2. acero.ppt

MATERIALES METALICOS 2Por: PABLO E LUNA SALAMANCAInspector en construcciones soldadas Nivel II registro ACS-ICS-331Inspector CWI-CWE- AWSRegistro 12121981

UN POCO DE HISTORIALa metalurgia propiamente dicha naci con los primeros metales trabajados: el cobre, el oro y la plata.Los primeros utensilios de metal eran elaborados por artesanos trabajando el metal en fro.Hacia el ao 5000 a. C. se produjo un descubrimiento clave: la fundicin de los materiales metlicos.Los primeros metales usados, hacia el ao 4000 a.C. fueron el oro, la plata, el cobre y posiblemente, el estao.Se utilizaban moldes de arcilla para dar la forma deseada y luego,cuando se enfriaba, el metal adquira una gran resistencia y dureza.El bronce es una aleacin de cobre y estao empleada por primera vez en Mesopotamia hacia el 3000 a. C. La cantidad de estao hace variar la dureza de la aleacin.

EL ACEROEl acero fue utilizado por primera vez en China hacia el ao 2200 a. C.En Egipto se comenz a elaborar acero hacia el ao 1450 a. C.A partir de 1855, el ingls Bessemer ide un mtodo mucho ms barato que los existentes en su poca para la produccin de acero.De esta manera, el uso industrial del acero se generaliz en Occidente.

OBTENCION.SE REQUIERE DE UN EQUIPO DENOMINADO ALTO HORNO EL CUAL SE ALIMENTA POR SU PARTE SUPERIOR CON:MINERAL DE HIERRO: HEMATITA- LIMONITA-SIDERITA- MAGNETITAPIEDRA CALIZA: SE COMPORTA COMO FUNDENTE.CARBON: ES EL COMBUSTIBLE, EL CUAL NECESITA DE AIRE PARA SU COMBUSTIONSE PRODUCE: ARRABIO Y ESCORIA. LOS CUALES SALEN POR LA PARTE INFERRIOR DEL HORNO.

MINERAL DE HIERRO EN BOYACA. COLOMBIA.

ALTO HORNO DE ACERIAS PAZ DEL RIO. COLOMBIA.

PROCESO DE PRODUCCIN

FABRICACION.

EL ARRABIO PRODUCIDO EN EL ALTO HORNO SE CONVIERTE EN ACERO, MEDIANTE LOS SIGUIENTES PROCESOS:

CONVERTIDOR BESSEMER.HORNO SIEMENS-MARTIN.HORNO ELECTRICO DE ARCO.CONVERTIDOR DE SOPLADO CON OXIGENO.CONVERTIDOR THOMAS.

**

SEGN EL PROCEDIMIENTO DE FABRICACIN:

BESSEMER THOMAS SIEMENS ARCO ELCTRICO

SEGN EL GRADO DE DESOXIDACIN: CALMADOSEFERVECENTES

SEGN LAS FASES O CONSTITUYENTES: PERLTICOSFERRTICOS AUSTENTICOSMARTENSTICOS

SEGN LA COMPOSICIN QUMICA: AL CARBONOALEADOS

SEGN LA APLICACIN - USOS: ESTRUCTURALESINOXIDABLES HERRAMIENTASMAQUINARIA

CLASIFICACIN DE LOS ACEROS

CLASIFICACION. SEGN SU POSICION EN EL DIAGRAMA.ACEROS HIPO-EUTECTOIDES.ACEROS EUTECTOIDES.ACEROS HIPER-EUTECTOIDES.

CLASIFICACION. SEGN SU ACABADO SUPERFICIAL.

CORRIENTES.

RECTIFICADOS.

CALIBRADOS.

CLASIFICACION. SEGN SU TRATAMIENTO TERMICO.

RECOCIDOS: BLANDOS.

NORMALIZADOS: SEMI- DUROS.

BONIFICADOS: DUROS.

TEMPLADOS: MUY DUROS.

CLASIFICACION. SEGN SU PRESENTACION.LAMINAS.PLATINAS.BARRAS.VARILLAS.ALAMBRES.FLEJES.TUBOS. ANGULOS.PERFILES.

Muchos otros sistemas de clasificacin estn en uso. GRADO, TIPO Y CLASE son los trminos utilizados para clasificar los productos de acero. Dentro de la industria siderrgica, tienen usos muy especficos: GRADO, se utiliza para denotar la composicin qumica; TIPO, se utiliza para indicar la prctica desoxidacin, y la CLASE, se utiliza para describir cualquier otro atributo, como su resistencia o nivel de acabado superficial.

DESIGNACIN. es la identificacin especfica de cada grado, tipo o clase de acero por un nmero, letra, smbolo, nombre, o adecuada combinacin de los mismos para un acero en particular.

Composicin qumica es con frecuencia el ms ampliamente utilizado para la designacin base, seguida por las especificaciones de las propiedades mecnicas. El ms utilizado sistema de designacin en los Estados Unidos es el de la SAE International y el American Iron and Steel Institute (AISI). El Sistema de Numeracin Unificado (UNS) tambin se est usando cada vez con ms frecuencia.

ESPECIFICACIN. es una declaracin escrita de los atributos que debe poseer el acero con el fin de ser el adecuado para una aplicacin particular, segn lo determinado por la transformacin y las necesidades de fabricacin e ingeniera y requisitos de servicio. Por lo general incluye una lista de los valores aceptables para los diversos atributos que los aceros deben poseer y, posiblemente, las restricciones a otras caractersticas que podran ser perjudiciales para su uso previsto.

NORMAS TECNICASSon documentos que contienen especificaciones tcnicas basadas en los resultados de la experiencia y del desarrollo tecnolgico. Las normas son el fruto del consenso entre todas las partes interesadas e involucradas en la actividad objeto de la misma (fabricantes, administracin, consumidores, laboratorios, centros de investigacin). Adems, debe aprobarse por un Organismo de Normalizacin reconocido.Que son las NORMAS:

NORMAS TECNICAS NOMENCLATURA DE CLASIFICACIN

ASTM : AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS ASME : AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS API : AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE ANSI : AMERICAN NATIONAL STANDARD INSTITUTE AISI SAE : AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE - SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENG. ISO : INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION UNS : UNIFIED NUMBERING SYSTEM CEN : EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION JIS : JAPANESE INDUSTRIAL STANDARD COPANT : COMISIN PANAMERICANA DE NORMAS TCNICAS ICONTEC : INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TCNICASTEMA: TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS ASSOCIATIONAWS: AMERICAN WELDING SOCIETY

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS

FUNDADA EN 1898, 132 COMITES TCNICOS, 2 067 SUBCOMITES, 32 800 MIEMBROS CON 19 825EXPERTOS TCNICOS (REPRESENTA: FABRICANTES, USUARIOS, REGULADORES)

ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS: 68 VOLMENES, 16 SECCIONES

SECCIN 1 PRODUCTOS DE HIERRO Y ACERO SECCIN 2 PRODUCTOS METLICOS NO FERROSOSSECCIN 3 MTODOS DE ENSAYO Y PROCEDIMIENTOS ANALTICOS DE MATERIALES METLICOSSECCIN 4 CONSTRUCCINSECCIN 5 PETRLEO, LUBRICANTES Y COMBUSTIBLES FSILESSECCIN 6 PINTURAS, RECUBRIMIENTOS Y COMPUESTOS AROMTICOSSECCIN 7 TEXTILESSECCIN 8 PLSTICOSSECCIN 9 CAUCHOSSECCIN 10 AISLANTES ELCTRICOS Y ELECTRNICOSSECCIN 11 AGUA Y TECNOLOGA AMBIENTALSECCIN 12 ENERGA NUCLEAR, SOLAR Y GEOTRMICASECCIN 13 EQUIPO Y SERVICIOS MDICOSSECCIN 14 MTODOS GENERALES DE ANLISIS INSTRUMENTALSECCIN 15 PRODUCTOS GENERALES, ESPECIALIDADES QUMICAS Y PRODUCTOS TERMINADOSSECCIN 16 NDICE GENERALNORMAS ASTM

NORMALIZACION.AISI. INSTITUTO AMERICANO DEL HIERRO Y EL ACERO.

ACEROS PARA MAQUINARIA: XXXX

10XX ACEROS AL CARBONO. (Mn 1.00 mx.)11XX RESULFURADOS.12XX RESULFURADOS Y REFOSFORADO.15XX ACEROS AL CARBONO. ( Mn mx rango: 1.00-1.65)13XX ACEROS AL MANGANESO. (Mn 1.75)20XX ACEROS AL NIQUEL.30XX ACEROS CROMO NIQUEL.40XX- 44XX ACEROS AL MOLIBDENO.41XX ACEROS AL CROMO, MOLIBDENO.43XX ACEROS AL CROMO, NIQUEL, MOLIBDENO.43BVXX ACEROS AL CROMO, NIQUEL, MOLIBDENO CON V

NORMALIZACION.AISI. INSTITUTO AMERICANO DEL HIERRO Y EL ACERO. ACEROS PARA MAQUINARIA: XXXX

47, 81, 86, 87, 88,93, 94, 97, 98 XX ACEROS AL CROMO, NIQUEL, MOLIBDENO.46XX- 48XX ACEROS AL NIQUEL, MOLIBDENO.50XX ACEROS AL CROMO.61XX ACEROS AL CROMO VANADIO.72XX ACEROS AL CROMO WOLFRAMIO.92XX ACEROS AL SILICIO, MANGANESO.XXBXX ACEROS AL BOROXXLXX ACEROS AL PLOMOXXVXX ACEROS AL VANADIO

ACEROS SAE AL CARBONO COMPOSICIONES DE LOS ACEROS AL CARBONO

Nmero SAELmites de Composicin Qumica en la Cuchara, %Nmero AISI CarbonoManganesoFsforo, mximoAzufre, mximo100610081009101010120.08 mx.0.10 mx.0.15 mx.0.08 0.130.10 0.150.25 0.400.25 0.500.60 mx.0.30 0.600.30 0.600.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1006C1008C1009C1010C1012101510161017101810190.13 0.180.13 0.180.15 0.200.15 0.200.15 0.200.30 0.600.60 0.900.30 0.600.60 0.900.70 1.000.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1015C1016C1017C1018C1019102010211022102310240.18 0.230.18 0.230.18 0.230.20 0.250.19 0.250.30 0.600.60 0.900.70 1.000.30 0.601.35 1.650.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1020C1021C1022C1023C1024102510261027103010330.22 0.280.22 0.280.22 0.290.28 0.340.30 0.360.30 0.600.60 0.901.20 1.500.60 0.900.70 1.000.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1025C1026C1027C1030C1033103510361037103810390.32 0.380.30 0.370.32 0.380.35 0.420.37 0.440.60 0.901.20 1.500.70 1.000.60 0.900.70 1.000.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1035C1036C1037C1038C1039104010411042104310450.37 0.440.36 0.440.40 0.470.40 0.470.43 0.500.60 0.901.35 1.650.60 0.900.70 1.000.60 0.900.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1040C1041C1042C1043C1045104610481049105010520.43 0.500.44 0.520.46 0.530.48 0.550.47 0.550.70 1.001.10 1.400.60 0.900.60 0.901.20 1.500.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1046C1048C1049C1050C1052105510601064106510700.50 0.600.55 0.650.60 0.700.60 0.700.65 0.750.60 0.900.60 0.900.50 0.800.60 0.900.60 0.900.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1055C1060C1064C1065C1070107410781080108410850.70 0.800.72 0.850.75 0.880.80 0.930.80 0.930.50 0.800.30 0.600.60 0.900.60 0.900.70 1.000.0400.0400.0400.0400.0400.0500.0500.0500.0500.050C1074C1078C1080C1084C10851086109010950.80 0.930.85 0.980.90 1.030.30 0.500.60 0.900.30 0.500.0400.0400.0400.0500.0500.050C1086C1090C1095

Asociacin Colombiana de Soldadura ACSACEROS AISI/SAE

Asociacin Colombiana de Soldadura ACS

ACEROS PARA HERRAMIENTAS. LXX

O TEMPLE EN ACEITE. TRABAJO EN FRIO.W TEMPLE EN AGUA.A TEMPLE AL AIRE. MEDIA ALEACIN. TRABAJOEN FRIOD ACEROS DE ALTO CARBONO Y ALTO CROMO. TRABAJO EN CALIENTES RESISTENTE AL IMPACTO. P ACEROS PARA MOLDES DE PLASTICOS. BAJO CARBONO.H ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE. M ACEROS RAPIDOS AL MOLIBDENO.T ACEROS RAPIDOS AL TUNSGTENO.L ACEROS BAJA ALEACIN.

Ejemplo 1: Acero SAE 2340Primera cifra 2 : acero al nquel. Segunda cifra 3: 3% de nquel.ltimas cifras 40: 0,40% de carbono.

Ejemplo 2: Acero SAE 3210 Primera cifra 3 : acero al cromo nquel (inoxidable).Segunda cifra 2: 2% de nquel.ltimas cifras 10: 0,10% de carbono.

Ejemplo 3: SAE 1025Primera cifra 1: acero al carbono.Segunda cifra 0: ningn otro elemento de aleacin predominante.ltimas cifras 25: 0,25% de carbono.La composicin qumica porcentual de los aceros que corresponden a esta designacin es:C = 0,22-0,28 %; Mn = 0,30-0,60 %; S = 0,05 % mx.; P = 0,04 % mx.

Ejemplo 2: SAE 1045Primera cifra 1: Segunda cifra 0: ltimas cifras 45:

Ejemplo 2: SAE 4340Primera cifra 4 : Segunda cifra 3: ltimas cifras 40:

CLASIFICACION DE LOS ACEROS SEGN NORMAS ASTMLa norma ASTM (American Society for Testing and Materials) no especifica la composicin directamente, sino que ms bien determina la aplicacin o su mbito de empleo. Por tanto, no existe una relacin directa y biunvoca con las normas de composicin. El esquema general que esta norma emplea para la numeracin de los aceros es: YXX

donde, Y: es la primera letra de la norma que indica el grupo de aplicacin segn la siguiente lista:

A: si se trata de especificaciones para aceros;

B: especificaciones para no ferrosos;

C: especificaciones para hormign, estructuras civiles;

D: especificaciones para qumicos, as como para aceites, pinturas, etc.

E: si se trata de mtodos de ensayos

Ejemplos: A36:especificacin para aceros estructurales al carbono;

A285:especificacin para aceros al carbono de baja e intermedia resistencia para uso en planchas de recipientes a presin;

A325:especificacin para pernos estructurales de acero con tratamiento trmico y una resistencia a la traccin mnima de 120/105 ksi;

A514:especificacin para planchas aleadas de acero templadas y revenidas con alta resistencia a la traccin, adecuadas para soldar

ASTM A 516 / A 516M-90 (2001) Grado 70 - corresponde a: Placas (Laminas) para recipientes a presin, de acero al carbono, de moderada y baja temperatura de servicio: La "A" describe que es metal ferroso, pero lamentablemente no lo sub-clasifica como hierro fundido, acero al carbono, acero aleado o acero inoxidable. 516 es un nmero secuencial, sin ninguna relacin con las propiedades del metal. La "M" indica que el estndar A 516M est escrito en las unidades del sistema Internacional SI (la "M" viene de la palabra "Mtrico"), por lo tanto, conjuntamente A 516 / A 516M utiliza tanto pulgada-libra y unidades del SI. El 90 indica el ao de la adopcin o la ltima revisin. (2001) el nmero entre parntesis indica el ao de su ltima aprobacin. El grado 70 indica la resistencia a la traccin mnima en ksi, 70 ksi o 70.000 psi.

NORMALIZACION. ASTM. SOCIEDAD AMERICANA DE ENSAYO DE MATERIALES.ACEROS PARA ESTRUCTURAS EN GENERAL. A-36TANQUES DE ALMACENAMIENTO. A-283 GrCCONSTRUCCIN NAVAL EN GENERAL. A-131 GrA O.26% C -0.05% MXIMO DE S Y P. RECIPIENTES A PRESIN DE BAJA E INTERMEDIA RESISTENCIA A LA TRACCIN. A-285 GrCRECIPIENTES A PRESN PARA SERVICIOS A T INTERMEDIAS Y ALTAS. A-515 Gr 70RESISTENCIA A LA ABRASIN. A-514 GrA

Asociacin Colombiana de Soldadura ACSPROPIEDADES DE LOS ACEROS


LAMINADOS EN CALIENTE

PERFIL ESTRUCTURALESPEFICICACIONES ASTM A-6Los perfiles estructurales son producidos conforme a las siguientes normas y especificaciones ASTM:

ACEROS SEGUN LOS ESTNDARES ASTM

Aceros de uso general en construccinAceros de alta resistencia y baja aleacin

Aceros para calderas y recipientes a presionACEROS PARA TUBERIA Y EMPALMES

ACEROS PARA CEMENTACIN

ASTMEspesorA 365100A 283 Gr B5100A 283 Gr C5100A 283 Gr D5100A 573 Gr 55540A 573 Gr 65540A 573 Gr 70540

ASTMEspesorA 572 Gr 505 50A 572 Gr 605 50A 572 Gr 655 50

ASTMEspesorA 285 Gr A/B/C5100A 537 class 1580A 516 Gr. 55580A 516 Gr. 60580A 516 Gr. 65680A 516 Gr. 70680A 387 Gr. 11880A 387 Gr. 12880

Calidad Acc. API 5LEspesorX608 60X658 60X708 60

CalidadEspesor16MnCr58 80

ACEROS INOXIDABLES: XXX

SERIE 200-300. AUSTENITICOS.

SERIE 400. FERRITICOS MARTENSITICOS.

DUPLEX (FERRITA-AUSTENITA)

ENDURECIBLES POR PRECIPITACIN.

Asociacin Colombiana de Soldadura ACSCOMPOSICIN QUMICA DE ACEROS INOXIDABLES


ACEROS INOXIDABLES.AUSTENITICOS.

La caracterstica principal de estos aceros es que tienen un alto contenido de nquel seguido de manganeso y nitrgeno; la aleacin se completa con cromo, molibdeno y a veces cobre, titanio, niobio. Poseen muy buenas propiedades a alta temperatura y excelentes valores de resistencia al impacto a bajas temperaturas.

ACEROS INOXIDABLES. FERRITICOS.Su alto contenido de cromo permite que exista esta micro estructura; son usados en trabajos de alta temperatura y en medios sulfurosos presentan buenos comportamientos.Las aplicaciones son en calderas, industria qumica, petroqumica; decoracin.AISI 430, AISI 446

ACEROS INOXIDABLES. MARTENSITICOS. Son los de mayor dureza, pero los de menor resistencia a la corrosin, sus aplicaciones son donde actan fenmenos de desgaste y corrosin en conjunto como en turbinas elctricas. Tambin tienen otras aplicaciones en medicina, odontologa y ortopedia.

ACEROS INOXIDABLES. DUPLEX

Estructura de Ferrita y Austenita, para mejorar la resistencia a la corrosin (Si, Cr, Ti, Mo, Al, V, C, Mn, N y Ni).Son magnticos, posee un lmite elstico superior a los austenticos que permiten reducir las dimensiones de las piezas sometidas a esfuerzos mecnicos. Uno de los mayores empleos de estos aceros est en la fabricacin de electrodos para soldar aceros austenticos y ferrticos.

ACEROS INOXIDABLES. ENDURECIBLES POR PRECIPITACIN

Buena resistencia a la corrosin, gran resistencia mecnica y caractersticas mecnica suficientemente buenas a elevadas temperaturas.Contienen N, Al, Co, B, Ti, Nb, Cu, P que forman compuestos intermetlicos con los restantes elementos de aleacin pasando a formar una solucin slida cuando se le somete a un tratamiento de disolucin a elevada temperatura.

FUNDICIONES.Son una familia de las aleaciones ferrosas, se pretenden que fundan en la forma deseada en vez de trabajar con ellos en estado slido.Las fundiciones producen excelentes aleaciones fundidas, puesto que se funden fcilmente, pues son muy fluidos en estado liquido y no forman pelculas superficiales indeseables cuando se vierten.

FUNDICIONES.Las fundiciones solidifican con una contraccin ligera a moderada durante la colada y el enfriamiento.Estas aleaciones tienen un amplio rango de resistencia y dureza y en la mayora de los casos son fciles de mecanizar.Pueden ser aleadas para producir una resistencia superior al desgaste, abrasin y corrosin.

FUNDICIONES.Tienen baja resistencia al impacto, poca resistencia en traccin y ductibilidad.Su costo es relativamente econmico y sencillas de producir. LOS PRINCIPALES TIPOS SON:Blanca.Gris.Nodular.Alta aleacin.

ACTIVIDADES1. Qu es la siderrgia?Se llama as al proceso de obtencin de aleaciones de hierro2. Qu es la metalrgia?Se llama as al proceso de obtencin del resto de metales3. Qu es el acero? Una aleacin de hierro con menos del 2% de carbono, bastante resistente, muy empleada en la industria y en la construccin.

Actividades4. El acero inoxidable es una aleacin de: Hierro, carbono, cromo y niquel5. Por qu las estructuras de los aviones se realizan de aleaciones de aluminio en vez de acero como los coches?El aluminio es tres veces ms ligero que el acero, adems es muy resistente a la corrosin y tiene una aceptable resistencia a los esfuerzos.6. El bronce es una aleacin de7. El latn es una aleacin decobre y estaocobre y cinc

Actividades8. Relaciona las siguientes columnasCerraduraCable elctricoVigaVentanaHoja de sierraAcero comnAluminioCobreAcero especialLatnConductor de electricidadAspecto decorativoInoxidableResistente a los esfuerzosDuro

9. Qu materias primas intervienen en la produccin de acero?Mineral de hierroMineral de carbnMinerales fundentesOxgeno inyectadoOtros elementos metlicos10. Relaciona las siguientes columnasSierra de arcoDoblar un alambreLimaCortar un tubo de aceroTaladradoraEliminar una rebabaAlicatesPerforar un perfilComps de puntasDoblar una chapa en ngulo rectoTijeras de chapaRecortar una pieza de chapaTornillo de bancoTrazar un crculo

ACTIVIDADES11. La aleacin de hierro con ms de un 2% de carbono, de fcil moldeo y resistente a la corrosin, recibe el nombre de:Fundicin12. El proceso de fabricacin de piezas con formas y relieves complicados que se realiza introduciendo el metal fundido en moldes, se llama:Fundicin y moldeo13. La prensa de troquelado,el torno y la fresadora son mquinas que se emplean para:Dar forma a las piezas metlicas quitando el material sobrante

*ES LA ALEACION HIERRO CARBONO CUYO CONTENIDO DE ESTE ELEMENTO VARIA ENTRE 0.008 AL 2 CON PRESENCIA DE MANGANESO Y SILICIO E IMPUREZAS DE FOSFORO Y AZUFRE.

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