7/26/2019 Aceros Aleados I221

1/3

Ingeniera de materiales (I221)Aceros aleados

1

ACEROS ALEADOSEstos aceros contienen un proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, adems de cantidadesmayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros de aleacin se pueden subclasificaren:

Inoxidables. Son todos aquellos que presentan en mayor o menor medida, cierta resistencia a la corrosin.

Para HerramientasAceros 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.

De baja aleacin. Son todos los aceros aleados que no estn incluidos en las dos categoras anteriores

EFECTO DE LOS ELEMENTOS QUMICOS EN EL ACERO.

Algunos elementos qumicos son agregados a los aceros, de manera que sean mejoradas propiedades tales como elendurecimiento la resistencia, la maleabilidad la maquinabilidad entre otras.

Generalmente la aplicacin de alguno de esos elementos tambin produce la disminucin de otras propiedades, por ejemplo:Las elevadas concentraciones de carbono, mejoran la capacidad de ser endurecido por tratamientos trmicos y la resistenciaa la traccin, pero por otra parte tambin disminuye la ductilidad, la tenacidad y la soldabilidad. Enseguida se presenta unalista de los mas comunes.

!Azufre. [Ne]3s2,3p4. El azufre existe en las fundiciones de dos formas como sulfuros de hierro, o como sulfuros demanganeso. Mejora la maquinabilidad cuando se combina con el manganeso, pero es perjudicial, porque hace la

fundicin dura y frgil y provoca grandes defectos en las piezas moldeadas, por rechupes, sopladuras, roturas, etc.;adems disminuye la ductilidad y la resistencia al impacto; afecta la calidad superficial y la soldabilidad.

!Aluminio. [Ne].3s2.3p1 Se emplea como elemento de aleacin en los aceros de nitruracin, que suele tener 1%aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricacin de muchos aceros.Todos los aceros aleados en calidad contienen aluminio en porcentajes pequesimos, variables generalmente desde0.001 a 0.008%.

!Boro. 1s2,2s2,2p1. Se ha visto que en cantidades pequesimas de boro del orden de 0.0001 a 0.0006%, mejorannotablemente la templabilidad, y la formabilidad, sin disminuir su maquinabilidad (sino al contrario, en algunos casosmejora), siendo en este aspecto el ms efectivo de los elementos aleados y el de mayor poder templante de todos

!

Calcio. [Ar]4s2. Se utiliza como agente antioxidante de los aceros, mejora la tenacidad y contribuye en la maquinabilidad yformabilidad de los aceros

!Carbono. 1s2,2s2,2p2. Mejora la capacidad de ser endurecido por tratamientos trmicos y la resistencia a la traccin

!Cerio. [Xe]4f2,5d0,6s2. Controla el perfil de las inclusiones y mejora la tenacidad en los aceros de alta resistencia de bajaaleacin, se le utiliza como antioxidante.

!Cobalto. [Ar]3d7,4s2. Aumenta la dureza a altas temperaturas, el acero mantiene su dureza en un rango mas amplio detemperaturas (principalmente los martensticos). Este elemento al ser incorporado en los aceros, se combina con laferrita, aumentando su dureza y su resistencia. Adems es uno de los pocos elementos aleados que mueva el puntoeutectoide hacia la derecha y reduce la templabilidad de los aceros.

Se emplea casi exclusivamente en los aceros rpidos de ms alta calidad junto con el Wolframio.

!Cobre. [Ar]3d10,4s1. Mejora la resistencia a la corrosin a la intemperie, incrementa la resistencia a la traccin con unadisminucin muy pequea de la ductilidad. Sin embargo afecta negativamente en el trabajo en caliente y empobrece lacalidad de los acabados superficiales.

!Cromo. [Ar]3d5,4s1. Mejora la resistencia mecnica (tensin y fluencia), la dureza, la resistencia al desgaste y la durezaen caliente. Es uno de los mas efectivos agentes para incrementar la templabilidad y mejora significativamente laresistencia a la corrosin

!Plomo. [Xe]4f14,5d10,6s2,6p2. Mejora la maquinabilidad, pero causa el agrietamiento en el cambio de fase de liquido aslido al moldear.

7/26/2019 Aceros Aleados I221

2/3

Ingeniera de materiales (I221)Aceros aleados

2

!Magnesio. [Ne]3s2. Tiene los mismos efectos que el cerio.!Manganeso. [Ar]3d5,4s2. Incrementa la capacidad del acero para ser endurecido por temple, aumenta la resistencia a la

traccin, la resistencia a la abrasin, la dureza a altas temperaturas (termofluencia) y la maquinabilidad. Produce unaaccin contraria a la del Si. Este elemento favorece la formacin del carburo de hierro y a su vez, se combina fcilmentecon el carbono o con el azufre. Dada su gran facilidad para formar sulfuros, su accin puede ser considerada en unaprimer aspecto benfica, porque contrarresta la fragilidad debida al azufre (cuando se agrega a la fundicin arriba del0.5% sirve para eliminar al azufre del hierro), lo cual facilita los procesos de formado. mientras forma a su vez carburos,endurece la matriz misma de la fundicin y disminuye el contenido de carbono libre.

la mezcla producto del azufre y el manganeso tiene baja densidad, por lo que flota y se elimina en forma de escoria.desoxida los aceros colados y reduce la contraccin en el vaciado aumentando la fluidez; sin embargo tambin reduce lasoldabilidad del acero.

Tericamente para formar el sulfuro de manganeso son necesarias 1,73 partes en peso de Mg por 1 de azufre; en laprctica se necesita ms cantidad de Mn, alrededor de 3 veces el contenido de azufre.

!Molibdeno. [Kr]4d5,5s1. Mejora notablemente la resistencia a la traccin y la capacidad de ser endurecido por temple, ,aumenta la resistencia al desgaste (debido a la formacin de carburos), la tenacidad, las durezas en fro y en caliente;eleva la temperatura de crecimiento de grano y minimiza la tendencia al agrietamiento en el moldeo.

!Nquel. [Ar]3d8,4s2. Evita el crecimiento del grano en los tratamientos trmicos, lo que sirve para producir en ellos grantenacidad. Experimentalmente se observa que con los aceros aleados con nquel se obtiene para una misma dureza, un

limite de elasticidad ligeramente ms elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al carbono o debaja aleacin. Aumenta ligeramente la templabilidad ya que hace descender los puntos crticos y por ello lostratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente ms bajas que la que corresponde a los aceros ordinarios. Encantidades significativas mejora la resistencia a la corrosin. Junto con el cromo se le usa para la formulacin de acerosinoxidables.

!Niobio. [Kr]4d4,5s1. Imparte finura en el tamao de los granos y mejora la resistencia a la traccin y al impacto; sinembargo disminuye la temperatura de transicin puede disminuir la capacidad de ser endurecido

!Fsforo. [Ne]3s2,3p3. El fsforo se presenta en la fundicin en forma de fosfuro de hierro. Esto confiere a la fundicinlquida una particular fluidez porque disminuye el punto de solidificacin pero al mismo tiempo aumenta la dureza y lafragilidad. Mejora ligeramente la resistencia a la traccin, la resistencia a la corrosin y la maquinabilidad, reduceseveramente la ductilidad y la tenacidad Dada la tendencia actual de obtener fundiciones con buenas ventajasmecnicas el contenido de fsforo debe permanecer entre bajos limites sin llegar a sobrepasar el 0,2%

!Selenio. [Ar]3d10,4s2,4p4. Mejora la maquinabilidad.

!Silicio. [Ne]3s2,3p2. Mejora la resistencia a la traccin, la capacidad de ser endurecido, la resistencia a la corrosin y laconductividad elctrica; produce una disminucin en la perdida de histresis magntica , reduce la maquinabilidad y lacapacidad del acero de ser trabajado en fro.

Es el elemento que tiene efecto ms favorable sobre la formacin de carbono graftico. Normalmente acelera ladisociacin del carburo de hierro, esto es, la cementita, durante la solidificacin y el enfriamiento del metal fundidosegn la ecuacin:

Fe3C = 3Fe + C

Por eso el silicio contenido en una fundicin debe ser calculado teniendo en cuenta el carbono total, la velocidad deenfriamiento y el espesor de las piezas. Generalmente debe ser bajo cuando se requieren obtener fundiciones duras ycon fuerte resistencia a la traccin; ms alto en el caso de que se requiera maquinar fcilmente.

!Tantalio. [Xe]4f14,5d3,6s2. Tiene efectos similares a los del niobio

!Telurio. [Kr]4d10,5s2,5p4. Mejora la maquinabilidad, la capacidad de ser formado y la tenacidad

!Titanio. [Ar]3d2,4s2. Mejora la capacidad de ser endurecido y desoxida los aceros; En los aceros al cromo tiende a reducirla dureza y la templabilidad Se suele aadir pequeas cantidades de titanio a algunos aceros muy especiales paradesoxidar y afinar el grano. El titanio tiene gran tendencia a formar carburos y a combinarse con el nitrgeno. En losaceros inoxidables cromo-nquel, acta como estabilizador de los carburos y evita la corrosin intercristalina.

7/26/2019 Aceros Aleados I221

3/3

Ingeniera de materiales (I221)Aceros aleados

3

!Tungsteno. [Xe]4f14,5d4,6s2. Tiene los mismos efectos que el cobalto. Es un elemento muy utilizado para la fabricacinde aceros de herramientas, emplendose en especial en los aceros rpidos, aceros para herramientas de corte y acerospara trabajos en caliente. Sirve para mantener la dureza de los aceros a elevada temperatura y evitan que se desafilen oablanden las herramientas, aunque lleguen a calentarse a 500 o 600. Tambin se usa para la fabricacin de acerospara imanes.

!Vanadio. [Ar]3d3,4s2. Inhibe el crecimiento de los granos durante el procesamiento a altas temperaturas y en presenciade los tratamientos trmicos (disminuye la templabilidad), lo cual mejora la resistencia a la traccin y la tenacidad.

Tambin tiende a formar carburos que incrementan la resistencia a la abrasin y le permite mantener la dureza enpresencia de temperaturas elevadas. Se emplea principalmente para la fabricacin de aceros de herramientas. Es unelemento desoxidante muy fuerte.

!Zirconio. [Kr]4d2,5s2. Tiene el mismo efecto que el cerio

EFECTOS NEGATIVOS DEBIDOS A ELEMENTOS RESIDUALESDurante la produccin del acero, refinacin y procesamiento, algunos elementos residuales (trazas) suelen encontrarse;entre ellos se encuentran algunos de los mencionados en la lista anterior (Si, S, P, Mn, etc.). Sin embargo existen tambin,efectos no deseables en los aceros, debido a la presencia de algunos elementos qumicos, particularmente los que se listan acontinuacin:

! Oxgeno Reduce severamente la tenacidad de los aceros, pero pequeas cantidades de xido de hierro, permitenque el acero puede ser cortado fcilmente

! Arsnico. Aumenta la tendencia al agrietamiento durante el moldeo, en funcin de la concentracin, produce lossiguientes efectos:1.- Aumenta la resistencia (< 1%)2.- Aumenta el lmite elstico (< 1%)3.- Aumenta el envejecimiento (> 0.8%)4.- Disminuye la soldabilidad (> 0.25 %)

! Antimonio. Aumento de la fragilidad (>0.5 %)

! Hidrgeno. Fomenta la aparicin de grietas en los trabajos de forja, sin embargo el recalentamiento durante eltrabajo en caliente favorece la expulsin del hidrgeno.

! Estao. Aumenta fragilidad en caliente

ACEROS DE BAJA ALEACIONLos aceros de baja aleacin son msbaratos que los aceros aleadosconvencionales ya que contienencantidades menores de los costososelementos de aleacin. Sin embargo,pueden recibir tratamientos especialespara tener mejores propiedades mecnicasque los aceros al carbono. Por ejemplo, losvagones de mercancas fabricados conaceros de baja aleacin puedentransportar cargas ms grandes porquesus paredes son ms delgadas que lo quesera necesario en caso de emplear aceroal carbono. Adems, como los vagones deacero de baja aleacin pesan menos, lascargas pueden ser ms pesadas. En laactualidad se construyen muchos edificioscon estructuras de aceros de bajaaleacin. Las vigas pueden ser msdelgadas sin disminuir su resistencia,logrando un mayor espacio interior en losedificios.

Composicin AISI - SAE, de aceros aleados seleccionadasComposicin tpica (%)

Tipo NombreCr Mn Mo Ni V P S Si

10xx Al carbono 0.4 0.04 0.0511xx Resulfurado 0.9 0.01 0.12 0.0112xx Resulfurado refosforado 0.9 0.10 0.22 0.0113xx Manganeso 1.7 0.04 0.04 0.320xx Acero al niquel 0.5 0.6 0.04 0.04 0.231xx Niquel - Cromo 0.6 1.0 0.04 0.04 0.340xx Molibdeno 0.8 0.25 0.04 0.04 0.241xx Cromo Molibdeno 1.0 0.8 0.2 0.04 0.04

0.343xx Ni-Cr-Mo 0.8 0.7 0.25 1.8 0.04 0.04

0.246xx Niquel Molibdeno 0.6 0.25 1.8 0.04 0.04 0.3

47xx Ni-Cr-Mo 0.4 0.6 0.2 1.0 0.04 0.04

0.348xx Niquel - Molibdeno 0.6 0.25 3.5 0.04 0.04 0.350xx Cromo 0.4 0.4 0.04 0.04

0.352xx Cromo 1.4 0.4 0.02 0.02 0.361xx Cr - Vanadio 0.8 0.8 0.1 0.04 0.04 0.381xx Ni-Cr-Mo 0.4 0.8 0.1 0.3 0.04 0.04 0.386xx Ni-Cr-Mo 0.5 0.8 0.2 0.5 0.04 0.04

0.3

88xx Ni-Cr-Mo 0.5 0.8 0.35 0.5 0.04 0.04

0.3

92xx Silicio 0.8 0.04 0.04 2.093xx Ni-Cr-Mo 1.2 0.6 0.1 3.0 0.02 0.02 0.398xx Ni-Cr-Mo 0.8 0.8 0.25 1.0 0.04 0.04 0.3