UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIEMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

ÁREA DE TECNOLOGÍA

DEPARTAMENTO

MECÁNICA Y TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN

MATERIA CS. DE LOS MATERIALES

TEMA Nº. 05. ALEACIONES FERROSAS. ACEROS Y FUNDICIONES.

HIERRO Y ALEACIONES.

Hierro: se denomina hierro al metal técnicamente puro y que presenta un

contenido aproximado entre 0.001% de C hasta 0.025%.

Hierro Electrolítico: es un tipo de hierro que se puede obtener casi puro

por medio de un procedimiento electrolítico y que tiene poca aplicación

industrial. Es de alta pureza y frágil debido a los gases que contiene,

principalmente hidrógeno.

Hierro A.R.M.CO: Hierro ideado por la “American Rolling Mill CO.” Se

obtiene en hornos martin-Siemens básicos a temperaturas superiores a las

normales. Es de una gran pureza y puede compararse a la del hierro

electrolítico.

Hierro Forjado ó Dulce: se elabora partiendo de minerales muy puros y se

trabaja por forja o laminación. El hierro forjado normal puede trabajarse y

soldarse con facilidad a temperaturas cercanas a su punto de fusión.

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS.

Acero: se denomina acero a todas las aleaciones hierro-carbono que

presenten concentraciones desde 0.10% de C hasta 1.76%.

Aceros al Carbono: están formados fundamentalmente por hierro y

carbono pudiendo también poseer una concentración de impurezas tales

como; silicio, azufre, fósforo, entre otros.

Aceros Aleados: estos a demás del carbono y las impurezas poseen otros

elementos aleantes como; níquel, cromo, manganeso, silicio, vanadio, entre

otros.

EFECTOS QUE PRODUCEN LOS ELEMENTOS ALEANTES:

1.Aumento de templabilidad.

2.Mejora las resistencias a las temperaturas menores.

3.Aumenta la resistencia al desgaste.

4.Aumenta la resistencia a la corrosión.

5.Mejoran las propiedades mecánicas.

EFECTOS DE LOS ELEMENTOS ALEANTES:

Carbono: es el elemento que tiene mas influencia en el comportamiento

del acero. Al aumentar el contenido de carbono mejoran la resistencia

mecánica y las propiedades de endurecimiento pero disminuye la

elasticidad y las facilidades de forja, soldadura y corte.

Níquel: disuelto en la ferrita aumenta su resistencia y tenacidad,

disminuye las temperaturas críticas y retarda la transformación de la

austenita.

Cromo: forma carburos, aumenta la templabilidad, resistencia al

desgaste y resistencia a la corrosión.

Manganeso: reduce la fragilidad en caliente, contribuye al aumento de

la resistencia y la dureza en presencia de carbono.

Molibdeno: ejerce fuertes efectos sobre la templabilidad, aumenta la

resistencia y la dureza de los aceros a altas temperaturas, forma

carburos.

Tungsteno: marcado defecto sobre la templabilidad, aumenta la dureza

y resistencia similar al molibdeno pero con mayor porcentaje (3 a 1%).

Vanadio: Desoxidante de los aceros, produce lingotes sanos, forma

carburos, produce gran dureza y resistencia.

Silicio: Disuelto en ferrita aumenta su dureza y resistencia. Combinado

con el manganeso produce alta resistencia.

CLASIFICACION DE LOS ACEROS SEGÚN SU DUREZA:

SERIE TIPOS

F – 100Aceros finos de construcción

general

F – 200 Aceros finos de usos especiales

F – 300Aceros resistentes a la oxidación y

corrosión

F – 400 Aceros de Emergencia

F – 500 Aceros para herramientas

F – 600 Aceros comunes

F – 700 Aceros para moldear

F – 800 Fundiciones

F – 900 Aleaciones férreas especiales

TABLA DE TIPIFICACIÓN DE LAS ALEACIONES FÉRREAS.

(F-Aleaciones férreas)

Aceros Inoxidables: son aceros que presentan alta resistencia a la

corrosión y oxidación a elevadas temperaturas. Deben contener como

mínimo 10.5% de cromo, a demás de níquel, molibdeno, manganeso,

vanadio y otros elementos menores. Se clasifican en aceros inoxidables

martensíticos, aceros inoxidables ferríticos, aceros inoxidables austeníticos.

SERIE GRUPO

2XXCr-Ni-Mn Austenítico, no templable, no

magnético.

3XX Cr-ni. Igual a los anteriores

4XX Cr. Férricos, no templables, magnéticos

5XXBajo en Cr. Resistentes a altas

temperaturas

DENOMINACIONES.

Aceros Inoxidables Austeníticos: contienen los siguientes porcentajes

(23% Cr + Ni; Cr-Ni-Mn) los aceros inoxidables austeníticos constituyen la

familia con el mayor número de aleaciones disponibles, integra las series

200 y 300 AISI. Su popularidad se debe a excelente formabilidad y superior

resistencia a la corrosión.

Sus características son las siguientes:

•Excelente resistencia a la corrosión.

•Excelente soldabilidad.

•Excelente factor de higiene y limpieza.

•Endurecidos por trabajo en frío y no por tratamiento térmico.

Aceros Inoxidables Ferríticos: presenta un contenido de cromo entre 1.5

a 27%. Estos aceros inoxidables de la serie 400 AISI mantienen su

estructura ferrítica estable desde la temperatura ambiente hasta el punto de

fusión. Las características que presenta son las siguientes:

No templables.

Resistencia a la corrosión de moderada a buena.

Endurecidos moderadamente por trabajo en frío, no pueden ser

endurecidos por tratamiento térmico.

No magnéticos.

Aceros para Herramientas:

Son aceros especiales de alta calidad utilizados para la fabricación de

herramientas para trabajar por corte o formado, que estarán sometidas a

altas exigencias de trabajo. Estos aceros pueden ser templados en agua,

aceite o al aire.

Entre las propiedades especiales que deben presentar están las

siguientes:

1.Alta tenacidad para soportar la ruptura.

2.La dureza al rojo para no perder su capacidad de corte y formado.

3.Resistencia al desgaste para evitar la pérdida de tolerancias.

4.Alta templabilidad para lograr un temple profundo

5.Maquinabilidad para ser cortado fácilmente y producir buen acabado

superficial.

Aceros para herramientas según la AISI (American Iron and Steel

Institute): entre los aceros más usados y más comunes para herramientas

tenemos la siguiente clasificación;

Aceros para herramientas para trabajos en frío: se dividen en tres grupos;

templados en aceite, al aire con mediana aleación, y de alto carbono y alto

cromo. En general, esta clase posee resistencia al desgaste y templabilidad

elevada, presenta poca deformación pero en el mejor de los casos,

representa un promedio en cuanto a tenacidad y resistencia al

reblandecimiento por el calor.

Aceros para herramientas para trabajos en caliente: se considera que una

herramienta trabaja en caliente cuando su temperatura de trabajo se eleva

por encima de los 200ºC. Pueden ser aleaciones a base de cromo y

tungsteno, que poseen grandes cualidades contra la deformación,

templabilidad, tenacidad y resistencia al reblandecimiento por el calor.

Puede utilizarse temple en agua o en aceite.

Aceros para herramientas de alta velocidad de corte: el contenido de

carbono de los aceros aleados para herramientas de corte oscila entre

0.60 a 1.40%. Son los mas y mejores conocidos para herramientas,

poseen la mejor combinación de todas las propiedades, excepto la

tenacidad, que no es crítica para operaciones de corte a alta velocidad y

son de los tipos de base de tungsteno y molibdeno. Este tipo de de acero

se usa para fabricar brocas, cuchillas para máquinas y también para la

fabricación de limas.

Aceros para herramientas para usos especiales: están constituidos por

los tipos de bajo carbono, de bajo contenido de aleación, carbono-

tungsteno, para moldes y otros.

FUNDICIONES Y SU CLASIFICACIÓN.

FUNDICIONES: son aleaciones de hierro-carbono que contienen mas de

1.76% de este último elemento. A demás de estos dos elementos las

fundiciones llevan otros tales como; silicio, manganeso, fósforo, azufre y

oxígeno.

DIFERENCIA ENTRE ACEROS Y FUNDICIONES:

Las fundiciones son superiores en la elaboración de piezas de moldeo.

La fundición no puede ser trabajado por forja ni laminación.

Los aceros presentan mejores características mecánicas en general. Las

fundiciones le superan en resistencia al desgaste y capacidad para absorber

vibraciones.

Las piezas de fundición suelen ser más baratas que las de acero.

CLASIFICACIÓN DE LAS FUNDICIONES:

Fundiciones Ordinarias: están compuestas únicamente por hierro y

carbono como elementos de aleación. Se derivan en Fundiciones Grises

y Blancas.

•Fundiciones Blancas: están compuestas por una concentración

de carbono comprendida entre 1.76 a 6.67% de C. Se obtiene

enfriando rápidamente la masa líquida de su composición

correspondiente. Están formadas por perlita y cementita.

•Fundiciones Grises: las fundiciones grises mas empleadas

tienen una composición de 3.25% de C y 1.75% de Si. Se

obtiene enfriando lentamente y por la presencia de silicio en su

masa. Su constituyente más característico es el grafito y el hierro

está presente en forma de ferrita.

Fundiciones Especiales: se obtienen a partir de aleaciones blancas

mediante un tratamiento que le otorga propiedades mecánicas superiores,

eliminando su gran fragilidad. Un tipo de fundición especial son las

maleables, las cuales se dividen en Fundiciones maleables de Corazón

Blanco y Fundiciones Maleables de Corazón Negro.

Fundiciones Aleadas: contienen elementos de aleación que le hacen

adquirir propiedades especiales, superiores a las fundiciones ordinarias.

Entre ellos se tiene el silicio, aluminio, níquel, titanio y cobre, estos

favorecen la formación del grafito y aumentan la resistencia a la tracción.