aceros (tp edi)

ESPACIO DE DESARROLLO INSTITUCIONAL

E.D.I.

ELABORACIÓN DE MATERIAL DIDÁCTICO

TRABAJO PRÁCTICO

“APUNTE PARA LOS ALUMNOS”

Profesores: Sergio Gavino y Sergio Figueiredo

Alumnos: Acuña, Javier

Belmonte, Julio

González, Sandra

Varela, Alfredo

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo

ACEROS

Definición: Son aleaciones de Fe y C (que además suelen contener otros elementos,

considerados impurezas, como Silicio, Manganeso, Fósforo, Azufre y Cobre), en las

cuales el contenido de carbono oscila entre el 0,03 al 1,76%.(pudiendo llegar en teoría

hasta 2,1% de C).

El acero es un material versátil, resistente a la tracción, al desgaste, a la corrosión y al

calor. Se lo puede forjar, laminar, fundir, mecanizar y soldar.

Extradulces Dulces

Aceros no aleados Semidulces (o al carbono) Semiduros

Duros Extraduros

Según su composición Química Para construcción

Inoxidables Aceros aleados Resistentes al calor (o especiales) Resistentes al desgaste

Para imanes permanentes Para herramientas

ACEROS NO ALEADOS (O AL CARBONO):

Son aquellos cuyo porcentaje aleado no alcanza los límites indicados en la tabla:

Elemento % de aleaciónAluminio 0,1Bismuto 0,1Circonio 0,1Cobalto 0,1Selenio 0,1Telurio 0,1Vanadio 0,1Volframio 0,1Boro 0,0008Cobre y plomo 0,4Cromo y níquel 0,3Manganeso 1,6Molibdeno 0,08Niobio y titanio 0,05Silicio 0,6

Página 2

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoEstos de acuerdo al % de carbono se los subdivide en:

- Extradulces = 0,1 a 0,2 % de C

- Dulces = 0,2 a 0,3 % de C

- Semidulces = 0,3 a 0,4 % de C

- Semiduros = 0,4 a 0,5 % de C

- Duros = 0,5 a 0,6 % de C

- Extraduros = 0,6 a 1,76 % de C

Ejemplos de aplicaciones y usos:Aceros extradulces y dulces para la fabricación de clavos y tornillos; aceros

semiduros y semisuaves en la producción de martillos, hachas y llaves y aceros

duros y extraduros para formones, brocas y algunas herramientas de corte.

Es importante destacar que suave y dulce son sinónimos en lo que respecta a

aceros, y depende de la bibliografía consultada.

ACEROS ALEADOS (O ESPECIALES):Página 3


El porcentaje del elemento aleado sobrepasa el límite fijado en la tabla N°1. Tienen

como elementos de aleación por ejemplo: Níquel (Ni), Cromo (Cr), Molibdeno (Mo),

Vanadio (V), Wolframio (W), Circonio (Zr), Cobre (Cu), etc.

Los podemos encontrar como:

1) Aceros para construcción

2) Aceros inoxidables

3) Aceros resistentes al calor

4) Aceros resistentes al desgaste

5) Aceros para imanes permanentes

6) Aceros para herramientas

1) ACEROS PARA LA CONSTRUCCIÓN :

Son aceros que contienen pequeños porcentajes de elementos de aleación

como ser níquel, cromo, molibdeno y vanadio. Son aceros básicos y de calidad

no aleados, que por su límite de fluencia y resistencia a la tracción se emplean

en la construcción de edificios, puentes, depósitos, automóviles y maquinaria.

Los aceros de forma y los en barra, alambres y productos laminados y piezas de

forja fabricados con aceros que cumplen esta norma, se emplean para piezas

soldadas, forjadas y roscadas. No se utilizan para la fabricación de

herramientas.

2) ACEROS INOXIDABLES :

Agrupa a todas las aleaciones de hierro, carbono y cromo con adiciones de

otros elementos en proporciones variables, siendo el cromo el elemento principal

caracterizadas por una elevada resistencia a la oxidación y corrosión por obra de

Página 4

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredoagentes externos. Tal familia de aceros está en continuo desarrollo, y hoy se

puede afirmar prácticamente que para cada agente corrosivo (sea este ácido o

base), y para cada condición de ejercicio (atmósferas industriales, ambientes

húmedos, temperaturas elevadas, etc.), ha sido encontrado el acero apto para

resistirlo.

La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables es debida a una delgada

película de óxido de cromo que se forma en la superficie del acero; como

consecuencia del agregado de elementos como cromo (principalmente), níquel

(segundo en importancia), molibdeno, titanio, y otros.

El Instituto estadounidense del hierro y el acero (A.I.S.I American Iron and Steel

Institute) ha designado como el 10% de Cr como la línea divisoria entre aceros

aleados y aceros inoxidables.

Atendiendo a la estructura predominante de cada tipo, se los puede clasificar en tres tipos:

a) Austeníticos:

Tienen un contenido de Cr mayor al 17% y de Ni mayor al 7%, lo que los

convierte en un metal amagnético de baja conductividad térmica. Se

caracterizan por tener muy buena resistencia a los agentes atmosféricos, por ser los aceros que tienen mayor resistencia a la acción corrosiva de los ácidos y a las elevadas temperaturas, su

baja dureza les otorga una excelente ductibilidad, además de buena

resistencia mecánica y a la oxidación.

Ejemplos: Grados 301, 302, 304, 310S, 316, 316L, 321 y 347.

Usos y aplicaciones: se los emplea para fabricar partes de aviones,

vagones de ferrocarril, chasis de camiones, etc.

b) Martensíticos:

La martensita es una fase rica en carbono, frágil y extraordinariamente

dura. Los aceros inoxidables martensíticos tienen la característica común

de ser magnéticos y endurecibles por tratamiento térmico. Estos aceros

contienen Cromo entre 11,5 a 18% y carbono entre 0,1 a 1,2%.

Ejemplos: Grados 403, 410 y 420.

Se los utiliza en la fabricación de herramientas y utensilios cortantes,

toberas de turbinas, elementos rotantes de bombas, bulonería y columnas

de destilación para la industria petroquímica.

Página 5

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredoc) Ferríticos :

Son aleaciones de Fe, C y Cr con o sin agregados de Al, Níquel, Titanio y

Niobo. Son los que mayor contenido de Cr (desde 15 a 27 %), con un

porcentaje de C que ronda entre el 0,12 a 0,35.

Ejemplos: Grados 405, 409, 430 Ti, 430 Nb y 430 F.

Usos y aplicaciones: maquinaria para la industria alimenticia, recipientes,

intercambiadores de calor, utensilios de cocina, cocinas, piletas,

mostradores frigoríficos, quemadores de gas, revestimientos,

silenciadores y escapes de automóviles.

3) ACEROS RESISTENTES AL CALOR:

Son empleados para piezas sometidas a corrosiones a alta temperatura y por

eso son usados en motores térmicos y en instalaciones químicas. (Ejemplo:

válvulas para elevadas presiones de vapor, hornos, en la industria petrolera,

etc.). Para tales fines son muy usados los aceros de medio contenido de Cr con

Mo o Si, o ambos.

TEMPERATURA % ELEMENTOS DE ALEACIÓN

Hasta 600°C Aceros al 6% de Cr con Mo.

Hasta 750°C Aceros al 12% de Cr.

Para temperaturas superiores a los 750°C se utilizan aceros al Cr-Ni, por

ejemplo:

TEMPERATURA % ELEMENTOS DE ALEACIÓN

Hasta 950°C Aceros al 24% de Cr y 12% de Ni.

Hasta 1100°C Aceros al 24% de Cr y 20% de Ni.

Hasta 1200°C Aceros al 15% de Cr y 33% de Ni

Como se puede observar en estos ejemplos, al aumentar los % de Ni, se

aumenta la resistencia del acero a mayores temperaturas.

Página 6


4) ACEROS RESISTENTES AL DESGASTE :

Se caracterizan por su elevada dureza y tenacidad. Se emplea mucho el acero

al 12 – 14% de manganeso, estos aceros tienen como límite: C 0,9 a 1,5%, Mn

10 a 14%, Si 0,4 a 0,6%; se les suele añadir hasta un 2 – 3% de Ni.

Estos aceros son usados para la construcción de prensas, mandíbulas, corazas

y órganos de máquinas sujetas a desgaste.

Para mecanizar los aceros al manganeso es preciso recalentarlos a una

temperatura de alrededor de 600°C. Una vez mecanizados, se someten las

piezas a temples entre los 1000 – 1100°C para restablecer su tenacidad.

5) ACEROS PARA IMANES PERMANENTES :

Son de común empleo en magnetos, motores, contadores, reguladores,

altavoces, micrófonos, etc.

Las propiedades magnéticas de un acero están relacionadas con la dureza,

dado que las aleaciones que le confieren al acero propiedades magnéticas

permanentes son normalmente muy duras.

Ejemplos: acero al carbono (0,9 a 1,2% de C), son imanes permanentes

discretos. Como imanes permanente de mejor calidad tenemos aceros al Cr, al

Página 7

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoCr – cobalto –tungsteno (realizándole un temple a elevada temperatura) o al Cr

10% - cobalto 6 a 15%, siendo estos últimos poco mecanizables.

Es importante reconocer que en la actualidad estos aceros están siendo

reemplazados por una aleación denominada “ALNICO”, la cual consiste en 12-

16% de Aluminio, 20-30% de Níquel, 18-30% de cobalto y carbono lo más bajo

posible (0,03% máximo), 0 a 4% de cobre y 0 a 10% de titanio. A posteriori, a

esta aleación se le realiza un tratamiento térmico que consiste en temple a 1200

- 1250°C y revenido a 600 – 700°C.

6) ACEROS PARA HERRAMIENTAS :

Los aceros al carbono comunes no resisten gran velocidad de corte,

recalentándose durante el trabajo en la máquina herramienta y perdiendo el

temple. Los aceros especiales para herramientas llamados comúnmente

“aceros rápidos”, permiten gran velocidad de corte porque no pierden el temple

en caliente. Los elementos básicos para estos aceros son wolframio o

tungsteno, cromo y eventualmente vanadio. Más preciso es subdividir estos

aceros en:

Aceros % de W % de Cr % de V % de CSemirápidos 12 – 14 2 – 3 ------- 0,8

Rápidos 18 3 – 6 0,1 0,7Extrarápidos 18 - 19 4 - 7 0,1 – 0,8 0,7

Página 8


PRESENTACIÓN COMERCIAL DE LOS ACEROS:

Pletinas, plano o planchuela __Triangular

BarrasCuadrado

Redondo

Hexágono

Alambres

U

Ángulo

Te

Doble Te Perfiles

Zeta

Tubo

Cuadrado hueco

Correa

Palastros: Bobinas de chapa, hojalata, chapa laminada, etc.

Página 9


Clasificación SAE de Aceros: (según la numeración)

Página 10

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoLa inmensa variedad de aceros que pueden obtenerse por los distintos porcentajes de

carbono y sus aleaciones con elementos como el cromo, níquel, molibdeno, vanadio,

etc., ha provocado la necesidad de clasificar mediante nomenclaturas especiales, que

difieren según la norma o casa que lo produce para facilitar su conocimiento y

designación.

La SAE emplea, a tal fin, números compuestos de cuatro o cinco cifras, según los

casos, cuyo ordenamiento caracteriza un determinado acero.

El significado de dicho ordenamiento es el siguiente:

Primera cifra 1 caracteriza a los aceros al carbonoPrimera cifra 2 caracteriza a los aceros al níquelPrimera cifra 3 caracteriza a los aceros al cromo-níquelPrimera cifra 4 caracteriza a los aceros al molibdenoPrimera cifra 5 caracteriza a los aceros al cromoPrimera cifra 6 caracteriza a los aceros al cromo-vanadioPrimera cifra 7 caracteriza a los aceros al tungstenoPrimera cifra 8 caracteriza a los aceros al cromo-níquel-molibdenoPrimera cifra 9 caracteriza a los aceros al silicio-manganeso

En los aceros simples (un solo elemento predominante), las dos últimas cifras

establecen el porcentaje medio aproximado de C en centésimo 1%, cuando el tenor

del mismo no alcanza al 1%.- Por último, la intermedia indica el porcentaje o, en forma

convencional, el contenido preponderante de la aleación, tal el caso de los aceros al

Cr-Ni, en los que la segunda cifra corresponde al % de Ni.

Mediante el número SAE, los aceros al carbono, de hasta 1% de C, pueden ser

fácilmente identificados; así por ejemplo, un SAE 1025 indica:

Primera cifra 1 acero al carbonoSegunda cifra 0 ningún otro elemento de aleación predominanteÚltima cifras 25 0.25% de carbono medio aproximado de carbono.

La composición química porcentual de los aceros que corresponden a esta designación

es:

C = 0.22-.028 %; Mn = 0.30-0.60 %; S = 0.05 % máx.; P = 0.04 %máx.

Página 11

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoDonde puede observarse que el manganeso (Mn), azufre (S) y el fósforo (P) no son

considerados como factores capaces de dotar a la aleación de propiedades especiales,

por no alcanzar el porcentaje mínimo de 1.5 %, 0.08 % y 0.1 %, respectivamente,

requerido para ello.

Para ampliar la gama de aceros posibles de clasificar, la SAE los determina, en

algunos casos, con cinco cifras, de manera que la segunda y la tercera indiquen el

porciento del elemento preponderante; así por ejemplo: el acero SAE 71660 resulta al

tungsteno con el 16 % de W (15 al 18 %) y 0.60 % de C (0.50 al 0.70 %).

Aclaramos que, si bien la primera cifra (elemento que le da su nombre a la aleación de

acero), y las dos últimas (tenor de carbono) cumple casi rigurosamente con lo indicado

precedentemente, no ocurre lo mismo con la intermedia (segunda y tercera si son

cinco), debido a que por necesidad o conveniencia se las elige, algunas veces, en

forma arbitraria y de manera que el número completo defina perfectamente a un tipo de

acero.

En la clasificación SAE se ha determinado a los metales de mayor uso en automotores;

es por ello que los aceros al carbono sólo tienen designación convencional para

aquellos que hasta el 1 % y los cuaternarios (Cr-Ni, Cr-Mo, etc.) y complejos (Cr-Ni-Mo,

etc.) no responden en sus números, a los vistos.

BIBLIOGRAFÍA: Página 12


Tecnología de la fundición. Ing. Edoardo Capello. Ed. Gustavo Gili, S.A. Barcelona. (3er. Edición). 1974.

Tecnología industrial I. Francisco S. Rodríguez. Ed. McGraw-Hill. Buenos Aires. 2004.

Nueva Feria Argentina. Boletín de divulgación técnica. N°10. 2001.

Apuntes de la Cátedra Tecnología de los Materiales. Ing. Arrayo. UTN Regional Gral. Pacheco. 2004.

Página 13

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoÍNDICE:

Definición ………………………………………………………………….. pág. 2

Clasificación según su composición química …………………………. pág. 2

Aceros al carbono …………………………………………..................... pág. 2

Ejemplo de aplicaciones y usos ………………………………………… pág. 3

Aceros aleados …………………………………………………………… pág. 4

Aceros para la construcción …………………………………………….. pág. 4

Aceros inoxidables ……………………………………………………….. pág. 4

Aceros resistentes al calor ………………………………………………. pág. 6

Aceros resistentes al desgastes ………………………………………... pág. 7

Aceros para imanes permanentes ……………………………………… pág. 7

Aceros para herramientas ……………………………………………….. pág. 8

Presentación comercial de los aceros ………………………………….. pág. 9

Clasificación SAE de los aceros ………………………………………… pág. 11

Bibliografía ………………………………………………………………… pág. 13

Página 14

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoTRABAJO PRÁCTICO: ACEROS

1. Define que son los aceros.

2. ¿Cómo se los clasifica según su composición química?

3. A los aceros al carbono, se los subdivide en: …………………. cita ejemplos.

4. ¿Qué son los aceros aleados?

5. A los aceros aleados, se los puede encontrar como ………………………… indica

las principales características de cada uno de ellos y sus aplicaciones.

6. ¿Qué porcentaje de cromo es considerado como la línea divisoria entre aceros

aleados e inoxidables por el A.I.S.I.?

7. ¿Cuáles son los tipos de aceros inoxidables, según su estructura predominante?

8. Indica ejemplos de grados, usos y aplicaciones de estos materiales.

9. En que equipos e instalaciones son utilizados los aceros resistentes al calor.

10.¿Cómo influye el porcentaje de níquel es estos aceros?

11.En los aceros resistentes al desgaste, ¿Cuál es principal elemento de aleación?

¿Para que se los usa a estos aceros?

12.¿Por qué aleación están siendo reemplazados los aceros para imanes

permanentes?

13.¿Cómo se los divide a los aceros para herramientas? ¿Cuáles son los

elementos de aleación más importantes en estos aceros?

14.Según la clasificación de aceros S.A.E. ¿Qué elementos se identifican en un

acero 1020? ¿En que industria son más utilizados estos aceros?

Página 15

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela AlfredoEVALUACIÓN

Para evaluar a los alumnos, los mismos deberán responder cinco ítems (a los fines de

la calificación, cada ítem contestado correctamente tendrá un valor de dos puntos);

habiéndose previsto dos temas, tema 1 y tema 2.

Cabe destacar que a cada educando se le proveerá, con soporte papel, el tema que le

fuere asignado.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-

Evaluación de Tecnología de los Materiales Tema: 1 Fecha: ........................

Apellido y nombre del alumno: .........................................................................................

Año y división: .........................................

1)- ¿Qué % de carbono tienen los aceros extraduros y para qué se los utiliza?

2)- ¿Qué son los aceros aleados? Cite ejemplos.

3)- Defina que es un acero inoxidable.

4)-¿Cómo se clasifican los aceros al carbono? Desarrolle el tema.

5)- Según la numeración de aceros S.A.E, ¿qué tipo de acero es un 1025?

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-

Evaluación de Tecnología de los Materiales Tema: 2 Fecha: ........................

Apellido y nombre del alumno: .........................................................................................

Año y división: .........................................

1)- ¿Qué % de carbono tienen los aceros extradulces y para qué se los utiliza?

2)- ¿Qué aleación está reemplazando a los aceros para imanes permanentes?

3)- Defina que es un acero.

4)-¿Cómo se clasifican los aceros según su composición química? Desarrolle el tema.

5)- Según la numeración de aceros S.A.E, ¿qué tipo de acero es un 1020?

Página 16

E.E.S.T. N1 – SAN PEDRO Varela Alfredo--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-

Página 17

aceros (tp edi)

Technology