Unidad Académica de Ingeniería 1

Programa Académico de Ingeniería Mecánica

Metalurgia Física

Exposición de: ACEROS y HIERROS

Integrantes:

Juan Gerardo Dávila Esquivel Oscar Gámez RodríguezAbraham Carreón Arroyo

Universidad Autónoma de Zacatecas‘Francisco García Salinas’

CONTENIDO• 3. ACEROS • 3.1. Clasificación de los aceros. • 3.2. Aceros al carbono y aleados. • 3.3. Aceros inoxidables. • 3.4. Aceros avanzados de alta resistencia. • 3.5. Aceros resistentes al calor (refractarios). • 3.6. Aceros para herramientas. • 4.HIERROS FUNDIDOS • 4.1. Clasificación de los hierros fundidos • 4.2. Características de los hierros fundidos • 4.3. Aplicación de los hierros fundidos. • 5.METALES Y ALEACIONES NO FERROSAS • 5.1. Clasificación de los metales y aleaciones no ferrosas. • 5.2. Relación microestructura-propiedades de las aleaciones no ferrosas. • 5.3. Usos y aplicaciones

• designación simbólica

• designación numérica.

DESIGNACIÓN PARA ACEROS

Normas de aplicación

• UNE-EN 10020:2001• CENIM… (Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas)

• ASTM…. (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales).

• AISI… (American Iron and Steel Institute )

• SAE… (Society of Automotive Engineers)

Según ASTM

• El esquema general que esta norma emplea para la numeración de los aceros es:

YXX donde,

• Y  indica el grupo de aplicación :• A: si se trata de especificaciones para aceros;• B: especificaciones para no ferrosos;• C: especificaciones para hormigón, estructuras civiles;• D: especificaciones para químicos, así como para aceites, pinturas,

etc.• E: si se trata de métodos de ensayos;• Otros...

DESIGNACIÓN ASTM (*)ACEROS AL CARBONO DE USO

ESTRUCTURAL DE UN SOLO GRADO

Año de última revisión

American Society for Testing and

Materials

Grado del acero: Límite elastico :

36 Ksi

Código ASTM en Sistema

Inglés

Código ASTM Sistema Métrico

Segunda Revisión

(*) Parte de la Especificación ASTM

• Ejemplos:• A36: especificación para aceros estructurales al carbono;• A285: especificación para aceros al carbono de baja e intermedia

resistencia para uso en planchas de recipientes a presión;• A325: especificación para pernos estructurales de acero con

tratamiento térmico y una resistencia a la tracción mínima de 120/105 ksi;

• A514: especificación para planchas aleadas de acero templadas y revenidas con alta resistencia a la tracción, adecuadas para soldar

Según AISI

• AISI ZYXX• El significado de los anteriores campos de numeración es la

siguiente:• XX indica el tanto por ciento (%) en contenido de carbono (C)

multiplicado por 100;• Y indica, para el caso de aceros de aleación simple, el porcentaje

aproximado del elemento predominante de aleación;• Z indica el tipo de acero (o aleación). Los valores que puede

adoptar Z son los siguientes:

• Z=1: si se trata de aceros al Carbono (corriente u ordinario);• Z=2: si se tarta de aceros al Níquel;• Z=3: para aceros al Níquel-Cromo;• Z=4: para aceros al Molibdeno, Cr-Mo, Ni-Mo, Ni-Cr-Mo;• Z=5: para aceros al Cromo;• Z=6: si se trata de aceros al Cromo-Vanadio;• Z=7: si se trata de aceros Al Tungsteno-Cromo;• Z=8: para aceros al Ni-Cr-Mo

Ejemplo:

• AISI 1020:• 1: para indicar que se trata de un acero corriente u ordinario;• 0: no aleado;• 20: para indicar un contenido máx. de carbono (C) del 0.20%.• AISI 3215:• 3: acero al Níquel-Cromo;• 2: contenido del 1.6% de Ni, 1.5% de Cr;• 15: contenido del 0.15% de carbono (C).

Según SAE

• Aceros al carbono;

• Aceros de media aleación;

• Aceros aleados;

• Aceros inoxidables;

• Aceros de alta resistencia;

• Aceros de herramienta, etc.

Aceros al carbono y aleados

• ACEROS AL CARBONO Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.

características

• Ductilidad y homogeneidad.• Valor elevado de la relación resistencia mecánica/límite de fluencia.• Soldabilidad. • Resistencia a la corrosión, razonable

• Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero.

ACEROS ALEADOS

• Estos aceros contienen un proporción determinada de vanadio,

molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de

manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales...

Los efectos de la aleación son:

• Mayor resistencia y dureza

• Mayor resistencia al impacto

• Mayor resistencia al desgaste

• Mayor resistencia a la corrosión

• Mayor resistencia a altas temperaturas

ACEROS INOXIDABLES

• Los aceros inoxidables se seleccionan debido a su excelente

resistencia a la corrosión. Todos los aceros inoxidables verdaderos

contienen un mínimo de 12% Cr, lo que permite que se forme una

delgada capa protectora de óxido de cromo al exponer el acero al

oxígeno.

TIPOS DE ACEROS INOXIDABLES

• ACEROS INOXIDALES FERRÍTICOS.

• ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS.

• ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS.

• ACEROS INOXIDABLES ENDURECIMIENTO POR PRESIPITACIÓN (PH).

• ACEROS INOXIDABLES DÚPLEX.

aceros inoxidables ferriticos– DEBIDO A SU ESTRUCTURA CC:

• Buena resistencia mecánica.

• Ductilidad moderada.

• Excelente resistencia a la corrosión. • Conformabildad moderada.• Económicos.

Debido al endurecimiento

por solución sólida y

endurecimiento por

deformación.

ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS.

• Una aleación 17% Cr-0.5% C calentada a 1200 °C produce 100% austenita, que al templarse en

aceite se transforma en martensita. A continuación la martensita es revenida para producir alta

resistencia y dureza.

– Dureza

– Resistencia mecánica.

– Resistencia a la corrosión.

ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS.

• El níquel un elemento estabilizador de la austenita, incremente el

tamaño del campo de austenita y al mismo tiempo prácticamente

elimina la ferrita de las aleaciones hierro-cromo-carbono. Si el

contenido de carbón queda por debajo de 0.3%, no se forman

carburos y el acero estará conformado prácticamente todo de

austenita a temperatura ambiente.– Excelentes propiedad al impacto.– Resistencia a bajas temperaturas.– No es ferromagnético.– Aleación costosa.

ACEROS INOXIDABLES ENDURECIMIENTO POR PRESIPITACIÓN

(PH).• Estos contienen AL, Nb o TA y deben sus propiedades a los

endurecimientos por solución solida, por deformación, por

envejecimiento y por la transformación martensitica. El acero es

calentado primero y después templado para inducir que la austenita

se transforme en martensita. El recalentamiento permite tener

precipitados como Ni, Al a partir de la martensita. Se obtiene altas

propiedades mecánicas, incluso con bajos contenidos de carbono.

Tipos de ceros Fe-C Ferrita

No llega a disolver ni un 0.008% de C.

Cementita

Su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso.

Austenita

La proporción de C disuelto varía desde el 0 al 1.76%

Martensita

La proporción de carbono no es constante, varía hasta un máximo de

0.89%

Ledeburita

Tiene un contenido total de 1.76% de carbono.

HIERROS FUNDIDOS

HIERROS FUNDIDOS• Son aleaciones ferrosas con contenidos de carbón mayores al

2.1%. La mayoría de fundiciones tienen entre 3 y 4.5% de C.

• Estas aleaciones pasan al estado liquido entre 1150 y 3000 °C.

Clasificación de las fundicionesde hierro

De acuerdo con su estructura

metalográfica y las variables a

considerar dan lugar a los

diferentes tipos de hierros fundido:

El contenido de carbono

El contenido de elementos

aleantes e impurezas

La rapidez de enfriamiento,

durante y después de la

solidificación y

El tratamiento térmico posterior

Serie F-800 Fundiciones.

Grupo F-810 Fundiciones grises.

Grupo F-830 Fundiciones maleables.

Grupo F-840 Fundiciones maleables

perlíticas.

Grupo F-860 Fundiciones nodulares.

Grupo F-870 Fundiciones especiales

FUNDICION BLANCA

• Se forma al enfriar rápidamente la fundición de hierro desde el estado líquido, siguiendo el diagrama hierro-cementita meta estable ; durante el enfriamiento, la austenita solidifica a partir de la aleación fundida en forma de dendritas. A los 1130°C el líquido alcanza la composición eutéctica (4.3%C) y se solidifica como un eutéctico de austenita y cementita llamado ledeburita. Este eutéctico aparece en su mayor parte como cementita blanca que rodea las dendritas de forma de helecho.

• La fundición blanca se utiliza en cuerpos moledores por su gran resistencia al desgaste

FUNDICION MALEABLE

• Los hierros maleables son tipos especiales de hierros producidos por el tratamiento térmico de la fundición blanca. Estas fundiciones se someten a rígidos controles y dan por resultado una microestructura en la cual la mayoría del carbono está en la forma combinada de cementita, debido a su estructura la fundición blanca es dura, quebradiza y muy difícil de maquinar.

FUNDICION GRIS• Se llama así por el aspecto de su fractura, que es de color gris.

Es aquella en la cual el carbono se encuentra en alto grado o en su totalidad en estado libre en forma de grafito laminar.

• La fundición gris (a excepción de la blanca) se diferencia del acero debido que en su estructura hay inclusiones de grafito cuya cantidad, forma, tamaño y distribución varían dentro de unos límites muy amplios y da lugar a diferentes fundiciones grises.

FUNDICION DUCTIL O NODULAR

• Este tipo de fundición se caracteriza por que en ella el grafito

aparece en forma de esferas minúsculas y así la continuidad de

la matriz se interrumpe mucho menos que cuando se encuentra

en forma laminar, esto da lugar a una resistencia a la tracción y

tenacidad mayores que en la fundición gris ordinaria.

FUNDICIONES ALEADAS

• Las fundiciones aleadas son aquellas que contienen Ni, Cr, Mo, Cu,

etc., en porcentajes suficientes para mejorar las propiedades

mecánicas de las fundiciones ordinarias o para comunicarles

alguna otra propiedad especial, como alta resistencia al desgaste,

alta resistencia a la corrosión.

CLASIFICACION DE LAS FUNDICIONES ALEADAS

• Fundiciones de baja y media aleación, que se caracterizan por

tener pequeñas cantidades de Ni, Cr, Mo, y Cu, generalmente en

porcentajes inferiores a 5%.

• Fundiciones de alta resistencia a la tracción.

• Fundiciones muy resistentes al desgaste, al calor y a la corrosión.

FUNDICION ATRUNCHADA

• Se caracteriza por tener una matriz de fundición blanca combinada

parcialmente con fundición gris. El carbono se encuentra libre y

combinado, siendo difícilmente maquinable.

APLICACIONES

La línea A3,

esta formada por la unión del punto R con el punto E, a esa línea se le

conoce como línea de temperatura crítica superior (y a cualquier temperatura

que se encuentre en esa línea se le llama temperatura crítica superior), esta

línea durante el enfriamiento marca el principio de la La línea A1,

regresar

Formada por la unión del punto H con el punto E, se le conoce como línea

de temperatura crítica inferior, y marca el fin de la transformación de la

austenita en ferrita y perlita del lado hipoeutectoide. Esta línea se

encuentra ubicada a temperatura constante de 727° C y (a esta

temperatura se le conoce como temperatura crítica inferior) para cualquier

composición de carbono hasta de 0.8% de carbono, en donde toda la

austenita se transforma en perlita.

La línea A1

regresar

Se forma al unir los puntos E y Q, y se conoce como línea de temperatura

crítica superior, (del lado hipereutectoide) dicha línea parte del punto E

que se encuentra a la temperatura de 727°C y con 0.8% de carbono, y

llega hasta el punto Q que está a la temperatura de 1148°C y con 2% de

carbono. Esta línea marca el inicio de la transformación de la austenita a

cementita proeutectoide.

La línea Acm

regresar

Se conoce como línea de temperatura crítica inferior (del lado hipereutectoide), ésta línea marca el fin de la transformación de la austenita en perlita durante el enfriamiento y se encuentra a una temperatura de 727°C, con un intervalo de composición entre 0.8% a 6.67% de carbono.

La línea A31

regresar