEROS INOXIDABLES ENDURECIBLES POR PRECIPITACIÓN:

CORROSIÓN INTERGRANULAREn general, cuando se calientan los aceros inoxidables en el intervalo de temperaturas comprendido entre 400 y 600ºC tiene lugar la precipitación de carburos de cromo sobre las juntas de grano; las zonas adyacentes quedarán empobrecidas en cromo y serán susceptibles de corroerse.

Para limitar este fenómeno y mejorar el comportamiento frente a la corrosión de los aceros inoxidables se reduce el contenido de carbono hasta 0.03%. Otro remedio consiste en adicionar además Ti o Nb que en virtud de su alta afinidad con el C sustituyen al Cren la formación de carburos y desaparece la zona susceptible de corroerse.El acero de cuchillería es el que peor se comporta a este respecto por su mayor contenido en carbono.

ACEROS REFRACTARIOS

ACEROS INOXIDABLES FERRÍTICOScon 27% de Cr, pueden usarse como refractarios hasta 1000ºC : PARRILLAS DE HORNOS INDUSTRIALES...ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS(25% Cr - 12% Ni, 25% Cr - 20% Ni) : CALDERAS, HORNOS...ALEACIONES FERRICAS PARA RESISTENCIAS DE HORNOS ELECTRICOS55-76% Fe, 20-37% Cr, 4-7.5% Al, <3% Co.ALEACIONES FERRICAS PARA TURBINAS DE GASFe + Ni (40-80%) o Fe + Co (50-70%)

Clasificacion Del Acero

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