Capitulo 12 de Askeland

5/9/2018 Capitulo 12 de Askeland

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CAPITULO 12Aleaciones ferrosas

12-1 tntrodueelenLas aleaciones ferrosas, que se basan en aleaciones de hierro y carbono, incluyen los aceros al ba-jo carbono, los aceros aleados y de herramientas, los aceros inoxidables y los hierros fundidos. Losaceros tfpicamente se producen de dos fonnas: refinando el mineral de hierro 0 reciclando chata-rra de acero (figura 12-1).

Para la produccion de acero primario, el mineral de hierro (oxide de hierro) se calienta enun alto homo en presencia de coque (carbono) y oxfgeno. EI carbono reduce el oxido de hie-rro a hierro en bruto liquido, produciendo monoxide de carbono y bioxido de carbo no comosubproductos. La piedra caliza, agregada para ayudar a eliminar impurezas, se funde produ-ciendo escoria Ifquida. Dado que el hierro bruto lfquido contiene cantidades muy grandes decarbono, se sopla oxigeno en el homo de oxigenacion 0 de aceracion basico para eliminarcarbon excedente y producir acero lfquido,

Tambien se produce acero reciclando la chatarra del mismo metal. A menudo esta se intro-duce en un homo electrico de arco, en el cual el calor la funde. Muchos aceros aleados y ace-ros especiales tambien se producen utilizando homos electricos.

EI acero liquido a veces se vacfa directamente en moldes para producir fundiciones de ace-ro tenninadas; tambien se le permite solidificar en formas que posterionnente son procesadaspor tecnicas de confonnado de metales como es el laminado 0 el forjado. En este ultimo caso,el acero es vaciado en grandes lingoteras 0 se funde de manera continua en formas regulares(como se describe en la figura 8-18).

Los mecanismos de endurecimiento se aplican a las aleaciones fcrrosas. En este capitulose analizara el uso de la reacci6n eutectoide para controlar la estructura y propiedades de losaceros mediante tratamiento termico y aleaci6n. Tarnbien se examinaran dos clases especialesde aleaciones ferrosas: los aceros inoxidabIes y los hierros fundidos.

12-2 clasltlcaclcn de los acerosEl diagrama de fases Fe-Fe3C nos da la base para comprender el tratamiento y las propiedadesde los aceros. El diagrama de fases, las fases y los microconstituyentes en los aceros se anali-zaron en el capitulo 11. EI punto que divide los aceros de los hierros fundidos es 2.11 % C, don-

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12-2 Clasificaci6n de los aceros 321

Mineral dehierro, coque (carbon)

y piedra calizat

Homo de oxigenacion 0 de aceracion bdsicoCoque OxfgenoAfro

homo

MetalIfquido

Homo electrico de areoElectrodos de carbono

Chatarrade acero _. Acero

FIGURA 12-1 En un alto homo, el mineral de hierro se reduce utilizando coque (carbon) yai-re para producir hierro brute liquido. EI alto contenido de carbono en el hierro bruto liquido sereduce mediante la introducci6n de oxfgeno en el homo de oxigenaci6n 0 de aceraci6n basicopara producir acero Ifquido. Tambien se puede utllizar un homo electrico de arco para produ-cir acero Ifquido mediante fundici6n de la chatarra.

Peso porcentual de carbo noFIGURA 12-2 Porci6n eutectoide del diagrama de tases Fe-Fe3C.


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322 Capitulo 12 Aleaciones ferrosasde se haee posible la reaeci6n eutectica. Para los aeeros, sera neeesario eoneentrarse en la por-cion eutectoide del diagrama (figura 12-2) en el cual se identifican de manera especial las lineasde solubilidad y la isoterma eutectoide. EI AJ muestra la temperatura a la cual se inieia la forma-cion de ferrita al enfriarse; el A m muestra la temperatura a la cual empieza a formarse la ce-mentita y AI es la temperatura eutectoide.

Practicamente todos los tratamientos terrnicos de un acero se dirigen hacia la producci6nde una mezcla de ferrita y de cementita con una adecuada combinaci6n de propiedades. La fi-~:,~:

~ - - : , - : ,-

( 0 ) (b ) (c )FIGURA 12-3 Microfotografias electr6nicas de (a) perlita, (b) bainita y (c) martensita reveni-da, ilustrando las diferencias en tarnario y forma de la cementita en estos tres microconstitu-yentes (x7500). (De The Making, Shaping, and Treating of Steel, 10a Ed., Coriesia deAssociation of Iron and Steel Engineers.)

TABLA 12-1 Composici6n de aceros AISI-SAE seleccionadosNumero .

AISI-SAE % C % Mn % Si % Ni % Cr Otr051 .

1 0 2 010401 0 6 01 0 8 0 '1 0 9 511404 1 4 043404620521()(f86209260


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12-2 Clasificaci6n de los aceros 323gura 12-3 muestra los tres microconstituyentes de importancia, es decir las disposiciones de fe -rrita y de cementita que por 10 general se buscan. La perlita es una mezcla laminar de ferriia :.cementita. En la bainita, obtenida mediante la transformacion de la austenita a gran subenfria-miento, la cementita es mas redonda que en la perlita. La martensita revenida-mezcla en fe -rrita de una cementita muy fina y practicamente redonda-, se forma al recalentar l a ma r ten s it adespues de su formacion.Clasificaciones El AISI (American Iron and Steel Institute) y el SAE (Society of AutomotiveEngineers) tienen sistemas para clasificar los aceros (tabla 12-1) utilizando un numero de cuatro 0cinco digitos. Los dos primeros mimeros se refieren a los principales elementos de aleacion pre-sentes y los ultimos dos 0 tres se refieren al porcentaje de carbono. Un acero AISI 1040 es albajo carbono, con 0.40% C. Un acero SAE 10 120 es al bajo carbono, conteniendo 1.20O/CCUn acero AISI 4340 es aleado y contiene 0.40% C.

EJEMPLO 12-1 Dlsefie un metodo para determinar el nurnero AISIUna herramienta de acero sin alear, utilizada para el maquinado de ruedas de alurninio para au-tornovil, se ha encontrado que funciona bien, pero los registros de compras se han perdido y nose conoce la composicion del acero. La microestructura del metal es martensita revenida y, apartir de la microestructura, no se puede estimar su composicion, Disefie un tratamiento que Ieayude a determinar el contenido de carbono en el acero,SOLUCIONNo se tiene acceso a equipo que permitirfa analizar directamente la composicion qufmica. Da-do que toda la estructura del acero es martensita revenida muy fina, se puede efectuar un trata-miento termico simple, para producir una estructura que pueda ser analizada con mayorfacilidad. Esto se puede hacer de dos maneras distintas.

La primera es calentando el acero a una temperatura justo por debajo de la temperatura A IY mantenerlo ah f durante largo tiempo. EI acero se sobrerreviene, formandose grandes esferasde Fe,C en una matriz de ferrita. Se pueden entonces estimar las cantidades de ferrita y cementi-ta y, utilizando la regia de la palanca, se calcula el contenido de carbono. Si con este procedi-miento se mide 16% Fe)C, el contenido del carbo no es

x - 0.0218% Fe3C = x 100 = 166.67 - 0.0218 o x = 1.086% CUn mejor procedimiento, sin embargo, es calentando el acero por encima de A ' I I I para que

la estructura sea toda de austenita. Si entonces se enfrfa el acero lentamente, se transforrnara enperlita y en un microconstituyente primario. Si, al hacer esto, se estima que la estructura COI1-tiene 95% perlita y 5% Fe)C primario, entonces

6.67 - x% perlita = x 100 = 956.67 - 0.77 a x = 1.065% CEl contenido de carbo no es del orden de 1.065 a 1.086%, 1 0 que es consistente con un ace-

ro 10100.En este procedimiento, se asume que los porcentajes en peso y en volumen de los micro-

constituyentes son iguales; 1 0 que para los aceros esto es practicarnente cierto.


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324 Capftulo 12 Aleac/ones ferrosas

12-3 Tratamientos termlcos simplesCuatro tratamientos termicos simples, recocido intermedio, recocido normalizado y esferoidi-zacion, son de uso cormin para los aceros (figura 12-4). Estos tratarnientos termicos se utilizanpara obtener uno de tres objetivos: (1) la eliminacion del deformado en frfo, (2) eI control delendurecimiento por dispersion, 0 bien (3), para mejorar la maquinabilidad.

9 G0'- ~~ 8-0:::l :::l~ 0;1-01 5 . 0Q.E E0 0t- t-

Tiempo Tiernpo(Q) Hipoeutectoide (b ) Hipereutectoide

FIGURA 12-4 Resumen esquernatico de los tratamientos terrnicos simples para los aceros (a)hipoeutectoides y (b) hipereutectoides.

Recocido intermedio, ellmlnacton del deformado en frio EI tratamiento termico de re-cristalizaci6n, utilizado para eliminar el efecto del deformado en frfo en aceros con menos de0.25% C se conoce como recocido intermedio. EI recocido intermedio se efectua de 80C a170C, por debajo de la temperatura A !.Recocido y normalizado, seguido por endurecimiento por dispersion Los acerosse pueden endurecer por dispersion, controlando el tamafio de la perlita. EI acero inicialmentese calienta para producir austenita homogenea, paso conocido como austenitizaci6n. El reco-cido, es decir un recocido completo permite que el acero se enfrfe lentamente en el homo, pro-duciendo perlita gruesa. El normalizado logra que el acero se enfrfe mas rapidamente, al aire,produciendo perlita fina. La figura 12-5 muestra las propiedades tipicas obtenidas al recocer ynormalizar aceros de bajo carbono.

Para recocer, se efectua el austenitizado de los aceros hipoeutectoides a aproximadamente30C por encima de Al,produciendo 100% Y . Sin embargo, la austenitizacion de un acero hipereu-tectoide se efectiia a aproximadamente 30C por encima de AI>produciendo austenita y Fe.C; esteproceso impide la formacion de una pelicula fragil y continua de Fe,C en los limites de grano,que se formarfa por un enfriamiento lento a partir de la regi6n 100% y. En ambos casos, el en-friamento lento en homo y una perlita gruesa proporcionan una resistencia rnecanica relativa-mente baja y buena ductilidad.

Para el normalizado se efectua el austenitizado a aproximadamente 55C por encima de A.a de A c m ; despues, el acero es sacado del homo y enfriado al aire. Este enfriamiento mas rapi-do produce perlita fina, proporcionando una mayor resistencia mecanica,Esferoidizacion, mejoramiento de la maquinabilidad Los aceros de alto carbone, quecontienen gran cantidad de Fe_,C tienen caracterfsticas de maquinabilidad deficientes. Durante


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12-3 Tratamientos termtcos simples 325

160

~' " 1 40-'"t::'0. ; ; ; ;t::~ 120~~ ' " " 'J o. S : ! OJ'-


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32 6 Capitulo 12 Aleaciones ferrosas

EJEMPLO 12-2Recomiende temperaturas para el recocido intermedio, el recocido, el normalizado y el esferoi-dizado de los aceros 1020, 1077 y 10120.SOLUCIONDe la figura 12-2 encontramos las temperaturas crfticas A I,A J 0 A m . de cada uno de los aceros.con base en dichas temperaturas, podemos especificar el tratamiento termico.

1020 1077 10120

Temperaturas crlticas AI:::: 727C A,::::727oC A, ::::727CA 3 : : : : 830C Acm:::: 895CRecocido 727 - (80 a 170) No se hace No se hace

intermedio ::::557C a 647CRecocido 830 + 30 ::::860C 727 + 30::::757C 727 + 30 ::::757CNormalizado 830 + 55 ::::885C 727 + 55 ::::782C 895 + 55 ::::950CEsferoidizado No se hace 727 - 30 ::::697C 727 - 30 = 697C

12-4 Tratamientos termlcos lsotermlcos

EI efecto de la temperatura de transfarmaci6n sobre las propiedades de un acero 1080 (eutec-toide) fue analizado en el capitulo 11. Conforme baja la temperatura isotermica de transforma-ci6n, la perlita se vuelve progresivamente mas fina, antes de que en su lugar empiece a formarsebainita. A temperaturas muy bajas se obtiene martensita.Revenido en la fase austenftica y recocido isoterrnlco EI tratamiento terrnico detransformaci6n isotermica, utilizado para la producci6n de la bainita se denomina revenido enla fase austenitica y simplemente consiste en la austenitizacion del acero, el tempi ado a ciertatemperatura par debajo de la nariz de la curva TIT y el mantenimiento de esa temperatura has-ta que toda la austenita se transforme en bainita (figura 12-7).

El recocido y el normalizado normal mente se utilizan para controlar la finura de la perlita.Sin embargo, la perlita que se forma mediante un recocido isotermlco (figura 12-7) puede darpropiedades mas uniformes, ya que las velocidades de enfriamiento y la microestructura obte-nida durante el recocido y el normalizado varian a 1 0 largo de la secci6n transversal del acero.Efecto del carbono sobre el diagrama TTT Tanto para un acero hipoeutectoide como pa-ra un hipereutectoide, el diagrama TIT debe reflejar la posible formaci6n de una fase primaria.En la figura 12-8 aparecen los diagramas de transformaci6n isoterrnicos para los aceros 1050 Y10110. EI cambio mas notable es la presencia de un "ala" que empieza en la nariz de la curva,volviendose asint6tica con la temperatura A l 0 con la temperatura A c m . Dicha ala representa eltiempo de inicio de la ferrita (F,) en los aceros hipoeutectoides 0 el tiempo de inicio de la ce-mentita (C,,) en los hipereutectoides.

Cuando un acero 1050 se austenitiza, se templa y se mantiene entre A I YAI, la ferrita pri-maria se nuclea y crece; finalmente, resultan cantidades en equilibrio de ferrita y de austenita.


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12-4 Tratamientos tetmicos isotermicos 327

, -, ,,

I.r I ,

,-Recocido isofermico

_ (perlita) ,

austenftica(bainita)

TiempoFIGURA 12-7 Tratamientos termicos de revenido en la fase austenitica y de recocido isoterrni-co en un acero 1080.

a+yAl ~- - ~ - - - - - - - - - - ~ - - - ~ - - ~ - - - ---~---- ---p ------'=="------

G a + perlitaJ 23'"- S O D 30:l U' i ' 5'- Bainita vg _ 400 39 ~E . . : . :v uf- :100 49 00: :'"200 62 NOJMartensita '-::l

100 62 000, I 10 10 2 10.1 104 10) lO b

(a) Tiempo (s)900

Fe,C + y700 :1 3

G 600 45' :_.,C ' : l y+ Fe,C + perlita U'- S ( ) O 46:lB Bainita v'- ~g _ 400 49 . . : . :uE 0


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328 Capftulo 12 Aleaciones ferrosasDe manera similar, en un acero 10110 mantenido entre las temperaturas A m y AI, la cementitaprimaria se nuclea y crece hasta su valor de equilibrio,

Si un acero austenitizado 1050 se templa entre las temperaturas de nariz y AI, de nuevo laferrita primaria se nuclea y crece hasta a1canzar el valor de equilibrio. EI resto de la austenitaentonces se convierte en perlita. Una situaci6n similar, pero produciendo cementita y perlitaprimarias, ocurre para el acero hipereutectoide.

Si se templa por debajo de la nariz de la curva, s610 se formara bainita, independientemen-te del contenido de carbono en el acero.

EJEMPLO 12-3 Diseflo de un tratamiento terrmco para un eje

Se necesita un tratamiento termico para producir una microestructura uniforme y una durezaHRC 23 en un eje de acero 1050.SOLUCIONEs posible encarar esta tarea de varias formas. Se podrfa austenitizar el acero y a conrinuacionenfriarlo a una rapidez apropiada, ya sea por revenido 0 normalizado, para obtener la durezacorrecta. Al hacer 10 anterior, sin embargo, se vera que la estructura y la dureza varian desde lasuperficie hasta el centro del eje.

Un mejor procedimiento serfa utilizar un tratamiento termico isotermico. De la figura 12-8.observara que se obtiene una dureza HRC 23 transformando austenita en una mezcla de ferrita yperlita en 600e. De la figura 12-2, encontrara que la temperatura A, es 770e. Por 10 que el tra-tamiento termico serfa:

1. Austenitizar el acero a 770 + (30 a 55) = 825C, manteniendolo asf quizas durante una hora y obteniendo 100% y .

2. Templar el acero a 600C y mantenerlo ahf por 10menos 10 segundos, Aproximadamenteal 1.05 se empieza a precipitar la ferrita primaria de la austenita inestable. Despues de 1.5 sempieza a crecer la perlita y, en aproximadamente 10 s, toda la austenita se ha transforma-do en ferrita y perlita. Ya con este tratamiento, los microconstituyentes presentes son:

.. 0.77 - 0.5 100 36a pnmana =0.77 _ 0.0218 x = %

0.5 - 0.0218Perlita =0.77 _ 0.0218 x 100 =64%

3. Enfriar al aire a la temperatura ambiente, conservando en equilibrio las cantidades de fe-rrita y perlita primarias. La microestructura y la dureza son unifonnes debido al recocidoisotermico.

Interrupci6n de la transformaci6n lsotermtca Si se interrumpe el tratamiento terrnicoisotermico se producen microestructuras complicadas. Por ejernplo, se puede austenitizar elacero 1050 (figura 12-9) a 800C, templarlo a 650C y mantenerlo durante 10 segundos (per-mitiendo que se forme algo de ferrita y perlita), y a continuaci6n templarlo a 350C mantenien-dolo una hora (3600 s). Cualquier austenita inestable remanente antes del templado a 350C setransformara en bainita. La estructura final sera ferrita, perlita y bainita.


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12-5 Tratamientos termicos de temp/ado y revenido 329

\lO()X ( ) O

700

~ 'iO ()::J' "_ 40{)E~ l()O I

o . s 1 2 'i I () 103 I()~Tiempo (s)

FIGURA 129 Producci6n de estructuras complicadas al interrumpir el tratamiento termico iso-termico de un acero 1050.

FIGURA 1210 "Plumas" oscuras de baini-ta, rodeadas por martensita color claro, ob-tenidas al interrumpir el proceso detransformaci6n isotermica (x1500). (De Me-tal Handbook, Vol. 9, 9a Ed., American So-ciety for Meta/s, 1985.)

Se podrfa complicar aun mas el tratamiento, interrumpiendolo a 350C despues de un mi-nuto (60 s) y templando. Cualquier austenita rernanente despues de 1 min a 350C formaramartensita. Ahora la estructura final contendra ferrita, perlita, bainita y martens ita. N6tese quecada vez que se cambie la temperatura se ernpezara a contar el tiempo desde cero.

La figura 12-10 muestra la estructura que se obtiene al interrumpir la transformacion en bai-nita de un acero de 0.5% C templando la austenita rernanente en martensita. Dado que estas com-plicadas mezclas de microconstituyentes originan propiedades impredecibles, estas estructurasrara vez se producen de manera intencional.

12-5 Tratamientos terrnlcos de templado y revenidoEs posible obtener una dispersi6n aiin mas fina del Fe,C, si primero se templa la austenita paraproducir martensita y a continuaci6n se reviene el material. Durante el revenido se formara una


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330 Capitulo 12 Aleaciones ferrosas

mezcla intima de ferrita y cementita procedente de la martensita, como se via en el capitulo II.EI tratamiento de revenido controla las propiedades finales del acero (figura 12-11).

70 0 ~ 350 ~e, ' i> 70-'" ':(\c~c C , - " c < - : l'0 Resistencia o . ~ c ; 6 0 ,~0 0 . ~ 3 0 0 cc.c"'0 30 0 0\) 150 30 :v :.. . 'v; uJE ~


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12-5 Tratamientos termicos de templado y revenido 331ta, estas rodean y aislan pequeiios dep6sitos de austenita (figura 12-12), que se deforman paraacomodar la martensita de menor densidad. Sin embargo, para que se transformen los deposi-tos restantes de austenita, debera deformarse la martensita circundante. Dado que la martensi-ta es fuerte y se opone a la transformaci6n, la martensita existente 0 se fractura 0 bien, laaustenita se queda atrapada en la estructura como austenita retenida.

FIGURA 12-12 Austenita retenida (blanca)atrapada entre agujas de martensita (ne-gras) (x1000). (De Metals Handbook, Vol.8, 8a. Ed., American Society for Metals,1973 . )

La austenita retenida puede resultar un problema grave. La martensita se ablanda y se ha-ce mas ductil con el revenido, despues del cual, la austenita retenida se enfrfa por debajo de lastemperaturas M J YM , transformandose en martensita, ya que la martensita revenida que la ro-dea sf puede deformarse. Pero ahora el acero contiene mas martensita dura y fragil. Pudiera sernecesario un segundo paso de revenido para eliminar 1 1 martensita que se ha forrnado a partirde 1 1 austenita retenida.

Este es un problema para los aceros al alto carbono. Las temperaturas de inicio y termina-ci6n de 1 1 martensita se reducen al aumentar el contenido de carbono (figura 1 2 - 1 3 ) , Para pro-ducir una estructura total de martensita, los aceros de alto carbono deben ser refrigerados.

600 ~

\; Je 30 0'"v~ 200l.Jf-

500

400

100

o

0.5 1,0 FIGURA 12-13 En los aceros al bajocarbona, al aumentar el carbona se re-ducen las temperaturas M. y M I'eso porceruual de carbone


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Esfuerzos residuales y agrietamiento Tambien con el cambio de volumen se producenesfuerzos residuales. La superficie del acero templado se enfrfa rapidamente, transformando-se en martensita. Cuando posteriormente la austenita del centro se transforma, la superficiedura queda en tension, mientras que el centro se comprime. Si los esfuerzos residuales exce-den el Ifrnite elastico, en la superficie se forman grietas de jemplado (figura 12-14). Sin em-bargo, si primero se enfrfa justo par encima de M, y se mantiene as! hasta que en todo el acerola temperatura sea igual, un templado posterior permitira que se transforme en martensita casial mismo tiempo. Este tratamiento termico se conoce como templado arriba de M ., (figura12-15).

Martensita

t

Caliente Templado TempJado

Griera de

TempladoFIGURA 12-14 Formaci6n de grietas de templado causadas por esfuerzos residuales produ-cidos durante el templado. La figura ilustra el desarrollo de esfuerzos, al transformarse laaustenita en martensita durante el enfriamiento.

Rapidez de templado AI utilizar el diagrama TTT, se asume que es posible enfriar desdela temperatura de austenitizado, hasta la temperatura de transformacion de manera instantanea.Dado que esto no es cierto, es probable que durante el templado se formen microconstituyen-

Tiempo

FIGURA 12-15 Tratamiento terrnico portemplado arriba de Ms, diseriado para redu-cir esfuerzos residuales y grietas de tern-plado.


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12-5 Tratamientos tetmicos de temp/ado y revenido 333

tes no deseables. Por ejemplo, se puede formar perlita al enfriarse el acero mas alia de la narizde la curva, particularrnente si el tiempo de la nariz es menor de un segundo en aceros de ba-jo carbono.

La velocidad a la cual se enfrfa el acero durante el templado depende de varios factores.Primero, la superficie de la pieza se enfrfa siempre mas aprisa que el centro. Adernas, con for-me el tamafio de la pieza aumenta, es menor la rapidez de enfriamiento en cualquiera de suspartes. Finalmente, la velocidad de enfriamiento depende de la temperatura y de las caracteris-ticas termicas del medio usado para el temple (tabla 12-2). Por ejemplo, el temple en aceite pro-duce un coeficiente H menor, es decir, una rapidez menor de enfriamiento que se templa enagua 0 en salmuera.TABLA 12-2 Coeficiente H, es decir severidad del templado, para diversos mediosde templado.

. Rapidez de enfriamientoen el centro de una barra

Media Caeficiente H de 1 pig rCfs)

Aceite (sin agitar) 0.25 18Aceite (agitado) 1.0 45H20 (sin agitar) 1.0 45H20 (agitada) 4.0 190Salmuera (sin agitar) 2.0 90Salmuera (agitada) 5.0 230

Diagramas de transformaci6n de enfriamiento continuo Se puede desarrollar un dia-grama de transformaci6n de enfriamiento continuo (TEC) determinando las microestructurasproducidas en un acero a varias velocidades de enfriamiento. La curva TEC para un acero 1080

6 0 0~u0_..". .:::l' ". .vQ.Evf- 30 0

20 0

10 0

Tiempo (5)FIGURA 12-16 Diagrama TEC (lfneas solidas) para un acero 1080 en cornparacion con el dia-grama TTT (llneas punteadas).


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800

700

300

200

100

102Tiempo (s)

FIGURA 12-17 Diagrama TEC para una baja aleacion, acero 0.2% C.10

aparece en la figura 12-16. EI diagrama TEC difiere del diagrama TIT (figura 11-19) en que serequiere mas tiernpo para iniciar las transformaciones y en que no se observa region de bainita.

Si se enfrfa un acero 1080 a 5C/s, el diagrama TEC dice que se obtendra ferrita gruesa;se ha recocido el acero. Si se enfrfa a 35C/s se obtendra perlita fina, tratandose de un trata-miento termico de normalizado. El enfriamiento a 100C/s permite la iniciacion de perlita, pe-ro la reaccion no es completa y la austenita restante se transforma en martensita. Se obtiene 100por ciento martens ita y, por tanto, existen las condiciones para efectuar un tratamiento terrni-co por templado y revenido, solo si se enfrfa a una velocidad superior a 140C/s. Otros aceros,como el de bajo carbona de la figura 12-17, tienen diagramas TEC mas complicados.

12-6 Efecto de los elementos de aleaci6nLos elementos de aleacion se agregan a los aceros para (a) proporcionar endurecirniento por so-lucion solida de la ferrita, (b) causar la precipitacion de carburos de aleacion en vez de Fe,C.(c) mejorar la resistencia a la corrosion y otras caracterfsticas especiales del acero y (d) mejo-rar la ternplabilidad. La mejorfa en esta ultima propiedad, es de maxima irnportancia en alea-dos y para herramienta.Templabilidad En los aceros de bajo carbono, la nariz de la curva TIT y TEC ocurre en tiern-pos muy cortos; por 10que, para producir s610 martensita, se requieren velocidades de enfriamien-to muy rapidas, En secciones de acero delgadas, el templado rapido produce distorsion y grietas.En aceros gruesos no es posible producir martensita. Todos los elementos comunes de aleacionen el acero desplazan los diagramas TIT y TEC hacia tiempos mas prolongados, 10que nos per-mite obtener pura martensita, incluso en secciones gruesas a velocidades de enfriarniento maslentas. La figura 12-18 muestra las curvas TIT y TEC para un acero 4340.La templabilidad se refiere a la facilidad con la cual se forma martensita. Los aceros al ba-jo carbono tienen baja templabilidad, solamente velocidades de enfriamiento muy altas produ-cen solo martensita. Los aceros aleados tienen alta templabilidad e, incluso, el enfriamiento al


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12-6 Efecto de los elementos de aleaci6n 335

aire produce martensita. La templabilidad no se refiere a la dureza del acero. Un acero de h


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336 Capitulo 12 Aleaciones ferrosas1000

90 0

60 0

500~~~~==. : : : : :E~~o 0.2 0.4 0. 6 0.8 1.0Peso porcentual de carbono

FIGURA 12-19 Efecto de 6% manganeso en la porcion eutectoide del diagrama defases Fe-Fe3C.

Un acero que contenga solamente 0.06% C es hipoeutectoide y funcionarfa a 700C sin formaraustenita; este mismo acero con 6% Mn, es hipereutectoide y se forma la austenita a 700C.Forma del diagrama TTT Los elementos de aleacion pueden introducir una region de tipo"ensenada" en el diagrama TIT, como en el caso del acero 4340 (figura 12-18). Esta region deensenada se usa como base para el tratarniento terrnomecanico que se conoce como ausforma-do. Un acero puede ser austenitizado, templado hacia la region de la ensenada, deforrnado plas-ticamente y, finalmente, templado para producir martensita (figura 12-20).Revenido Los elementos de aleaci6n reducen la rapidez del revenido, en comparacion conaceros de bajo carbono (figura 12-21). Este efecto puede permitir a los aceros de aleacion fun-cionar mejor a temperaturas mayores que los aceros de bajo carbono.

TiempoFIGURA 12-20 Cuando los elementos de aleaci6n introducen una region de ensenada en eldiagrama TTT, se puede ausformar el acero.


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12-7 Aplicaci6n de la templabilidad 337

7 0I60 r

u50 ~

20

IJ.)~~u~ 4 0r.N~:::lo 30

100 200 300 4 0 0 500 600 7 0 0Temperatura de revenido (Oe)

FIGURA 12-21 Efecto de los elementos de aleaci6n en las curvas de revenido de los aceros.EI acero templable al aire muestra un pico de endurecimiento secundario.

12-7 Apllcaclon de la templabilidadPara muchos aceros no existen los diagramas TEe. En su lugar, para comparar la templabilidad delos aceros, se utiliza la prueba Jominy (figura 12-22). Una barra de acero de 4 pig de longitud yde una 1 pIg de diametro es austenitizada, puesta en un soporte y rociada en uno de sus extremescon agua. Esto produce todo un rango de velocidades de enfriamiento, muy rapido en el extre-mo templado, y en el opuesto, el tiempo es practicarnente el de enfriamiento al aire. Despuesde la prueba, se hacen mediciones de dureza a 1 0 largo de la muestra y se grafican, a fin de ob-

Soporte

Distancia Jominy

FIGURA 12-22 Prueba Jominy para la determinaci6n de la templabilidad de un acero.


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338 Capitulo 12 Aleaciones ferrosas70

20

~ 50~~. . . . .soQ : ; 4 0o :sN~:::lc 30 _

o 10 20 30D istancia Jom iny (~ pig)

FIGURA 12-23 Curvas de templabilidad para varios aeeros.

tener una curva de templabilidad (figura 12-23). La distancia desde el extremo ternplado es ladistancia Jominy y est a relacionada con la velocidad de enfriamiento (tabla 12~3).

Virtualmente cualquier acero se transforma en martensita en el extremo templado. Por tanto,la dureza a una distancia Jominy = 0 queda determinada iinicamente por el contenido de carbonodel mismo. A distancias Jominy mayores, hay mas probabilidad que se forrnen bainita 0perlita envez de martensita. Un acero de aleacion con una templabilidad mas alta (como el 4340) mantieneuna curva de templabilidad bastante plana; un acero al bajo carbono (como el 1050) tiene una cur-va que cae can rapidez. La ternplabilidad se determina en primer termino por el contenido de a1ea-cion del acero.TABLA 12-3 Relaci6n entre la rapidez de enfriamiento yla distaneia Jominy.

Rapidez deDistancia Jominy (pl,g) enfriamiento (DC/s)


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12-7 Aplicaci6n de la femplabilidad 339

En situaciones practicas se pueden utilizar las curvas de ternplabilidad para seleccionar 0remplazar aceros. El hecho de que dos aceros diferentes se enfrfen a una misma velocidad si setemplan en condiciones identicas, ayuda a realizar este proceso de seleccion.

EJEMPLO 12-5 Dlsefio de un engrane resistente al desgasteUn engrane fabricado de acero 9310, que en una posicion critica tiene una dureza al templadode HRC 40, se desgasta con excesiva rapidez. Las pruebas han mostrado que en ese PUIlIO en-tico se requiere una dureza de templado de por 1 0 menos HRC 50. Disefie un acero que serfaapropiado.SOLUCIONSe sabe que si diferentes aceros del mismo tamafio se templan bajo condiciones identicas, susvelocidades de enfriamiento, es decir sus distancias Jominy, son iguales. De la figura 12-23, unadureza HRC 40 en un acero 9310 corresponde a una distancia Jominy de 10116 pig (lODC/S).Si se asume una misma distancia Jominy, los otros aceros que se muestran en la figura 12-23tienen las durezas siguientes en el punto crftico:

1050 HRC 281080 HRC 364320 HRC318640 HRC 524340 HRC 60

Tanto el acero 8640 como el 4340 son apropiados. EI 4320 tiene un contenido de carbone de-masiado bajo para poder Ilegar a alcanzar HRC 50; los 1050 Y 1080 tienen suficiente carbone,pero su templabilidad es demasiado baja. En la tabla 12-1, se observa que los aceros 86xx con-tienen menos elementos de aleacion que los 43xx; por 1 0 que el acero 8640 probablemente csmen os costoso que el 4340, y pudiera ser la mejor eleccion, En otra tecnica simple, se utiliza la severidad del templado y la grafica de Grossman (figu-ra 12-24) para determinar la dureza en el centro de una barra redonda. EI diametro de la barray el coeficiente H, es decir Ia severidad del templado de la tabla 12-2, dan la distancia Jominyen el centro de la barra. Entonces se podra determinar la dureza a partir de la curva de tempi a-bilidad del acero (ejemplo 12-6).

EJEMPLO 12-6 Disefio de un proceso de templado\

Disefie un proceso de templado para producir una dureza minima de HRC 40 en el centro deuna barra de acero 4320 de 1.5 pIg de diametro.SOLUCIONEn la tabla 12-2 se listan varios medios de tempI ado. Se puede encontrar un coeficiente H apro-ximado para cada uno de ellos, a continuaci6n utilizar la figura 12-24 y estimar la distancia deJominy de una barra de 1.5 pIg de diametro en cada uno de dichos medios. Finalmente, es POSI-ble utilizar la curva de templabilidad (figura 12-23) para encontrar la dureza en el acero 4320.Los resultados se enlistan a continuacion,Los ultimos tres metodos, que utilizan un medio de salmuera 0 agua agitada, son satisfacto-

rios. Pudiera resultar mas econ6mico e1 templado en salmuera sin agitar, ya que no se requiere


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340 Capitulo 12 Aleaciones ferrosasel equipo adicional para agitar el bane de templado. Sin embargo, el H20 es menos corrosivaque la salmuera de templado.

e s~ 1 .5. . : :


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12-8 Aceros especiales 341

se revienen mas lentamente pero min asi se ablandan a altas temperaturas. Los aceros templa-bles al aire y los especiales para herramienta pueden endurecerse hacia la martensita al enfriar-se al aire; adernas, estos aceros no se ablandan sino hasta lIegar cerca de la temperatura AI. Dehecho, los aceros para herramienta de alta aleacion pueden pasar a traves de un pico de endu-recimiento secundario cerca de 500C 31disolverse la cernentita normal y al precipitarse car-buros aleados duros (figura 12-21). Estos son particularmente estables, resisten el crecimientoo la esferoidizacion y son irnportantes para establecer la resistencia a alta temperatura de estosaceros.

Los aceros de baja aleaci6n yalta resistencia (HSLA) y los microaleados son aceros al ba-jo carbono, que contienen pequefias cantidades de elementos de aleaci6n. Los HSLA se clasi-fican con base en el esfuerzo de cedencia, con grados hasta de 80,000 psi; adem as contienen elminimo de elementos de aleaci6n para todavfa obtener el esfuerzo de cedencia adecuado sintratamiento termico. En los microaleados, un procesamiento cuidadoso permite la precipitaci6nde carburos y nitruros de Cb, V, Ti 0 Zr, 10 que da endurecimiento por dispersion y un lama-no fino de grano.

Los aceros de fase dual tienen una distribucion uniforme de ferrita y de martensita dis-persa, la cual proporciona Ifmites elasticos de 60,000 a 145,000 psi. Estos aceros 31 bajo car-bono no contienen suficientes elementos de aleaci6n para tener buena templabilidad medianteprocesos de templado normales, Pero cuando se calienta el acero a la porcion ferrita mas aus-tenita del diagrama de fases, la segunda se enriquece de carbono, 10que da la templabilidad ne-cesaria. Durante el templado, s610 la porci6n de austenita se transformara en martensita (figura12-25).

Los aceros al niquel, de carbono, muy bajo cstan altamente aleados. SOil austenitizadosy templados para producir una martensita blanda que contenga menos de 0.3% C. Cuando lamartensita es envcjecida a aproximadamente 500C, se precipitan compuestos interrnetalicoscomo el Ni.Ti, el Fe2Mo y el Ni.Mo.

Muchos aceros tambien se recubren, usualmente para conseguir una buena protcccion con-tra la corrosi6n. EI acero galvanizado esta recubierto con una delgada pelfcula de zinc; el ace-ro emplomado esta recubierto can plomo y otros aceros se recubren con aluminio 0 estafio.

FIGURA 12-25 Microestructura de un acero defase dual, mostrando islas de martens ita clara enuna matriz de ferrita (x2S00). (De G. Speich,"Physical Metallurgy of Dual-Phase Steels", Foun-damentals of Dual-Phases Steels, The Metallurgi-cal Society of AIME, 1981.)


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12-9 Tratamientos de superficiesPodemos, mediante un tratamiento termico adecuado, producir una estructura dura y resisten-te en la superficie, de manera que se obtenga una excelente resistencia al desgaste y a la fati-ga, pero que al mismo tiempo tenga un centro blando diictil y tenaz, que proporcione unaadecuada resistencia a la Falla por impacto.Calentamiento selectivo de la superficie Se podrfa empezar calentando rapidarnente lasuperficie de un acero de medio carbono por encima de la temperatura A, (el centro se conser-varia por debajo de AI)' Una vez templado el acero, el centro seguira siendo una mezcla de fe-rrita y perlita blandas, en tanto que la superficie es de martensita (figura 12-26). La profundidadde la capa de martensita es la profundidad de cementado. EI revenido produce la dureza ne-cesaria en la superficie. Se puede proporcionar calor local a la superficie mediante llama degas, una bobina de induccion, rayo laser 0 haz electronico. Si asf se desea es posible endurecersolo areas seleccionadas de la superficie, que esten mas sujetas a Falla debido a fatiga 0 a des-gaste.Carburizado y nitruraci6n Para obtener una tenacidad atin mayor, se parte de un acero albajo carbono. En el carburizado, se difunde el carbono desde la superficie del metal a unatemperatura por encima de A3 (figura 12-27). En la superficie se produce un alto contenido decarbono, debido a la rapida difusion y a la alta solubilidad del carbona en la austenita. Cuandoel acero es a continuacion templado y revenido, la superficie se convierte en una martens itatempI ada al alto carbono, en tanto que el centro de ferrita se conserva blando y ductil, EI espe-sor de la superficie endurecida, de nuevo llamada profundidad de cementado, es mucho menoren los aceros carburizados que en los aceros endurecidos por llama 0 por induccion.

EI nitrogeno consigue un efecto de endurecimiento similar al del carbono. En Ia cianura-cion, se sumerge el acero en un baric de cianuro lfquido, que permite al carbono y al nitroge-no difundirse en el acero. En la carbonitruracion, se genera un gas que contiene monoxide decarbono y amoniaco; el carbona y el nitrogeno se difunden en el acero. Finalmente, en lanitruracion solo el nitrogeno se difunde en la superficie a partir de un gas. La nitruracion seefecnia par abajo de la temperatura At.

Ferritay perlita

Profundidad de cementado(0) (b)

FIGURA 12~26 (a) Endurecimiento superficial mediante calentamiento localizado. (b) S610la superficie se calienta por encima de la temperatura A , y es templada para producir mar-tensita.


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12-9 Tratamientos de superficies 343

En cada uno de estos procesos, se generan en 1a superficie esfuerzos residuales a la com-presion, aportando una excelente resistencia a la fatiga, adernas de una buena combinacion dedureza, resistencia y tenacidad.

AltoC

t ccFIGURA 12-27 Carburizado de un acero al bajo carbono para producir una superficie de altocarbono resistente al desgaste.

EJEMPLO 12-7 Dlsene tratamientos de endurecimiento de la superficiepara un tren de engranesDisefie los materiales y los tratamientos termicos para eje y engranes impulsores autornotrices(figura 12-28).

EngraneI

Eje

FIGURA 12-28 Eje y engrane (para el ejemplo 12-7).

SOLUCI6NAmbos componentes requieren buena resistencia a la fatiga. EI engrane, adernas, debera tener unadureza suficiente para evitar el desgaste y el eje debe poseer una buena resistencia general parasoportar cargas de torsion y de flexi6n. Ambos componentes necesitan una alta tenacidad. Final-mente, dado que se fabricaran millones de estos componentes, deberan resultar econ6rnicos.

Los aceros aleados templados y revenidos proporcionan la combinaci6n requerida de resis-tencia y tenacidad; sin embargo, los aceros de aleaci6n son costosos. Un metodo alternative pa-ra cada componente se describe a continuacion.

EI eje podrfa fabricarse a partir de un acero forjado 1050 que contenga una matriz de terri-ta y de perlita. EI eje podrfa ser endurecido superficialmente, quizas haciendolo pasar a trave sde una bobina de induccion para calentar selectivamente la superficie por encima de la tempe-ratura A 3 (aproximadamente 770C). Despues de que la bobina haya pasado cualquier punto enparticular del eje, el interior frfo de este templara la superficie, convirtiendola en martensita. El


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344 Capitulo 12 Aleaciones ferrosasrevenido entonces ablanda la martensita para mejorar la ductibilidad. Esta combinacion de con-tenido de carbona y tratamiento termico llena nuestros requisitos. EI acero de bajo carbono espoco costoso; el nucleo de ferrita y de perlita produce buena resistencia y tenacidad y, la su-perficie endurecida, una alta oposicion a la fatiga y al desgaste.

EI engrane esta sujeto a condiciones de carga mas severas, para las cuales el acero 1050no proporciona tenacidad, dureza y resistencia suficientes al desgaste. En vez de ello, para elengrane se podrfa carburizar un acero 10 10. EI metal original contiene principal mente ferrita,con una buena ductilidad y tenacidad. Al efectuar un proceso de carburizado a gas por enci-rna de la temperatura A 3 (aproximadamente 860C), se introduce aproximadamente 1.0% C amuy poca profundidad en la superficie de los dientes del engrane. Este recubrimiento de altocarbono, que durante el tempi ado se transforma en martensita, se reviene para controlar su du-reza. Ahora se tiene tenacidad debida a la parte central de ferrita de bajo carbona; resistenciaal desgaste, por la superficie al alto carbono y resistencia a la fatiga a causa de una superficiede alta resistencia con esfuerzos residuales a la compresi6n, generados durante la carburiza-cion. Adernas, el acero 1010 al bajo carbona es una materia prima economica, que facilmen-te se forja a su forma practicarnente final antes del tratamiento termico,

12-1 0 Soldabilidad del aceroDurante el proceso de soldadura, el metal mas proximo al cord6n de soldadura se calienta porencima de la temperatura AI y se forma austenita (figura 12-29). Durante el enfriamiento, la aus-tenita en esta zona afectada por el calor se transfonna en una estructura nueva, que depende de

Al

-----(IIII---1..... ....

---(-IIII---I.....

----(-IIII---I.....

y

(0)

(b)

(c)FIGURA 12-29 Desarrollo de una zona afectada por el calor en una soldadura: (a) Estructura ala maxima temperatura, (b) estructura despues de enfriar en un acero de baja templabilidad y(c) estructura despues del enfriamiento en un acero de alta templabilidad.


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12-11 Aceros inoxidables 345

la rapidez de enfriamiento y del diagrarna TEC del acero. Los aceros de bajo carbono tienen tanbaja templabilidad, que las velocidades nonnales de enfriamiento rara vez producen martensita.Sin embargo, un acero aleado puede requerir un precalentamiento para reducir la rapidez de en-friamiento 0, por otro lado, un postcalentado para revenir la martensita que se haya formado.

Un acero originalmente templado y revenido presenta dos problemas durante la soldadura.Primero, la porci6n de la zona afectada por el calor por encima de A I puede fonnar martensitadespues de enfriarse. Segundo, una porci6n de la zona afectada por el calor por debajo de A I sepodrfa sobrerrevenir. Nonnalmente, no se deberfa soldar un acero en su estado tempi ado y re-venido.

EJEMPlO 12-8Compare las estructuras de las zonas afectadas por el calor en la soldadura de aceros 1080 Y4340, si la velocidad de enfriamiento de dicha zona es de SOC/soSOLUCIONDe los diagramas TEC en las figuras 12-16 y 12-18, la velocidad de enfriamiento en la solda-dura produce las estructuras siguientes:

1080: 100% perlita4340: Bainita y martensita

La alta templabilidad del acero de aleacion reduce su soldabilidad, permitiendo la fonnaci6n demartensita y haciendo fragil la soldadura.

12-11 Aceros inoxidablesLos aceros inoxidables se seleccionan debido a su excelente resistencia a la corrosi6n. Todoslos aceros inoxidables verdaderos contienen un minima de 12% Cr, 10 que permite que se for-me una delgada capa protectora de 6xido de cromo al exponer el acero al oxfgeno.

El cromo es tarnbien un elemento estabilizador de la ferrita. La figura 12-30(a) ilustra elefecto del cromo en el diagrama de fases hierro-carbono. EI cromo hace que se contraiga la re-gi6n de austenita, en tanto que la region de ferrita aumenta de tamafio. En composiciones debajo carbona y alto cromo, la ferrita esta presente como una sola fase por encima de la tem-peratura de solidus.

Existen varias clases de aceros inoxidables basados en estructura cristalina y mecanismede endurecimiento. Las propiedades tfpicas se encuentran en la tabla 12-4.Aceros inoxidables ferriticos Los aceros inoxidables ferrfticos contienen hasta 300/cCr y menos de 0.12% C. Debido su la estructura CC, los aceros inoxidables ferrIticos tie-nen buena resistencia mecanica y una ductilidad moderada, derivadas del endurecimientopor solucion s6lida y endurecimiento por deforrnacion. Adernas tienen excelente resistenciaa la corrosi6n, una conformabilidad moderada y son relativamente economicos.Aceros inoxidables martensiticos De la figura 12-30(a) encontramos que una aleacion17% Cr-0.5% C calentada a 1200C produce 100 por ciento austenita, que al templarse en acei-te se transfonna en martensita. A continuaci6n la martensita es revenida para producir alta re-sistencia y dureza [figura l2-31(a)].

El contenido de cromo es por 10 general menor del 17% Cr; de 10 contrario, el campode austenita se hace tan pequeno que se requiere un control muy estricto de la temperatura


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346 Capftulo 12 Aleaciones ferrosas

Peso porcentual del carbona( a )

1500(5

1000Go20): = : -c:~ SOD y+ carburo de cromo

0,1 0.2 0.3 0.4Peso porccntual del carbona

(b)

FIGURA 12-30 (a) Efecto de 17% Cr sobre el diagrama de fases hierro-carbono. A bajo con-tenido de carbono, la ferrita es estable a todas las temperaturas. (b) Seccion del diagrama defases hierro-cromo-nfquel-carbono a un 1B% Cr-8% Ni constantes. A bajos contenidos de carbono,la austenita es estable a temperatura ambiente.


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12-11 Aceros inoxidab/es

TABLA 12-4 Composiciones y propiedades tfpicas de los aceros inoxidables.. Resistencia Esfuerzo '

mecanica la de cedencia %Acero % C % Cr % Ni Otros tension (psi) (psi) elonqacion EstadoAustenftico:

20 1 0 .15 17 5 6.5%M n 95,000 45 ,0 0 0 40 Recocido304 0 .0 8 19 10 75 ,000 30 ,000 30 Recocido

185 ,000 140 ,0 0 0 9 Deform ado en frio304L 0 .03 19 10 75 ,0 0 0 30 ,0 0 0 30 Recocido316 0 .0 8 17 12 2 .5% M o 75,0 0 0 30 ,0 0 0 30 Recocido321 0 .08 18 10 0 .4% Ti 85 ,0 0 0 35 ,000 55 Recocido347 0 .0 8 18 11 0 .8% Nb 90 ,000 35 ,0 0 0 50 Recocido

Ferritico:430 0 .12 17 65 ,0 0 0 30 ,0 0 0 22 Recocido442 0 .12 20 75 ,0 0 0 40 ,0 0 0 20 Recocido

Martensftico:416 0 .15 13 0 .6% M o 180 ,0 0 0 I 40 ,0 0 0 18 Templado y

revenido431 0 .20 16 2 20 0 ,0 0 0 150 ,0 0 0 16 Templado y

rcvenido440C 1 .10 17 0 .7% M o 285,0 0 0 275 ,0 0 0 2 Tcm plado y

revenidoE nd urecim ien to po r precipitacio n:

17-4 0 .0 7 17 4 0 .4% Nb 190 ,0 0 0 170 ,0 0 0 10 En durecido porenvejecimiento

17-7 0 .09 17 7 1 .0% Al 240 ,000 230 ,000 6 En durecido porenvejecirniento

de austen itizado del con ten ido de carbono. Bajas can tidades de crom o tarnb ien perm iten quevarfe el con ten ido de carbono de aproxim adam en te 0 .1 % hasta 1 .0% , 1 0 que genera m arten -s ita con diferen tes durezas . La com binaci6n de dureza, res is tencia m ecan ica y res is tencia ala corros ion hacen las aleaciones atractiv as para usos com o cuch illeria de alta calidad , coji-netes y valvulas,Aceros inoxidables austenfticos El m quel, un elernen to es tab ilizado r de la austen ita , in -crem en ta el tarnaiio del cam po de austen ita y al m ism o tiem po practicam en te elim ina la ferritade las aleaciones h ierro-crom o-carbono [Figura 12-30 (b )J . S i el con ten ido de carbono queda pordebajo de 0 .0 3% , no se fo rm an carburo s y el acero es tara con fonnado practicarnen te todo deausten ita a tem peratu ra am bien te. [F igura 12-31(b ).J

L os aceros in oxidab les au sten itico s C CC tien en excelen te ductilidad , conforrnabilidad y re -s is tencia m ecan ica a la corros ion . La res is tencia m ecan ica se ob tiene med ian te un endurcc i -m ien to por solucion s6lida y los aceros inoxidab les aus ten ftico s pueden deform arse en fno paraob tener m as res is tencia que lo s ferrfticos . Los acero s tienen excelen tes prop iedades al irnpacioa b aja temperatura, puesto que no tienen temperatura de tran s ici6n . Adernas , lo s inoxidab lesaus ten fticos no son ferrom agneticos . Desafortunadam en te, el alto con ten ido de n fquel y de ero-rna hacen que es tas aleaciones sean costosas .

347


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34 8 Capftulo 12 Aleaciones ferrosas

(a) ( b )FIGURA 12-31 (a) Acero inoxidable martensftico conteniendo grandes carburos primarios ycarburos pequeiios formados durante el revenido (x350). (b) Acero inoxidable austenltico(x500). (De Metals Handbook, Vol. 7 y 8, 8a Ed., American Society for Metals, 1972,1973.)

Aceros inoxidables endurecidos per precipltacron (PH) Los aceros inoxidables endu-recidos por precipitacion (PH) contienen AI, Nb 0 Ta y deben sus propiedades a los endureci-mientos por solucion solida, por deformacion, por envejecimiento y por la transformacionrnartensftica. EI acero es calentado primero y despues tempiado para inducir que la austenita setransforme en martensita. El recalentamiento permite tener precipitados como el Ni.Al a partir dela martensita. Se obtienen altas propiedades mecanicas, incluso con bajos contenidos de carbono.

Aceros inoxidables duplex En algunos casos, en la estructura de los aceros inoxidables seintroducen de manera deliberada mezclas de fases. Mediante un control apropiado de la com-posicion y del tratamiento termico, se puede producir un acero inoxidable duplex, que con-tenga aproximadamente 50 por ciento de ferrita y de austenita. Esta combinacion proporcionaun conjunto de propiedades mecanicas, resistencia a la corrosion, conformabilidad y soldabili-dad, que no se obtiene en ningun otro de los aceros inoxidables normales.

EJEMPLO 12-9 Diseiio de una prueba para separar acerosinoxidables.A fin de reciclar eficazmente chatarra de acero inoxidable, deseamos seleccionar el que tienealto contenido de nfquel y separarlo del de bajo n fq ue l, D is efi e un metodo para ello.SOLUCIONResulta tardado y costoso efectuar analisis quimicos para cada porcion de chatarra. Pudiera sermas economico c1asificar con base en dureza; sin embargo, en razon de los distintos tipos de tra-tamientos como recocido, trabajo en frio 0 tempiado y revenido, la dureza pudiera no estar rela-cionada con la composici6n de los aceros.

Los de alto niguel son por 1 0 general austeniticos, en tanto que los de bajo nfquel son ferriti-cos 0 rnartensf t icos, Un iman comun y corriente resultarfa atrafdo por los de bajo ruquel, ferriticosy martensfticos, pero no sera atrafdo por los aceros austerut icos con altos contenidos de nfquel fe-rrfticos y martensfticos. Para el proceso de separacion se podrfa aceptar esta prueba magnetica sim-ple y poco costosa.


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12-12 Transformaciones de fase en los hierros fundidos 349

12-12 Transformaciones de fase en los hierros fundidosLas fundiciones 0 hierros fundidos son aleaciones hierro-carbono-silicio que tipicamente

contienen de 2% a 4% C y de 0.5% a 3% Si, y que durante su solidificacion experimentan lareaccion eurect ica.En la figura 12-32 se muestra de manera esquematica las microestructuras de cinco ti-pos irnportantes de hierros fundidos. La fundicion gris contiene grafito en forma de hojuelasque causan baja resistencia y ductilidad. La fundicion blanca es una aleacion dura y fragil, concantidades masivas de Fe,C. La fundicion maleable, que se forma por el tratamiento terrnicodel hierro blanco, produce nodulos de grafito. La fundicion ductil 0esferoidal contiene parti-culas esferoidales de grafito, generadas durante la solidificacion. La fundicion de grafitocompacto tiene grafito redondo, pero interconectado (en forma vermicular) tambien produci-do durante la solidificacion.

Para comprender el origen de estos hierros fundidos se debe examinar el diagrama de r a -ses, la solidificacion y las transformaciones de fase de las aleaciones.La reacci6n eutectlea en los hierros fundidos Con base en el diagrama de fases Fe-Fe3C (lmeas punteadas de la figura 12-33), la reaccion eutectica que ocurre en las aleacionesFe-C a I 140C es:

Grafitoen hojuelas

(a)

e

Esferoides de

(d)

( 12 -1 )

Perlita N6dulos de grafito . .. . l I ' " f \ ,~ . .

_. f .-

(b) ( e )

Grafitocompacto(vermicular)

(e)FIGURA 12-32 Dibujos esquernaticos de los cinco tipos de fundiciones: (a) Fundici6n gris, (b)hierro blanco, (c) fundici6n maleable (d) fundici6n ductil y (e) fundici6n de grafito compacto.


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35 0 Capitulo 12 Aleaciones ferrosas

Si se produce un hierro fundido utilizando solo aleaciones hierro-carbono, esta reaccion pro-duce hierro fundido blanco con una microestructura compuesta de Fe}C y perlita. EI sistemaFe-Fe3C es, sin embargo, realmente un diagrama de fases metaestable. Bajo condiciones deequilibrio verdadero, la reaccion eutectica es:

L -io Y + grafito (12-2)EI diagrama de fases Fe-C aparece como lfneas solidas en la figura 12-33. Cuando ocurre lareacci6n eutectica estable L -4 Y + grafito a 1146C, se forma la fundici6n gris, la ductil 0 lade grafito compacto.

En las aleaciones Fe-C el lfquido se sobreenfrfa facilmente 6C (diferencia de tempera-tura entre las temperaturas eutecticas estable y metaestable) formandose hierro blanco. Alagregar aproximadamente 2 por ciento de silicio al hierro, se incrementa la diferencia detemperatura entre eutecucos, aumentando la tolerancia de subenfriamientos mayores y demas tiempo para que el grafito eutectico estable se nuclee y crezca. EI silicio es, por tanto,un estabilizador del grafito. Elementos como el cromo y el bismuto tienen un efecto opues-to y promueven la fundici6n blanca.

Tambien se pueden introducir inoculantes, como las aleaciones FeSi, para promover Ja nu-c1eaci6n del grafito 0 se puede obtener mas tiempo para su crecimiento al reducir la rapidez deenfriamiento de la fundici6n.

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t 120()E:l~~ loon0)I --

y + - 'grafitoQ

y+ Fe,c _- - - - - - - - - - - - ~ - - - - -

000 a +y -a + grafitooa+Fr;;,C

4(}() FePeso porcentual de carbono

FIGURA 12-33 Diagrama de fases hierro-carbono, mostrando la relaci6n entre los equilibriosestables hierro-grafito (Hneas s6lidas) y las reacciones metaestables hierro-cementita (lfneaspunteadas.)

EI silicio tambien reduce la cantidad de carbono contenido en el eutectico. Se puede tomaren consideracion este efecto al definir el equivalente de carbono (EC):

EC =% C + ~% Si (12-3)La composici6n eutectica es siempre cercana a 4.3% EC. Un equivalente de carbono alto pro-mueve el crecimiento del eutectico de grafito.


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12-13 Caracterfsticas y producci6n de las fundiciones 351

Lareacci6n eutectoide en los hierros fundidos La estructura de la matriz y las propic-dades de cada tipo de hierro fundido estan detenninadas por la forma en que la austenita setransforma durante la reaccion eutectoide. En el diagrama de fases Fe-Fe,C utilizado para losaceros, la austenita se transformaba en ferrita y cementita, a menudo en forma de perlita, Sinembargo, el silicio tambien promueve la reaccion eutectoide estable:

Y ---t lI. + grafito ( 1 2 -4 )Bajo condiciones de equilibrio, los atornos de carbono se difunden de la austenita hacia las par-tfculas existentes de grafito, dejando atras ferrita de bajo carbono.

EI diagrama de transforrnacion (figura 12-34) describe como se podrfa transformar la aus-ten ita durante un tratamiento termico, EI recocido (0 enfriamiento en homo) del hierro fundi-do da una matriz ferrftica blanda. EI nonnalizado, es decir el enfriamiento al aire, da una matrizperlftica. Los hierros fundidos tambien se pueden revenir en la fase austenftica para producirbainita, 0 se pueden templar hasta la martensita y luego revenir. El hierro ductil revenido en lafase austenftica, con resistencias de hasta 200,000 psi se utiliza para engranes de alto rendi-miento.

Templado (rnartensita +grafi~o) .:Logaritmo del tiempo

FIGURA 12-34 Diagrama de transformaci6n para la austenita en un hierro fundido.

12-13 Caracterfsticas y producclon de las fundicionesPara producir el tipo deseado de hierro fundido, se debe controlar cuidadosamente la solidifica-cion eutectica frecuentemente agregando modificadores, para promover un crecimiento eute'_co adecuado. Las propiedades tfpicas aparecen en la tabla 12-5.Fundici6n gris La fundicion gris contiene muchos agrupamientos 0 celdas eutecticas dC'~-:~~>-fito en hojuelas interconectadas (figura 12-35). EI punto en el cual se conectan estas h o i u " , , : _ : _ _ . ; ; = - ~el nucleo original de grafito. La inoculacion ayuda a producir celdas eutecticas mas peq_~mejorando as! la resistencia.


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Las fundiciones grises se especifican mediante un mimero de clasificacion que va del 20al 80; una fundicion gris clase 20 tiene una resistencia a la tension nominal de 20,000 psi. Sinembargo, en piezas fundidas gruesas, las grandes hojuelas de grafito y la matriz femtica pro-ducen resistencias a la tension tan bajas como 12,000 psi (figura 12-36), en tanto que en fun-diciones delgadas, se forma grafito y perlita finos, con resistencias a la tension cercanas a

TABLA 12-5 Propiedades tfpicas de las fundiciones.Resistencia mecanlca Esfuerzo, a la tension de cedencia

(psi) (psi) % E NotasFundiciones grises:Clase 20 12,000--40,000Clase 40 28,000--54,000Clase 60 44,000--66,000

Fundiciones maleables:32510 50,000 32,500 10 Ferntico35018 53,000 35,000 18 Ferrftico50005 70,000 50,000 5 Perlitico70003 85,000 70,000 3 Perlftico90001 105,000 90,000 Perlitico

Fundiciones diictiles:60--40-18 60,000 40,000 18 Recocido65-45-12 65,000 45,000 12 Ferrftico fundido80-55-06 80,000 55,000 6 Perlftico fundido100-70-03 100,000 70,000 3 Normalizado120-90-02 120,000 90,000 2 Templado y revenido

Fundiciones de grafito compacto:baja resistencia 40,000 28,000 5 90% Ferrfticoalta resistencia 65,000 55,000 80% Perlftico

(a) (b)FIGURA 12-35 (a) Esquema y (b) microfotograHa de hojuelas de grafito en hierro fundido gris(x100).


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12-13 Caracterfsticas y produccion de las fundiciones 353

';;:jc.. 50,000c: :'0V>c: :~ 4(),OOO2(j !j. : : l :lO.O()O~::'(juIII I(j 2(),000 ~0c: :III I -,:;;

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I() 2FIGURA 12-36 Efecto de la velocidad de en-friamiento 0 del tarnario de la fundici6n sobrelas propiedades a la tensi6n de dos fundicio-nes grises.iarnetro de la barra (pig)

40,000 psi. Se pueden obtener resistencias aiin mayores reduciendo el equivalente de carbone,mediante la aleaci6n 0 por tratamiento termico.

Las hojuelas de grafito concentran esfuerzos, causando baja resistencia y ductil idad, perola fundici6n gris tiene varias propiedades atractivas: alta resistencia ala compresi6n, buena ma-quinabilidad, adecuadas resistencias al desgaste por fricci6n, y a la fatiga termica; efectiva con-ductividad termica y amortiguamiento contra la vibracion,Fundici6n blanca Un grupo de hierros fundidos blancos altamente aleados se utilizan porsu dureza y resistencia al desgaste por abrasi6n. Se agregan elementos como el eromo, el nf-quel y el molibdeuo, de manera que, ademas de los carburos de aleaci6n que se forman duran-te la solidificacion, se puede producir martensita durante el tratamiento termico posterior.

EJEMPLO 12-10 Diseiio y selecci6n de materiales para un par de tijerasde bajo costa

Disefie un par de tijeras econ6micas con un borde duro para cortar papel.SOlUCIONLas tijeras de alta calidad, como las que se utili zan para cortar textiles, a menudo se produ-cen de acero inoxidable endurecido. Sin embargo, se debe producir un producto mucho me-nos costoso.

Si se considera el disefio de las hojas de las tijeras, se observara que su secci6n transversales una cufia. Si el equivalente de carbono de una fundici6n gris se ajusta correctamente, la aris-ta de la cufia se enfria 1 0 suficientemente rapido para producir fundici6n blanca, en tanto que elresto de la hoja forma fundici6n gris, EI hierro, 0 fundici6n blanca, es duro en la superficie blan-. ca, y puede ser afilado.

Sin embargo, no se deben usar estas tijeras de bajo costo como palanca. Tanto las porcro-nes blancas como las grises de la hoja son muy fragiles y esta se rompera, en vez de doblarse.al aplicar cualquier fuerza fuera de 1 0 cormin.

Fundici6n maleable La fundicion male able se produce al tratar terrnicarnente la fund .~.blanca no aleada del tres par ciento carbono equivalente (2.5% C, 1.5% Si). Durante el _!~:-


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354 Capitulo 12 Aleaciones ferrosasm ien to term ico de m aleab ilizaci6n , se descom pone la cem en tita form ada duran te la so lid ifica-cion y se producen nodulos 0 agrupam ien tos de grafito. Los n odules, 0 carbono de reven ido , am enudo parecen palom itas de maiz. La form a redonda del grafito perm ite que se ob tenga unab uen a com bin acion de resis ten cia y ductilidad .

La produccion de fundici6n m aleab le requiere varios pasos (figura 12-37). Los nodules degrafito se nuclean al calen tarse len tam en te la fundicion b lanca. Duran te la primera etapa degrafltizacion (PEG), la cem en tita se descom pone en austen ita es tab le y en fases graffticas con -form e el carbona en el Fe)C sc difunde hacia los n iicleos de grafito . Despues del PEG , la aus-tenita s e tran sfo rm a d uran te el en friam ien to .

La figura 12-38 muestra las m icroestructuras de la fundicion original b lanca y los dos ti-pos de fundicion m aleab le que se pueden producir. Para ob tener fundicion maleable [erritica,la pieza fundida se enfrfa len tam en te a traves del rango de tem peratura eutecto ide para ob teneruna segunda etapa de grafltlzaclon (S EG ). La fundicion m aleab le ferritica tiene buena tena-cidad , en comparacion con otras fundiciones, y a que su equivalen te de carbona bajo reduce latem peratura de tran s icion por debajo de la tem peratura am bien te.La fundicion maleable perlitica se ob tiene al en friar la aus ten ita al aire, 0 en aceire, parafo rm a r p erlita 0 marten s ita . En cualquier caso , la m atriz es dura y fragil. La fundic ion es en -tonces reven ida a una temperatura por debajo del eutecto ide. Con ello se reviene l a ma rtc n si -ta 0 se esferoidiza la perlita . A tem peraturas de reven ido m as altas la res istencia disminuye,in crem en tan dose la ductilidad y la ten acidad .Fundici6n ductll 0 nodular El h ierro fundido diictil se produce tratando con magnesio unh ierro b ruto lfquido , con relativamen te alto equivalen te de carbona; esto hace que duran te laso lid ificacion crezca grafito esfero idal. Para producir es te m etal se requieren varios pasos (fi-gu ra 1 2-39).

1. Desulfurizacion. El azufre hace que el grafito crezca en form a de hojuelas. S e o btie neh ierro con bajo con ten ido de azufre fundiendo materiales con baja carga de azufre: tamb ien alfundir en homos que duran te la fus ion elim inen el azufre del h ierro 0 m ezclando el h ierro conun agen te desulfurizan te, com o el carburo de calcio .

2. Nodulacion. El magnesio , que se agrega en el paso de nodulacion elimina cualquierazufre y oxfgeno que todavfa quede en el m etal liquido y deja un residuo de 0.03% Mg, que

1000 PEG

800G0~ 6 0 0::l2 Tcmpladov en aire,E 4 0 0


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( 0 )

Caracteristicas y produccion de las fundiciones 355

FIG~lJRA12-38 (a) Fundici6n blanca antes del tratamiento termico (x1 00). (b) Fundici6n ma-leable ferrftica con n6dulos de grafito y pequefias inclusiones de MnS en la matriz de ferrita(x200). (c) Fundici6n maleable perlftica revenida para producir una matriz de martensita reve-nida (x500). [Las irnaqenes (b) y (c) provienen de Metals Handbook, Vol. 7 y 8, 8a Ed., Ame-rican Society for Metals, 1972, 1973.]causa el crecimiento del grafito esferoidal. EI magnesio se agrega a cerca de IS00aC. Desafor-tunadamente, este elemento se vaporiza alrededor de los I ISaaC. Muchas aleaciones nodu-lantes contienen magnesio diluido con ferrosilicio para reducir la violencia de la reaccion ypermitir recuperaciones mas altas de Mg.

Desulfurizacion NodulacionFIGURA 12-39 Diagrama esquematico del tratamiento de la fundici6n ductil,

Inoculacion

La atenuacion, es decir Ia evaporaci6n gradual y no violenta u oxidaci6n del magnesia, tam-bien debe ser controladas. Si no se vacfa el hierro en los minutos siguientes despues de la no-dulaci6n, el hierro se convierte en fundici6n gris.

3. Inoculacion. EI magnesio por sf mismo es un estabilizador eficaz de carburos, y hace quedurante la solidificaci6n se forme fundici6n blanca. En consecuencia, despues de la nodulacionse debe inocular el hierro can aleaciones FeSi. EI efecto de la inoculacion tarnbien se ateruizcon el tiernpo.En comparaci6n con el hierro gris, el hierro fundido ductil tiene excelente resistencia mecarn-ca, ductilidad y tenacidad. La ductilidad y la resistencia mecanica tambien son superiores a i.:b

de los hierros maleables, pero dado el mayor contenido de silicio en la fundici6n ductil. 13.~-nacidad es inferior. En la figura 12-40 aparecen estructuras tfpicas de hierro ductil,


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Hierro de grafito compacto En esta fundici6n la forma del grafito es intermedia entregrafito en hojuelas y esferoidal, con numerosas barras redondeadas interconectadas al nucleode la celda eutectica (figura 12-41). Este grafito, que a veces se conoce como grafito vermi-cular, tambien se forma cuando el hierro ductil se aternia.

E1grafito compacto pennite resistencias mecanicas y ductilidades que exceden a las de lafundici6n gris, pennitiendo que el metal conserve una buena conductividad termica y propie-dades de absorci6n de la vibraci6n. El tratamiento para la fundici6n de grafito cornpacto es si-milar a la de la fundici6n ductil. Sin embargo, durante la nodulaci6n s610 se introduceaproximadamente 0.015% Mg.

(a l (b) (e lFIGURA 12-40 (a) Fundici6n ducti! recocida con una matriz de ferrita (x2S0). (b) Hierro ductilfundido con una matriz de ferrita (blanca) y perlita (x2S0). (c) Hierro ductil normalizado conuna matriz de perlita (x2S0).

EJEMPLO 12-11

FIGURA 12-41 Estructura de lafundici6n de grafito compacto,con una matriz de ferrita (blanca)y de perlita (gris) (x2S0).

Diseiio y selecci6n de materiales para una lIavede hierro fundido

Disefie una llave de hierro fundido para la puerta de su castillo favorito.


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12-13 Caracteristicas y produccion de las fundiciones 357

SOLUCIONSe podrfan aplicar esfuerzos grandes al utilizar la llave para hacer girar la herrumbrada cerra-dura en la puerta del castillo. Para asegurarse que la Have no se rompe en la cerradura, deberaser resistente y ductil. Esto excluye los hierros fundidos gris y blanco.

Lo probable es que la Have sea de pequeiio diametro y, en consecuencia, se solidifique muyaprisa. Ineluso con una inoculaci6n eficaz, podrfa no lograrse prom over una reaccion eutecticaestable de grafito y, por tanto, podria resultar diffcil producir una fundicion diictil. Sin embar-go, una rapid a velocidad de enfriamiento producira facilmente fundici6n blanca, la cual puedatratarse termicamente para producir fundicion maleable. Quizas los grad os 50005 0 70003 se-rfan los apropiados. EJEMPLO 12~12 Diseiio y selecci6n de materiales para un molde para el

soplado de botellasDisefie un molde de hierro fundido en el cual se pueda introducir vidrio caliente y, con presi6nde aire, se obtenga la forma de la botella.SOLUCIONEl molde se fabricara en dos piezas vaciando el hierro lfquido en un molde de arena. Por 1 0 me-nos, se requerira cierto maquinado para producir una superficie lisa contra la cual se forrnara elvidrio.

Se desea producir botellas de vidrio tan rapidarnente como sea posible, a fin de maximizarla velocidad de producci6n. Existe, sin embargo, para el confonnado de las botellas una tempe-ratura optima del molde. Cada vez que se introduce vidrio caliente, tam bien el molde se calien-taoEste aumento de temperatura reduce la rapidez de enfriamiento de la botella, 1 0 que aumentala espera para retirar la botella del molde. Adernas, se debera enfriar el molde otra vez a la tem-peratura optima. Para minimizar el tiempo de cada cielo, se debe eliminar el calor de la inter-fase molde-vidrio tan pronto como sea posible.

El molde no se calienta de manera uniforme en cada cielo; la superficie contigua al vidriose calienta a una temperatura mas alta, causando mas expansi6n del molde en la superficie. Es-ta expansion puede llevar a esfuerzos cfc1icos causados por la fabricaci6n del vidrio, 1 0 que asu vez puede provocar fatiga termica y agrietamiento del molde.

Quizas la mejor eleccion para esta aplicacion serfa la fundicion de hierro gris. La maquina-bilidad del hierro gris es excelente, pues reduce los costos de terminado del molde. El grafitoen hojuelas distribuye los esfuerzos termicos, proporcionando resistencia contra la fatiga termi-ca. Finalmente, las hojuelas de grafito interconectadas aportan una excelente conductividad ter-mica, permitiendo que el calor se elimine rapidarnente de la superficie del molde.

RESUMEN Las propiedades de los aceros, determinadas por endurecimiento por dispersion, dependen de lacantidad, tamafio, forma y distribuci6n de la cementita. Estos factores estan controlados paraleacion y tratamiento termico.

Un recocido intennedio cristaliza los aceros trabajados en frfo.La esferoidizacion produce Fe]C grande y esferoidal, y una buena maquinabil idad de los acerosde alto carbona.

El recocido, que involucra un enfriamiento lento en homo despues del austenitizado. obtieneuna estructura perlitica gruesa conteniendo FeJC laminar.


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GLOSARIO

Capitulo 12 Aleaciones ferrosas

EI nonnalizado, que involucra enfriamiento al aire despues del austenitizado, aporta una estruc-tura perlitica fina y una resistencia mayor en cornparacion con el recocido.

En el recocido isotermico, se obtiene perlita con un espaciamiento interIaminar uniforme, altransfonnar la austenita a temperatura constante.

Se utiliza el revenido en la fase austenftica para producir la bainita, que contiene Fe,C redon-do, mediante una tra ns fo rm a cio n is ote rm ic a,

Los tratamientos de templado y revenido requieren de la formacion y la descomposici6n de lamartensita, obteniendose dispersiones excepcionalmente finas de Fe.C redondas.Se puede comprender mejor l a meca n ic a de los tratamientos termicos mediante la utilizacion delos diagramas TIT, de los diagramas TEC y de las curvas de templabilidad.

Los diagram as TTT describen como se transforma la austenita en perlita y en bainita a tempe-raturas constantes.

Los diagramas TEC describen como se transforma la austenita durante el enfriamiento conti-nuo. Estos diagramas dan las velocidades de enfriamiento necesarias para obtener la martensi-ta en los tratamientos de templado y de revenido.

Las curvas de templabilidad comparan la facilidad con la cual diferentes aceros se transformanen martensita.

Los elementos de aleacion incrementan los tiempos requeridos para las transformaciones en losdiagramas TIT, reducen las velocidades de enfriamiento necesarias para la producci6n de mar-tensita en los diagramas TEC y mejoran la templabilidad del acero.Los aceros especiales y los tratamientos terrnicos especiales proporcionan propiedades iinicaso combinaciones de propiedades i inicas. Los tratamientos de endurecimiento superficial son departicular importancia como el carburizado, que produce una excelente cornbinacion de resis-tencia a la fatiga y al impacto. Los aceros inoxidables, que contienen un minimo de 12% Cr,tienen excelente resistencia a la corrosion.Los hierros fundidos, por definicion, sufren una reaccion eutectica durante la solidi ficacion.Dependiendo de la cornposicion y del tratamiento, durante la s olid ific ac io n s e fo rrn ara ya sea yy FelC 0 y y grafito:

La fundici6n blanca, con buena resistencia al desgaste, se obtiene al formarse el Fe,C durantela reaccion eutectica.

La fundici6n maleable, con buena resistencia, ductilidad y tenacidad, se produce al tratar ter-micamente la fundicion blanca para formar grafito redondeado.

La fundicion gris, diictil y de grafito compacto se produce al generar el grafito directamente du-rante la solidificacion. Dado que el grafito en hojuelas se forma en el hierro gris, su resistenciay ductilidad estan limitadas. Las esferas de grafito que se forman en hierro dtictil, como resul-tado de la adici6n de magnesio permiten una buena resistencia y ductilidad. La fundici6n degrafito compacto tiene propiedades intermedias.

Aceros de alta aleacion de niquel Clase especial de aceros de aleacion que obtienen altas re-sistencias mediante una combinacion de la reaccion martensftica y el endurecimiento por enve-jecimiento.Aceros de fase dual Los tratados para producir martensita dispersa en una matriz de ferrita.Acero inoxidable duplex Clase especial de aceros inoxidables que contienen una microestruc-tura de ferrita y austenita.

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Capitulo 12 de Askeland