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presentacion aceros al carbono
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ACEROS AL CARBONO
Felipe CortésJessica Díaz
Juan Camilo JaramilloVíctor Leguizamón
Natalia Median
Acero es la denominación que comúnmente se le da en ingeniería metalúrgica a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,1 y el 2,1% en peso de su composición, aunque normalmente estos valores se encuentran entre el 0,2% y el 0,3%. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son quebradizas y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.
Acero
Propiedades◦Densidad media de 7850◦Punto de fusión alrededor de los 1375°C◦Punto de ebullición alrededor de los 3000°C◦Alta tenacidad◦Relativamente dúctil◦Maleable◦Buena mecanización◦Se deforma al pasar su límite elástico◦Su dureza varía en función de los tratamientos térmicos y los elementos aleantes aplicados.
◦Puede soldarse con facilidad◦Alta corrosión◦Alta conductividad eléctrica
Diagrama de Fases Hierro-Carbono
Austenita (γ): consiste en átomos de hierro con estructura FCC y átomos de carbono en los sitios intersticiales. Presente amenos suavidad y ductilidad que la ferrita. Es una fase no magnética.
El acero puede contener las siguientes fases en equilibrio:
Ferrita (α): consiste en átomos de hierro con estructura cristalina BBC y átomos de carbono en los sitios intersticiales. La cantidad de átomos de carbono presentes en la ferrita es pequeña. La ferrita es una fase muy suave, dúctil y magnética.
Perlita: es una fase que resulta de la reacción de eutectoide del acero. La reacción eutectoide permite que la austenita en estado sólido se transforme en ferrita y cementita, ambas también en estado sólido.
Cementita (Fe3C): también se llama carburo de hierro. Es un compuesto intermetálico. Es una fase muy dura y frágil.
Adicionalmente, de acuerdo con el tratamiento térmico podemos encontrar los siguientes tipos de microestructuras:
Perlita Fina y Gruesa
Esferoidita Martensita
Bainita
En función de las fases presentes, los aceros pueden clasificarse como sigue: Aceros hipoeutectoides: son aquellos que poseen menos de 0.77% de carbono. La forma de microestructura presente en estos aceros consiste de ferrita y perlita.
Aceros eutectoides: son aquellos que poseen exactamente 0.77% de carbono. Su microestructura está formada por perlita en su totalidad.
Aceros hipereutectoides: son aquellos que poseen más de 0.77% de carbono. Su microestructura consiste en cementita y perlita.
Sistema AISI-SAE AISI (American iron and Steel institute) SAE (Society of automotive engineers)
Los primeros dos dígitos son los principales elementos de la aleación, y los otros dos corresponden al porcentaje de carbono
Designación de Aceros
AISI-SAENumero
%C %Mn %Si %Ni %Cr Otros
1020 0.18-0.23 0.30-0.60
1040 0.37-0.44 0.60-0.90
1060 0.55-0.65 0.60-0.90
1080 0.75-0.88 0.60-0.90
1095 0.90-1.03 0.30-0.50
1140 0.37-0.44 0.70-1.00 0.08-0.13% S
4140 0.38-0.43 0.75-1.00 0.15-0.30 0.80-1.10 0.15-0.25% Mo
4340 0.38-0.43 0.60-0.80 0.15-0.30 1.65-2.00
0.70-0.90 0.20-0.30% Mo
4620 0.17-0.22 0,45-0,65 0.15-0.30 1.65-2.00
0.20-0.30% Mo
52100 0.98-1.10 0.25-0.45 0.15-0.30 1.30-1.60
8620 0.18-0.23 0.70-0.90 0.15-0.30 0.40-0,70
0.40-0,60 0,15-0,25% Y
9260 0.56-0.64 0.75-1.00 1.80.2.20
Donald R. Askeland Ciencia e Ingeniería de los materiales TABLA 12-1 Composiciones de los aceros AISI-SAE
http://www.tubocobre.net/literatura_pdf/cobre_nomenclatura_acero.pdf
Aceros al Carbono Descripción
1OXX no-resulfurado, 1.00 Mn máx
12XX resulfurado y refosforizado 15XX no-resulfurado, sobre 1.00 Mn máx
Aceros aleados Descripción
13XX 1.75 Mn40XX 0.20-0.25 Mo o 0.25 Mo + 0.042 S
41XX 0.50, 0.80 o 0.95 Cr + 0.12, 0.20 o 0.30 Mo
43XX 1.83 Ni, 0.50-0.80 Cr, 0.25 Mo
46XX 0.85 o 1.83 Ni + 0.20 o 0.25 Mo
47XX 1.05 Ni, 0.45 Cr, 0.20 o 0.35 Mo
48XX 3.50 Ni + 0.25 Mo 51XX 0.80, 0.88, 0.93, 0.95 o 1.00 Cr
51XXX 1.03 Cr
52XX 1.45 Cr 61XX 0.60-0.95 Cr + 0.13-0.15 V min 86XX 0.55 Ni-0.50 Cr-0.20 Mo 87XX 0.55 Ni-0.50 Cr-0.25 Mo 88XX 0.55 Ni-0.50 Cr-0.35 Mo 92XX 2.00 Si-1.40 Si + 0.70 Cr50BXX 0.28-0.50 Cr, 0.0005 - 0.003 B51BXX 0.80 Cr-0.0005-0.003 B 81BXX 0.30 Ni- 0.45 Cr-0.12 Mo, 0.0005 - 0.003 B
94BXX 0.45 Ni, 0.40 Cr, 0.12 Mo, 0.0005 - 0.003 B
http://www.tubocobre.net/literatura_pdf/cobre_nomenclatura_acero.pdf
Clasificación de los Aceros
Acero al carbono:
Acero semidulce Acero dulce Acero semiduro Acero duro
Acero de baja aleación:
Acero de alto carbono Acero de bajo carbono Acero de mediano carbono
Acero descarburado Acero de alta aleación
Acero inoxidable Acero de aleación
Acero de Alto CarbonoContiene de 0.5 hasta 1.4% de carbono.
Acero de Bajo CarbonoContiene menos de 0.3% de carbono.
Acero de Medio CarbonoContiene entre 0.3 y 0.5% de carbono.
Aceros de Baja Aleación
Acero Semidulce• El porcentaje de carbono es de 0,25%, tiene una resistencia mecánica de 48-55 kg/mm2 y una dureza de 135-160 HB. Se puede soldar con una técnica adecuada.
Acero Dulce El porcentaje de carbono es de 0,25%, tiene una resistencia mecánica de 48-55 kg/mm2 y una dureza de 135-160 HB. Se puede soldar con una técnica adecuada.
Acero Semiduro El porcentaje de carbono es de 0,45%. Tiene una resistencia mecánica de 62-70 kg/mm2 y una dureza de 280 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 90 kg/mm2, aunque hay que tener en cuenta las deformaciones.
Acero Duro El porcentaje de carbono es de 0,55%. Tiene una resistencia mecánica de 70-75 kg/mm2, y una dureza de 200-220 HB. Templa bien en agua y en aceite, alcanzando una resistencia de 100 kg/mm2 y una dureza de 275-300 HB.
Acero de Alta AleaciónContiene entre 1.4 y 2.7% de carbono.
Efectos de los Elementos AleantesUtilizando aceros aleados se puede lograr: Piezas de gran espesor con elevadas resistencias en su interior.
Grandes durezas y tenacidades. Mantener una resistencia elevada a grandes temperaturas.
Aceros inoxidables. Aceros resistente a la acción de agentes corrosivos. Herramientas que realicen trabajos muy forzados y que no pierdan dureza al calentarse.
Principales Elementos Aleantes
MagnesioFacilita trabajo en caliente, contribuye a
su resistencia y dureza
CromoMejora la resistencia al desgaste y la
corrosión
Níquel Tratamiento térmico estable
Azufre Aumentar la maquinabilidad;
Molibdeno
Mayor tenacidad al acero y permite que se trabaje a altas temperaturas
Tungsteno
Resistencia al desgaste y dureza a altas temperaturas.
Ejemplos de Cómo se Afectan las Propiedades
Tomado de: http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm13/pfcm13_2_4.html
Tomado de: http://www.bsmex.com.mx/utp-welding/pdf/tabla11.pdf
Tratamientos Térmicos del AceroLos 4 principales tratamientos son: Recocido Temple Revenido Normalizado
http://enciclopedia.us.es/images/thumb/4/42/Diagrama_TTT_acero_al_carbono.png/350px-Diagrama_TTT_acero_al_carbono.png
RecocidoConsiste en: Calentar un materialmetálico a temperaturaelevada durante largotiempo, con objeto debajar la densidad dedislocaciones y, deesta manera, impartirductilidad.
Se usa para: Alterar la estructura del material para obtener las propiedades mecánicas deseadas, ablandando el metal y mejorando su maquinabilidad.
Recristalizar los metales trabajados en frío.
Para aliviar los esfuerzos residuales.
TempleConsiste en: Calentar el acero a unaTemperaturaligeramente máselevada que la críticasuperior (entre 900950 °C) y se enfríaluego más o menosrápidamente (segúncaracterísticas de lapieza) en un medio comoagua, aceite, etc.
Se usa para: Aumentar la dureza del material
Aumentar la resistencia mecánica del acero
Transformar todo el material en austenita que al enfriarse se volverá martensita, que le da su dureza característica.
RevenidoConsiste en: Calentar el acero(después de haberle realizado un Temple o unNormalizado) a unatemperatura inferior alpunto critico seguidode un enfriamientocontrolado.
Se usa para: Aumentar la tenacidad Disminuir la dureza del acero templado
Disminuir la fragilidad del mismo
Eliminar esfuerzos residuales tras el temple
NormalizadoConsiste en: Calentar la pieza entre 30 y 50grados centígrados por encimade la temperatura críticasuperior y mantener esatemperatura el tiempo suficiente
para conseguir la transformacióncompleta en austenita. Acontinuación se deja enfriar enaire tranquilo, obteniéndoseuna estructura uniforme.
Se usa para: Darle al acero su estructura natural
Preparar la pieza para el temple
Darle al acero las características originales que tenía antes de someterse a forja o laminación
Para corregir tratamientos fallidos con las piezas
Países Productores de AceroRango
País/Region
2007 2008 2009
— Mundo1,351.3
- 549.3
1 China 494.9 500.5 266.6
— Unión Europea
209.7 198.0 62.2
2 Japón 120,2 118,7 36,7
3 Estados Unidos
98,1 91,4 24,5
4 Rusia 72,4 68,5 26,8
5 India 53,1 55,2 27,6
6 Corea del Sur
51,5 53,6 22,8
7 Alemania 48,6 45,8 13,8
8 Ucrania 42,8 37,1 13,6
9 Brasil 33,8 33,7 10,6
10 Italia 31,6 30,6 9,8
*En millones detoneladas
http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Producci%C3%B3n_de_acero_por_pa%C3%ADs
Aceros de herramientas: Estos aceros se emplean
para fabricar herramientas y cabezales de corte y modelado de maquinas.
Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de aleación que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.
Usos y Aplicaciones del Acero
En la Construcción de Puentes y Edificios: Sirve para armar el hormigón, reforzar los cimientos, transportar el agua, el gas u otros fluidos.
Permite igualmente formar el armazón de edificios. Y también vestirlos (fachadas, tejados).
En el Sector Automotriz: Chasis y carrocerías, piezas de motor, de la dirección o de la transmisión, instalaciones de escape, carcasas de neumáticos.... el acero representa del 55 al 70% del peso de un automóvil.
En lo Cotidiano: Numerosos envases son fabricados a partir de hojas de acero, revestidas en ambas caras de una fina capa de estaño que les hace inalterables.
Latas de conserva o de bebidas, botes de aerosol para laca, botes y latas para pinturas, grasas, disolventes u otros productos que requieren un medio hermético de conservación.
Aceros de Bajo Contenido de Carbono Se utilizan para alambres de
frenado, algunas tuercas y bujes y para extremos de varillas roscadas. En forma de lámina se utiliza para piezas estructurales secundarias y para abrazaderas, también para tubos estructurales sometidos a bajos esfuerzos.
Aceros de Medio Contenido de Carbono Se utilizan para trabajos de forja o a máquina donde se quiera obtener cierta dureza superficial.
Aceros de Alto Contenido de Carbono Cuando se los trata térmicamente adquieren gran dureza, resistencia al corte y al desgaste, deformándose muy poco. Su uso es muy limitado en aviación utilizándose solo en resortes planos y en espiral (SAE 1095).
Aceros Dulces Piezas de resistencia media de buena tenacidad, deformación en frío, embutición, plegado, herrajes, etc.
Aceros Semidulces Ejes, elementos de maquinaria, piezas resistentes y tenaces, pernos, tornillos, herrajes.
Aceros Semiduros Ejes y elementos de máquinas, piezas bastante resistentes, cilindros de motores de explosión, transmisiones, etc.
Aceros Duros Ejes, transmisiones, tensores y piezas regularmente cargadas y de espesores no muy elevados.
Otros Usos: Maquinas Partes de automóviles (ejes)
Cascos de buques
Bicicletas Clavos Alfileres Cerraduras Asientos
Acero
Composición quimica (Comp. promedio)
PropiedadesRecocido °C
Dureza HB máx
Temple °C
Dureza HRC
C Si Mn
CrMo
Ni V WCo
K4600,95
0,25
1,10
0,55
-0,55
-01A
1
Acero para temple en aceite con buena estabilidad dimensional en el tratamiento térmico. Herramientas para corte ,estampación y tallado de roscas. Moldes para plásticos.
710 - 750
225780-820
63-65
S6000,90
0,25
0,30
4,10
5,00
-1,80
6,40
-
Acero rápido aleado al tungsteno y molibdeno de gran tenacidad y buenas propiedades de corte para aplicación universal. Para brocas espirales, broches, sierras.
770-840
2801090-1230
540-570
Acero 1020
0,2
0,3
0,6
-0,03
0,03
- - -
Acero al carbono para cementación de partes de vehículos que no estén sometidas a grandes esfuerzos mecánicos. Se utiliza en ejes, arboles, piezas prensadas o estampadas.
- 180 - 45