Aceros y Aceros aleados

Guevara Padilla Jesica Yvette

ING. DE MATERIALES

Contenido• Definición de acero

• Grados de los aceros al carbono– Aceros de bajo carbono– Acero de medio carbono– Acero de alto carbono

• Aceros aleados– Acero al níquel– Acero al cromo – Acero al Silicio– Acero inoxidable– Acero al Manganeso– Acero al Molibdeno– Otros (wolframio, vanadio, cobalto, aluminio, titanio, cobre y boro)

• Nomenclatura de los aceros. Sistema S.A.E - A.I.S.I

• Norma ACERO ESTRUCTURAL PARA PLATAFORMAS MARINAS_PEMEX

ING. DE MATERIALES

ING. DE MATERIALES

ACERO•Es una aleación de hierro y carbono, él cual está siempre presente como carburo de hierro distribuido a través de la masa.•Es muy fuerte y dúctil

- Conforme el contenido de carbono aumenta, el acero se hace más resistente y duro, pero menos dúctil y resistente al impacto.

•Su contenido en carbono no debe exceder del 1.7%

ING. DE MATERIALES

Grados de los aceros al carbono

ACEROS AL

CARBONO• Aceros de bajo

carbono• Aceros de medio• Aceros de alto

carbono

Los aceros al carbono se dividen en aceros suaves o de bajo

carbono y aceros de alto carbono que en

algunas ocasiones son conocidos como aceros

para herramienta o aceros colados.

ING. DE MATERIALES

Aceros de bajo carbono• Tienen un contenido arriba de 0.35% • Es duro y menos dúctil que el acero suave

• Se usa para:– Secciones estructurales– Placas– Barras para maquinado y forjado– Para fundiciones de acero

• Se solda fácilmente y tiene buenas propiedades mecánicas

• Esfuerzo a la tensión arriba de 30 ton/pulg2

• Elongación del 25%.

ING. DE MATERIALES

Acero de medio carbono• Tiene un contenido de carbono del

0.35% al 0.7%.• Es más duro, resistente y menos

dúctil que el acero de bajo carbono• Dificultad para soldarlo y

maquinarlo• Se usa para:

– Piezas en las que se necesitan buenas cualidades de carga

– Rodamiento y resistencia a la abrasión

• Resistencia a la tensión arriba de 45 ton/pulg2

• Elongación del 12%.

ING. DE MATERIALES

Acero de alto carbono• Tiene un contenido de 0.7% al 1.5%• Es duro y de menor ductilidad• Casi siempre llevado a un

tratamiento térmico • Sus propiedades varían con el

contenido en carbono y el método de tratamiento térmico

• Es muy difícil de soldar, solamente se le puede maquinar en condiciones de recocido.

• Se emplean generalmente para: – herramientas manuales– herramientas para prensa – partes de máquinas

Maquinaria industrial

ING. DE MATERIALES

Aceros aleados• Los elementos de aleación que más frecuentemente suelen utilizarse para

la fabricación de aceros aleados son: – Níquel– Cromo– Silicio– Manganeso– Molibdeno– Wolframio– Vanadio– Cobalto– Aluminio – Titanio– Cobre– Boro – Otros (circonio, plomo, Selenio, y Niobio)

ING. DE MATERIALES

Acero al Níquel• Aumenta su resistencia al impacto• Es más difícil para maquinarse

(cambiar el carburo de hierro a grafito)

• La adición de un 3% de níquel mejora la dureza superficial del acero

• El níquel baja progresivamente el coeficiente de dilatación térmica del acero

• Si el contenido de níquel es de 35% al 36%, no presenta dilatación térmica. Esta aleación es llamada Invar, y es usada en relojes e instrumentos de trabajo.

bobinas

reloj tarola

ING. DE MATERIALES

Los aceros al níquel más utilizados son los siguientes:% níquel % carbono Uso

Aceros al níquel

2, 3 y 5 0.10 a 0.25 cementación

0.25 a 0.40 piezas de gran resistencia

Aceros crono-níquel-molibdeno 1%cromo 3%niquel

1 a 5 0.10 a 0.22 cementación

0.25 a 0.40 piezas de gran resistencia

Aceros de media aleación níquel-molibdeno(0.15 a 0.40%)y níquel-manganeso(1 a 1.5%)

1 a 2 0.25 a 0.40 piezas de gran resistencia

0.10 a 0.25 piezas cementadas

Aceros inoxidables y resistentes al calor cromo-níquel

8 a 25 estructura austenitica

ING. DE MATERIALES

Acero al Cromo• Es más fuerte y duro que el acero

de bajo carbono• Incrementa la resistencia al impacto• Es menos dúctil.• El acero alto en carbono al cromo,

es usado para:• Dados• bolas de rodamiento• Etas aleaciones contienen menos del

1% de cromo

• Un acero bajo en carbono al cromo, es usado para:– Ejes– Cigüeñales– Bielas– Engranes

cigüeñal

ejes

bielas

ING. DE MATERIALES

Los aceros con cromo de mayor utilidad son:% cromo % carbono Caracteristicas

Aceros de construcción

0.50 a 1.50 0.30 a 0.45 Piezas de gran espesor, con resistencias variables de 70 a 150

Kg/mm2.Aceros de cementación

0.50 a 1.50 0.10 a 0.25 Aleados con níquel y molibdeno

Aceros de herramientas

con 0.30 a 1.50 0.070 a 1.50 En ellos el cromo mejora la penetración de temple, la

resistencia al desgaste, permite el temple en aceite y evita deformaciones y grietas.

ING. DE MATERIALES

Acero al Silicio• Es agregado a los aceros que

contienen muy bajo carbono con pequeñas cantidades de otros elementos.

• Un acero con 0.5% de carbono, 8% de cromo, 3.5% de silicio, es usado para:– válvulas de máquinas de

combustión interna

• Una relación que tenga 0.07% de carbono, 0.1% de manganeso y un 4% de silicio es usado para:– núcleos de transformadores– motores

ING. DE MATERIALES

Acero inoxidable• Se agrega cromo entre el 13% y el 21%

al acero• El acero inoxidable 18/8, tiene 18% de

cromo y el 8% de níquel el cual es muy usado. – Tiene una muy alta resistencia a la

corrosión– Es mucho más resistente que el acero de

bajo carbono– Puede ser maquinado por métodos

comunes– Tienen un alto brillo– Se solda fácilmente.

• Soldadura desmoronada– Calentamiento entre 1000 y 1150°C o por

la adición de 1.0% de algún otro elemento, usualmente es niobio o titanio.

ING. DE MATERIALES

Acero al Manganeso• Todos los aceros contienen pequeñas

cantidades de este elemento, < 0.5%

• Una porción de 1.5% de manganeso, incrementa la resistencia del impacto

• El principal acero al manganeso contiene de 12% al 15%

• Propiedades de endurecimiento

• Son forjados y maquinados• Sus superficies endurecen rápidamente• El acero al manganeso es usado para

fabricar: – Rieles– Quijadas de quebradora– Martillos para molinos de cemento y mortero

ING. DE MATERIALES

Los aceros al manganeso de uso más frecuente son:

% manganeso % carbono CaracteristicasAceros al manganeso de gran resistencia

0.80 a 1.60 0.30 a 0.050 se consigue mejorar la templabilidad y obtener excelentes combinaciones de

características mecánicas aun en piezas de cierto espesor

Aceros indeformables al manganeso1 a 3 1 hace posible el temple con simple

enfriamiento en aceite, o el aire, con lo que las deformaciones de las herramientas

son muy pequeñas.

Aceros austeniticos al manganeso12 1 a temperatura ambiente son austeniticos y

tienen gran resistencia al desgaste, empleándose principalmente, para cruzamientos de vías, mordazas de

maquinas trituradoras, excavadoras,

ING. DE MATERIALES

Acero al Molibdeno• Este nunca es usado solo en

aleaciones de acero. Sin embargo, al acero se le agrega níquel y cromo para contrarrestar los defectos conocidos como fragilidad de temple, el cual causa una menor resistencia al choque a temperaturas moderadas.

• La cantidad usual es de alrededor del 0.5%.

• Es también usado en aleaciones de tungsteno-cromo, grupo conocido como aceros de alta velocidad.

ING. DE MATERIALES

Los aceros de molibdeno más utilizados son:% molibdeno %carbono Caracteristicas

Aceros de manganeso-molibdeno, cromo-molibdeno y cromo-níquel-molibdeno0.80 a 1.60 bajo contenido cementación

0.15 a 0.40 Piezas de gran resistencia.Aceros rápidos

6 a 10 1 Son de utilización relativamente parecida a los aceros rápidos al wolframio, pero en

ellos el wolframio es sustituido por el molibdeno.

Aceros0.50 a 6 Para construcciones metálicas, tuberías e

instalaciones en refinerías de petróleo, en las que llegan a calentasen de 100º a 300º y deben resistir bien el efecto de esos calentamientos relativamente moderados.

ING. DE MATERIALES

Wolframio (tungsteno)• Se emplea en los aceros rápidos,

aceros para herramientas de corte, y aceros para trabajos en calientes.

• Aumenta la dureza a elevadas temperaturas y evita que se desafilen o ablanden las herramientas

• Se usa para la fabricación de aceros para imanes.

• El wolframio se disuelve ligeramente en la ferrita y tiene una gran tendencia a formar carburos.

ING. DE MATERIALES

Vanadio• Se emplea para la fabricación

de aceros de herramientas• Afina el grano y disminuye la

templabilidad.• Es un elemento desoxidante

muy fuerte• El vanadio tiene una gran

tendencia a formar carburos• Una característica de los

aceros con vanadio, es su gran resistencia al ablandamiento por revenido.

ING. DE MATERIALES

Cobalto• Se emplea en los aceros rápidos de

más alta calidad. • Aumenta su dureza y resistencia. • En los aceros de alto porcentaje de

carbono reduce la templabilidad.• En los aceros al wolframio

endurece la ferrita con lo que facilita el mantenimiento de la dureza y de la aptitud de corte de las herramientas a elevada temperatura.

• Los aceros para imanes con cobalto, contienen además cromo y wolframio

ING. DE MATERIALES

Aluminio

• Se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruración

• También en algunos aceros resistentes al calor.

• El aluminio es un elemento desoxidante

• En general los acero aleados de calidad contienen aluminio en porcentajes pequeñísimos de 0.001 a 0.008% de Al.

ING. DE MATERIALES

Titanio

• Se añade titanio para desoxidar y afinar el grano.

• El titanio tiene gran tendencia a formar carburos y a combinarse con el nitrógeno.

• En los aceros inoxidables cromo-níquel, actúa como estabilizador de los carburos y evita la corrosión ínter cristalina.

ING. DE MATERIALES

Cobre

• Mejora la resistencia a la corrosión de ciertos aceros de:– 0.15 a 0.30% de C

usados para grandes construcciones metálicas.

– Se suelen emplear contenidos de cobre variables de 0.4 a 0.5 %.

ING. DE MATERIALES

Nomenclatura de los aceros Sistema S.A.E - A.I.S.I

• Los aceros se clasifican con cuatro dígitos XXXX. – Los primeros dos números se

refieren a los dos elementos de aleación mas importantes

– Los dos o tres últimos dígitos dan la cantidad de carbono presente en la aleación.

– Un acero 1040 AISI, es un acero con 0.4%C

– Un acero 4340 AISI, es un acero aleado que contiene o.4%C, el 43 indica la presencia de otros elementos aleantes.

ING. DE MATERIALES

ING. DE MATERIALES

ING. DE MATERIALES

ING. DE MATERIALES

Sistema S.A.E - A.I.S.I

• SAE = SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS

• AISI = AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE

ING. DE MATERIALES

Norma ACERO ESTRUCTURAL PARA PLATAFORMAS MARINAS-PEMEX

ING. DE MATERIALES

Bibliografía•Ingeniería de Materiales, W. J. Ellis, Ed. Alfaomega, pág. 21-30•Ciencia de materiales para ingenieros, James F. Shackelford, Ed. Pearson Educación, Pág. 312- 317

ING. DE MATERIALES

GRACIASPor su atención…