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Introducción

Los metales y las aleaciones empleados en la industria y en la construcción pueden

dividirse en dos grupos principales: Materiales FERROSOS y NO FERROSOS.

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 metálicos. Las aleaciones el latón y

el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les

denomina Aleaciones No Ferrosas.

Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y

más 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 métodos. Además, sus propiedades pueden ser

manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con

calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones.

¿Qué es el Acero? El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono

(alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de

aleación específicos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con

propósitos determinados.

Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su

fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se

convierte más tarde en acero.

El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo

tanto consiste solamente de un tipo de átomos. No se

encuentra libre en la naturaleza ya que químicamente

reacciona con facilidad con el oxígeno del aire para

formar óxido de hierro - herrumbre. El óxido se encuentra

en cantidades significativas en el mineral de hierro, el

cual es una concentración de óxido de hierro con impurezas y materiales térreos.

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Clasificación del acero Los diferentes tipos de aceros se clasifican de acuerdo a los elementos de aleación

que producen distintos efectos en el acero.

- Aceros Aleados Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros

elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los

aceros al carbono normales. Estos aceros de aleación se pueden subclasificar en:

Estructurales: Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de

máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las

estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y

semejantes. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%.

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.

Especiales: Los Aceros de Aleación 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 corrosión, se

emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

- Aceros de baja aleación ultra resistentes Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados

convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos

de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una

resistencia mucho mayor que la del acero al carbono.

- Aceros Inoxidables Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que

los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la

acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables

son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante

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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 tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas,

para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. También se usa para

fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya

que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación

de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece

los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.

- Aceros al Carbono Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen

diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de

silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono

figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de

construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

Los aceros al carbono se clasifican por lo general en función a la proporción (por

peso) del contenido de carbono.

A. Acero al bajo carbono: también es conocido como el acero suave o dulce, que

tiene menos de 0.30% de carbono. Comúnmente es utilizado para productos

industriales comunes como pernos, tuercas, láminas, placas y tubos para

componentes de maquinaria que no requieren de alta resistencia.

B. Acero al medio carbono: tiene de 0.30% a 0.60% de carbono. Es generalmente

utilizado en aplicaciones que requieren una resistencia más elevada a la disponible

en los aceros de bajo carbono, como en piezas de equipos de maquinarias

automotrices y equipos agrícolas (engranes, ejes, bielas, cigüeñales), en equipos

de ferrocarriles y en piezas para maquinarias de trabajos de metales.

C. Acero al alto carbono: tiene más de 0.60% de carbono. Se utiliza por lo general

para partes que requieren resistencia mecánica, dureza y resistencia al desgaste,

como las herramientas de corte, cable, alambre para música, resortes y cuchillería.

Después de haber sido manufacturados a su forma, la pieza por lo general son

tratadas térmicamente y templadas. Mientras más elevado sea el contenido de

carbono del acero, más alta será su dureza, su resistencia mecánica y su

resistencia al desgaste después del tratamiento térmico.

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Los aceros son aleaciones que corresponden a una parte del sistema hierro-carbono: Diagrama HIERRO – CARBONO:

En la figura representamos el diagrama de equilibrio de estas aleaciones, en el que

vemos que el hierro y el carbono para la concentración 6,66% de C forman un

compuesto Fe2C, cementita, que es parcialmente soluble en el hierro y forma una

eutéctica, ledeburita, para una concentración 4,3% C. El límite de solubilidad del

carbono en el hierro es próximamente de 1,8% de C a 1.130º y éste constituye el

límite superior de dosificación de carbono en los aceros. Las restantes aleaciones

del sistema se denominan fundiciones. Los aceros son, pues, aleaciones hierro-

carbono con menos carbono del de saturación de la solución sólida Fe-C y, por

tanto comprendidas entre 0 y 1,8 de C.

Los aceros son las únicas aleaciones Fe-C que solidifican en un constituyente

único, la austenita, formándose en las fundiciones dos constituyentes: la austenita y

la cementita.

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El acero a temperatura ambiente aparecerá, pues, constituido por:

Cementita + perlita

Y siendo la:

Perlita = ferrita + cementita

El acero es en definitiva: cementita + ferrita

En todos los aceros vemos que al enfriarse se transforma su austenita en ferrita +

cementita con formación de ferrita o cementita proeutectoide, según contenga

menor o mayor concentración de C de la eutectoide.

Los aceros de menos de 0,88 se denominan hipoeutectoides y se hallan

constituidos a la temeratura ambiente por ferrita y perlita. Los aceros de mas de

0,88 % de C se hallan constituidos a temperatura ambiente por cementita + perlita.

Los constituyentes del acero: FERRITA: es una solución sólida de C en hierro con una pequeñísima

concentración de aquel, ya que varía de 0,008% a la temperatura ambiente a

0,035% a la temperatura A1. La ferrita es el más blando y dúctil de los

constituyentes, pues posee una resistencia de 28 kg/mm2 y un alargamiento de

35%. Es magnética y de baja fuerza coercitiva.

CEMENTITA: es un carburo de hierro que corresponde a la fórmula Fe2C. Contiene

6,67% de C y 93,33% de Fe. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros,

pues alcanza una dureza de 68 Rc y cristaliza en el sistema ortorrómbico.

AUSTENITA: es una solución sólida y varía aproximadamente (retenida a la

temperatura ambiente por tratamientos adecuados) de 88 a 105 kg/mm2, siendo su

alargamiento de 23 a 20 %. Es bastante resistente, dúctil y tenaz, siendo muy

elevada su resistencia al desgaste aun con durezas poco considerables. No es

magnética y es el constituyente más denso de los aceros

PROPIEDADES FISICAS Son aquellas que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o

cargas que tienden a alterar su forma.

Resistencia: Capacidad de soportar una carga externa, si el metal debe soportarla sin romperse

se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción, por compresión, por

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torsión o por cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura (Kg/mm²) para cada

uno de estos esfuerzos.

Dureza: Propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal

bajo la acción directa de una carga determinada. Los ensayos más importantes

para designar la dureza de los metales, son los de penetración, en que se aplica un

penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la superficie del metal, con una

presión y un tiempo determinados, a fin de dejar una huella que depende de de la

dureza del metal, los métodos más utilizados son los de Brinell, Rockwell y Vickers.

Elasticidad: Capacidad de un material elástico para recobrar su forma al cesar la carga que lo

ha deformado. Se llama límite elástico a la carga máxima que puede soportar un

metal sin sufrir una deformación permanente. Su determinación tiene gran

importancia en el diseño de toda clase de elementos mecánicos, ya que se debe

tener en cuenta que las piezas deben trabajar siempre por debajo del límite

elástico, se expresa en Kg/mm².

Plasticidad: Capacidad de deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse.

Tenacidad: Resistencia a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el metal. La

tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad.

Fragilidad: Propiedad que expresa falta de plasticidad, y por tanto, de tenacidad. Los

materiales frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su rotura se produce

espontáneamente al rebasar la carga correspondiente al límite elástico.

Resiliencia: Resistencia de un metal a su rotura por choque, se determina en el ensayo Charpy.

Fluencia: Propiedad de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la

acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas. Esta deformación lenta, se

denomina también creep.

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Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de cargas periódicas (alternativas o

intermitentes), se puede llegar a producir su rotura con cargas menores a las que

producirían deformaciones.

PROPIEDADES TECNOLOGICAS Determina la capacidad de un metal a ser conformado en piezas o partes útiles o

aprovechables. Estas son:

· Ductilidad: Es la capacidad del metal para dejarse deformar o trabajar en frío;

aumenta con la tenacidad y disminuye al aumentar la dureza. Los metales más

dúctiles son el oro, plata, cobre, hierro, plomo y aluminio.

· Fusibilidad: Es la propiedad que permite obtener piezas fundidas o coladas.

· Colabilidad: Es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas

completas y sin defectos. Para que un metal sea colable debe poseer gran fluidez

para poder llenar completamente el molde. Los metales más fusibles y colables son

la fundición de hierro, de bronce, de latón y de aleaciones ligeras.

· Soldabilidad: Es la aptitud de un metal para soldarse con otro idéntico bajo

presión ejercida sobre ambos en caliente.

Poseen esta propiedad los aceros de bajo contenido de carbono.

· Endurecimiento por el temple. Es la propiedad del metal de sufrir transformaciones en su estructura cristalina

como resultado del calentamiento y enfriamiento sucesivo y por ende de sus

propiedades mecánicas y tecnológicas. Los aceros se templan fácilmente debido a

la formación de una estructura cristalina característica denominada martensita.

· Facilidad de mecanizado: Es la propiedad de un metal de dejarse mecanizar con

arranque de viruta, mediante una herramienta cortante apropiada. Son muy

mecanizables la fundición gris y el bronce, con virutas cortadas en forma de

escamas.

El acero dulce y las aleaciones ligeras de alta tenacidad, producen virutas largas.

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ELEMENTOS QUE BRINDAN DIFERENTES PROPIEDADES

A los aceros se les agrega varios elementos, a fin de impartirles las propiedades de

templabilidad, resistencia mecánica, dureza, tenacidad, resistencia al desgaste,

capacidad de trabajo, soldabilidad, maquinabilidad.

En general, mientras más elevados sean los porcentajes de éstos elementos en los

aceros, mayores serán las propiedades particulares que imparten.

Boro: mejora la templabilidad, sin la pérdida y mejoría de maquinabilidad y

conformabilidad.

Calcio: desoxida los aceros, mejora tenacidad y puede mejorar la conformabilidad

y la maquinabilidad.

Carbono: mejora la templabilidad, la resistencia mecánica, la dureza y la

resistencia al desgaste; reduce la conductibilidad, la solubilidad y tenacidad.

Cerio: controla la forma de las inclusiones y mejora la tenacidad en los aceros de

alta resistencia de baja aleación; desoxida los aceros.

Cromo: mejora la tenacidad, la templabilidad, la resistencia al desgaste y a la

corrosión; además mejora la resistencia a altas temperaturas. Mejora la

profundidad de lapenetración del endurecimiento, resultado de tratamiento térmico

al promover la carburización.

Cobalto: mejora la resistencia y la dureza a temperatura elevada.

Cobre: mejora la resistencia a la corrosión atmosférica y en un menor grado,

incrementa la resistencia mecánica con muy poca pérdida en ductilidad; afecta de

manera adversa las características de trabajar en caliente y la calidad superficial.

Plomo: mejora la maquinabilidad; causa fragilización.

Magnesio: tiene los mismos efectos del cerio.

Manganeso: mejora la templabilidad, la resistencia mecánica, la resistencia a la

abrasión y la maquinabilidad; desoxida al acero fundido y reduce la fragilidad en

caliente, así como reduce la soldabilidad.

Níquel: mejora la resistencia, la tenacidad, la resistencia a la corrosión y la

templabilidad.

Niobio: imparte un tamaño de grano fino y mejora la resistencia y la tenacidad del

impacto, reduce la temperatura de transición como también la templabilidad.

Fósforo: mejora la resistencia, la templabilidad, la resistencia a la corrosión y la

maquinabilidad, reduce de manera severa la ductilidad y la tenacidad.

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Selenio: mejora la maquinabilidad.

Silicio: mejora la resistencia, la dureza y la resistencia a la corrosión, así como la

conductividad eléctrica; reduce la pérdida de histéresis magnética, la

maquinabilidad y la capacidad de conformación en frío.

Azufre: mejora la maquinabilidad cuando se le combina con manganeso; reduce la

resistencia al impacto y la ductilidad; perjudica la calidad superficial y la

soldabilidad.

Tantalio: tiene efectos similares al del niobio.

Telurio: mejora la maquinabilidad, la conformabilidad y la tenacidad.

Titanio: mejora la templabilidad, desoxida los aceros.

Tungsteno: tiene los mismos efectos que el cobalto.

Vanadio: mejora la resistencia a la abrasión, así como la dureza a temperaturas

elevadas; impide el crecimiento del grano durante el tratamiento térmico.

Zirconio: tiene los mismos efectos que el Cerio.

En resumen, los efectos de los elementos de aleación son:

• Mayor resistencia y dureza

• Mayor resistencia a los impactos

• Aumento de la resistencia al desgaste

• Aumento de la resistencia a la corrosión

• Mejoramiento de maquinabilidad

• Dureza al rojo (altas temperaturas)

• Aumento de la profundidad a la cual el acero puede ser endurecido (penetración de

temple)

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ELEMENTOS RESIDUALES EN LOS ACEROS Durante la producción del acero, su refinación y procesamiento, pueden aún

quedar elementos residuales. A los que siguen se consideran generalmente no

deseados como elementos residuales:

Antimonio y arsénico; causan fragilización por temple.

Hidrógeno: fragiliza severamente a los aceros; sin embargo al calentarlos durante

procesamientos expulsan la mayor parte del hidrógeno.

Nitrógeno: reduce la ductilidad y tenacidad.

El oxígeno incrementa la resistencia de los aceros efervescentes; reduce la

tenacidad.

Estaño: causa fragilización en caliente y fragilización por temple.

Azufre: límite máximo aproximado: 0,04%. El azufre con el hierro forma sulfuro, el

que, conjuntamente con la austenita, da lugar a un eutéctico cuyo punto de fusión

es bajo y que, por lo tanto, aparece en bordes de grano. Cuando los lingotes de

acero colado deben ser laminados en caliente, dicho eutéctico se encuentra en

estado líquido, lo que provoca el desgranamiento del material.

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Aunque se considera un elemento perjudicial, su presencia es positiva para mejorar

la maquinabilidad en los procesos de mecanizado. Cuando el porcentaje de azufre

es alto puede causar poros en la soldadura.

Fósforo: límite máximo aproximado: 0,04%. El fósforo resulta perjudicial, ya sea al

disolverse en la ferrita, pues disminuye la ductilidad, como también por formar FeP

(fosfuro de hierro). Aunque se considera un elemento perjudicial en los aceros,

porque reduce la ductilidad y la tenacidad, haciéndolo quebradizo, a veces se

agrega para aumentar la resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.

FUENTES DE MINERALES

Existen dos fuentes principales de hierro (Yacimientos Ferríferos) nacionales.

Estas son:

‐ Sierra Grande -Hierro Patagonia Rionegrino Sociedad Anonima (HIPARSA)

Ubicada en la Provincia de Río Negro, en el Departamento de San Antonio, en el

Municipio Sierra Grande.

La mina puede funcionar con la infraestructura existente en una capacidad de 3,6

millones de toneladas de mineral extraído por año.

‐ Altos Hornos Zapla

Ubicada en la Provincia de Jujuy, en el departamento Palpalá.

Hoy Aceros Zapla S.A. produce 5.000 toneladas de aceros especiales por mes, y

duplicará su producción, tras la instalación de un nuevo horno, cuenta con una

facturación anual que ronda los u$s 60 millones y una patrimonio cercano a u$s 40

millones.

Zapla provee a las industrias petrolera, gasífera y automotriz, entre otras. Se

fabrica el 90% de las variedades de acero que se consumen dentro de la Argentina.

Para la extracción del mineral, se utilizan técnicas tales como:

‐ Investigaciones magnéticas: consisten en rastrear aéreamente mediante el

magnetómetro los posibles depósitos. Esto se hace mediante el uso de un

helicóptero

‐ Técnicas de taladrado: permiten obtener muestras de calidad. Se emplean taladros

de diamante y mezclas de éste según la dureza de la superficie de muestra.

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Luego viene el proceso de Trituración y Tamizado: Consiste en darle al mineral un tamaño apropiado para ser cargado en el alto

horno, el que, actualmente, requiere de la trituración y tamizado de las granzas de

carga directa al horno de un tamaño más fino que 6 mm y con más de 30 mm de

grueso bruto.

A continuación, la Mezcla: Ayuda a elaborar insumos que logren y cumplan la calidad requerida y los

estándares que la industria necesita. Los sistemas más usados son los de

apilamiento, que significan el agrupamiento en capas del mineral, donde cada capa

representa mineral que varía en tamaño y composición química de las que le

preceden y anteceden. El mineral se retira mediante grúas y excavadoras,

cargadores frontales y otros. El retiro del mineral de esta pila resulta en la

obtención de material con mezcla uniforme proveniente de todas las capas. Lavado: Se aprovecha la alta gravedad específica y tamaño bruto del mineral para separarlo

de la ganga silicosa más fina y liviana predominantemente en forma de cuarzo y

arcilla. Se prepara el mineral para ser lavado en dos etapas más finas que 50 mm.

Agitación: Consisten estos instrumentos de agitación, generalmente, en pantallas horizontales

que alojan una cama de 15 a 25 cm de profundidad. Mediante la acción pulsante

del agua, acción impartida a través de una bomba oscilante o mediante el

movimiento físico hacia arriba y abajo de la propia pantalla, el mineral entrante a

ésta es estratificado. Al caer el mineral, el movimiento pulsante permite que las

partículas de sílice más livianas suban a la parte alta de la cama mientras que las

partículas más ricas en hierro bajen a la base.

Yacimientos en Latinoamérica

Los Mayores Yacimientos de Minera de Hierro en América Latina corresponden a:

Bolivia; Brasil; Chile; Colombia; México; Perú; Venezuela.

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PRODUCCION DEL ACERO Producción y Refinación de Arrabio

El arrabio es el primer proceso que se realiza para obtener Acero, los materiales

básicos empleados son Mineral de Hierro, Coque y Caliza. El coque se quema

como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono,

que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico.

- Se utilizan 2 tipos de Minerales de Hierro, las Granzas y los Pellets Básicos.

Granza Pallets

- Coque: La mezcla de carbones metalúrgicos se somete a un proceso de

destilación seca que lo transforma en coque metalúrgico. La coquificación del

carbón mineral deja, como subproducto, gas de alto poder calorífico, que es

utilizado como combustible en los diversos procesos de la industria.

Carbón Coque

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- Vaciado de Arrabio: El arrabio se vacía a uno o más carros torpedos para ser

trasladado al área de Acería, cada carro es capaz de contener 200 toneladas de

Arrabio

La ecuación de la reacción química fundamental de un alto horno es:

Fe2O3 + 3 CO 3 CO2 + 2 Fe

La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de

carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la sílice

presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar

silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se formaría silicato de

hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas

forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno.

El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: un 92% de

hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de

manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas de azufre.

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Transporte de Arrabio

Carro Torpedo transportando Arrabio

El hierro recién colado se denomina "arrabio". El oxígeno ha sido removido, pero

aún contiene demasiado carbono (aproximadamente un 4%) y demasiadas

impurezas (silicio, azufre, manganeso y fósforo) como para ser útil, para eso debe

ser refinado, porque esencialmente el acero es hierro altamente refinado que

contiene menos de un 2% de carbono.

La fabricación del acero a partir del arrabio implica no sólo la remoción del carbono

para llevarlo al nivel deseado, sino también la remoción o reducción de las

impurezas que contiene.

Se pueden emplear varios procesos de fabricación de acero para purificar o refinar

el arrabio; es decir, para remover sus impurezas. Cada uno de ellos incluye el

proceso básico de oxidación.

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Alto Horno El alto horno es virtualmente una

planta química que reduce

continuamente el hierro del

mineral. Químicamente

desprende el oxígeno del óxido

de hierro existente en el mineral

para liberar el hierro. Está

formado por una cápsula

cilíndrica de acero forrada con un

material no metálico y resistente

al calor, como ladrillos refractarios

y placas refrigerantes. El diámetro

de la cápsula disminuye hacia

arriba y hacia abajo, y es máximo

en un punto situado

aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno

está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el

paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio

cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las

toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya

altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par

de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se

introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en

pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en

el exterior del horno.

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Los altos hornos modernos funcionan en combinación con hornos básicos de

oxígeno o convertidores al oxígeno, y a veces con hornos de crisol abierto, más

antiguos, como parte de una única planta siderúrgica. En esas plantas, los hornos

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siderúrgicos se cargan con arrabio. El metal fundido procedente de diversos altos

hornos puede mezclarse en una gran cuchara antes de convertirlo en acero con el

fin de minimizar el efecto de posibles irregularidades de alguno de los hornos.

Tipos de Hornos Refinación y desgasificación Una dificultad para la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, 1.400ºC

aproximadamente, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales.

Para superar esta dificultad, se han desarrollado 3 importantes tipos de hornos para el refinamiento del Acero (Horno de Hogar Abierto o Crisol, Horno de

Oxígeno Básico, Horno de Arco Eléctrico), en cada uno de estos procesos el

oxígeno se combina con las impurezas y el carbono en el metal fundido. El oxígeno

puede introducirse directamente mediante presión dentro o sobre la carga a través

del oxígeno en el aire, o en forma de óxidos de hierro o herrumbre en la chatarra.

Esto oxidará algunas impurezas, las que se perderán como gases, mientras otras

impurezas reaccionarán con la piedra caliza fundida para formar una escoria que

será colada posteriormente.

Después de ser producido en cualquiera de los hornos de fabricación de acero, el

acero derretido puede refinarse aún más para producir acero de alta pureza y

homogeneidad. Esto se logra removiendo los gases (oxígeno, hidrógeno y

nitrógeno) en el acero derretido que fueron absorbidos o formados durante el

proceso de fabricación.

Si los gases no se remueven antes que el acero se solidifique, su presencia o sus

reacciones con otros elementos en el acero puede producir defectos tales como:

inclusiones (partículas sólidas de óxido), sopladuras (bolsas de gas),

descascarillamiento (grietas internas) y fragilidad (pérdida de ductibilidad).

Cuanto más ágil sea el proceso y más completamente puedan desarrollarse las

reacciones de afino mejor será la calidad del producto obtenido.

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Colada y Solidificación

Del acero líquido es preciso pasar al estado sólido traspasandolo del horno de

fusión a los moldes de solidificación, esto se realiza colando el acero en estado

líquido del horno a un recipiente intermedio denominado caldero de colada, donde

se le deja reposar para que se homogeneice el líquido y alcance la temperatura

debida para pasarlo a los moldes de solidificación. Así se consigue una mejor

eliminación de los restos de escoria y corrección de temperatura al pasar

suavemente el líquido del caldero al molde por el orificio de colada, facilitando las

adiciones de desoxidantes para reducir el oxido de hierro y eliminación de gases

disueltos.

La solidificación se realiza en moldes que podrán tener una configuración

determinada y propia de las piezas que se trate de lograr o una configuración

normalizada que constituyen las lingoteras. El primer caso se aplica para obtener

piezas directamente por solidificación y constituye el proceso del acero moldeado;

el segundo proceso se aplica para la obtención de lingotes o bloques de acero, lo

que después, por la forja y demás operaciones de deformación o mecanizado, se

han de obtener las piezas deseadas.

Las lingoteras son moldes de forma tronco-piramidal o tronco-cónica de fundición

que se llenan con el acero líquido, en donde se enfría por conductibilidad y

radiación de las paredes.

El líquido que llena el lingote está formado por una solución de hierro y carbono

con los restos de impurezas y excorias que han sido arrastradas por el baño del

horno y las que se pueden haber formado en el caldero de colada por las adiciones

realizadas y reacciones desarrolladas. Éste líquido seguirá enfriando desde la

superficie al núcleo. Ésta marcha del enfriamiento dará lugar a distintos fenómenos

que tienen gran importancia en la calidad del lingote.

Por una parte encontramos el enfriamiento heterogéneo, el cual da lugar a una

distribución de impurezas en el lingote sólido, en forma heterogénea. En éste tipo

de enfriamiento en el momento de la solidificación las impurezas y burbujas

desprendidas que hayan alcanzado la superficie del líquido quedarán atrapadas en

el metal, pero aquellas que por su viscosidad no hayan podido alcanzar dicha

superficie quedarán retenidas en la masa general como inclusiones y sopladuras.

Si el enfriamiento fuese homogéneo, la distribución de inclusión y sopladura sería

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homogénea. Pero no sucede así, ya que el lingote se enfría antes y más deprisa en

su periferia que en el núcleo, por lo que las imperfecciones darán lugar a un lingote

físicamente heterogéneo.

Forja del Acero

El acero simplemente solidificado difícilmente alcanza toda la corrección estructural

que fuera de desear, y así en las piezas de acero moldeado no es posible lograr la

plenitud de características que el acero puede proporcionarnos.

Para remediar éstas dificultades se emplea el tratamiento de la forja, que consiste

en someter el lingote del acero calentando previamente a una temperatura superior

a los 800º C (punto A3), a una deformación por medio de una prensa, martillo o

laminador hasta reducir su sección en una magnitud conveniente. Durante la forja

lo que se hace es afinar el grano de austenita, aunque al seguir elevando la

temperatura se produce el crecimiento del mismo; el cual tiene como función

permitir que suelden las discontinuidades que existen en el lingote, el cual es

producido por mantener elevada la temperatura.

Gracias al crecimiento del grano se podrán eliminar las sopladuras, grietas internas

y demás discontinuidades. Aunque debemos tener en cuenta que este crecimiento

perjudica la solidificación del acero dejándolo una estructura basta. Este se puede

evitar, llevando a cabo la forja a una temperatura en que el grano ya no pueda

crecer.

Continuando con el forjado se realiza un aplastamiento de los dendritos,

orientándolos en el sentido de la deformación, el cual genera un estiramiento de las

impurezas en igual sentido y la trituración de inclusiones frágiles cuyos fragmentos

se orientan también en el mismo sentido. Todo eso engendra una estructura

direccional que se denomina fibra del acero, y a primera vista se comprende que,

orientando los defectos en el sentido de la deformación o forja, las propiedades se

harán direccionales variando según la orientación que se considere respecto a la

forja.

Cuanto más intensa sea la fibra, mas anisótropo (presentan propiedades variables

según en la dirección que se los midan) será el acero y existirá mayor diferencia

entre propiedades longitudinales y transversales.

Ventajas del forjado:

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• Mejora la homogeneidad del acero

• Se encarga de soldar discontinuidades

• Afino del grano de austerita

• Mejora propiedades físicas del acero, como también longitudinales y

transversales

P á g i n a  | 22  

Tratamientos térmicos de los aceros al carbono Previamente se pudo observar que el enfriamiento del acero después de los

procesos metalúrgicos de obtención, colada, solidificación y forja; no será

normalmente el correcto para que su estado sea el adecuado para su utilización,

siendo necesario modificar su estructura mediante tratamientos adecuados para

que corresponda a nuestras necesidades.

Lo expuesto podemos realizarlo mediante tratamientos térmicos basados en las

condiciones en que se desarrollo su enfriamiento.

El calentamiento y enfriamiento a temperaturas y tiempos rigurosamente

controlados, es el principio en que se basan todos los procesos metalúrgico que se

conocen como tratamientos térmicos y que tienen por objeto, en forma general, la

regeneración o modificación de la estructura cristalina, el acrecentamiento o

variación de algunas de sus características físico-mecánicas en forma total o

solamente superficial.

Los distintos tratamientos térmicos los podemos sintetizar:

- Recocido

- Austenización completa

- Subcríticos

- Ablandamiento

- Contra Acritud

- Globular

- Austenización incompleta

- Doble

- Normalizado

- Temple

- Agua

- Aceite

- Plomo - Patenting

P á g i n a  | 23  

- Enfriamiento

- Sales fundidas-Austempering-Martempering

- Mercurio

- Superficial

- A la llama

- Corrientes inducidas de alta frecuencia

RECOCIDO En la fabricación el acero sufre calentamientos cuyas temperaturas dependerán de

la índole del proceso, como ser en la zona de los 900º C para la forja y más de

1500º C para el moldeo. El enfriamiento posterior debido que el objeto principal en

todos esos casos es la obtención de determinadas formas, es por lo general de no

muy riguroso control, dando por resultado un acero de estructura algo irregular

(enfriamiento desparejo), endurecimientos superficiales incorrectos y hasta

tensiones internas.

Estas irregularidades o defectos se subsanan mediante el recocido, tratamiento

térmico que consiste en calentar el metal hasta temperaturas que podrán ser algo

superiores o menores que las críticas para luego enfriarlos lentamente en medios o

condiciones concordantes con el tipo de calidad del acero.

Si bien con el recocido eliminamos tensiones internas y regeneramos su estructura,

se deja el material muy blando y dúctil, lo que beneficiará a trabajos posteriores

como los de deformación en frío, pero no a su empleo en esas condiciones. Es por

ello que en la industria suelen realizarse distintas clases de recocido como ser:

• De regeneración o austenizacion completa:

Mediante un calentamiento lento y uniforme, se lleva al acero hasta la zona de

austenita, o sea, a una temperatura ligeramente mayor (20 a 40º C) que la de su

punto crítico superior (A3) en la que permanecerá durante el tiempo suficiente para

asegurar que toda la masa adopte la estructura austenítica, tiempo que depende de

la velocidad de calentamiento y tamaño de la pieza.

Debido a que el enfriamiento posterior es la parte fundamental del proceso, se

debe proceder con mayor rigurosidad y control. Es así es, para aceros

hipoeutectoides y para obtener una estructura o grano fino, dicho enfriamiento debe

P á g i n a  | 24  

realizarse, dentro de su normal lentitud, tanto más rápidamente cuanto menor es el

contenido de carbono, para evitar el crecimiento de los cristales de ferrita, único

componente cristalográfico de ese tipo de acero, debido a que la perlita presente es

sólo una mezcla eutéctica (ferrita y cementita) que no tiene proceso de crecimiento.

Este recocido se realiza para ablandar el acero y uniformar su estructura.

• Recocido subcrítico:

Es aplicable cuando se busca eliminar las tensiones internas e incrementar la

ductilidad y consiste en calentar el acero a temperaturas próximas, pero menores, a

la de su punto crítico inferior. Debido a que no alcanza dicho punto, la velocidad de

enfriamiento no reviste mayor importancia, realizándose por lo común al aire.

Siendo de fácil ejecución y de resultados similares aunque no tan marcados como

en el tratamiento de austenización completa, son de uso muy generalizado,

pudiéndose distinguir tres tipos:

1. De Ablandamiento: para dar al acero buenas condiciones de mecanización, sin

llegar a valores de la dureza tan bajos como el recocido a austenización completa.

El calentamiento se lleva a temperaturas lo más próximas posibles a A1,

enfriándose al aire

2. Contra Acritud: para aumentar la ductilidad del acero, de bajo porcentaje de

carbono (hasta 0.35%), cuando ha sido trabajado en frío y con el objeto de facilitar

procesos posteriores. Mediante un calentamiento entre 600 y 700º C, los cristales

de ferrita alargados como consecuencia del laminado, retoman una forma

poliédrica con lo que recuperan su ductilidad.

3. Globular: aplicable en aceros de bajas aleaciones, se emplea para disminuir la

dureza, por lo que al calentarlos a temperaturas cercanas a A1 y a las que se debe

mantener un mayor tiempo; se logra una estructura de configuración semejan a la

globular.

• Globular o de austenización incompleta

Es aconsejado para los aceros de más de 0,5% de C y en especial los

hipereutectoides, debido que en ellos es donde se consigue con mayor facilidad la

estructura que caracteriza a este recocido y que es la cementita globular, en una

base de ferrita.

P á g i n a  | 25  

Calentando a una temperatura intermedia entre los puntos críticos inferior y

superior, se puede operar de dos formas distintas, o bien manteniendo constante la

temperatura alcanzada durante un cierto tiempo, o haciéndola oscilar con valores

inferiores a A1, enfriando finalmente en ambos casos en forma muy lenta.

• Doble recocido

Consiste por lo general en la ejecución de un recocido a austenizacion completa

seguido de otro subcrítico, sin haber dejado enfriar totalmente al metal. Su objeto

es el de obtener valores de dureza muy bajos.

NORMALIZADO El recocido deja al acero en condiciones aptas para tratamientos o mecanizados

posteriores, pero no para su empleo en construcciones, dado a que con él

decrecen las características mecánicas más importantes a tales fines.

Por razones económicas no son necesarias las propiedades de los aceros de alto

porcentaje de carbono o aleados; es por ello que mediantes el normalizado a los

hipoeutectoides, se mejora su comportamiento al trabajo al que van a ser

sometidos.

En principio es un tratamiento térmico muy similar al recocido a austenización

completa, diferenciándose de él en que la velocidad de enfriamiento (siempre al

aire quieto) resulta un poco mayor, al igual que la temperatura de calentamiento

(50ºC a 70ºC sobre A3)

Debido a que el enfriamiento es más rápido se consigue una estructura de grano

fino, dando lugar a una configuración perlito-troostítica en menor cantidad de ferrita,

lo que eleva su comportamiento mecánico.

No se aconseja para los aceros hipereutectoides y en menos en los especiales,

aunque se lo suele realizar como tratamiento previo al temple.

TEMPLE Es tal vez el tratamiento térmico de mayor importancia de los que se somete al

acero, puesto que se le aplica preferentemente a los hipereutectoides y de la

aleación, excluyendo a los hipoeutectoides sólo por cuestiones económicas, ya que

P á g i n a  | 26  

al ser los primeros mucho más caros y de características delineadas y precisas,

exigen del tratamieto un alto grado de exactitud, lo que justifica su importancia.

Para la obtención de un temple correcto en la mayoría de los aceros, se debe llevar

la masa de los mismos a un estado total austenítico. Las condiciones en las que

realiza el calentamiento para conseguirlo deben ser tales de no provocar

diferencias de temperaturas muy notorias entre las superficies y el centro de las

piezas tratadas; ya que dichas diferencias dan lugar a dilataciones desiguales, las

que originan tensiones que si alcanzan valores elevados ocasionan fisuras o

grietas internas. Por ello se acostumbra a controlarlo rigurosamente para producir

una diferencia no mayor a 20º C, entre los puntos que disten a 25 mm, o con una

duración total del proceso, superior a media hora por cada 25 mm de diámetro.

Las temperaturas de austenización para el temple son por lo general de 40 a 60º C

superiores a su punto crítico, ésta zona se elige de acuerdo al volumen de las

piezas, al tipo de acero y a su estado estructural, debido que para obtener una

austenización regular y estable es necesaria una difusión normal del carbono en

toda la masa.

Hay que tener presente que elevadas temperaturas del proceso (cercanas a la

fusión), motivan lo que se conoce como acero quemado. En éstos, los cristales de

austenita se ven rodeados por una fina capa de óxido, que originan una

decohesión, que impide además toda regeneración posterior del metal, quedando

inutilizado. Sui estructura es de grano muy grueso y brillante y es sumamente frágil.

Teoría de Temple

Calentando uniformemente el acero a la temperatura conveniente, se debe

proceder luego a enfriarlo, siendo ésta la operación más delicada y a la vez

compleja.

Sabemos que si se realiza muy lentamente, comenzará a producirse la

transformación de la austenita en sus constituyentes secundarios o derivados, a la

temperatura de 721º C (teórica, enfriamiento infinitamente lento), obteniéndose un

acero de dureza muy baja.

A medida que se va aumentando la velocidad de enfriamiento. Los puntos Ar irán

descendiendo cada vez más, dando origen al mismo tiempo a cambios

fundamentales de su estructura y típicos de cada enfriamiento, como ser la sorbita,

troostita y martensita.

P á g i n a  | 27  

De todas esas estructuras, la que caracteriza al temple correcto es la martensítica,

que para grandes velocidades de enfriamiento comienza a aparecer a temperaturas

inferiores a los 350º C.

Si el enfriamiento es algo más lento de aquél que podríamos llamar crítico de

temple, o sea para el cual se produce la transformación total y directa de la

austenita en martensita, se presenta un nuevo constituyente que es la troostita, de

aspecto nodular; que por lo común se la ve acompañado de la martensita en bases

de austenita. Tiene una resitencia media entre 140 y 170 kgf/mm2 y una dureza de

42 a 51 Hrc.

Con enfriamientos aún más lentos se presenta otra configuración metalográfica, la

sorbita, comprendida su zona de transformación entre los 600 y 650º C. es de una

dureza de 25 a 42 Hrc y su resistencia puede variar entre 85 y 140 kgf/mm2, con un

alargamiento medio del 15%, caracterizando a los aceros de mayor resistencia a

las cargas dinámicas de choque.

Factores que modifican el Temple: Las causas que influyen en el logro de un buen temple son:

• tipo de acero (% de C o aleación, fija velocidad ideal de enfriamiento),

• estado de su estructura,

P á g i n a  | 28  

• conductibilidad térmica,

• tamaño de las piezas,

• medio de enfriamiento.

Medios de enfriamiento para el Temple Los medios refrigerantes típicos en el temple de los aceros son el agua y el aceite,

utilizándose también con el mismo principio, aunque con distinto objeto, el plomo y

algunas sales en estado de fusión.

El estudio del proceso de enfriamiento nos conduce a distinguir tres etapas:

1. Período de pérdida de calor por conducción y radiación de la masa gaseosa, que

depende de la conductibilidad térmica del vapor: al introducir la pieza en el baño se

produce la ebullición del mismo, con una fuerte desprendimiento de vapor que

rodeará toda la pieza, es decir, que la transmisión del calor se hará a través de la

capa de vapor, lo que motiva un enfriamiento relativamente lento.

2. De enfriamiento por transporte de vapor, que variará según la viscosidad del baño y

del estado de agitación que se produzca: ésta etapa se hace presente desde el

instante en que por la menor temperatura del metal, la formación de vapor es en

forma de burbujas, con lo que se incrementa el efecto refrigerante.

3. De enfriamiento por conducción y convección en el líquido, siendo su conductividad

térmica y la agitación los factores preponderantes: por último disminuye

nuevamente dicha velocidad al desaparecer el estado de ebullición en el baño,

tendiéndose a equilibrar las temperaturas en forma cada vez más lenta.

Medios refrigerantes:

• Agua: por su bajo punto de ebullición alarga los efectos de la primera etapa,

disminuyendo con ello la velocidad del proceso.

• Aceite: se deben emplear con preferencia casi absoluta los de origen mineral

(destilación fraccionada del petróleo)

• Mercurio: es de empleo muy limitado por su elevado costo, aunque se justifica para

el temple de piezas especiales que deben adquirir gran dureza.

• El Plomo y Sales Fundidas como medio refrigerante dan origen a procesos de

enfriamiento muy empleados y que se conocen como isotérmicos. En éstos la

temperatura del baño favorece la transformación estructural, que se realiza a

P á g i n a  | 29  

temperatura constante, con lo que se beneficia su configuración y, por

consiguiente, la calidad del acero.

Patenting Se emplea como tratamiento previo o durante el trefilado de alambres de alta

resistencia de un contenido de carbono entre 0.5 a 0.7% y manganeso de 0.9 a

1.2%.

Consiste en calentar el alambre hasta la austenización completa, para luego

enfríalo en un baño de plomo fundido cuya temperatura variará según los casos

entre 350 y 750º C. Desde el estado de austenización desciende rápidamente la

temperatura del baño, lo que debe asegurar la transformación de la austenita en

una sorbita de grano muy propicia al trefilado. El patenting es un recocido a

transformación isotérmica.

Austempering Con éste tratamiento se busca evitar los inconvenientes de las fisuras y tensiones

internas propias del temple al tomar la estructura martensítica. Es aplicable en

herramientas y piezas chicas de acero con 0.5 a 1.2% C.

Es así que, al calentar el acero a la temperatura de austenización apropiada, se lo

enfría luego en un medio refrigerante de sales fundidas y a una temperatura

comprendida entre 250 y 550º C.

El enfriamiento a temperatura constante da lugar a la formación de una nueva

estructura, la vainita, de aspecto acicular (en forma de agujas pequeñas) que

caracteriza un acero de dureza superior a la que presentaría el mismo mediante el

temple y revenido común, pero conservando y hasta aumentando su estricción

(ensayo de tracción), tenacidad y resistencia al plegado.

Martempering Mediante éste tratamiento no se pretende variar la constitución martensítica típica

del temple, pero sí eliminar las grietas y tensiones internas factibles en su

transformación, lo que se ha conseguido al enfriar el metal austenizado en baños

de sales fundidas entre los 200 y 300º C, temperatura que se debe elegir

P á g i n a  | 30  

levemente superior a Ms, para que la transformación posterior sea uniforme y en

toda la masa simultáneamente.

Ensayo Jominy Mediante su empleo se pueden conocer, con mucha aproximación, la dureza

máxima y mínima que alcanzará un determinado tipo de acero con tratamientos

adecuados, la templabilidad, la influencia de los elementos de aleación según su

porcentaje, los posibles con distintos medios refrigerantes, etc.

El ensayo, de carácter destructivo, consiste primeramente en la elección de la

forma o lugar de donde se debe extraer la muestra con la que se fabricará la

probeta, cuyas dimensiones normalizadas se indican en la figura; de ser una barra

cilíndrica, debe tener un diámetro en bruto, que permita por mecanizado devastar

totalmente su superficie con el fin de eliminar oxidaciones, defectos, impurezas,

etc. Si se lo hace directamente de lingotes, es necesario precisar con mayor

cuidado el lugar o zona de la que se extrae, puesto que por efectos propios de la

colada su estructura presenta cierta heterogeneidad y fallas.

Obtenida la muestra, se la somete al tratamiento de normalizado y a una

temperatura de 80º C superior a la de su punto crítico A3, para uniformar su

estructura. Posteriormente y una vez mecanizada, la probeta se calienta en un

horno en el que se coloca dentro de un molde de grafito, con lo que se evitan los

efectos superficiales del calentamiento (descarburación, oxidación, etc.) a una

temperatura de 60º C superior a A3 y a la que se debe permanecer

aproximadamente media hora.

P á g i n a  | 31  

Figura: montaje esquemático del ensayo Jominy y probeta normalizada.

Se la transporta y coloca luego en el soporte del dispositivo de temple, en el cual,

dando inmediatamente paso al chorro de agua (operación que debe durar como

máximo 5 seg.) se la enfría durante 10 minutos. Este enfriamiento es solamente de

la cara inferior de la probeta, requisito que se consigue si previamente se ha

regulado la presión en la cañería en forma de que alcance (sin la probeta) una

altura de 63.5 mm desde el orificio de salida. La temperatura del agua será de 20 a

30º C.

El proceso se completa enfriando la probeta al aire o, para acelerarlo,

introduciéndola en un recipiente con agua.

Finalizado el tratamiento de temple, se rebajan dos generatrices diametrales

mediante un rectificado, teniendo cuidado de no sobrecalentar al material (menor

de 100º C) y a profundidad de 0,45 mm por cada lado. Sobre las superficies así

obtenidas se determinará su centro, en forma alineada y a una distancia de mm

entre sí, la dureza Rockwell del material.

Con esos valores se construye un gráfico que tendrá por ordenadas las durezas

(promedio de las dos superficies a igualdad de distancias) y por abscisas las

profundidades o distancias de la cara inferior de la probeta a cada una de las

impresiones.

P á g i n a  | 32  

REVENIDO El revenido no es otra cosa que un recocido subcrítico, pero que se realiza como

complementario del temple.

Tiene como fin reducir las tensiones internas de la pieza originadas por el temple o

por deformación en frío. Mejora las características mecánicas reduciendo la

fragilidad, disminuyendo ligeramente la dureza, esto será tanto más acusado

cuanto más elevada sea la temperatura de revenido

La temperatura de calentamiento está entre 150 y 500 ºC (debe ser inferior a AC1,

porque por encima se revertiría el temple previo). El enfriamiento puede ser al aire

o en aceite

El revenido se hace en tres fases:

• Calentamiento a una temperatura inferior a la crítica.

• Mantenimiento de la temperatura, para igualarla en toda la pieza.

• Enfriamiento, a velocidad variable. No es importante, pero no debe ser

excesivamente rápido.

Temple superficial por inducción Es una técnica moderna de tratamiento térmico selectivo que permite lograr

características metalúrgicas extremadamente favorables en zonas determinadas de

cualquier pieza.

Sus especiales características le confieren las cualidades siguientes:

P á g i n a  | 33  

• Obtención de propiedades mecánicas difícilmente alcanzables por otras técnicas

alternativas.

• Precisa localización de la zona endurecida.

• Mínima deformación final.

• Gran economía por el notable incremento en los coeficientes de trabajo que

facilitan el tratamiento por inducción.

• Amplias posibilidades en aplicaciones, formas, dimensiones o materiales de

partida.

Temple superficial a la llama En este proceso el calentamiento es producido por la combustión de gases de alta

potencia calorífica como el acetileno, gas natural o propano.

El control de la profundidad de la capa austenizada se realiza por medio del flujo de

gas combustible y el tiempo de permanencia de cada punto. Pero la potencia

calorífica está limitada, pues la alta temperatura de la llama puede inducir

sobrecalentamientos superficiales.

La ventaja principal del proceso de calentamiento por llama sobre el de inducción

es que exige menor inversión, pero tiene algunos inconvenientes que dimanan de

las condiciones de aplicación de la llama, como son:

- Menor control sobre el espesor por su menor potencia calorífica,

descarburación.

- Riesgo superficial, si es llama oxidante.

- Peor incorporación a procesos automatizados.

P á g i n a  | 34  

ENSAYOS Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las

propiedades mecánicas de un material.

Algunas propiedades evaluadas en estos ensayos son:

• Elasticidad

• Dureza

• Embutibilidad

• Resiliencia

Los ensayos pueden clasificarse en: estáticos, dinámicos de choque y de duración

estática o dinámica.

1. Ensayos estáticos: cuando la velocidad de carga no sobrepasa los

límites aconsejados por las normas.

Los ensayos estáticos así considerados pueden ser:

• Tracción

• Compresión

• Flexión

• Torsión

• Corte

2. Ensayos dinámicos de choque: cargas dinámicas de impacto donde la

rotura del material es prácticamente instantánea.

• Flexión

• Tracción

• Torsión

Estos se realizan a temperaturas normalizadas, que varían desde la del ambiente,

hasta generalmente – 40 º C. Emplean probetas entalladas para obtener los

máximos efectos fragilizantes.

P á g i n a  | 35  

3. Ensayos de duración: aplicación de cargas estáticas o dinámicas

durante días, semanas o meses.

A -Cargas estáticas: (cargas de tracción invariables con el tiempo ), uno de estos

ensayos es el ensayo Creep,

B-Cargas dinámicas: producidas por tensiones variables y repetidas ( fatiga ).

En los laboratorios de ensayos de materiales es muy común la realización de

experiencias de dureza, las cuales permiten determinar las propiedades de los

materiales y calidades de tratamientos térmicos.

Las normas ASM (American Society of metals) considera los ensayos de dureza,

como ensayos no destructivos.

Podemos distinguir todavía otros ensayos físicos de gran uso practico, como el de

peso especifico y humedad. Es necesario mencionar y tener presente por su importancia tecnológica a los

ensayos o estudios metalograficos, mediante los cuales es posible verificar las

variaciones estructurales de los metales por efecto de tratamientos mecánicos o

térmicos.

P á g i n a  | 36  

Tracción

Un cuerpo se encuentra sometido a tracción simple cuando sobre sus secciones

transversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas y de modo

de tender a producir su alargamiento.

Por las condiciones de ensayo, el de tracción estática es el que mejor

determina las propiedades mecánicas de los metales, o sea aquella

que definen sus características de resistencia y deformabilidad.

Permite obtener, bajo un estado simple de tensión, el límite de

elasticidad o el que lo reemplace prácticamente, la carga máxima y la

consiguiente resistencia estática, en base a cuyos valores se fijan los

de las tensiones admisibles o de proyecto (s adm.) y mediante el

empleo de medios empíricos se puede conocer, el comportamiento

del material sometidos a otro tipo de solicitaciones (fatiga, dureza, etc.).

Cuando la probeta se encuentra bajo un esfuerzo estático de tracción simple a

medida que aumenta la carga, se estudia esta en relación con las deformaciones

que produce. Estos gráficos, permiten deducir sus puntos y zonas características.

Dicho gráfico se obtiene directamente de la máquina.

Un caso típico es el diagrama que nos presenta el gráfico de un acero dúctil

indicado en la figura, en donde el eje de las ordenadas corresponde a las cargas y

el de las abscisas al de las deformaciones longitudinales o alargamientos en

milímetros.

P á g i n a  | 37  

1) Periodo elástico

Se observa en el diagrama que el comienzo, desde el punto O hasta el A, esta

representado por una recta que nos pone de manifiesto la proporcionalidad entre

los alargamientos y las cargas que lo producen (Ley de Hooke). Dentro de este

periodo y proporcionalmente hasta el punto A, los aceros presentan la

particularidad de que la barra retoma su longitud inicial al cesar la aplicación de la

carga, por lo que recibe indistintamente el nombre de periodo de

proporcionalidad o elástico.

2) Zona de alargamiento pseudoelástico

Para el limite proporcional se presentan un pequeño tramo ligeramente curvo AB,

que puede confundirse prácticamente con la recta inicial, en el que los

alargamientos elásticos se les suma una muy pequeña deformación que presenta

registro no lineal en el diagrama de ensayo. La deformación experimentada desde

el límite proporcional al B no solo alcanza a valores muy largos, si no que

fundamentalmente es recuperable en el tiempo, por lo que a este punto del

diagrama se lo denomina limite elástico o aparente o superior de fluencia.

3) Zona de fluencia o escurrimiento

El punto B marca el inicio de oscilaciones o pequeños avances y retrocesos de la

carga con relativa importante deformación permanente del material. Las

oscilaciones en este periodo denotan que la fluencia no se produce

simultáneamente en todo el material, por lo que las cargas se incrementan en

forma alternada, fenómeno que se repite hasta el escurrimiento es total y nos

permite distinguir los “limites superiores de fluencia”. El límite elástico aparente

puede alcanzar valores de hasta el 10 al 15 % mayor que el límite final de fluencia.

4) Zona de alargamiento homogéneo en toda la probeta.

Más allá del punto final de fluencia C, las cargas vuelven a incrementarse y los

alargamientos se hacen más notables, es decir que ingresa en el período de las

grandes deformaciones, las que son uniformes en todas las probetas hasta llegar a

D, por disminuir, en igual valor en toda la longitud del material, la dimensión lineal

transversal. El final de período de alargamiento homogéneo queda determinado por

la carga máxima, a partir de la cual la deformación se localiza en una determinada

zona de la probeta, provocando un estrechamiento de las secciones que la llevan a

la rotura, al período DE se lo denomina de estricción. En la zona plástica se

P á g i n a  | 38  

produce, por efecto de la deformación, un proceso de endurecimiento, conocido

con el nombre de “acritud “, que hace que al alcanzar el esfuerzo la resistencia del

metal, éste al deformarse adquiere más capacidad de carga, lo que se manifiesta

en el gráfico hasta el punto D.

5) Zona de estricción

En el período de estricción, la acritud, si bien subsiste, no puede compensar la

rápida disminución de algunas secciones transversales, produciéndose un

descenso de la carga hasta la fractura.

Probetas para tracción

Las probetas para los ensayos de tracción pueden ser: industriales o calibradas;

estas últimas, se emplean en experiencias más rigurosas y adoptan formas

perfectamente cilíndricas o prismáticas, con extremos ensanchados, no solo para

facilitar su sujeción en la máquina de ensayo, sino para asegurar la rotura dentro

del largo calibrado de menor sección; en la cual se marcan los denominados

“Puntos fijos de referencia” a una distancia inicial preestablecida (lo), que permitirá

después de la fractura, juntando los trozos, determinar la longitud final entre ellos

(L).

Estos hechos han motivado la normalización de la longitud inicial, estipulándose

que dos o más ensayos pueden compararse en sus alargamientos, si las probetas

son geométricamente semejantes, lo que se logra cuando lo es proporcional al

diámetro o raíz cuadrada de la sección. O sea que los ensayos sobre probetas

distintas resultan comparables si se cumple la ley de semejanza:

El gráfico de la probeta de tracción a utilizar es según la norma IRAM

P á g i n a  | 39  

Máquina de ensayo

La siguiente es una foto de la maquina utilizada para realizar el ensayo de tracción,

en la cual vemos el dial que nos marca la cargas, el diagramador y el sistema

donde se realiza el ensayo con la probeta colocada.

Modo y tiempo de aplicación de las cargas

La carga debe aplicarse de tal manera que el esfuerzo resulte uniformemente

destruido sobre la sección transversal del material.

Tratándose de ensayos estáticos el incremento de carga se efectúa en forma muy

lenta, para evitar los efectos de las fuerzas de inercia, velocidad que se fija según

P á g i n a  | 40  

las normas y materiales, adoptándose generalmente una variación de 0,1 Kgf/mm²

y por segundo aproximadamente hasta alcanzar el limite de fluencia, a partir del

cual puede llegarse como máximo a 50 Kgf/mm² por minuto.

Resulta de gran importancia la velocidad de la aplicación de la carga de ensayo,

pues su incremento produce un retraso en la aparición de las deformaciones

plásticas y un aumento de la resistencia del material. Si las cargas se aplican en

forma extremadamente lentas se obtiene una disminución del límite de fluencia y

un aumento de la resistencia, aunque a expensas de la ductilidad, que disminuye

considerablemente.

Determinaciones a efectuar en un ensayo de tracción estático

El ensayo de tracción es el que mejor define las “propiedades mecánicas” de los

metales sometidos a la acción de cargas estáticas.

Estas propiedades quedan determinadas si se calcula la aptitud del material a

resistir las cargas que le pueden ser aplicadas (propiedades de resistencia) y las

deformaciones que experimente por la acción de éstas (propiedades de

deformaciones).

Propiedades Mecánicas De Resistencia

Tensión al límite inicial de fluencia

Tensión al limite convencional 0,2

Propiedades Mecánicas De Deformabilidad

P á g i n a  | 41  

Compresión El ensayo de compresión es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a

la probeta, en la dirección de su eje longitudinal, una carga estática que tiende a

provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se irá incrementando hasta la

rotura o suspensión del ensayo.

El diagrama obtenido en un ensayo de compresión presenta para los aceros, al

igual que el de tracción un periodo elástico y otro plástico.

En los gráficos de metales sometidos a

compresión, que indica la figura siguiente

obtenidas sobre probetas cilíndricas de una

altura doble con respecto al diámetro, se verifica

lo expuesto anteriormente, siendo además

posible deducir que los materiales frágiles

(fundición) rompen prácticamente sin

deformarse, y los dúctiles, en estos materiales el

ensayo carece de importancia, ya que se

deforman continuamente hasta la suspensión de

la aplicación de la carga, siendo posible determinar únicamente, a los efectos

comparativos, la tensión al limite de proporcionalidad.

Probetas para compresión de metales

En los ensayos de compresión, la forma de la probeta tiene gran influencia, por lo

que todos ellos son de dimensiones normalizadas.

P á g i n a  | 42  

El rozamiento con los platos de la maquina hace aparecer, como dijimos, un estado

de tensión compuesta que aumenta la resistencia del material, la influencia de

estas tensiones va disminuyendo hacia la sección media de la probeta, razón por la

cual se obtiene mejores condiciones de compresión simple cuando están se

presenta con forma prismáticas o cilíndricas de mayores alturas, las que se limitan,

para evitar el efecto del flexionamiento lateral debido al pandeo.

Determinaciones a efectuar en un ensayo de compresión

En general es posible efectuar las mismas determinaciones que en el ensayo de

tracción.

Resistencia estática ala compresión:

Tensión al límite proporcional:

Tensión al límite de aplastamiento:

Acortamiento de rotura.

Ensanchamiento transversal

P á g i n a  | 43  

Los siguientes diagramas son los correspondientes a los ensayos realizados en el

SAE 1015 y el SAE 1045.

Flexión El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo

pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el

giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos.

Sin embargo y por comodidad para realizar el ensayo de los distintos materiales

bajo la acción de este esfuerzo se emplea generalmente a las mismas

comportándose como vigas simplemente apoyadas, con la carga concentrada en

un punto medio (flexión practica u ordinaria).

En estas condiciones además de producirse el momento de flexión requerido, se

superpone a un esfuerzo cortante, cuya influencia en el cálculo de la resistencia del

material varia con la distancia entre apoyos, debido a que mientras los momentos

P á g i n a  | 44  

flectores aumentan o disminuyen con esta, los esfuerzos cortantes se mantienen

constantes, como puede comprobarse fácilmente en la figura, por lo que será tanto

menor su influencia cuanto mayor sea la luz entre apoyos.

Es por esta razón que la distancia entre los soportes de la probeta se han

normalizado convenientemente en función de la altura o diámetro de la misma,

pudiendo aceptar entonces que la acción del esfuerzo de corte resulta

prácticamente despreciable. Para ensayos más precisos la aplicación de la carga

se hace por intermedio de dos fuerzas con lo que se logra “flexión pura”.

El siguiente es el diagrama de los dos ensayos de flexión, como vemos en el, el

acero SAE 1045 presenta el límite a deformaciones elásticas a una carga mayor y

también al suspender el ensayo se nota claramente que a igual deformación, o sea

flecha, la carga es más elevada que el del SAE 1015.

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Probeta sometida a flexión

Probetas SAE 1015 y 1045 al suspender el ensayo

Corte

El ensayo de corte tiene poca aplicación práctica, pues no permite deducir de él

algunas de las características mecánicas de importancia del material que se

ensaya; es por ello que rara vez lo solicitan las especificaciones.

El esfuerzo de corte no puede ser obtenido prácticamente como un esfuerzo puro

o simple, pues va generalmente acompañado por otro de flexión, cuyo valor variará

según el procedimiento a seguir pues es indudable que si se considera una sola

cuchilla su importancia decrecerá, aunque también en este caso tendrá una

pequeña influencia en el valor obtenido la dureza del filo y la penetración en cuña

del mismo.

Sin embargo prácticamente se calcula el esfuerzo de corte como si se tratara de un

esfuerzo simple.

P á g i n a  | 46  

El dispositivo utilizado es el del dibujo, dado que la

pieza cortante va haciendo el corte de la probeta en

dos secciones por lo que la tensión de corte es:

Dispositivo de ensayo de corte (Maquina

Baldwin – Laboratorio EET 466 -Rosario -

Santa Fe)

Probetas ensayadas a Corte

Choque o Impacto En elementos sometidos a efectos exteriores instantáneos o variaciones bruscas

de las cargas, las que pueden aparecer circunstancialmente, su falla se produce

generalmente, al no aceptar deformaciones plásticas o por fragilidad, aun en

aquellos metales considerados como dúctiles. En estos casos es conveniente

analizar el comportamiento del material en experiencias de choque o impacto.

El ensayo de tracción estático nos da valores correctos de la ductilidad de un

metal, no resulta preciso para determinar su grado de tenacidad o fragilidad, en

condiciones variables de trabajo.

Los ensayos de choque determinan, pues, la fragilidad o capacidad de un material

de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para introducir la fractura

de la probeta de un solo choque, el que se refiere a la unidad de área, para obtener

lo que se denomina resiliencia. Este nuevo concepto, tampoco nos ofrece una

propiedad definida del material, sino que constituye un índice comparativo de su

P á g i n a  | 47  

plasticidad, con respecto a las obtenidas en otros ensayos realizados en idénticas

condiciones, por lo que se debe tener muy en cuenta los distintos factores que

inciden sobre ella.

Resumiendo diremos que el objeto del ensayo de choque es el de comprobar si

una maquina o estructura fallará por fragilidad bajo las condiciones que le impone

su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan concentración de

tensiones, por cambios bruscos de sección, maquinados incorrectos, fileteados,

etcétera, o bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado.

Método de ensayo Los ensayos dinámicos de choque se realizan generalmente en máquinas

denominadas péndulos o martillo pendulares, en las que se verifica el

comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que

se deja caer desde una altura determinada, realizándose la experiencia en la

mayoría de los casos, de dos maneras distintas el método Izod y el método Charpy.

En ambos casos la rotura se produce por flexionamiento de la probeta, por lo que

se los denomina flexión por choque.

Flexión por choque sobre barras simplemente apoyadas (Método Charpy) Las probetas se colocan, como muestra la figura siguiente, simplemente apoyadas

sobre la mesa de máquina y en forma tal que la entalladura se encuentra del lado

opuesto al que va a recibir el impacto. En la misma figura se puede observar la

correcta posición del material como así también la forma y dimensiones de los

apoyos y de la pena del martillo pendular.

P á g i n a  | 48  

Probeta CHARPY lista para ensayar

Las I.R.A.M aconsejan realizar el ensayo de choque por el método Charpy, con el

empleo de probetas entalladas aprobadas por I.S.O (Internacional Standard

Organización, ex I.S.A) que tienen las dimensiones indicadas en la figura.

La resiliencia al choque resulta, según este método, el trabajo gastado por unidad

de sección transversal para romper al material de un solo golpe:

Resistencia =K = Ao/S (Kgf/cm² o Joule/cm²)

Fatiga En el estudio de los materiales en servicio, como componentes de órganos de

máquinas o estructuras, debe tenerse en cuenta que las solicitaciones

predominantes a que generalmente están sometidos no resultan estáticas ni cuasi

estáticas, muy por lo contrario en la mayoría de los casos se encuentran afectados

a cambios de tensiones, ya sean de tracción, compresión, flexión o torsión, que se

repiten sistemáticamente y que producen la rotura del material para valores de la

misma considerablemente menores que las calculadas en ensayos estáticos. Este

tipo de rotura que necesariamente se produce en el tiempo, se denomina de fatiga

aunque es común identificarla como roturas por tensiones repetidas, tensiones que

pueden actuar individualmente o combinadas.

Clasificación de los ensayos de fatiga En general los ensayos de fatiga se clasifican por el espectro de carga- tiempo,

pudiendo presentarse como:

- Ensayos de fatiga de amplitud constante.

Son de ampliación en ensayos de bajo como de alto número de ciclos, ponderan la

capacidad de supervivencia o vida a la fatiga por el número de ciclos hasta la rotura

P á g i n a  | 49  

(inicio y propagación de la falla) y la resistencia a la fatiga por la amplitud de la

tensión para un número de ciclos de rotura predeterminado. Es usual denominar

como resistencia a la fatiga a la máxima tensión bajo la cual el material no rompe o

aquella que corresponde a un número preestablecido de ciclos según los metales o

aleaciones.

- Ensayos de fatiga de amplitud variable.

En fatiga, cuando la amplitud del ciclo es variable, se evalúa el efecto del daño

acumulado debido a la variación de la amplitud del esfuerzo en el tiempo. Son

ensayos de alto número de ciclos con control de carga, que según el espectro de

carga elegido serán más o menos representativos de las condiciones de servicio.

Origen de la rotura por fatiga en los metales Aunque no se ha encontrado una repuesta total al fenómeno de rotura por fatiga,

que podríamos llamar “prematura”, cuando se somete a un metal a tensiones

cíclicas o vibratorias, y son varias las teorías que tienden a ello, se puede aceptar

que la fractura por fatiga se debe a deformaciones plásticas de la estructura, en

forma análoga (iguales planos y direcciones cristalográficas), que en los casos

vistos para deformaciones monodireccionales producidas por cargas estáticas, a

diferencia que bajo tensiones repetidas en algunos cristales se generan

deformaciones residuales.

Estas bandas de deslizamiento, que aparecen aún bajo pequeñas cargas, se

acrecientan con los ciclos, de manera que al llegar a la saturación de los granos

afectados, la distorsión de la red provocará el inicio de la fisura.

Con más precisión podemos decir que las deformaciones de fatiga se engendran

preferentemente en granos próximos a la superficie del metal, separados tan solo

por algunos espacios atómicos, produciendo los efectos conocidos como extrusión

e intrusión. En general y por el efecto de la intrusión la tracción acelera la

propagación de la grieta, en cambio la compresión la retarda.

El inicio de la rotura por fatiga puede producirse, además que por los hechos

explicados, por deficiencias en el material debidas a defectos estructurales

(inclusiones, sopladuras, etc.) por discontinuidades de las superficies que provocan

el efecto de forma (orificios, roscas, chaveteros, cambios de sección, maquinados

incorrectos, etc.) y por el tratamiento o estado de las superficies (el endurecimiento

mejora la resistencia en cambio la corrosión la disminuye considerablemente).

P á g i n a  | 50  

Torsión El ensayo de torsión consiste en aplicar un par torsor a una probeta por medio de

un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en el extremo de la

probeta. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico

del material.

El esfuerzo de torsión simple es el que se obtiene al hacer actuar en forma normal

al eje longitudinal de la pieza, pares o fuerzas de igual magnitud y sentido contrario

que tienden a producir el giro de las secciones en sus planos.

De acuerdo con esta definición, podemos demostrar que el esfuerzo de torsión

simple solo se obtendrá en piezas cilíndricas de ejes rectos, cuya superficie exterior

no varía por el efecto producido, lo que implica aceptar que las secciones

transversales se mantendrán perfectamente planas, comportándose, en la

deformación, como superficies de revolución en donde los radios iniciales siguen

siéndolo en las secciones desplazadas.

Para formas distintas a la circular, el contorno varía, los radios de giro se deforman

y las secciones transversales no se consideran planas, por lo que el esfuerzo deja

de ser simple.

Los resultados del ensayo de torsión

resultan útiles para el cálculo de

elementos de máquina sometidos a

torsión tales como ejes de transmisión,

tornillos, resortes de torsión y

cigüeñales.

Las probetas utilizadas en el ensayo

son de sección circular. El esfuerzo

cortante producido en la sección

transversal de la probeta (t ) y el ángulo

de torsión (q ) están dados por las siguientes relaciones:

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Dureza Por medio de este método obtenemos características mecánicas importantes en

forma rápida y no destructiva y permiten realizar en piezas ya elaboradas.

Definición de Dureza:"La mayor o menor resistencia que un cuerpo opone a ser

rayado o penetrado por otro" o "la mayor o menor dureza de un cuerpo respecto a

otro tomado como elemento de comparación".

Método de dureza

- Ensayo estático de penetración.

Fijan la dureza de los metales por la resistencia que oponen a la penetración de

una bolilla de acero o de carburo, o bien a un diamante cónico o piramidal,

midiéndola como la relación entre la carga aplicada al penetrador y el área o

profundidad de la impresión producida; métodos Brinell, Rockwell, Vickers y Knoop.

- Ensayo de rebote.

Consisten en medir, sobre una escala normalizada, la altura del rebote de una

bolilla de acero de masa conocida, cuando golpea sobre la superficie del material a

ensayar al caer, por gravedad, desde una altura fija; método Shore.

- Ensayo de rayado.

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Miden el ancho de la estría o surco que deja un penetrador, usualmente de

diamante, cuando es deslizado sobre la superficie de ensayo en condiciones de

carga normalizada; método Bierbaum.

- Ensayo de abrasión y erosión.

Determinan la dureza por la velocidad de desgaste o por el desgaste, cuando

actúan sobre el material a ensayar, discos o abrasivos granulares, ambos de

características normalizadas.

Ensayo de penetración: Define la dureza como la resistencia a la penetración o resistencia a la deformación

plástica que opone un material a ser presionado por un penetrador determinado y

bajo la acción de cargas preestablecidas.

Los valores de dureza medidos en diferentes condiciones de ensayo o mediante

distintos métodos, difieren entre sí al provocar cambios en el volumen del material

plásticamente deformado, debido a las siguientes razones:

- Variación de la relación entre los volúmenes elásticos y plásticos en la región

afectada por la penetración por cambio de solicitud o carga.

- Modificación de los volúmenes de material afectados por el flujo plástico, aún en el

estado de plasticidad total, para un mismo material y penetrador por cambio de

valor de la tensión media (efecto de la acritud)

- Cambio en las condiciones de flujo con las diferentes formas de los penetradores.

Dureza Brinell Consiste en comprimir sobre la superficie del material a ensayar una bolilla de

acero muy duro durante un cierto tiempo (t) produciendo una impresión con forma a

casquete esférico.

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Resulta de dividir la carga aplicada por la superficie dada del casquete.

Constante de ensayo: la resistencia de penetración varía con la solicitación y el

penetrador, esto implica que la dureza estará en función de la carga de ensayo y el

diámetro de la bolilla.

P / D² = cte.

Penetradores

Bolilla de acero diámetro 15; 5; 2,5; 2; 1 mm; de acero hasta 450HB, de carburos

(tungsteno) hasta 630 Hb

*El tiempo de aplicación Aceros =>15 seg. , en metales blandos =>30seg.

(No debe producirse efectos dinámicos)

*Cargas empleadas: 3000kgf - 1500kgf - 500kgf

Dureza Rockwell Se calcula la dureza en base a la profundidad de penetración y la carga total no se

aplica en forma continua. Hay una carga inicial y otra adicional (varia según las

condiciones de ensayo).

El valor se obtiene en directa del dial del indicador. La dureza esta dada por el

incremento de penetración debido a la acción de la carga adicional y una vez

suprimida ésta.

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La carga inicial es de 10 kgf y las adicionales son de 50, 90 y 140 Kgf y los

penetradores utilizados son: bolilla de 1/16”, 1/8”, ¼” y ½” o cono de diamante. Las

escalas más usadas son HRC (con cono de diamante y carga de 150Kgf) y HRB

(con bolilla de 1/16” y carga de 100 kgf).

Dureza Vickers

Es semejante a la de Brinell o sea su valor depende de la carga aplicada y de la

superficie de la impronta o huella. Las cargas varían de 1 a 120 kgf y el penetrador

es una punta de diamante con forma piramidal.

Las más comunes son 30 y 50 kgf (Hv30 y HV50)

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Durómetro Brinell y Rockwell (Laboratorio de la E. E. T. Nº 466 - Rosario -Santa

Fe)

Durómetro Vickers ((Laboratorio de la E. E. T. Nº 466 - Rosario -Santa Fe)

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NORMAS

Designaciones para los aceros

El American Iron and Steel Insitute (AISI) así como la Society of Automotive

Engineers (SAE) designan los aceros al carbono y aleados utilizando cuatro dígitos.

Los primeros dos dígitos indican los elementos de aleación, así como sus

porcentajes y los últimos dos dígitos indican el contenido de carbono.

Otro sistema de numeración es el de American Society For Testing and Materials

(ASTM) que incorpora las designaciones AISI-SAE y que incluyen especificaciones

estándares para los productos de acero. Para los metales ferrosos; la designación

consiste de la letra “A” seguida por números arbitrarios (por lo general son tres).

Se ha desarrollado el sistema de numeración mar reciente para todos los metales

en cooperación con varias organizaciones; se conoce como Unified Numbering

System (UNS). Está formado de una letra que indica la clase general a la aleación,

seguida por cinco dígitos que indican su composición química.

Dada la gran variedad de materiales empleados y la gran variación que pueden

presentar sus propiedades por cambio de forma, dimensiones, temperatura, etc., es

que para caracterizar y obtener de las experiencias valores que resulten

comparativos, estas no pueden realizarse a voluntad si no que siguiendo ciertas

normas dadas por institutos o sociedades especializadas, que imponen los

procedimientos a seguir, como resultado de investigaciones propias y por las

consultas con las grandes industrias, que en definitiva son las que dan el uso

practico del material.

Algunas de las Normas mas utilizadas, junto con su país de origen son:

• I.R.A.M. Instituto Argentino de Racionalizacion de materiales – Argentina

• A.N.S.I. American National Standards institute (Instituto Americano de

Estandarización)

• A.S.T.M. American Society for Testing Materials (Sociedad Americana de

ensayos de materials).

• S.A.E. Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros de

Automotores).

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• A.C.I American Concrete Institute (Instituto Americano del Hormigón).

• A.P.I. American Petroleum Institute (Instituto Americano de Petróleo )

• A.I.S.I. American Iron and Steel Institute (Instituto Americano Del Hierro y

el Acero)

• A.S.M.E. American Society of Mechanical Engineers (Sociedad

Americana del Ingeniero Mecánico).

• A.S.M. American Society For Metals (Sociedad Americana de Metales)

• D.I.N. Deutscher Noemenausschuss (Instituto Normalizador Alemán).-

Alemania Federal

• C.E.B. Comité europeen de Beton (Comité Europeo de Hormigón)

• U.N.E. Instituto Nacional de Racionalizacion del Trabajo – España

• A.F.N.O.R. Association Francaise de Normalisation (Asociación Francesa

de Normalización) – Francia

• B.S.I. Bitish Standards Institutions (INSTITUTO Británico de

Estandarización)

• U.N.I. Ente Nacionale Italiano de Unificacione (Organización Nacional

Italiana de Unificación) – Italia.

• I.S.O. Internacional Standard Organizations (Organización internacional

de Estandarización)

.

Los ensayos se realizan preferentemente en los laboratorios de Ensayos de

Materiales, mediante el empleo de maquinas especiales y con el auxilio de

instrumentos de mucha presicion, para que los resultados obtenidos permitan

determinar con exactitud las características del material, de las que se derivan

luego sus posibles usos.

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Fuentes Consultadas Web: Mineral de Hierro en Latinoamérica:

- http://rie.cl/?a=990

- http://es.wikipedia.org/wiki/Altos_Hornos_Zapla

- http://www.minerasierragrande.com/argentina_contact.html

- http://www.neuquen.com/localidades_chosmalal.php

Fabricación del acero:

- http://www.construaprende.com/t/05/T5p01.php

Ensayos del acero:

- http://www.textoscientificos.com/mineria/ensayos-acero

- http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/materiales/materials3.html

- http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi2000/santa-fe-

sur/ensayodemateriales/Ensayos/

General:

- http://es.wikipedia.org/wiki/Acero

Libros: - FABRICACION DE HIERRO, ACERO Y FUNDICIONES (2 VOLS.) - APRAIZ

BARREIRO, JOSE - TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS ACEROS - APRAIZ BARREIRO, JOSE - MANUFACTURA INGENIERIA Y TECNOLOGIA – KALPAKJIAN - EL ACERO SU ELECCION Y SELECCIÓN – CALVO RODES