libro tecnico aceros recopilado-libre

GUA Y TABLAS TCNICAS

DE LOS ACEROS

Segunda Edicin

SERVICIOS Y FABRICACIONES

FABRICACIONES

Desarrollo y fabricacin de partes o componentes para maquinaria pesada en industrias del sector petrolero, . minero, constructor, cementero, naval, textil, metalmecnico, entre otras

Fabricacin de baldes para retroexcavadoras Fabricacin de partes de plantas asfaltadoras y plantas trituradoras Fabricacin de vibro compactadores para aplanadoras Fabricacin de lmina atizada para construccin de tneles viales Fabricacin de tanques de almacenamiento Fabricacin de plataformas para maquinara pesada Fabricacin y desarrollo de estructuras para la industria naval

SERVICIOS

Corte de lminas en cualquier forma y tamao, espesor hasta 260mm. Corte de aceros con sierras CNC hasta 24in de dimetro. Corte en Pantgrafo CNC - Plasma de alta definicin Mesa 12m de longitud. Servicio de taladro fresador radial para perforaciones hasta 2in de dimetro Corte con Cizalla CNC hasta 19mm de espesor por 3.0m y 6.0m. Dobles de lamina Maquinara CNC, hasta 19mm de espesor por 3.0m. Rolado Maquinara CNC, hasta 38mm de espesor por 3.0m. Embombado de tapas para tanques Desarrollos en programa de Autocad e Inventor Perforaciones en taladro fresador radial, hasta 3.0in Puentes gras con capacidad hasta 10 toneladas

PRODUCTOS LAMINAS / PLATES ASTM A36 Hot Rolled SAE 304 316 INOXIDABLES NAVAL A131 gr A SAE 1045 Hot Rolled ALFAJOR A572 gr 50

ANTIDESGASTE ALUMINIO A283 gr C

COLD ROLLED GALVANIZADA

Laminas A131 gr A; A572 gr 50 y A283 gr C con certificacin ABS y Lloyds Register.

PERFILERA / PROFILES NGULOS VIGAS IPE - HEA - U - W - WF - IPN

PLATINAS TUBERA

BARRA LISA ALUMINIO

BARRA CORRUGADA GALVANIZADA

BARRAS / BARS SAE 1020 Calibrados y/o Torneados, Negros: hasta 24in de dimetro

SAE 1045 Calibrados y/o Torneados, Negros: hasta 24in de dimetro

SAE 4140 Bonificados o Torneados, Negros; hasta 24in de dimetro

SAE 4340 Bonificados o Torneados, Negros; hasta 24in de dimetro

SAE 8620 Recocidos Negros o Torneados; hasta 24in de dimetro

SAE 12L14

BARRAS PERFORADAS SAE 1518 / ST- 52

INOXIDABLES SAE 304 SAE 316; hasta 10 de dimetro ACERO PLATA 115 CRV 3; milimtrico y en pulgadas FUNDICIONES POR PROCESO DE COLADA CONTINUA

- FC200, FC300 Hierro Gris: hasta 20in de dimetro

- FE45012 Nodular Ferrtico: hasta 20in de dimetro

FE55006 Nodular Perltico: hasta 20in de dimetro

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GUA Y TABLAS TCNICAS DE LOS ACEROS

Departamento de Ingeniera

Compilado por: Ing. Arley Alberto Pea Puerta

Ing. Hugo Alexander Rendn Marn

MEDELLN Enero de 2013

(4) 4484340 (5) 6670523 La lnea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S


CONTENIDO

pg.

1. GENERALIDADES DE LA COMPAA 1.1 DIRECCIONAMIENTO ESTRATGICO 1.1.1 NUESTRA MISIN 1.1.2 NUESTRA VISIN 1.1.3 NUESTRA POLTICA DE CALIDAD 1.1.4 OBJETIVOS DE CALIDAD MARCO METODOLOGICO 2. EL ACERO 2.1 CLASIFICACIN DEL ACERO 2.1.1 ACEROS AL CARBONO 2.1.1.1 Aceros de bajo carbono 2.1.1.2 Aceros de medio Carbono 2.1.1.3 Aceros de alto Carbono 2.1.2 ACEROS ALEADOS 2.1.2.1 Aceros estructurales 2.1.2.2 Aceros para herramienta 2.1.2.3 Aceros especiales 2.1.3 ACEROS DE BAJA ALEACIN Y ALTA RESISTENCIA 2.1.4 ACEROS DE ALTA ALEACIN - INOXIDABLES 2.2 ELEMENTOS DE ALEACIN EN LOS ACEROS (COMPONENTES) 2.3 PROPIEDADES MECNICAS DE LOS ACEROS 2.3.1 RESISTENCIA AL DESGASTE 2.3.2 TENACIDAD 2.3.3 MAQUINABILIDAD 2.4 CLASIFICACIN AISI / SAE DE LOS ACEROS 2.4.1 TIPOS DE ACERO Sistema de designacin de acuerdo a su composicin 2.4.1.1 Aceros al Carbono 2.4.1.2 Aceros al Manganeso 2.4.1.3 Aceros al Nquel 2.4.1.4 Aceros al Nquel Cromo 2.4.1.5 Aceros al Molibdeno 2.4.1.6 Aceros al Cromo Molibdeno 2.4.1.7 Aceros al Nquel Cromo Molibdeno 2.4.1.8 Aceros al Cromo



2.4.1.9 Aceros al Cromo Vanadio 2.4.1.10 Aceros al Silicio Manganeso 2.4.2 RESUMEN DE CLASIFICACIN AISI / SAE DE LOS ACEROS 2.5 CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO 2.5.1 FORMAS ALOTRPICAS DEL HIERRO 2.5.2 ALEACIONES HIERRO - CARBONO 2.5.2.1 Ferrita 2.5.2.2 Cementita 2.5.2.3 Perlita 2.5.2.4 Austenita 2.5.2.5 Martensita 2.5.2.6 Bainita 2.5.2.7 Ledeburita

2.5.3 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE LAS ALEACIONES Fe - C 2.5.3.1 Diagrama Fe - C 2.6 ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS CARACTERSTICAS DE LOS ACEROS 2.6.1 ANLISIS QUMICO 2.6.2 ENSAYOS METALOGRFICOS 2.6.3 ENSAYOS MICROSCPICOS 2.6.4 ENSAYOS MACROSCPIOCOS 2.6.5 ENSAYOS DE DUREZA 2.6.5.1 Dureza BRINELL (HB) 2.6.5.2 Dureza ROCKWELL (HR) 2.6.5.3 Ensayo de Microdureza VICKERS (NDV) 2.6.6 ENSAYOS DE TRACCIN 2.6.6.1 Deformacin o Alargamiento 2.6.6.2 Deformacin Elstica y Plstica 2.6.6.3 Mdulo de Elasticidad 2.6.6.4 Lmite Elstico 2.6.6.5 Resistencia mxima a la tencin 2.6.6.6 % de Elongacin (Estiramiento) 2.6.6.7 % de reduccin de rea 2.6.6.8 Esfuerzo de Fluencia 2.6.6.9 Lmite de Fluencia 2.6.6.10 Ductilidad 2.6.6.11 Tensin Real Deformacin Real 2.6.7 ENSAYOS DE RESILENCIA (ENSAYO DE IMPACTO)



2.6.8 ENSAYO DE TORSIN 2.6.9 ENSAYO DE COMPRESIN (RECALQUE) 2.7 ACABADO Y TRATAMIENTO DE LOS MATERIALES 2.7.1 TRATAMIENTOS TRMICOS 2.7.1.1 Recocido 2.7.1.1.1 Homogenizacin 2.7.1.1.2 Regeneracin 2.7.1.1.3 Contra Acritud 2.7.1.1.4 Estabilizacin 2.7.1.2 Temple 2.7.1.2.1 Fases del temple 2.7.1.2.2 Velocidad crtica del temple 2.7.1.2.3 Factores que influyen en la prctica del temple 2.7.1.3 Revenido 2.7.1.4 Normalizado 2.7.2 TRATAMIENTOS TERMOQUMICOS 2.7.2.1 Cementacin 2.7.2.2 Nitruracin 2.7.2.3 Cianuracin 2.7.2.4 Carbonitruracin 2.7.2.5 Sulfunizacin 2.7.3 TRATAMIENTOS MECNICOS 2.7.3.1 Tratamientos trmicos en caliente 2.7.3.2 Tratamientos trmicos en frio 2.7.3.2.1 Calibrado o Trefilado 2.7.3.2.2 Torneado 2.7.3.2.3 Rectificado 2.7.4 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES 2.7.4.1 Metalizacin 2.7.4.2 Cromado Duro 3. FICHAS TCNICAS DE LOS ACEROS SEGN SU CLASIFICACIN 3.1 ACEROS AL CARBONO 3.1.1 BAJO CARBONO 3.1.2 MEDIO CARBONO 3.1.3 ALTO CARBONO

- AIS SAE 1020 - AISI / SAE 1045



- AISI / SAE 1060 - AISI / SAE 12L14

3.2 ACEROS DE BAJA Y MEDIA ALEACIN - AISI / SAE 4140 - AISI / SAE 4340 - AISI / SAE 8620 - AISI / SAE 9840

3.3 ACEROS ALEADOS 3.3.1 BARRAS PERFORADAS

- SAE 1518 - ST-52

3.3.2 ACEROS INOXIDABLES 3.3.2.1 Aceros Inoxidables Ferrticos

- AISI 409 - AISI 430

3.3.2.2 Aceros Inoxidables Martensitcos - AISI 410 - AISI 416

3.3.2.3 Aceros Inoxidables Austenticos - AISI 304 / 304L - AISI 316 / 316L

3.3.2.4 Aceros Inoxidables Refractarios 3.3.2.5 Acero Plata 3.4 FUNDICIONES 3.4.1 MTODO DE OBTENCIN FABRICACIN 3.4.2 VENTAJAS 3.4.3 BENEFICIOS POR PROCESO DE COLADA CONTINUA 3.4.4 APLICACIONES MS COMUNES 3.5 HIERRO FUNDIDO GRIS Aplicaciones tpicas 3.5.1 HIERRO GRIS / FC200 PERLTICO/FERRTICO 3.5.2 HIERRO GRIS / FC300 PERLTICO 3.6 HIERRO NODULAR 3.6.1 HIERRO NODULAR FERRTICO/PERLTICO FE45012 3.6.2 HIERRO NODULAR PERLTICO/FERRTICO FE55006 3.7 TRATAMIENTOS TRMICOS PARA LOS HIERROS FUNDIDOS GRISES Y NODULARES 3.8 INFORMACIN COMPLEMENTARIA DE LAS FUNDICIONES



4 MATERIALES NO FERROSOS 4.1 BRONCE 4.1.1 BRONCES DE CAN 4.1.2 BRONCES AL ESTAO 4.1.3 BRONCES PLOMADOS 4.1.4 BRONCES AL ALUMINIO 4.1.5 BRONCES AL MANGANESO

FICHAS TCNICAS - SAE 40 - SAE 63 - SAE 62 - SAE 64 - SAE 620 - SAE 65

4.2 ALUMINIO 4.2.1 CARACTERSTICAS TCNICAS 4.2.2 APLICACIONES 5 FICHAS TCNICAS DE LAS PLANCHAS (LAMINAS) 5.1 LAMINAS HOT ROLLED LAMINADAS EN CALIENTE 5.1.1 CALIDAD ESTRUCTURAL

- ASTM A36 - ASTM A-283 GR C - ASTM A-131 GR C - NAVAL

5.1.2 PLACAS DE CALIDAD PARA RECIPIENTES A PRESIN - ASTM A-516 GR 70 - ASTM A-285 GR C - ASTM A-515 GR 70

5.1.3 PLACAS DE ALTA RESISTENCIA / BAJA ALEACIN - ASTM A-572 GR 50 - ASTM A-588 GR B

5.2 LAMINAS DE ACERO 1045 5.3 LAMINA DE ACERO ANTIDESGASTE

- ABRAZO 400 - RAEX

5.3.1 COMPARACIN DE REFERENCIAS EN LAMINA ANTIDESGASTE 5.4 LAMINA ALFAJOR 5.5 LAMINA GALVANIZADA 5.6 LAMINA ACEITADA Y DECAPADA 5.7 LAMINA MARCAHVANTI (ATIZADA) PARA ENCOFRADO DE TNELES 5.8 MALLAS ELECTROSOLDADAS PARA REFUERZOS DE CONCRETO



6 CONCEPTOS GENERALES DE SOLDADURA 6.1 LA SOLDADURA COMO UNIN METLICA 6.2 NATURALEZA DE LAS SUPERFICIES METLICAS 6.3 CLASIFICACIN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA 6.4 CLASIFICACIN GENERAL DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA 6.5 LA SOLDADURA ELECTRICA POR ARCO 6.5.1 SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO MANUAL CON ELECTRODO METLICO REVESTIDO 6.5.2 NOCIONES DE ELECTRICIDAD CON RELACIN AL ARCO ELECTRICO 6.5.3 MAQUINAS DE SOLDAR POR ARCO ELECTRICO 6.5.3.1 Clases de mquina para soldar por arco elctrico 6.5.4 CARACTERSTICA ESTTICA Y DINMICA 6.5.5 CICLOS DE TRABAJO 6.6 SIMBOLOGA EN LA SOLDADURA 6.6.1 UBICACIN ESTNDAR DE LOS ELEMENTOS DE SIMBOLOGA EN LA SOLDADURA 6.7 PROBLEMAS Y EFECTOS COMUNES EN LA SOLDADURA DE ARCO 7 TABLAS TCNICAS DE CONSULTA



NDICE DE TABLAS pg.

Tabla 1 Elementos de aleacin en los aceros Tabla 2 Sistemas de designacin de los tipos de aceros Tabla 3 Nomenclatura SAE para los aceros Tabla 4 Composicin qumica para los aceros al carbono Tabla 5 Equivalencias de normas para los aceros al carbono Tabla 6 Composicin qumica para los aceros de baja y media aleacin Tabla 7 Equivalencias de normas para los aceros de baja y media aleacin Tabla 8 Caractersticas y aplicaciones de los aceros inoxidables Tabla 9 Composicin qumica de los aceros inoxidables ferrticos Tabla 10 Composicin qumica de los aceros inoxidables martensticos Tabla 11 Composicin qumica de los aceros inoxidables austeniticos Tabla 12 Propiedades de los aceros inoxidables refractarios Tabla 13 Peso terico para los aceros inoxidables redondos (kg/m) Tabla 14 Aplicaciones de las fundiciones Tabla 15 Aplicaciones tpicas en Hierro Gris Tabla 16 Dureza y lmite de resistencia a la traccin del FC 200 Tabla 17 Dureza y lmite de resistencia a la traccin del FC 300 Tabla 18 Aplicaciones tpicas del Hierro Nodular Tabla 19 Propiedades mecnicas del hierro gris y del hierro nodular Tabla 20 Propiedades qumicas y fsicas de los Bronces Tabla 21 Caractersticas tcnicas del Aluminio Tabla 22 Composicin qumica de los aceros ASTM A-36 Tabla 23 Requerimientos de tensin para aceros ASTM A-36 Tabla 24 Comparacin de referencias en lamina antidesgaste Tabla 25 Dimensiones de grafiles Tabla 26 Designacin, dimensiones y cuanta de refuerzo para mallas electrosoldadas



Tabla 27 Tolerancias dimensionales de mallas electrosoldadas Tabla 28 Grafiles para mallas electrosoldadas Propiedades mecnicas Tabla 29 Requisitos de resistencia al cortante en soldadura Mallas electrosoldadas Tabla 30 Problemas y defectos comunes en la soldadura al arco Tabla 31 Definicin de las unidades bsicas del Sistema Internacional de medidas Tabla 32 Unidades deivadas del Sistema Internacional de medidas Tabla 33 Prefijos del Sistema Internacional de medidas Tabla 34 Unidades bsicas en diferentes sistemas de unidades Tabla 35 Factores de conversin de unidades bsicas y derivadas Tabla 36 Frmulas Tabla 37 Tablas de Conversin de Dureza - Basado en Brinell (Aproximado) Tabla 38 Conversin de pulgadas a milimetros Tabla 39 Medidas entre aristas de cuadrados hexagonos y octgonos Tabla 40 Pesos tericos para los aceros (kg/m) Tabla 41 kg/m para Barras Perforadas Tabla 42 Tolerancias de suministro para Barras Perforadas Tabla 43 Aplicaciones de los Bronces Tabla 44 Efecto de las propiedades mecnicas por los elementos de aleacin Tabla 45 Smbolos del Mecanizado Calidad Superficial Tabla 46 Profundidad aproximada de la capa cementada con diferentes temperaturas y tiempos (pulgadas) Tabla 47 Profundidad aproximada de la capa cementada con diferentes temperaturas y tiempos (pulgadas) Tabla 48 Mecanizado - Tolerancias ISO Tabla 49 Aceros para refuerzos de concreto (BARRAS Y ALAMBRONES) Tabla 50 Peso Terico para Acero Inoxidable redondos Tabla 51 Tabla de Pesos Teoricos Para Hierro Gris Nodular Tabla 52 Comparacin entre normas para Lamina Estructural al Carbono Tabla 53 Laminas COLD ROLLED o Laminadas en Fro Tabla 54 Dimensiones y pesos de laminas comerciales



Tabla 55 Dimensiones y pesos de planchas comerciales Tabla 56 Laminas Galvanizadas - Especificaciones Tcnicas Tabla 57 Dimensiones y pesos de laminas de acero Galvanizado Tabla 58 Tabla de pesos tericos para ALUMINIOS Tabla 59 LAMINAS DE ACERO INOXIDABLE Tabla 60 Peso terico aproximado de las laminas de acero inoxidable Tabla 61 Perfiles tipo Americano Calidades de aceros y tolerancias Tabla 62 ngulo tipo americano de lados iguales Tabla 63 ngulo de lados iguales (milimtricos) Tabla 64 Perfil U o C estndar americano Tabla 65 Perfiles en U o C estndar europeo UPN y perfil C seccin pequea Tabla 66 Tolerancias de perfiles estructurales: U, UPN, UAP, C Tabla 67 Perfil I liviano de alas paralelas IPE Tabla 68 Perfil I estndar americano S Tabla 69 Perfil I estndar europeo IPN Tabla 70 Tolerancias de perfiles estructurales: IPN, IPE, HE, HD, HP, UB, UC, W Tabla 71 Perfil H americano de ala ancha o WF Tabla 72 Perfil H europeo de ala ancha HEA Tabla 73 Perfil H de ala ancha (columnas) HD Tabla 74 Perfil H de ala extraancha HL y HX Tabla 75 Perfil H de ala ancha (pilotes) - HP Tabla 76 Equivalencias entre perfiles europeos (IPE, HE, IPN, HD) y americanos (WF y S) Tabla 77 Platinas calidad comercial laminada en Caliente Tabla 78 Tubera de acero estructural CUADRADA Tabla 79 Tubera de acero estructural REDONDA Tabla 80 Tubera de acero estructural RECTANGULAR Tabla 81 Tubera de acero negra y galvanizada CERRAMIENTO Tabla 82 Tubera de Acero para fabricacin de muebles REDONDOS



Tabla 83 Tubera de Acero para fabricacin de muebles CUADRADOS Tabla 84 Tubera de Acero para fabricacin de muebles RECTANGULAR Tabla 85 Tubera de Acero carbn para CONDUCCIN (SCH) Tabla 86 Perlines Tabla 87 Barras Corrugadas Tabla 88 Acero Figurado Tabla 89 Especificacin de los Rieles - Carriles Ligeros Tabla 90 Especificacin de los Rieles - Carriles Pesados Tabla 91 Especificacin de los Rieles - Carriles Gra Tabla 92 Especificacin de los Rieles - Carriles Especiales Tabla 93 Especificacin de los Rieles - Carriles Garganta Tabla 94 Propiedades mecnicas de los carriles ligeros y pesados Tabla 95 GRADOS DE ACEROS Y COMPOSICIONES QUIMICAS CARRILES LIGEROS Y PESADOS Tabla 96 Propiedades mecnicas de los carriles gra segn norma DIN 536 Tabla 97 Propiedades mecnicas de los carriles especiales Tabla 98 Propiedades mecnicas de los carriles de garganta / tranvaDE GARGANTA/TRANVIA Tabla 99 Tabla resumen de aceros para herramienta Tabla 100 Desviaciones permitidas para dimensiones lineales Tabla 101 Calibre de alambres lisos



NDICE DE FIGURAS pg.

Figura 1 Clasificacin del acero Figura 2 Diagrama Fe C Figura 3 Microestructura de las fundiciones Figura 4 Diagrama de fase Fe C para las fundiciones Figura 5 Proceso de fundicin contina Figura 6 Componentes hidrulicos de las fundiciones Figura 7 Microestructura del Hierro Gris Perltico / Ferrtico Figura 8 Grfico del lmite de resistencia a la traccin en diferentes puntos de la seccin FC 200 Figura 9 Microestructura del Hierro Gris Perltico Figura 10 Grfico del lmite de resistencia a la traccin en diferentes puntos de la seccin FC 300 Figura 11 Microestructura del Hierro Nodular Ferrtico / Perltico FE 45012 Figura 12 Grfico del lmite de resistencia a la traccin y lmite de fluencia del hierro nodular FE 45012 Figura 13 Microestructura del Hierro Nodular Perltico / Ferrtico FE 55006 Figura 14 Grfico del lmite de resistencia a la traccin y lmite de fluencia del hierro nodular FE 55006 Figura 15 Dimensiones para las mallas electrosoldadas Figura 16 Fusin de un electrodo Figura 17 Flujo elctrico Figura 18 Polaridad directa Figura 19 Polaridad invertida Figura 20 Fuente de poder a tensin constante Figura 21 Fuente de poder a corriente constante Figura 22 Ubicacin estndar de los elementos de simbologa en la soldadura Figura 23 Simbologa para soldadura en filetes Figura 24 Simbologa para soldadura de tope con bisel


GUA Y TABLAS TCNICAS DE LOS ACEROS

Departamento de Ingeniera

Compilado por: Ing. Arley Alberto Pea Puerta

Ing. Hugo Alexander Rendn Marn

MEDELLN Enero de 2013


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Apreciado lector

Ferrocortes S.A.S pone a su disposicin la gua y tablas tcnicas de los diferentes productos nacionales e importados que distribuye nuestra compaa.

Consideramos de gran importancia la consulta que sobre ste pueda hacerse en su departamento de Compras y de Ingeniera; ya que en l se suministra la informacin tcnica y comercial de los productos que se comercializan en el mercado nacional.

La informacin tcnica recopilada en este libro, esta basada segn las normas ASTM, ASME, NTC, normas europeas y de las especificaciones dadas directamente por los fabricantes.

Debido a que la informacin contenida en este libro es de libre y voluntaria aplicacin, Ferrocortes S.A.S y los ingenieros encargados de su desarrollo no se comprometen por el uso inadecuado o errneo de la informacin en l contenida. Cualquier consulta sobre los productos o servicios, gustosamente la podemos atender a travs de nuestros asistentes tcnicos comerciales.



11.. GGEENNEERRAALLIIDDAADDEESS DDEE LLAA CCOOMMPPAAAA

FERROCORTES S.A.S., es una empresa vinculada al sector metalmecnico, dedicada a la distribucin e importacin de aceros especiales y de ferretera pesada para la grande, mediana y pequea empresa. Cuenta con dos sedes en la ciudad de Medelln y una sucursal en la ciudad de Cartagena, lugar estratgico del Caribe colombiano.

Creada desde 1985 Ferrocortes no ha parado de progresar, se caracteriza por tener un espritu de constante crecimiento humano y tecnolgico, avanzando siempre con una mentalidad creativa e innovadora, que la posicionan como una de las empresas lderes del sector.

Ferrocortes S.A.S cuenta con un selecto grupo de Ingenieros y Asesores comerciales que atienden sus requerimientos y necesidades, adems contamos con un personal calificado, que en su ser y actuar, trabajan con calidad, disponiendo de los mejores medios, recursos y tecnologa de punta que aseguren el logro de los objetivos organizacionales y la satisfaccin de nuestros clientes.

Constantemente estamos comprometidos con el mejoramiento de cada una de nuestras lneas de produccin, buscando fortalecer nuestros procesos de cara a la calidad, Por este motivo estamos certificados desde el ao 2003 bajo la norma ICONTEC NTC ISO 9001, lo que nos compromete an ms hacia la satisfaccin de nuestros clientes.

Ferrocortes es una empresa lder del sector, su enfoque est dirigido a los procesos de corte de lamina en pantgrafos CNC de alta definicin, doblado y rolado de lamina en mquinas CNC, corte en Cizalla CNC, perforaciones con taladro fresador radial, cortes con sierras sin fin CNC, servicios de rectificado y canteado, desarrollo y fabricacin de partes y componentes para maquinaria pesada en industrias del sector petrolero, minero, constructor, cementero, naval, textil, metalmecnico, entre otras. Nuestras plantas estn dotadas con sistemas de puente gra de hasta 10 toneladas de capacidad de carga los cuales nos permiten manipular materiales de gran formato en tiempo ptimo.

Dentro de los productos que se han desarrollado se encuentran: Baldes para retroexcavadoras Partes para plantas de asfalto Plantas trituradoras (Industria cementera) Partes para vibro-compactadores Cilindros para aplanadora Tanques para almacenamiento de combustible, compresores Laminas atizadas Entre otras fabricaciones

Importando de las ms grandes siderrgicas a nivel mundial y acompaados de un Sistema de Gestin de Calidad, Ferrocortes garantiza que a travs de sus procesos se obtienen productos que satisfacen las necesidades y expectativas del cliente.



1.1 DIRECCIONAMIENTO ESTRATGICO

El direccionamiento estratgico es el enfoque que dirige la empresa hacia el logro de sus objetivos y desarrollo futuro. La misin de empresa, la poltica de calidad, y los objetivos de calidad, de Ferrocortes S.A.S y los principios bsicos que las soportan constituyen el direccionamiento estratgico para el desarrollo de todas las actividades industriales y comerciales de la organizacin. El direccionamiento estratgico ha sido expresado por la Gerencia, publicado, y difundido a todos los niveles de la compaa en los trminos contenidos en los siguientes documentos:

1.1.1 NUESTRA MISIN: Somos una empresa importadora, distribuidora y comercializadora de aceros especiales y ferretera pesada, contamos con maquinaria de ltima generacin para su procesamiento, cumpliendo con las normas tcnicas que garantizan la calidad del producto.

Nuestras diferentes lneas de productos estn dirigidas a las grandes, medianas y pequeas empresas del sector industrial y de servicios, logrando as la preferencia de nuestros clientes en relacin costo beneficio.

Contamos con un personal calificado, que en su ser y actuar, trabajan con calidad, disponiendo de los mejores medios, recursos y tecnologa de punta que aseguren el logro de los objetivos organizacionales y la satisfaccin de nuestros clientes.

1.1.2 NUESTRA VISIN: Ferrocortes S.A.S. se consolidar para el ao 2014 en una empresa innovadora dentro del sector metalmecnico, brindando un excelente servicio de comercializacin, distribucin y procesamiento de Aceros Especiales y Ferretera Pesada, siendo este parte integral de la gestin de calidad y la estrategia fundamental, para lograr incrementar la competitividad empresarial en trminos de calidad, tecnologa, tiempos de entrega y precios competitivos, generando as, valor a sus clientes, accionistas y empleados.

1.1.3 NUESTRA POLTICA DE CALIDAD: Ferrocortes S.A.S se compromete a suministrar aceros especiales y ferretera pesada propia a la industria colombiana y proporcionar su procesamiento, buscando la calidad en el servicio y la satisfaccin del cliente, ajustndose a las normas tcnicas aplicables y cumplimiento de requisitos. Nos apoyamos en personal humano competente y en tecnologa adecuada, que contribuye al mejoramiento continuo del sistema de gestin de la calidad mediante la optimizacin de los recursos.

1.1.4 OBJETIVOS DE CALIDAD

- Generar la satisfaccin plena de nuestros clientes creando soluciones efectivas, impactantes y diferenciadoras, para cumplir las metas, ser una empresa rentable, eficiente y en constante desarrollo.

- Consolidar un sistema de gestin de la calidad, que permita el mejoramiento continuo de nuestros procesos.

- Mantener a nuestro talento humano motivado, capacitado, listo para afrontar los nuevos retos que el mercado exija y orientado al logro de objetivos.

- Generar rentabilidad para todos los niveles de la organizacin, mediante la optimizacin de recursos.

- Tener proveedores aliados que aseguren el suministro de materiales e insumos en condiciones ideales y procesos que garanticen una excelente calidad de nuestros productos y servicios.



MMAARRCCOO MMEETTOODDOOLLGGIICCOO

Los metales y las aleaciones empleados en la industria y en la construccin pueden dividirse en dos grupos principales: Materiales FERROSOS y NO FERROSOS. Ferroso viene de la palabra Ferrum que los romanos empleaban para el fierro o hierro. Por lo tanto, los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero.

Los materiales No Ferrosos no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metlicos. Las aleaciones el latn y el bronce, son una combinacin de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas.

Uno de los materiales de fabricacin y construccin ms verstil, ms adaptable y ms ampliamente usado es el ACERO. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos mtodos. Adems, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades especficas mediante tratamientos con calor, trabajo mecnico, o mediante aleaciones.

22.. EELL AACCEERROO

El acero es una aleacin de hierro con carbono en una proporcin que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden aadir otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades.

En una especificacin se pueden establecer requisitos de soldabilidad, dureza, resistencia a la corrosin atmosfrica, composicin qumica, metalografa, tamao de grano y propiedades mecnicas. Normalmente las especificaciones contienen informacin sobre como hacer los ensayos y evaluarlos.

Existen varios organismos que clasifican y producen especificaciones para los aceros, las ms relevantes son:

ASTM: Sociedad Americana de pruebas de Materiales. Es una asociacin tcnica y cientfica que desarrolla normas para efectuar pruebas de materiales, sistemas y productos internacionalmente, tambin posee un sistema de clasificacin y especificacin para los aceros, los clasifica de acuerdo a la forma (lminas, barras, tubos) o a los productos fabricados de aceros (calderas, recipientes a presin, estructuras, entre otras).

ASME: Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos. Este organismo ha desarrollado, entre otros, los cdigos y normas para la fabricacin de recipientes a presin y calderas, as como la clasificacin de soldaduras.

AISI: Sociedad dedicada a los fabricantes de hierro y acero, proporcionando estadsticas de la produccin del acero, as como manuales y publicaciones referentes al hierro y el acero.

SAE: Sociedad de Ingenieros Automotrices. Es un organismo dedicado a promover el arte, las ciencias y las normas y prcticas de diseo y construcciones en relacin con automviles, mecanismos autopropulsados y todo lo concerniente al ramo, incluida la soldadura.+

SAE: Clasifica los aceros dentro de los lmites de composicin qumica AISI: Colabora con SAE y crea los mismos nmeros pero usa diferentes prefijos y sufijos.



AISI-SAE: Usan cuatro dgitos para los aceros XXXX

AWS: Sociedad Americana de Soldadura. Este organismo se dedica a desarrollar y difundir la ciencia de la soldadura, as como cdigos y normas concernientes a la soldadura.

AWS D1.1-XY: Cdigo para soldaduras de estructura metlica esttica. AWS D1.4-XY: Cdigo para soldaduras de aceros de refuerzos (60000psi). AWS D1.5-XY: Cdigo para soldaduras de estructura metlica dinmicas. AWS D14.1-XY: Cdigo de soldaduras para estructuras de puente gra.

XY: ltimo ao de actualizacin o revisin

ANSI: Conocido como el Instituto de Normas de los Estados Unidos, dedicada a la publicacin de normas, en cooperacin con sociedades de ingeniera, comerciantes y otras sociedades gubernamentales a fines.

API: Instituto Americano del Petrleo. Es un organismo dedicado a la investigacin y desarrollo de todo lo relacionado con el petrleo, publicando normas y especificaciones como las relacionadas con la soldadura de tanques de almacenamiento no sometidos a presin, equipos de procesos a la petroqumica, tubera API 350, API 620 de conduccin de alta resistencia, tuberas de oleoductos y gaseoductos o conduccin de combustibles API 1104.

2.1 CLASIFICACIN DEL ACERO

Figura 1. Clasificacin del Acero



Fabricacin del Acero Proceso semi-integrado



2.1.1 ACEROS AL CARBONO

Ms 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. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran mquinas, carroceras de automvil, la mayor parte de las estructuras de construccin de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

Los aceros al carbono se clasifican en:

2.1.1.1 Aceros de bajo carbono (0.008% -0.25% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de aceros son: dctiles, buena soldabilidad, buena maquinabilidad, no son buenos para la fatiga.

Dentro de las aplicaciones podemos encontrar lminas, tuberas, alambres, varillas, perfilera, flejes, placas, entre otras.

2.1.1.2 Aceros de medio carbono (0.25% -0.60% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de aceros son: buena resistencia, buena soldabilidad, buena maquinabilidad, son dctiles.

Dentro de las aplicaciones podemos encontrar los aceros estructurales, rbol de levas, ejes, bielas, piezas forjadas, entre otras.

2.1.1.3 Aceros de alto carbono (0.60% -2.11% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de aceros son: materiales muy duros, frgiles, bajo soldabilidad, se pueden deformar en frio o en caliente.

Dentro de las aplicaciones podemos encontrar brocas, limas, buriles, herramientas pequeas de torno, resortes, martillos, rieles cigeales, entre otras.

2.1.2 ACEROS ALEADOS

Se da la denominacin a los aceros aleados aquellos que contienen adems de hierro y carbono, otros elementos que se aaden para aumentar su resistencia. Dentro de los aceros aleados podemos encontrar:

2.1.2.1 Aceros estructurales: Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de mquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Adems se utilizan en las estructuras de edificios, construccin de chasis de automviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleacin vara desde 0,25% a un 6.0%.

2.1.2.2 Aceros para herramientas: Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.

2.1.2.3 Aceros Especiales: Los Aceros de Aleacin especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosin, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos

2.1.3 ACEROS DE BAJA ALEACIN Y ALTA RESISTENCIA

Esta familia es la ms reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleacin son ms baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleacin. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancas fabricados con aceros de baja aleacin pueden transportar cargas ms grandes porque sus paredes son ms delgadas que lo que sera



necesario en caso de emplear acero al carbono. Adems, como los vagones de acero de baja aleacin pesan menos, las cargas pueden ser ms pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleacin. Las vigas pueden ser ms delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.

2.1.4 ACEROS DE ALTA ALEACIN - INOXIDABLES

Los aceros inoxidables contienen cromo, nquel y otros elementos de aleacin, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidacin a pesar de la accin de la humedad o de cidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberas y tanques de refineras de petrleo o plantas qumicas, para los fuselajes de los aviones o para cpsulas espaciales. Tambin se usa para fabricar instrumentos y equipos quirrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la accin de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparacin de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurecen los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.

Los aceros inoxidables a su vez se clasifican en: Ferriticos, Martensiticos, Austeniticos y Dplex

2.2 ELEMENTOS DE ALEACIN EN LOS ACEROS (COMPONENTES)

Elemento Smbolo Descripcin

Aluminio Al Es usado principalmente como desoxidante en la elaboracin de acero. Tambin reduce el crecimiento del grano al formar xidos y nitruros

Azufre S

Se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difciles de soldar pueden causar porosidad en las soldaduras.

Carbono C

Es el elemento de aleacin ms efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbn forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfra ms rpidamente, el acero al carbn muestra endurecimiento superficial. El carbn es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero.

Boro B

Este elemento logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero est totalmente desoxidado. Una pequea cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto marcado en el endurecimiento del acero, ya que tambin se combina con el carbono para formar los carburos que dan al acero caractersticas de revestimiento duro.

Cobalto Co

Es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la capacidad de endurecimiento. Sin embargo, se puede usar en aplicaciones donde se requiere un revestimiento duro para servicio a alta temperatura, ya que produce una gran cantidad de solucin slida endurecedora, cuando es disuelto en ferrita o austenita.

Cobre Cu Este elemento aumenta la resistencia a la corrosin de aceros al carbono.

Cromo Cr

Es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento. As mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosin. El Cromo es un elemento revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como mbolos, ejes, entre otros.



Elemento Smbolo Descripcin

Fosforo P

Se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensin y mejorar la maquinabilidad.

Manganeso Mn

Es uno de los elementos fundamentales e indispensables, est presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de austenita, y al combinarse con el azufre previene la formacin de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminacin. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento.

Molibdeno Mo

Tambin es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la profundidad de endurecimiento del acero, as como su resistencia al impacto. El Molibdeno es el elemento ms efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, adems, la perdida de resistencia por templado. Los aceros inoxidables austenticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosin.

Nitrgeno N Puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la formacin de austenita. Tambin, para reducir la cantidad de Nquel en los aceros inoxidables. El Nitrgeno afecta las propiedades mecnicas del acero.

Nquel Ni

Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El Nquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la resistencia a la corrosin. Ofrece propiedades nicas para soldar Fundicin.

Plomo Pb Es un ejemplo de elemento casi insoluble en hierro. Se aade plomo a muchos tipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad.

Titanio Ti Bsicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras.

Tungsteno W

Se aade para impartir gran resistencia a alta temperatura. El Tungsteno tambin forma carburos, que son excepcionalmente duros, dando al acero una gran resistencia al desgaste, para aplicaciones de revestimiento duro o en acero para la fabricacin de herramientas.

Vanadio V

Facilita la formacin de grano pequeo y reduce la prdida de resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de endurecimiento. As mismo, es un formador de carburos que imparten resistencia al desgaste en aceros para herramientas, herramientas de corte, entre otras.

Tabla 1. Elementos de aleacin en los aceros (componentes)



2.3 PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO

2.3.1 RESISTENCIA AL DESGASTE

Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.

2.3.2 TENACIDAD

Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir fisuras (resistencia al impacto).

2.3.4 MAQUINABILIDAD

Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

2.3.4 DUREZA

Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Su unidad de medicin ms representativa se da en BRINELL (HB) o ROCKWEL (HR).

2.4 CLASIFICACIN AISI/SAE DE LOS ACEROS

La inmensa variedad de aceros que pueden obtenerse por los distintos porcentajes de carbono y sus aleaciones con elementos como el cromo, nquel, molibdeno, vanadio, entre otros, ha provocado la necesidad de clasificar mediante nomenclaturas especiales, que difieren segn la norma o casa que los produce para facilitar su conocimiento y designacin.

El sistema de designacin AISI/SAE utiliza cuatro dgitos para designar los aceros al carbono y aceros aleados. Los dos ltimos dgitos indican el contenido, de carbono en centsimas de porcentaje. Para aceros al carbono el primer dgito es 1. Los aceros al carbono corrientes se designan 10XX (ejemplo 1045 es acero al carbono con 0.45% de carbono).

En los aceros aleados los dos primeros dgitos indican los principales elementos de aleacin y sus rangos. A veces se intercalan letras despus de los dos primeros dgitos para indicar otra caracterstica (B indica Boro, L indica Plomo). Tambin pueden usarse prefijos (M indica calidad corriente, E indica horno elctrico, H indica endurecible)

2.4.1 TIPOS DE ACERO SISTEMA DE DESIGNACIN DE ACUERDO A SU COMPOSICIN

Prefijo Elemento(s) Prefijo Elemento(s) Prefijo Elemento(s) 1 Carbono 4 Molibdeno 8 Triple aleacin

2 Nquel 5 Cromo 9 Silicio Manganeso 3 Nquel Cromo 6 Cromo Vanadio

Tabla 2. Sistema de designacin de los tipos de acero



2.4.1.1 Aceros al Carbono 10XX Simple Carbono: Ejemplos: Acero 1016, Acero 1010, Acero 1026

Aplicaciones: Ejes, pasadores, tornillos, tuercas, remaches, grapas, entre otros. Acero 1045 - Aplicaciones: Pernos, engranajes, rieles para cigeales, martillos, palas, entre otros.

11XX Resulfurado (Azufre): Ejemplos: Acero 1108 Aplicaciones: Tornillos, tuercas, casquillos, bujes, entre otros.

12XX Resulfurado y Refosforado (Azufre y Fosforo): Ejemplos: Acero 1212 12L14 Aplicaciones: Tornillera, acoples, bujes, casquillos, entre otros.

2.4.1.2 Aceros al Manganeso 13XX: Mn 1.75% 15XX: Mn 5.00%: Ejemplos: Acero 1518

Aplicaciones: Piones, cojinetes, camisas, entre otros.

2.4.1.3 Aceros al Nquel 23XX: Ni 3.50% 25XX: Ni 5.00%

2.4.1.4 Aceros al Nquel Cromo 31XX: Ni 1.25% - Cr 0.80% 32XX: Ni 1.75 % - Cr 1.07% 33XX: Ni 3.50% - Cr 1.50%

2.4.1.5 Aceros al Molibdeno 40XX: Mo 0.52%

2.4.1.6 Aceros al Cromo Molibdeno 41XX: Cr 0.50% - Mo 0.50% (Aceros para temple): Ejemplos: Acero 4140 - Para altos esfuerzos de

fatiga y torsin Aplicaciones: Ejes, bielas, arboles de transmisin, arboles de turbina a vapor, taladros, brocas, entre otros.

2.4.1.7 Aceros al Nquel Cromo Molibdeno 43XX: Ni 1.82% -Cr 0.50% -Mo 0.25% (Aceros para temple): Ejemplos: Acero 4340 - Para altos

esfuerzos de fatiga y torsin Aplicaciones: Ejes de transmisin, discos para frenos, cigeales, engranajes, entre otros. 86XX: Ni 0.55% -Cr 0.50% -Mo 0.20%: Ejemplos: Acero 8620 Aplicaciones: Piones para cajas, cigeales, ejes sin fin, engranajes, entre otros.



2.4.1.8 Aceros al Cromo 50XX: Cr 0.65% 51XX: Cr 1.25%: Ejemplos: Acero 5160

Aplicaciones: Cuchillas cortamaleza, barras de torsin, cuchillas para corte en frio de metales, piezas sometidas al desgaste, entre otros.

2.4.2.9 Aceros al Cromo -Vanadio 61XX: Cr 0.60% - V 0,15%

2.4.2.10 Aceros al Silicio Manganeso 92XX: Si 1.40% - Mn 0.85%

2.4.2 RESUMEN CLASIFICACIN SAE DE LOS ACEROS

Tabla 3 Nomenclatura SAE para los aceros



2.5 CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO

El hierro tcnicamente puro, es decir, con menos de 0.008% de carbono, es un metal blanco azulado, dctil y maleable, cuyo peso especfico es 7.87. Funde de 1536.5C a 1539C reblandecindose antes de llegar a esta temperatura, lo que permite forjarlo y moldearlo con facilidad. El hierro es un buen conductor de la electricidad y se imanta fcilmente.

2.5.1 FORMAS ALOTRPICAS DEL HIERRO

El hierro cristaliza en la variedad alfa hasta la temperatura de 768C. La red espacial a la que pertenece es la red cbica centrada en el cuerpo (BCC). La distancia entre tomos es de 2.86 . El hierro alfa no disuelve prcticamente en carbono, no llegando al 0.008% a temperatura ambiente, teniendo como punto de mxima solubilidad a T=723C (0,02%).

La variedad beta existe de 768C a 910C. Cristalogrficamente es igual a la alfa, y nicamente la distancia entre tomos es algo mayor: 2.9 a 800C y 2905C a 900C.

La variedad gamma se presenta de 910C a 1400C. Cristaliza en la estructura FCC. El cubo de hierro gamma tiene ms volumen que el de hierro alfa. El hierro gamma disuelve fcilmente en carbono, creciendo la solubilidad desde 0.85% a 723C hasta 1.76% a 1130C para decrecer hasta el 0.12% a 1487C. Esta variedad de Fe es magntica.

La variedad delta se inicia a los 1400C, observndose, entonces una reduccin en el parmetro hasta 2.93, y un retorno a la estructura BCC. Su mxima solubilidad de carbono es 0.007% a 1487C. Esta variedad es poco interesante desde el punto de vista industrial. A partir de 1537C se inicia la fusin del Fe puro.

2.5.2 ALEACIONES HIERRO - CARBONO

El hierro puro apenas tiene aplicaciones industriales, pero formando aleaciones con el carbono (adems de otros elementos), es el metal ms utilizado en la industria moderna. A la temperatura ambiente, salvo una pequea parte disuelta en la ferrita, todo el carbono que contienen las aleaciones Fe-C est en forma de carburo de hierro (CFe3). Por eso, las aleaciones Fe-C se denominan tambin aleaciones hierro-carburo de hierro.

Las aleaciones con contenido de C comprendido entre 0.03% y 1.76% tienen caractersticas muy bien definidas y se denominan aceros. Los aceros de cualquier proporcin de carbono dentro de los lmites citados pueden alearse con otros elementos, formando los denominados aceros aleados o aceros especiales. Algunos aceros aleados pueden contener excepcionalmente hasta el 2.5% de C. Los aceros generalmente son forjables, y es sta una cualidad muy importante que los distingue. Si la proporcin de C es superior a 1.76% las aleaciones de Fe-C se denominan fundiciones, siendo la mxima proporcin de C aleado del 6.67%, que corresponde a la cementita pura. Las fundiciones, en general, no son forjables.

En las aleaciones Fe-C pueden encontrarse hasta once constituyentes diferentes, que se denominan: ferrita, cementita, perlita, austenita, martensita, troostita sorbita, bainita, ledeburita, steadita y grafito. A continuacin mencionaremos las caractersticas de las ms importantes:



2.5.2.1 Ferrita: Aunque la ferrita es en realidad una solucin slida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequea que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prcticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el ms blando y dctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Adems de todas estas caractersticas, presenta propiedades magnticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolucin slida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofsicos, con lmites de grano ms irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformacin en estado slido, mientras que la austenita, procede de la solidificacin.

La ferrita en la naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaa a la perlita en: Cristales mezclados con los de perlita (0.55% C) Formando una red o malla que limita los granos de perlita (0.55% a 0.85% de C) Formando agujas en direccin de los planos cristalogrficos de la austenita.

2.5.2.2 Cementita: Es carburo de hierro y por tanto su composicin es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso. Es el constituyente ms duro y frgil de los aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Cristaliza formando un paraleleppedo ortorrmbico de gran tamao. Es magntica hasta los 210C, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnticas. Aparece como: Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos

perlticos. Componente de la perlita laminar. Componente de los glbulos en perlita laminar. Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C)

2.5.2.3 Perlita: Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita est formado por lminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es ms borrosa y se denomina perlita sorbtica. Si la perlita laminar se calienta durante algn tiempo a una temperatura inferior a la crtica (723C), la cementita adopta la forma de glbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominacin de perlita globular.

2.5.2.4 Austenita: Este es el constituyente ms denso de los aceros, y est formado por la solucin slida, por insercin, de carbono en hierro gamma. La proporcin de C disuelto vara desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este ltimo porcentaje de mxima solubilidad a la temperatura de 1130C.La austenita en los aceros al carbono, es decir, si ningn otro elemento aleado, empieza a formarse a la temperatura de 723C. Tambin puede obtenerse una estructura austentica en los aceros a temperatura ambiente, enfriando muy rpidamente una probeta de acero de alto contenido de C a partir de una temperatura por encima de la crtica, pero este tipo de austenita no es estable, y con el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien cementita y perlita.

Excepcionalmente, hay algunos aceros al cromo-niquel denominados austenticos, cuya estructura es austentica a la temperatura ambiente. La austenita est formada por cristales cbicos de hierro gamma con los tomos de carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305 Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm2 y un alargamiento de un 30 %. No presenta propiedades magnticas.



2.5.2.5 Martensita: Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los tomos de C pueden difundirse hacia afuera de la estructura austentica. De este modo, los tomos de Fe se mueven ligeramente para convertir su estructura en una tipo BCC. Esta transformacin gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de nucleacin y crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento no habr tiempo suficiente para que el carbono se difunda en la solucin y, aunque tiene lugar algn movimiento local de los tomos de Fe, la estructura resultante no podr llagar a ser BCC, ya que el carbono est atrapado en la solucin). La estructura resultante denominada martensita, es una solucin slida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razn para la alta dureza de la martensita, ya que como los tomos en la martensita estn empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformacin (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansin que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformacin plstica de la matriz.

Despus de la cementita es el constituyente ms duro de los aceros. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporcin de carbono en la martensita no es constante, sino que vara hasta un mximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecnica y fragilidad con el contenido de carbono. Su dureza est en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecnica vara de 175 a 250 Kg/mm2 y su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Adems es magntica.

2.5.2.6 Bainita: Se forma la bainita en la transformacin isoterma de la austenita, en un rango de temperaturas de 250 a 550C. El proceso consiste en enfriar rpidamente la austenita hasta una temperatura constante, mantenindose dicha temperatura hasta la transformacin total de la austenita en bainita.

2.5.2.7 Ledeburita: La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono.

La ledeburita se forma al enfriar una fundicin lquida de carbono (de composicin alrededor del 4.3% de C) desde 1130C, siendo estable hasta 723C, descomponindose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita

2.5.3 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO

La temperatura a que tienen lugar los cambios alotrpicos en el hierro estar influida por los elementos que forman parte de la aleacin, de los cuales el ms importante es el carbono. La figura que mostramos a continuacin muestra la porcin de inters del sistema de aleacin Fe-C. Contiene la parte entre Fe puro y un compuesto intersticial, llamado carburo de hierro, que contiene un 6.67% de C en peso. Esta porcin se llamar diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro.

Antes de estudiar este diagrama es importante notar que no se trata de un verdadero diagrama de equilibrio, pues un verdadero equilibrio implicara que no hubiera cambio de fase con el tiempo. Sin embargo, es un hecho que el compuesto carburo de hierro se descompondr de una manera muy lenta en hierro y carbono (grafito), lo cual requerir un perodo de tiempo muy largo a temperatura ambiente. El carburo de hierro se dice entonces metaestable; por tanto, el diagrama hierro-carburo de hierro, aunque tcnicamente representa condiciones metaestables, puede considerarse como representante de cambios en equilibrio, bajo condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas.



Figura 2: Diagrama Fe-C

El diagrama muestra tres lneas horizontales que indican reacciones isotrmicas. La solucin slida se llama austenita. La segunda figura muestra ampliada la porcin del diagrama de la esquina superior izquierda. Esta se conoce como regin delta, debido a la solucin slida . A 2720F se encuentra una lnea horizontal que nos marca la reaccin peritctica. Dicha reaccin responde a la ecuacin:

2.5.3.1 Diagrama Fe C: La mxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporcin mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta regin es muy pequeo ya que no se efecta ningn tratamiento trmico en este intervalo de temperaturas.

La siguiente lnea horizontal corresponde a una temperatura de 1129C, esta temperatura es la de solidificacin del eutctico y la reaccin que en ella se desarrolla es:



La mezcla eutctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformacin durante el enfriamiento.

La ltima lnea horizontal, se presenta a los 722C, esta lnea corresponde a la temperatura de formacin del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuacin de la reaccin eutectoide que se desarrolla puede expresarse por:

En funcin del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con ms de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la regin de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composicin eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.

22..66 EENNSSAAYYOOSS PPAARRAA DDEETTEERRMMIINNAARR LLAASS CCAARRAACCTTEERRSSTTIICCAASS DDEE LLOOSS AACCEERROOSS

2.6.1 ANLISIS QUMICO

Este ensayo tiene por finalidad, determinar la composicin qumica del acero. El mtodo espectrogrfico es el ms utilizado. Este procedimiento se opera colocando en incandescencia el material a ensayar mediante una potente fuente de calor, tal como un arco voltaico. La luz emitida se descompone por medio de prismas en un espectro, cada lnea del espectro corresponde a un determinado elemento qumico de la muestra ensayada.

2.6.2 ENSAYOS METALOGRFICO

El ensayo metalogrfico tiene por objeto establecer el estado del acero en un instante de su proceso. Este ensayo concretamente, persigue el estudio de la integridad y estructura del acero. La integridad del acero est determinada por la continuidad o discontinuidad de la masa metlica.

Se dice que el acero es integro o continuo, cuando carece de discontinuidades fsicas como son: fisuras, sopladuras, micro cavidades de contraccin e inclusiones no metlicas.



2.6.3 ENSAYOS MICROSCPICOS

Este ensayo es muy importante previo al uso del acero porque se adelanta a los resultados prcticos, de esta forma se puede predecir si puede servir para el uso a que est destinado.

La misin de los estudios metalogrficos es el conocimiento de las propiedades y el comportamiento del acero bajo los determinados tipos de procesos a los que se les somete, creando as las bases para el diseo de la pieza a elaborar.

Por la va microscpica se pueden comprobar los defectos de elaboracin y las causas de las averas, roturas, tamaos de grano, as como la estructura del acero en cada parte del proceso.

2.6.4 ENSAYOS MACROSCPICOS

La macroscopa es la observacin hecha a bajos aumentos; en general no superior a 30 40 aumentos, e inclusive a ojo desnudo. Este ensayo se usa para identificar la distribucin y el contenido de inclusiones.

La macroscopa puede hacerse con una lupa de un solo lente o con un microscopio comn de bajo poder, ms frecuentemente se suele hacer con un microscopio estereoscpico de bajo poder; ste tiene la ventaja de permitir apreciar la tercera dimensin, con la cual se conoce la profundidad del defecto observado.

La macroscopa puede hacerse directamente sobre la zona elegida para la observacin o puede ser necesario previamente sensibilizar la falla mediante un reactivo.

Para el estudio macroscpico se prepara una superficie plana haciendo un torneado escalonado, un cepillado, rectificado, y finalmente se desbasta con papel de esmeril hasta lija 600. La situacin de estas superficies se elige de acuerdo con el fin pretendido para el ensayo, que determina tambin el tipo de acabado que debe darse. Para este caso es necesario pulir con pao de diamante hasta 1/4 de micra, posteriormente se procede a la observacin de la probeta previamente atacada, se analiza y se presentan los resultados.

2.6.5 ENSAYO DE DUREZA

Los ensayos de dureza miden la resistencia a la penetracin sobre la superficie del acero, efectuada por un objeto duro.

Se han diseado diversas pruebas de durezas, pero las que se utilizan en este caso son el ensayo de dureza Brinell, el ensayo de dureza Rockwell y el ensayo de dureza Vickers (micro dureza).

2.6.5.1 Dureza BRINELL (HB): El ensayo de dureza Brinell consiste en comprimir sobre la superficie del acero una bola de acero de 10 mm de dimetro con una carga de 3000 Kg. Para evitar una huella demasiado profunda en los metales blandos se reduce la carga a 500 Kg. Para los metales muy duros se emplea una bola de carburo de Wolframio para que sea mnima la deformacin del penetrador. La carga se aplica durante un tiempo normalizado, usualmente de 30 segundos y despus de eliminar la carga, se mide el dimetro de la huella con un microscopio de poco aumento. Debe obtenerse la medida de dos dimetros perpendiculares. La superficie donde se produce la huella debe ser plana, pulida y estar exenta de xidos, suciedad, cascarilla o materias extraas para que sea posible determinar con exactitud el dimetro d la impresin.



La cifra de dureza Brinell (HB) es el resultado de dividir la carga P por el rea superficial de la huella. Se emplea la frmula:

En la que: P= Carga Aplicada en Kg. D= Dimetro de la Bola en mm. d= Dimetro de Huella en mm

2.6.5.2 Dureza ROCKWELL (HR): Es uno de los ensayos de dureza ms empleados. Su aceptacin general se debe a la rapidez, la ausencia de error personal, la capacidad para distinguir bajas diferencias de dureza en los aceros y el pequeo tamao de huella, que hace posible ensayar sin deteriorar las piezas.

El ensayo utiliza la profundidad de penetracin, bajo carga constante, como medida de la dureza. El ensayo Rockwell emplea como penetradores una bola de acero, para materiales con resistencia a la traccin de hasta 77 Kg/mm2, y un cono de diamante (penetrador Brale) para los ensayos de mayor resistencia y mayor dureza. El intervalo til de este ensayo Rockwell C es el comprendido entre 20 y 70 HRC unidades, para materiales ms blandos o para materiales delgados que posean una capa cementada o nitrurada de emplea otro ensayo, Rockwell B.

2.6.5.3 Ensayo de Micro Dureza VICKERS (NDV): Esta prueba de micro dureza es una solucin a muchos problemas metalrgicos en los cuales es necesario medir la dureza a superficies de reas muy pequeas, forma penetraciones tan pequeas que se requiere un microscopio para efectuar la medicin. Es muy til para medir el gradiente de dureza en una superficie calibrada, tambin para medir las determinaciones de dureza de los constituyentes de una micro estructura.

En el ensayo de dureza Vickers se emplea como penetrador una pirmide de diamante de base cuadrada. Las caras opuestas de la pirmide forman un ngulo de 1360. Fue elegido porque corresponde aproximadamente a la relacin ptima de dimetro de huella de bola en el ensayo Brinell. Por la forma del penetrador se denomina a veces entre los anglosajones, ensayo de dureza con pirmide de diamante y se usan como smbolos de la dureza Vickers las iniciales DPH, VHN o VPH; nosotros empleamos el Smbolo NDV, que es el Nmero de Dureza Vickers. La dureza Vickers se define como la relacin de la carga al rea de la superficie de la huella. La ecuacin que define la dureza Vickers es:

En la que: P = carga aplicada en Kg. d = media de la longitud de las dos diagonales en mm. 680 = ngulo medio formado por las dos caras opuestas de la pirmide de diamante = q/2 donde; q = 1360

2.6.6 ENSAYO DE TRACCIN

El ensayo de traccin se emplea ampliamente para obtener una informacin bsica sobre la resistencia mecnica de los aceros y como ensayo de recepcin para la especificacin de los mismos.

En el ensayo de traccin se somete la probeta a una fuerza de traccin monoaxial, que va aumentando de forma progresiva y se van midiendo simultneamente los correspondientes alargamientos. Con los datos de carga y alargamiento se construye una curva esfuerzo - deformacin convencional. La resistencia a la traccin es el cociente obtenido al dividir la carga mxima por la seccin transversal inicial de la probeta.



2.6.6.1 Deformacin o Alargamiento: Cuando se aplica a una probeta una fuerza de tensin uniaxial, se produce una elongacin de la probeta en la direccin de la fuerza. Tal desplazamiento se llama deformacin. Por definicin, la deformacin originada por la accin de una fuerza de tensin uniaxial sobre una muestra metlica, es el cociente entre el cambio de longitud de la muestra en la direccin de la fuerza y la longitud original.

Donde: l es la longitud despus de la accin de la fuerza lo es la longitud inicial de la pieza

Como puede deducirse de la formula, la deformacin es una magnitud adimensional. En la prctica, es comn convertir la deformacin en un porcentaje de deformacin o porcentaje de elongacin.

% deformacin = deformacin x 100 = % elongacin

2.6.6.2 Deformacin Elstica y Plstica: Cuando una pieza se somete a una fuerza de tensin uniaxial, se produce una deformacin del material. Si el material vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa se dice que el material ha sufrido una DEFORMACIN ELSTICA. El nmero de deformaciones elsticas en un material es limitado ya que aqu los tomos del material son desplazados desde su posicin original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas posiciones fijas. As cuando la fuerza cesa, los tomos vuelven a sus posiciones originales y el material adquiere su forma original.

Si el material es deformado hasta el punto que los tomos no pueden recuperar sus posiciones originales, se dice que ha experimentado una DEFORMACIN PLSTICA.

2.6.6.3 Mdulo de Elasticidad: En la primera parte del ensayo de tensin, el material se deforma elsticamente, o sea que se elimina la carta sobre la muestra, volver a su longitud inicial. Para metales, la mxima deformacin elstica es usualmente menor al 0.5%. En general, los metales y aleaciones muestran una relacin lineal entre la tensin y la deformacin en la regin elstica en un diagrama de tensin deformacin que se describe mediante la ley de Hooke:

Donde: E es el mdulo de elasticidad o mdulo de Young es el esfuerzo o tensin es la deformacin

El mdulo de Young tiene una ntima relacin con la fuerza de enlace entre los tomos en un material. Los materiales con un mdulo elstico alto son relativamente rgidos y no se deforman fcilmente.



2.6.6.4 Lmite Elstico:

Es la tensin a la cual un material muestra deformacin plstica significativa. Debido a que no hay un punto definido en la curva de tensin deformacin donde acabe la deformacin elstica y se presente la deformacin plstica se elige el lmite elstico cuando tiene lugar un 0.2% de deformacin plstica, como se ilustra a continuacin.

El lmite elstico al 0.2% tambin se denomina esfuerzo de fluencia convencional a 0.2%.

2.6.6.5 Resistencia mxima a la Tensin: La resistencia mxima a la tensin es la tensin mxima alcanzada en la curva de tensin deformacin. Si la muestra desarrolla un decrecimiento localizado en su seccin (un estrangulamiento de su seccin antes de la rotura), la tensin decrecer al aumentar la deformacin hasta que ocurra la fractura puesto que la tensin se determina usando la seccin inicial de la muestra. Mientras ms dctil sea el metal, mayor ser el decrecimiento en la tensin en la curva tensin-deformacin despus de la tensin mxima. La resistencia mxima a la tensin de un material se determina dibujando una lnea horizontal desde el punto mximo de la curva tensin deformacin hasta el eje de las tensiones (punto TS en la figura). La tensin a la que la lnea intercepta al eje de tensin se denomina resistencia mxima a la tensin, o a veces simplemente resistencia a la tensin o tensin de fractura.

2.6.6.6 Porcentaje de Elongacin (Estiramiento): La cantidad de elongacin que presenta una muestra bajo tensin durante un ensayo proporciona un valor de la ductilidad de un material. La ductilidad de los materiales comnmente se expresa como porcentaje de la elongacin, comenzando con una longitud de calibracin usualmente de 2in (51mm). En general, a mayor ductilidad (ms deformable es el metal), mayor ser el porcentaje de la elongacin. El porcentaje de elongacin de una muestra despus de la fractura puede medirse juntando la muestra fracturada y midiendo longitud final con un calibrador. El porcentaje de elongacin puede calcularse mediante la ecuacin:

% elongacin = l - lo x 100 lo



Este valor es importante en ingeniera no solo porque es una medida de la ductilidad del material, sino tambin porque da una idea acerca de la calidad del mismo. En caso de que haya porosidad o inclusiones en el material o si ha ocurrido algn dao por un sobrecalentamiento del mismo, el porcentaje de elongacin de la muestra puede decrecer por debajo de lo normal.

2.6.6.7 Porcentaje de Reduccin de rea: Este parmetro tambin da una idea acerca de la ductilidad del material. Esta cantidad se obtiene del ensayo de tensin utilizando una muestra de 0.5 pulgadas (12.7mm) de dimetro. Despus de la prueba, se mide el dimetro de la seccin al fracturar. Utilizando la medida de los dimetros inicial y final, puede determinarse el porcentaje de reduccin en el rea a partir de la ecuacin:

% reduccin de rea =

Ao - Af x 100

Ao

2.6.6.8 Esfuerzo de Fluencia: El esfuerzo de fluencia determina si el metal se deformar o no y por ello es ms importante que la resistencia a la traccin y es aquel en que el deslizamiento se hace notorio e importante. Si se disea un componente que deba soportar una fuerza durante su uso, debe asegurarse que no se deforme plsticamente. Por ejemplo: Un tornillo de una culata no funcionar adecuadamente cuando se deforme ms all de lo especificado. Por esto debe seleccionarse un material que tenga un alto punto de fluencia o agrandar el componente lo suficiente para que la fuerza aplicada produzca un esfuerzo por debajo del esfuerzo de fluencia.

2.6.6.9 Lmite de Fluencia: Si durante el ensayo se observa una cada o estabilizacin de la carga, el esfuerzo correspondiente al valor ms alto de dicha carga se denomina lmite superior de fluencia y el esfuerzo correspondiente a la mayor carga subsiguiente observada se denomina lmite inferior de fluencia.

2.6.6.10 Ductilidad: La ductilidad mide el grado de deformacin que un material puede soportar sin romperse. Existen dos procedimientos para describir la ductilidad. Primero, se podra medir por medio del porcentaje de alargamiento o elongacin y segundo consiste en medir el cambio porcentual del rea, es decir, reduccin del rea. Entre mayor % de alargamiento o mayor reduccin de rea mayor es la ductilidad.

2.6.6.11 Tensin Real Deformacin Real

Donde:

F es la fuerza uniaxial media sobre la muestra de ensayo Ai es el rea de muestra de seccin mnima en un instante

Donde:

lo es la longitud de calibracin de la muestra Li es la longitud entre las calibraciones durante el ensayo

Si asumimos un volumen constante de la longitud de calibracin por la seccin de la muestra durante el ensayo entonces:



Los ingenieros normalmente no utilizan clculos basados en tensin real, en su lugar se utiliza el esfuerzo de fluencia convencional al 0,2% para diseos de estructura con los factores de seguridad apropiados. En investigacin de materiales, algunas veces puede ser til conocer la curva de tensin real deformacin real.

2.6.7 ENSAYO DE RESILENCIA (ENSAYO DE IMPACTO)

Se utiliza para determinar la tendencia del material al comportamiento frgil. La respuesta de la probeta al ensayo de impacto se mide usualmente por la energa absorbida en la rotura de la probeta. La energa absoluta se expresa en Kg/cm, es decir, la energa absorbida por unidad de rea de la seccin transversal de la probeta que queda entre el fondo de la entalla y a cara opuesta a esta ltima.

Es frecuente que se suplemente esta informacin con alguna medida de ductilidad, como, por ejemplo, el tanto por ciento de contraccin de la entalla. Es muy importante examinar la superficie de la fractura para determinar cundo es fibrosa (fractura de cizallamiento) o granular (fractura de despegue), y hacer una estimulacin de la proporcin entre fibrosas y reas granulares cuando se presentan fracturas de tipo mixto.

Generalmente se pueden aplicar varios mtodos de ensayo:

- Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110) - Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y 'unnotched cantilever beam impact' (ASTM D 4812) - Ensayo traccin por impacto (ISO 8256 und ASTM D 1822) - Dynstat ensayo flexin por impacto (DIN 53435)

2.6.8 ENSAYO DE TORSIN

Los ensayos de torsin se realizan para determinar propiedades de los metales, tales como el mdulo de elasticidad en cizallamiento, el lmite elstico en torsin y el mdulo de rotura.

Tambin se verifican sobre piezas enteras, tales como tornillos, rboles, ejes y taladros helicoidales, que estn sometidas a cargas de torsin durante el servicio.

2.6.9 ENSAYOS DE COMPRESIN (RECALQUE)

Este mtodo, por su sencillez y efectividad es uno de los ms empleados pues, adems de ser muy rpido, determina automticamente y en paralelo, a otros defectos de tipo superficial que el material pudiera contener.

La prueba de compresin se realiza de una manera semejante a la de tensin excepto que las fuerzas actan empujando los extremos de la probeta. El empleo del mismo resulta altamente prctico, puesto que con l puede determinarse no solamente la capacidad de deformacin, sino que siguiendo un proceso fijado en el recalcado de la probeta y escalonando el mismo sucesivamente, puede determinarse con bastante certeza el lmite de su capacidad de deformacin.

De este modo pueden aceptarse como aptos ciertos materiales para ser procesados por deformacin en fro y para la fabricacin de piezas en el que se utiliza este principio (tornillos) cuyo recalcado debe sobrepasar este lmite.



22..77 AACCAABBAADDOOSS YY TTRRAATTAAMMIIEENNTTOO DDEE LLOOSS MMAATTEERRIIAALLEESS

Los metales se pueden someter a una serie de tratamientos para potenciar sus propiedades: Dureza, resistencia mecnica, plasticidad para facilitar su conformado, entre otras propiedades. Existen cuatro clases de tratamientos: Tratamientos trmicos. El metal es sometido a procesos trmicos en los que no vara su composicin

qumica, aunque s su estructura. Tratamientos termoqumicos. Los metales se someten a enfriamientos y calentamientos, pero adems

se modifica la composicin qumica de su superficie exterior. Tratamientos mecnicos. Se mejoran las caractersticas de los metales mediante deformacin

mecnica, con o sin calor. Tratamientos superficiales. Se mejora la superficie de los metales sin variar su composicin qumica

msica. En estos tratamientos, a diferencia de los termoqumicos, no es necesario llevar a cabo calentamiento alguno.

Los tratamientos no deben alterar de forma notable la composicin qumica del metal pues, en caso contrario, no sera un tratamiento, sino otro tipo de proceso.

2.7.1 TRATAMIENTOS TRMICOS

Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto modificar su estructura cristalina (en especial, el tamao del grano). La composicin qumica permanece inalterable.

Todo tratamiento trmico se desarrolla en tres fases: Calentamiento hasta la temperatura mxima, permanencia en la temperatura mxima y enfriamiento desde la temperatura mxima a la temperatura ambiente. El xito de los tratamientos trmicos depende de la rata de calentamiento, de la masa a tratar y de la velocidad del enfriamiento. Los tratamientos trmicos de mayor aplicacin son: Recocido, Temple, Revenido y Normalizado.

2.7.1.1 Recocido: Consiste en un calentamiento a temperatura adecuada y de duracin determinada, seguido de un enfriamiento lento de la pieza tratada. Su objetivo es destruir estados anormales constitucionales y estructurales, que endurecen el material, permitiendo ablandarlos para poder trabajarlos mejor.

Existen varios tipos de recocido dependiendo de la anormalidad que se trata de corregir.

2.7.1.1.1 Recocido de Homogeneizacin: Tiene por objeto destruir la heterogeneidad qumica producida por una solidificacin defectuosa. Se realiza a temperaturas relativamente elevadas, cercanas a la de fusin, y se aplica principalmente a las aleaciones de metales no frreos propensos a segregaciones.

2.7.1.1.2 Recocido de Regeneracin: Tiene por objeto destruir la dureza anormal producida por un enfriamiento rpido involuntario o voluntario (temple). Se realiza tambin a temperaturas elevadas, aunque, en general, inferiores a las del recocido de homogeneizacin y se aplica exclusivamente a las aleaciones templadas, es decir, a las que endurecen con enfriamientos rpidos.



2.7.1.1.3 Recocido Contra Acritud: Tiene por objeto destruir el endurecimiento producido por la deformacin en fro. Se realiza a temperaturas muy poco superiores a la de recristalizacin y se aplica a todos los metales y aleaciones que se endurecen por deformacin en fro.

2.7.1.1.4 Recocido de Estabilizacin: Tiene por objeto destruir las tensiones internas producidas en la masa del metal por su mecanizacin o por moldeos complicados. Se realiza a temperaturas comprendidas entre 100C y 200C, durante tiempos muy prolongados, que superan frecuentemente las 100 horas. Es en realidad un envejecimiento artificial, pues consigue acelerar las deformaciones que se produciran en el transcurso del tiempo espontneamente, evitando as las variaciones de cotas de las piezas una vez terminadas.

2.7.1.2 Temple: Consiste en un calentamiento del material hasta una temperatura crtica, seguido de un enfriamiento muy rpido para impedir la transformacin normal del constituyente obtenido en el calentamiento. El objetivo del temple es aumentar la dureza y resistencia mecnica, a travs de la obtencin de martensita.

El endurecimiento conseguido con el temple puede compararse al obtenido con la deformacin en fro. En este proceso el aumento de la dureza se debe a la tensin en que quedan los granos al deformarse, o sea, a la deformacin de su estructura microgrfica y en el temple el aumento de la dureza se debe a la tensin en que quedan los cristales por la deformacin de la estructura cristalina.

2.7.1.2.1 Fases del Temple: Calentamiento: En esta fase se transforma toda la masa del acero en austenita. Su desarrollo est

definido por tres variables: velocidad de elevacin de temperatura, permanencia en la temperatura lmite y temperatura limite, la cual est definida como la temperatura mnima que debe alcanzar un acero determinado para que toda su masa pueda transformarse en cristales de austenita.

Enfriamiento: Su objetivo es transformar la totalidad de la austenita formada en otro constituyente muy duro (martensita), aunque en alguna variedad del temple el constituyente final deseado es la bainita.

El factor que caracteriza a la fase de enfriamiento es la velocidad de enfriamiento mnimo para que tenga lugar la formacin de la martensita. Esta velocidad se denomina velocidad crtica de temple.

2.7.1.2.2 Velocidad Crtica de Temple: Las velocidades crticas de temple varan para los aceros al Carbono de 200C a 600C por segundo, de acuerdo con el porcentaje de Carbono. En general, los elementos de aleacin disminuyen la velocidad crtica de temple, pudiendo alguno de ellos templarse al aire, a velocidades inferiores a 50C por segundo.

2.7.1.2.3 Factores que influyen en la prctica del temple: Tamao de las Piezas: Es uno de los factores ms influyentes en las caractersticas finales del temple.

En piezas delgadas, tanto en el calentamiento como el enfriamiento, la diferencia de temperatura entre el interior y la periferia es mnima. Pero si se trata de piezas de gran espesor o gran dimetro, la temperatura en su interior ser inferior en el calentamiento y superior en el enfriamiento a la de su periferia.

En el calentamiento el tamao de la pieza no tiene otra influencia que aumentar la duracin del proceso. Pero si se trata de un enfriamiento relativamente rpido, como exige el temple, la influencia del espesor



tiene mayores consecuencias, puesto que las velocidades que se obtiene en el interior de la pieza son a veces muy inferiores a las de la periferia.

El resultado es que en piezas muy gruesas la velocidad de enfriamiento a partir de un dimetro determinado es inferior a la crtica y el ncleo de las piezas queda sin templar.

Composicin: El Carbono influye en la temperatura y en la velocidad crtica de temple. La temperatura de temple disminuye cuanto ms se aproxima el acero a la composicin eutectoide.

Los elementos de aleacin cambian la posicin del punto eutectoide en el diagrama Hierro - Carbono.

En general, gracias a ellos ocurren las siguientes variaciones:

a. El Aluminio, Berilio, Niobio, Tantalio, Titanio y el Circonio, forman carburos y desplazan la composicin eutectoide hacia la derecha.

b. El Cobalto, Cobre y Silicio forman soluciones slidas con el Hierro, pero no dan ningn carburo. En consecuencia baja el contenido de Carbono del eutectoide, desplazndose hacia la izquierda.

c. El Molibdeno, Cromo, Wolframio, Manganeso y el Nquel disminuyen el contenido de Carbono de eutectoide, segn la importancia de la aleacin, pues de ella depende que formen soluciones slidas de Hierro y Carbono.

Medio de Enfriamiento: El medio de enfriamiento ms adecuado para templar es aquel en el que se consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crtica.

Es perjudicial que la velocidad de temple sea excesivamente grande, pues se corre el peligro de producirse tensiones y grietas, debido al desigual enfriamiento de las piezas entre la superficie y el interior de ellas. Si el enfriamiento es lento, es ms uniforme.

Los medios de enfriamiento ms empleados son el agua salmueras, los aceites (Preferiblemente minerales y preparados especialmente para temple) y algunos polmeros desarrollados recientemente.

2.7.1.3 Revenido: Es un tratamiento complementario del temple y se aplica, por tanto, exclusivamente a los aceros templados. El revenido normal se realiza a los aceros tratados con transformacin martensitica, consiguiendo mejorar la tenacidad a costa de disminuir la dureza.

La temperatura del calentamiento es inferior a la del temple y cuanto ms se aproxima a sta y mayor es la permanencia a la temperatura mxima, mayor es la disminucin de la dureza y mejor el aumento de la tenacidad, es decir, mayor es la intensidad del revenido. La velocidad del enfriamiento no tiene ninguna influencia en el resultado del tratamiento.

2.7.1.4 Normalizado: Es en realidad una variedad del recocido que se aplica exclusivamente a los aceros. Se practica calentando el material a una temperatura de 40C a 50C superior a la critica (Ac3) y una vez todo el metal haya pasado al estado austenitico, se deja enfriar al aire tranquilamente. Se diferencia del recocido y del temple en que el enfriamiento es mucho ms lento en el recocido (dentro del horno) y mucho ms rpido en el temple (en agua, entre otros)

El objeto del normalizado es volver el acero al estado que se supone normal despus de haber sufrido tratamientos defectuosos, o bien despus de haber sido trabajado en caliente o en fro por forja, laminacin, entre otros. Se consigue as afinar estructura y eliminar tensiones internas. Se emplea casi exclusivamente



para aceros al carbono de baja aleacin. El resultado de este tratamiento depende del espesor de la pieza, debido a que la velocidad de enfriamiento es mayor en las piezas delgadas que en las piezas gruesas.

2.7.2 TRATAMIENTOS TRMOQUMICOS

Son operaciones de calentamiento y enfriamientos de los metales, con la aportacin de otros elementos a las superficies de las piezas. Actualmente se emplean la cementacin, nitruracin, cianuracin, carbonitruracin y la sulfinuzacin.

2.7.2.1 Cementacin: Consiste en carburar una capa superficial del acero, rodendola de un producto carburante y calentndolo a temperatura adecuada. Una vez terminada la operacin, se templa y se reviene la pieza, quedando con gran dureza superficial y buena tenacidad en el ncleo. Se hace en los aceros de bajo carbono, inferior al 0.30%, utilizndose tambin aceros aleados con Nquel, Cromo y Molibdeno.

La operacin se realiza a 850C a 950C, es decir, con el acero en estado austenitico y el hierro en forma de Hierro Gamma, que es cuando tiene mayor capacidad de disolucin del carburo de hierro. Una vez adsorbido el carbono por la capa perifrica del acero, tienen lugar un proceso de difusin del carbono hacia el interior de la pieza en funcin del tiempo.

2.7.2.2 Nitruracin: Es un tratamiento de endurecimiento superficial del acero por absorcin de nitrgeno, a una temperatura determinada. Este proporciona una gran dureza superficial y una gran resistencia a la corrosin sin que se produzcan grandes deformaciones. Se utiliza no slo para endurecer superficialmente las piezas de maquinarias como cigeales, sino tambin herramientas, como brocas, cuyo rendimiento mejora notablemente.

Obtienen durezas muy elevadas, superiores a los 1000 Vickers (78 HRC), confiere resistencia a la corrosin del agua dulce, agua salada, atmsferas hmedas, entre otras. No produce deformacin en la pieza. Tiene el inconveniente que solo se puede nitrurar aceros especiales y que es un tratamiento muy costoso. Mantiene la dureza conseguida a temperaturas de trabajo cercanas a los 500C. La operacin se realiza calentando las piezas a unos 500C en una corriente de amoniaco durante uno a cuatro das, en la cual el amoniaco se disocia con el calor. La dureza se atribuye a la formacin del nitruro de hierro (Fe2N) en la capa exterior y Fe3N en las capas interiores.

Los espesores de la capa nitrurada ms empleados varan entre 0.20 y 0.70mm, segn la duracin de la operacin, consiguiendo aproximadamente un espesor de 0.30mm por da. El operar a bajas temperaturas es una ventaja de la ni

libro tecnico aceros recopilado-libre

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