Download - Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Transcript
Page 1: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 1

COLABORATIVO 2

ACTIVIDAD GRUPAL

PRESENTADO POR

LUIS MIGUEL CARMONA ZAPATA Código: 1.116.256.438

REINALDO NUÑEZ ÑAÑEZ Código: 16.866.845

ANGEL ROSERO CARDONA Código: 94392905

DEIBER FABIO RODRIGUEZ Código : 94231049

TUTOR DE CURSO

DIEGO ALEJANDRO ALRCON

CURSO

MATERIALES INDUSTRIALES

CODIGO: 256599_42

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

PROGRAMA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

CEAD PALMIRA

OCTUBRE DE 2015

Page 2: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 2

INTRODUCCION

Los avances materiales radicales pueden conducir a la creación de nuevos

productos o incluso nuevas industrias, pero las industrias estables también

emplean materiales científicos para hacer mejoras incrementales y solucionar

problemas con los materiales utilizados actualmente. Las aplicaciones industriales

de la ciencia de los materiales incluyen el diseño de los materiales y las ventajas y

desventajas del costo y los beneficios en la producción industrial de materiales.

A continuación realizaremos una investigación acerca de los diagramas de fases y

sus respectivas aplicaciones, realizaremos un ejercicio práctico donde pondremos

en funcionamientos todos los conocimientos adquiridos hasta a través del

desarrollo del curso.

Page 3: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 3

OBJETIVOS

Asumir una disciplina de estudio autónomo y colaborativo, que permita el

entendimiento significativo de los contenidos de la unidad 2, apoyándose en la

revisión de fuentes de información y ejecución de actividades como trabajos

escritos y resolución de ejercicios

Estudiar las propiedades y tratamientos de cada uno de los materiales

industriales más utilizados para llegar así a entender mucho más la

estructura de la empresa industrial y sus procedimientos.

Por medio de este trabajo colaborativo, buscamos conocer las

propiedades de los metales, su clasificación y las aplicaciones adecuadas

de acuerdo a la norma.

Page 4: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 4

Objetivos Específicos

Profundizar sobre el modulo a trabajar para así esclarecer muchas dudas

que surgen a través de la carrera profesional.

Asemejar la relación que existe entre la las propiedades y la estructura de

los materiales

Identificar los diferentes usos y tratamientos que se pueden generar con

estos materiales

Identificar la función y la importancia de los diagramas de fases en las

transformaciones de los metales.

Comprender la función de las estructuras cristalina metálicas en los

metales.

Comprender la importancia de la clasificación y usos de los diferentes tipos

metales y sus aleaciones.

Analizar las diferencias que se logran con los tratamientos superficiales y

los tratamientos térmicos que se le realizan a los metales.

Page 5: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 5

2. PROCESOS DE FABRICACION DE LOS MATERIALES

A. ALUMINIO

Aunque el aluminio es un material muy abundante en la corteza terrestre (8%),

raramente se encuentra libre debido a su alta reactividad, por lo que normalmente

se encuentra formando óxidos e hidróxidos, que a su vez se hallan mezclados con

óxidos de otros metales y con sílice.

El mineral del que se extrae el aluminio casi exclusivamente se llama bauxita. Una

vez obtenida la bauxita, se refina y reduce mediante lavados hasta lograr polvo de

alúmina. El proceso de fundición comienza con una técnica llamada Hall-Héroult ,

en la cual la alúmina (Al2O3) es disuelta dentro de una cuba con criolita mineral

fundida (Na3AlF6), revestida interiormente de carbón en un baño electrolítico

La alúmina se descompone en aluminio y oxígeno molecular. Como el aluminio

líquido es más denso que la criolita se deposita en el fondo de la cuba, de forma

que queda protegido de la oxidación a altas temperaturas. El oxígeno se deposita

sobre los electrodos de carbón, quemándose y produciendo el CO2. El aluminio

fundido se enfría en moldes para dales forma de lingote y se vende a los

fabricantes con esta forma, sin embargo Son necesarios más de 2.000° C para

fundir el aluminio recién producido, por lo que Hoy en día, la receta se adapta a la

aplicación final; Con la ayuda de aditivos (magnesio, silicio, manganeso, etc.), se

preparan distintas aleaciones que posteriormente conforman las propiedades

mecánicas. Por lo tanto, las posibilidades de procesado del cliente pueden

establecerse en una fase muy temprana.

Otra forma de presentar el aluminio en el mercado es en forma de tochos de

extrusión, esto es una especie de barra gruesa de material puro que tiene la forma

precisa para introducirse en una prensa de extrusión. Esta técnica es muy común,

Page 6: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 6

debido a la gran gama comercial del aluminio en perfiles para ventanas, puertas

corredizas, etc. La extrusión consiste en hacer pasar un tocho de aluminio

precalentado (450-500ºC) a alta presión (1600-6500) toneladas, dependiendo del

tamaño de la prensa) a través de una matriz, cuya abertura corresponde al perfil

transversal de la extrusión.

Page 7: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 7

Page 8: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 8

B. ACEROS

La fabricación del acero en horno eléctrico se basa en la fusión de las chatarras

por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido. El horno

eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa (15 a 30 mm de

espesor) forrado de material refractario que forma la solera y alberga el baño de

acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados

por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través

de unas cestas adecuadas.

La bóveda está dotada de una serie de orificios por los que se introducen los

electrodos, generalmente tres, que son gruesas barras de grafito de hasta 700 mm

de diámetro. Los electrodos se desplazan de forma que se puede regular su

distancia a la carga a medida que se van consumiendo. Los electrodos están

conectados a un transformador que proporciona unas condiciones de voltaje e

intensidad adecuadas para hacer saltar el arco, con intensidad variable, en función

de la fase de operación del horno. Otro orificio practicado en la bóveda permite la

captación de los gases de combustión, que son depurados convenientemente para

evitar contaminar la atmósfera. El horno va montado sobre una estructura

oscilante que le permite bascular para proceder al sangrado de la escoria y el

vaciado del baño. El proceso de fabricación se divide básicamente en dos fases: la

fase de fusión y la fase de afino. 5.2.1. Fase de fusión Una vez introducida la

chatarra en el horno y los agentes reactivos y escorificantes (principalmente cal)

se desplaza la bóveda hasta cerrar el horno y se bajan los electrodos hasta la

distancia apropiada, haciéndose saltar el arco hasta fundir completamente los

materiales cargados. El proceso se repite hasta completar la capacidad del horno,

constituyendo este acero una colada. 5.2.2. Fase de afino El afino se lleva a cabo

en dos etapas. La primera en el propio horno y la segunda en un horno cuchara.

En el primer afino se analiza la composición del baño fundido y se procede a la

eliminación de impurezas y elementos indeseables (silicio, manganeso, fósforo,

Page 9: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 9

etc.) y realizar un primer ajuste de la composición química por medio de la adición

de ferroaleaciones que contienen los elementos necesarios (cromo, níquel,

molibdeno, vanadio o titanio). El acero obtenido se vacía en una cuchara de

colada, revestida de material refractario, que hace la función de cuba de un

segundo horno de afino en el que termina de ajustarse la composición del acero y

de dársele la temperatura adecuada para la siguiente fase en el proceso de

fabricación. 5.2.3. La colada continua Finalizado el afino, la cuchara de colada se

lleva hasta la artesa receptora de la colada continua donde vacía su contenido en

una artesa receptora dispuesta al efecto. La colada continua es un procedimiento

siderúrgico en el que el acero se vierte directamente en un molde de fondo

desplazable, cuya sección transversal tiene la forma geométrica del semiproducto

que se desea fabricar; en este caso la palanquilla. La artesa receptora tiene un

orificio de fondo, o buza, por el que distribuye el acero líquido en varias líneas de

colada, cada una de las cuales dispone de su lingotera o molde, generalmente de

cobre y paredes huecas para permitir su refrigeración con agua, que sirve para dar

forma al producto. Durante el proceso la lingotera se mueve Capítulo 5 46

alternativamente hacia arriba y hacia abajo, con el fin de despegar la costra sólida

que se va formando durante el enfriamiento. Posteriormente se aplica un sistema

de enfriamiento controlado por medio de duchas de agua fría primero, y al aire

después, cortándose el semiproducto en las longitudes deseadas mediante

sopletes que se desplazan durante el corte. En todo momento el semiproducto se

encuentra en movimiento continuo gracias a los rodillos de arrastre dispuestos a

los largo de todo el sistema. Finalmente, se identifican todas las palanquillas con

el número de referencia de la colada a la que pertenecen, como parte del sistema

implantado para determinar la trazabilidad del producto, vigilándose la cuadratura

de su sección, la sanidad interna, la ausencia de defectos externos y la longitud

obtenida. 5.2.4. La laminación Las palanquillas no son utilizables directamente,

debiendo transformarse en productos comerciales por medio de la laminación o

forja en caliente. De forma simple, podríamos describir la laminación como un

Page 10: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 10

proceso en el que se hace pasar al semiproducto (palanquilla) entre dos rodillos o

cilindros, que giran a la misma velocidad y en sentidos contrarios, reduciendo su

sección transversal gracias a la presión ejercida por éstos. En este proceso se

aprovecha la ductilidad del acero, es decir, su capacidad de deformarse, tanto

mayor cuanto mayor es su temperatura. De ahí que la laminación en caliente se

realice a temperaturas comprendidas entre 1.250ºC, al inicio del proceso, y 800ºC

al final del mismo. La laminación sólo permite obtener productos de sección

constante, como es el caso de las barras corrugadas. El proceso comienza

elevando la temperatura de las palanquillas mediante hornos de recalentamiento

hasta un valor óptimo para ser introducidas en el tren de laminación.

Generalmente estos hornos son de gas y en ellos se distinguen tres zonas: de

precalentamiento, de calentamiento y de homogeneización. El paso de las

palanquillas de una zona a otra se realiza por medio de distintos dispositivos de

avance. La atmósfera en el interior del horno es oxidante, con el fin de reducir al

máximo la formación de cascarilla. Alcanzada la temperatura deseada en toda la

masa de la palanquilla, ésta es conducida a través de un camino de rodillos hasta

el tren de laminación. Este tren está formado por parejas de cilindros que van

reduciendo la sección de la palanquilla. Primero de la forma cuadrada a forma de

óvalo, y después de forma de óvalo a forma redonda. A medida que disminuye la

sección, aumenta la longitud del producto transformado y, por tanto, la velocidad

de laminación. El tren se controla de forma automática, de forma que la velocidad

de las distintas cajas que lo componen va aumentando en la misma proporción en

la que se redujo la sección en la anterior.

Page 11: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 11

C. POLIMEROS

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas

pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas

más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más

se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.

Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón,

formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los

tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro

polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana,

proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y

de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.

Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas

propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena

Page 12: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 12

resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que

están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo

del tipo de plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas (se

ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoendurecibles (se

endurecen con el calor).

La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o

moléculas gigantes llamadas polímeros.

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas

pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas

más diferentes. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, otras, globos,

etc. Algunas se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes

tridimensionales.

La mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales

sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.

Procesos de producción del PVC

Las principales materias primas para la producción de PVC son el petróleo y la sal

común o cloruro sódico, sin embargo existen otros ingredientes, como

plastificantes, catalizadores y pigmentos colorantes que mejoran sus propiedades.

En su composición, el PVC contiene un 57% de cloro, proveniente de la sal común

y un 43% de hidrocarburos (gas y/o petróleo). El refino del petróleo da lugar a una

fracción, las naftas, que, por medio de un proceso denominado craking, producen,

entre otras sustancias gaseosas, el etileno, una de las bases para la fabricación

de PVC. Paralelamente el cloruro sódico se descompone por electrólisis,

obteniéndose cloro y además hidróxido sódico e hidrógeno. Aproximadamente el

35% del cloro obtenido en este proceso se destina a la producción de PVC.

Page 13: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 13

D. CERAMICOS

Fabricación de los Cerámicos.

Los procesos básicos que se deben seguir para la elaboración de piezas de

cerámica, estos involucran: la preparación de la pasta, la formación o moldeo de

las piezas, el secado, el vidriado en caso de requerirse, la cocción, el enfriamiento

y el almacenaje del producto final.

Preparación de la Pasta.- La preparación de la pasta (arcilla + agua) depende de

la técnica de moldeo o formación de las piezas cerámicas. Las mezclas pueden

ser secas donde el porcentaje de agua de mezcla no sobrepasa el 10% en peso,

las mezclas aguadas que contienen entre 20-30% de agua y las mezclas de

consistencia mediana con porcentajes entre 12-15%. En cualquiera de los casos

se requiere un mezclado eficiente que solo puede ser logrado con mezcladoras

mecánicas. En la elaboración de piezas de campo, el mezclado frecuentemente se

hace a mano o con los pies, consecuentemente la variabilidad en la calidad de las

piezas suele ser muy grande.

Formación de las Piezas.- Existen diversas técnicas para dar forma a las piezas

cerámicas entre las cuales se encuentran las siguientes:

Técnica de la pasta aguada o método tradicional.- La consistencia aguada (25-

30% de agua) facilita el llenado a mano de los moldes, casi siempre se adicionan

desgrasantes. Hecha la mezcla, se toma una bola de lodo lo suficientemente

grande para llenar el molde, se impregna con polvo de tabique y se llena el molde,

de esta manera la pieza no se pegará al molde a la hora de desmoldar, el exceso

de lodo se quita con un alambre para dejar la superficie lisa. Esta técnica es

Page 14: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 14

común en la elaboración de tabiques, tejas, ladrillos y otras piezas. La técnica de

campo está siendo desplazada por el empleo de maquinaria que simula el trabajo

del hombre, las piezas elaboradas con maquinaria emplean mezclas ligeramente

más aguadas, como consecuencia se provocan pequeñas depresiones en el

centro de la superficie debido a un ligero asentamiento y contracción durante el

secado. Puesto que las mezclas entre más aguadas son más porosas y menos

resistente, el proceso mecánico de simulación no garantiza una mejor

calidad del producto final.

Técnica de extrusión con corte de alambre.- En esta técnica se emplea una

pasta con contenidos de agua entre 20-25%, la pasta de consistencia suave es

forzada a presión (extrusión) a través de un dado metálico conteniendo la forma o

sección de la pieza por crear, como se aprecia en la Figura 3.1, la columna

formada se corta a continuación con alambre para separar las piezas según el

ancho preestablecido. El proceso es continuo gracias a que los cortes con alambre

pueden ser múltiples. La mezcla debe tener la humedad óptima para que la

columna formada no se colapse en el proceso.

Una variación de esta técnica consiste en reducir el contenido de humedad entre

10-15% para lograr una consistencia firme pero no tan seca que no pueda ser

forzada a través del dado formador, el resultado es que las piezas formadas son

más precisas y uniformes en sus dimensiones, además, se secarán más rápido y

podrán resistir mejor cualquier apilamiento antes de la cocción.

Técnica del prensado en seco.- La pasta empleada en el proceso es de

consistencia seca, con contenidos de humedad no mayores del 10%. En el

proceso de fabricación se emplean máquinas que forman las piezas cerámicas en

moldes metálicos a base de presión, proceso semejante al que se emplea en la

Page 15: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 15

fabricación de bloques de concreto, salvo que la maquinaria no aplica vibración.

Secado.- Una vez que las piezas cerámicas han sido formadas se les transporta

al lugar donde deberán secarse, en el caso de que el proceso de elaboración sea

intermitente, el lugar secado es generalmente un espacio techado y protegido del

viento, en el caso de un proceso continuo la etapa siguiente será el secado

automático o controlado. Dependiendo de la temperatura de secado el tiempo

mínimo para esta etapa oscila entre 24 y 48 horas, cuando se emplean cámaras

de secado, en el caso de piezas de campo el tiempo es cuestión de varios días.

En ocasiones, al final del secado se aplica un vidriado a las piezas cerámicas que

así lo ameriten, el propósito del tratamiento es el de proporcionar impermeabilidad

a una o más caras de la pieza cerámica. Los productos empleados son esmaltes

preparados a base de vidrio molido y fundido, el cual es chupado por la pieza

sellando las porosidades, este tratamiento evita la apertura de grietas y da una

mayor durabilidad a la superficie tratada.

Cocción y Enfriamiento.- Una vez secas, las piezas cerámicas se someten a

temperaturas elevadas para lograr la cocción de los minerales arcillosos. En las

técnicas rústicas o de campo se emplean los hornos intermitentes, el horno se

carga con piezas secas, apilándolas de tal manera que el aire caliente pase al

través de ellas, el fuego se enciende en la parte inferior (leña, diesel, etc.) y se

mantiene por las horas que sea necesario hasta que las piezas se cocen,

posteriormente se dejan enfriar y se sacan para constituir lo que se llama una

horneada.

Las técnicas modernas emplean hornos de tipo continuo, donde las piezas

cerámicas son sometidas a diferentes temperaturas. Inicialmente las piezas

Page 16: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 16

reciben un calentamiento paulatino para evitar los cambios térmicos bruscos,

luego, según avanzan las piezas en el proceso, se aumenta la temperatura hasta

producirse el fenómeno de la deshidratación entre 149-982°C, luego sigue la etapa

de oxidación entre 532-982°C y finalmente el de vitrificación entre 871-1315°C. A

continuación las piezas pasan por otras secciones donde la temperatura

desciende poco a poco hasta una temperatura lo suficientemente baja para poder

mover las piezas al área de enfriamiento final. El proceso completo puede durar

entre 48 y 72 horas.

E. MATERIALES COMPUESTOS

Un material compuesto está formado por dos o más componentes y se caracteriza

porque las propiedades del material final son superiores a las que tienen los

materiales constituyentes por separado.

Los materiales compuestos están formados por dos fases; una continua

denominada matriz y otra dispersa denominada refuerzo. El refuerzo proporciona

las propiedades mecánicas al material compuesto y la matriz la resistencia térmica

y ambiental. Matriz y refuerzo se encuentran separado por la interface.

Las propiedades de los materiales compuestos dependen de una serie de

factores:

a) propiedades de la matriz y del refuerzo

b) contenido de refuerzo

c) orientación del refuerzo

d) método de producción del material compuesto

Page 17: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 17

Clasificación de los materiales compuestos

1.- Clasificación según la forma de los constituyentes

Compuestos fibrosos: el refuerzo es una fibra, es decir, un material con una

relación longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o

discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Ejemplo:

epoxi con fibra de vidrio.

Compuestos particulados: el refuerzo son partículas equiaxiales, es decir, las

dimensiones de las partículas son aproximadamente iguales en todas las

direcciones. Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.

Compuestos estructurales: son materiales constituidos por la combinación de

materiales compuestos y materiales homogéneos. Se clasifican a su vez en

materiales laminados (constituidos por apilamiento de láminas paralelas) o

paneles sándwich (compuestos de núcleo y tapas)

Clasificación según la naturaleza de los constituyentes

Compuestos de matriz orgánica (polímeros).

- presentan baja densidad

- posibilidad de obtención de piezas complicadas

- son los más utilizados en la actualidad

Entre sus desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.

Compuestos de matriz metálica (aleaciones de aluminio, titanio y magnesio)

- mayor duración

Page 18: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 18

- elevada conductividad térmica y eléctrica

- no absorben humedad

- mayor resistencia al desgaste

Su principal desventaja es su alto precio

Compuestos de matriz mineral (cerámica): alúmina, CSi (carburo de silicio), etc.

Destacan porque resisten temperaturas elevadas y su principal desventaja su

fragilidad y baja resistencia a choques térmicos.

3.- Clasificación según el tamaño de la fase dispersa

Microcomposites o composites convencionales: el tamaño del refuerzo es del

orden de la micra (10-6 m). A pesar de las mejores propiedades mecánicas de

estos composites, también presentan problemas:

- dificultad de procesado

- no se pueden procesar para obtener láminas o fibras

Estos problemas son consecuencia de la diferencia de tamaño entre el refuerzo y

los componentes de la matriz (cadenas de polímero en el caso de los composites

de matriz orgánica). Esta diferencia da lugar a interacciones débiles entre la matriz

y la interfase.

Para evitar este problema y mejorar las interacciones se ha desarrollado un nuevo

tipo de composite:

Nanocomposites: el tamaño del refuerzo es del orden del nanómetro (10-9 m=10-

3micras). En este caso, las interacciones matriz-refuerzo se dan a nivel molecular.

Page 19: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 19

Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos

Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja densidad y buenas

propiedades mecánicas (elevada rigidez y resistencia). Esta combinación de

propiedades no se puede conseguir con los materiales convencionales: metales,

polímeros y cerámicos. El desarrollo de los composites ha permitido la mejora de

las propiedades de los materiales.

Ventajas que presentan los materiales compuestos

- Alta resistencia específica (resistencia/densidad) y rigidez específica

(rigidez/densidad)

- Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropía

Los materiales compuestos de matriz polimérica se utilizan en la industria

automovilística, naval, aeronáutica, aeroespacial, electrónica, de material

deportivo y de la construcción, reemplazando a los metales y otros materiales en

muchas aplicaciones.

Page 20: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 20

3. TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS MATERIALES

a) Principales propósitos de los tratamientos térmicos

Se trata de variar la temperatura del material pero sin variar la composición

química.

El objetivo es mejorar las propiedades de los metales y aleaciones, por lo

general, de tipo mecánico. En ocasiones se utiliza este tipo de tratamientos

para, posteriormente, conformar el material.

Ejemplo:

El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del

metal de manera uniforme a la temperatura correcta luego enfriarlo con

agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce

una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción

(tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas

se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se

adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica

cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta

el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura

de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera

brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es

muy duro y frágil.

Page 21: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 21

b) Tratamientos de los metales (térmicos, termoquímicos, mecánicos y

superficiales)

TERMOQUIMICOS

Mediante este tipo de tratamientos, el metal sufre procesos de calentamiento y

enfriamiento y se varía la composición química superficial de los aceros,

adicionando otros elementos para mejorar las propiedades en la superficie,

principalmente la dureza o resistencia a la corrosión, sin modificar otras

propiedades esenciales tales como ductilidad.

- Cementación: Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior

de los aceros. Se mejora la dureza superficial y la resiliencia. Se aplica a piezas

que deben ser resistentes a golpes y la vez al desgaste. Se aplica a los aceros.

- Nitruración: Consiste en endurecer la superficie de los aceros y fundiciones.

Las durezas son elevadas y tienen alta resistencia a la corrosión. El componente

químico añadido es nitrógeno, que se obtiene del amoniaco.

- Cianuración o carbonitruración: Se trata de endurecer la superficie del

material introduciendo carbono y nitrógeno. Es una mezcla de cementación y

nitruración. La temperatura es intermedia entre la utilizada para la cementación y

la nitruración, que es mucho menor que aquella. Se aplica a los aceros.

- Sulfinación: Se trata de introducir en la superficie del metal azufre, nitrógeno y

carbono en aleaciones férricas y de cobre. Se aumenta la resistencia al desgaste,

favorecer la lubricación y disminuir el coeficiente de rozamiento.

Page 22: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 22

TERMICOS

-Temple, se someten los aceros al carbono y aleados con contenido de carbono

mayor de 0.35%, y el procedimiento en síntesis consiste en calentar la pieza a

altas temperaturas, (rojo vivo) y luego enfriarla rápidamente hasta temperaturas

próximas a la ambiente. Durante este proceso la pieza se endurece notablemente

y adquiere mayor rigidez pero resulta muy frágil, por lo que vuelve a calentarse a

temperaturas menores de 300 grados centígrados y se deja enfriar lentamente,

procedimiento conocido como revenido. Este revenido, reduce notablemente la

fragilidad sin afectar en mucho la dureza, haciendo finalmente la pieza dura pero

que pueda soportar las cargas dinámicas sin quebrarse.

Hay en la industria muchos tipos de aceros con diferente composición y además

hay muchas aplicaciones para un mismo tipo de acero, por tal motivo los

fabricantes proporcionan tablas con los valores óptimos de temperatura y tiempo

de permanencia a ella de la pieza, así como la velocidad de enfriamiento durante

el temple y también para el revenido posterior, para obtener los diferentes valores

de dureza y resistencia que el constructor de maquinaria usa según su propósito.

En ocasiones (especialmente para los aceros aleados) este temple resulta un

complejo proceso de calentamientos y enfriamientos a largas horas de

permanencia.

-Normalización , Se conoce como normalización a un proceso similar al

temple pero en el que el revenido final se hace a temperaturas mas altas, el

propósito de la normalización es lograr una pieza con la máxima resistencia

mecánica sin aumentar apreciablemente la dureza permitiendo un mecanizado

posterior al tratamiento térmico. Se someten a normalización con frecuencia los

tornillos, pasadores etc.

-Recocido, consiste en calentar un material hasta una temperatura dada y,

posteriormente, enfriarlo lentamente. Se utiliza, al igual que el caso anterior, para

Page 23: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 23

suprimir los defectos del temple. Se persigue: – Eliminar tensiones del temple. –

Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del acero. ¿Cómo se practica el

recocido? – Se calienta el acero hasta una temperatura dada – Se mantiene la

temperatura durante un tiempo – Se enfría lentamente hasta temperatura

ambiente, controlando la velocidad de enfriamiento. Si la variación de temperatura

es muy alta, pueden aparecer tensiones internas que inducen grietas o

deformaciones. El grado de plasticidad que se quiere dotar al metal depende de la

velocidad de enfriamiento y la temperatura a la que se elevó inicialmente

TRATAMIENTOS MECÁNICOS

Son operaciones de deformación permanente de los metales medianteesfuerzo

mecánico. Estos tratamientos mejoran la estructura interna aleliminar

posibles fisuras y cavidades internas, y homogeneizar el metal.Pueden

llevarse a cabo en frío o en caliente.

Tratamientos mecánicos en frío

L o s m á s c o n o c i d o s s o n l a l a m i n a c i ó n , l a e s t a m p a c i ó n e n

f r í o , e l estirado y el trefilado. Se emplean en la obtención de chapas, hilos y

cables.

Tratamientos mecánicos en caliente

L o s m á s c o n o c i d o s s o n l a f o r j a , l a e s t a m p a c i ó n e n

c a l i e n t e y l a extrusión. Se utilizan para fabricar herramientas y en artesanía.

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

C o m o s u n o m b r e i n d i c a , c o n s i s t e e n l a m e j o r a d e l a s

c u a l i d a d e s super f i c i a l es de l os me ta l es . Los más cono c idos son

l a me ta l i zac i ón y e l cromado duro.

Page 24: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 24

Metalización

S e p r o y e c t a u n m e t a l f u n d i d o s o b r e l a s u p e r f i c i e d e o t r o

p a r a conseguir dar a la superficie del metal base las características del

metal proyectado. Se emplea para aumentar la resistencia al desbaste o a la

corrosión.

Cromado duro

Se efectúa mediante un proceso electrolítico especial para lograr quel a c a p a

d e c r o m o s e a d e m a y o r e s p e s o r q u e l a q u e s e

o b t i e n e e n l o s tratamientos decorativos. La capa así conseguida aporta

al metal base algunas características del cromo, como el menor coeficiente

de rozamiento y la mayor resistencia al desgaste.

c) Tipos de enfriamiento en los tratamientos térmicos

RECOCIDO TOTAL

Este proceso consiste en el calentamiento del acero a la temperatura adecuada

durante un tiempo y luego enfriar muy lentamente en el interior del horno o en

algún material aislaste del calor. Debido al enfriamiento lento el proceso puede ser

asociado al diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro, que en nuestro caso

se trata de una muestra de acero hipoeutectoide y corresponde el proceso al

diagrama siguiente representado en la figura.

El propósito general del recocido es refinar el grano, proporcionar suavidad,

mejorar las propiedades eléctricas y magnéticas y, en algunos casos, mejorar el

maquinado

RECOCIDO PARA LA ELIMINACIÓN DE ESFUERZOS

Este proceso se utiliza para eliminar esfuerzos residuales debidos a un fuerte

maquinado u otros procesos de trabajo en frío. Este recocido, también

denominado subcrítico, se lleva a cabo a temperaturas por debajo de la línea

crítica inferior A3. RECOCIDO DE PROCESO

Page 25: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 25

Es un proceso muy parecido al recocido para eliminar esfuerzos, ya que se

calienta el acero a una temperatura por debajo de la línea crítica inferior. La

utilización de este tipo de tratamiento se orienta hacia las industrias de láminas y

cable. Si se aplica después del proceso en frío se suaviza el acero por medio de la

re cristalización, para un posterior trabajo.

ESFEROIDIZACIÓN

Es un proceso por el cual se mejora la maquinabilidad. El método que suele

emplearse es el mantenimiento durante un tiempo prolongado a una temperatura

ligeramente inferior a la línea crítica inferior. Este tipo de proceso se emplea para

obtener una mínima dureza, una máxima ductilidad o una máxima maquinabilidad

en aceros al alto carbono. Los aceros al bajo carbono (como lo son nuestras

muestras) rara vez esferoidizan por maquinado, porque en la condición de

esferoidizados son excesivamente suaves.

d. Curvas de enfriamiento de los tratamientos térmicos

Page 26: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 26

e) Posibles defectos en los materiales tratados

Falta de dureza, Posiblemente motivada por una descarburación superficial, por

falta de velocidad de enfriamiento o una austenización incompleta. Grietas.

Posiblemente motivadas por una velocidad de calentamiento incorrecta o una

velocidad de enfriamiento excesiva. Irregularidad en los puntos de dureza del

ensayo Jominy. Motivadas posiblemente por salpicaduras de agua,

descarburación, y a veces es posible la detección de mayor dureza en el punto de

apoyo (extremo opuesto al chorro del agua) que en puntos próximos. Esto está

motivado por enfriamiento más rápido por conducción o a través del soporte

metálico si no está colocada la arandela aislante. 2.6.- OBSERVACIONES

ADICIONALES. Con una lima nueva, se le hace al alumno arrancar material de las

piezas tratadas, haciéndole ver que puede ser una medida práctica y sólo

cualitativa del estado de dureza de la probeta, pues sabiendo la dureza de la lima,

se puede deducir la dificultad de mecanizado del acero en cuestión y que llegue

un momento en que la lima “no entra en el material” a partir de cierta dureza.

4. ALUMINIO , COBRE, NIQUEL, MAGNESIO, TITANIO Y SUS

ALEACCIONES, Complete la siguiente matriz apoyado en la unidad 2,

(modulo 2 pdf) del contenido del curso

MATERIAL ALEACCION CARACTERISTICAS

CUBRE

-Dureza-peso y mala resistencia a al corrosión.

-Lugares donde sea necesario alta relación dureza-

peso (ruedas de camiones y aviones)

- Es muy poco soluble en el aluminio (0.2% a

temperatura ambiente y 5.7% a 548°C) y forma con

el aluminio el compuesto intermetálico Al2Cu

Page 27: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 27

ALUMINIO

producto de una reacción eutéctica. Facilita la

colabilidad y desgasificación, disminuyendo la

resistencia a la corrosión. Se emplea tanto en las

aleaciones para colada como para forja.

MAGNESIO

Como es un elemento de muy baja densidad, sus

aleaciones con el aluminio resultan más ligeras que

éste. Se disuelve sólo parcialmente (17.4% a 450°C)

y forma el compuesto intermetálico Al2Mg3. Facilita

la colabilidad, mejora las características mecánicas y

la resistencia a la corrosión.

NIQUEL Confiere buenas características mecánicas a las

aleaciones de forja. Disminuye la colabilidad

SILICIO

Este elemento es insoluble en el aluminio, hace que

la contracción de solidificación sea inferior a la de las

restantes aleaciones de moldeo. Mejora las

características mecánicas.

COBRE

CINC

Estas aleaciones tienen, además del Zn, pequeñas

cantidades de Pb, Sn o Al, elementos que tienen la

finalidad de modificar alguna propiedad del material,

como ser el color, 12 resistencia mecánica,

ductilidad, maquinabilidad, resistencia a la corrosión

o una mezcla de dichas propiedades. Las aleaciones

de Cu-Zn industrialmente importantes se encuentran

comprendidas dentro de los límites de composición

de 0 a 50% de Zn.

NIQUEL Las aleaciones de cobre-níquel (C70100 a C72950)

se encuentran en el extremo final del sistema de Cu-

Page 28: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 28

Ni binario rico en cobre que también incluye el Monel

(67Ni-30Cu); además, sus propiedades son similares

a las aleaciones ricas en níquel. Las monedas de

cobre están entre los materiales más resistentes a la

corrosión y térmicamente estable de todas las

aleaciones de cobre, y son prácticamente inmunes a

la SCC. Al igual que las aleaciones a base de níquel,

las monedas de cobre muestran una alta resistencia

a la oxidación en vapor y aire húmedo. Su

resistencia se conserva bien en temperaturas

elevadas

ESTAÑO

Alrededor de 90% de Cu y 10% de Sn.

Dependioendo la cantidad de estaño, la aleación

tendra propiedades diferentes. Con un bronce de 5-

10% de estaño se genera un producto de alta dureza

usado en el pasado para la fabricación de espadas y

cañones; el bronce que contiene entre 17-20% de

estaño tiene alta calidad de sonido, ideal para la

elaboración de campanas

BERILIO

Son aleaciones en las cuales el contenido de berilio

oscila entre 0.6 y 2%.Son las aleaciones de cobre

con mayor resistencia y alta dureza, adicionalmente

son resistentes a la corrosión, buenas y propiedades

de fatiga. Por esa razón son usadas para fabricar

resorte, engranajes, diafragmas y válvulas.

Page 29: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 29

NIQUEL

HIERRO

Contienen generalmente entre 32% - 67% de Hierro,

de 15% a 22% de Cromo y de 9% a 38% de Ni. Las

aleaciones comunes de este grupo son la serie

Incoloy

COBALTO

Contienen generalmente entre 35% y 65% de

Cobalto, 19% - 30% de Cromo y hasta 35% de Ni.

Mantienen su resistencia a alta temperatura pro son

menos fuerte que las anteriores.

NIQUEL

Son las superaleaciones mas comunes y de mas

amplio uso. Contienen generalmente entre 38% -

76% de Níquel, hasta 27% de Cromo y 20% de

Cobalto. Las aleaciones comunes de este grupo son

las series Incomel, Hastelloy, nicomic, René, Udimet,

Astroloy y Waspaloy

Page 30: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 30

5. Efecto de la temperatura de deformación

Explique los diferentes procesos y efectos de la temperatura de deformación para

materiales industriales a través de:

a) Trabajo en frío

DEFORMACION EN FRIO

La deformación en frío se produce cuando el material endurece

progresivamente a medida que aumenta la deformación plástica, esto implica

que no se presentan fenómenos de recuperación ni recristianización. El rango

de trabajo en frío esta· limitado entre las temperaturas de transición dúctil,

frágil y de recristianización.

El concepto de deformación en frío no está relacionado con la temperatura de

trabajado. Por ejemplo, el plomo funde a 326ºC (599ºK) y su temperatura de

recristianización es la ambiente o aún inferior, según la pureza del metal. Por

otra parte, el tungsteno funde a 3410ºC (3683 ºK) y recristaliza a 1100ºC. Por

lo anterior, el plomo se trabaja en caliente a temperatura ambiente mientras

que el tungsteno en frío a 8000 C.

El trabajo en frío tiene los siguientes inconvenientes:

1. La resistencia que presenta el metal a ser deformado es, por lo común,

elevada y aumenta durante el proceso debido al endurecimiento por

deformación.

2. La ductilidad, en general, es reducida, por lo que no se pueden alcanzar

grandes deformaciones plásticas sin recurrir a recocidos intermedios. Las

ventajas que presenta la deformación en frío son:

Page 31: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 31

1. No se requiere energía para el calentamiento del metal,

2. No hay pérdidas de material por oxidación,

3. Se obtienen buenas tolerancias dimensionales,

4. El acabado superficial de las piezas es excelente,

5. Se puede endurecer al metal por deformación plástica para mejorar su

resistencia en servicio.

En este tipo de deformación se generan dislocaciones que interactúan entre sí

y con otras barreras (precipitados, bordes de grano, etc.) para producir

endurecimiento por deformación. Así, un metal recocido contiene de 106 a 108

dislocaciones por centímetro cuadrado, mientras que un metal levemente

deformado 1012 (Dieter,). Como las dislocaciones representan una distorsión

de la red cristalina, entonces el incremento en la densidad de dislocaciones

aumenta la energía de deformación del metal (Reed-Hill). Este incremento en

la densidad de dislocaciones produce un aumento en el esfuerzo requerido

para deformar al metal, lo cual se observa en la curva esfuerzo-deformación

obtenida por una prueba tensor y generalmente se representa, con

limitaciones, por la ecuación de Hollomon.

b) Trabajo en tibio

RANGOS DE TEMPERATURAS EN LA DEFORMACIÓN

No existe una ecuación del tipo: ep = f(σo, T, t estructura). Sin embargo, es

posible describir cualitativamente el comportamiento de los metales de acuerdo a

los mecanismos de endurecimiento o ablandamiento que puedan actuar a

diferentes temperaturas. Se pueden definir los rangos de temperaturas en el

comportamiento mecánico como:

Page 32: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 32

T. HOMÓLOGA CARACTERÍSTICAS

0-0.1 Fragilidad a baja temperatura

0.1-0.2 Temperatura de transición

0.2 - 0.4 Deformación en frío

0.4 Temperatura de re cristalización

0.4-0.7 Deformación en tibio

0.7-~0.9 Deformación en caliente

1 Fusión del metal

Para el conformado de metales los rangos de deformación interesantes son en frío

y caliente.

c) Trabajo en caliente

DEFORMACION EN CALIENTE

Se deforma en caliente un material cuando se produce recuperación y

recristianización simultáneamente con la deformación. El rango de trabajado en

caliente esta· comprendido entre la temperatura de recristianización y la de fusión

del metal.

Como el metal no endurece durante el proceso, tampoco se fragiliza, por lo que la

ductilidad es prácticamente ilimitada. La elevada ductilidad y ausencia de

endurecimiento por deformación se debe a que la temperatura permite una mayor

difusión de vacancias e intersticiales y al trepado de dislocaciones, lo que conduce

a la recristianización del metal.

Los procesos de trabajado en caliente son muy comunes como operaciones

primarias o de desbaste.

Las ventajas del trabajado en caliente son:

Page 33: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 33

a) El metal presenta menor resistencia a la deformación y, por ende, se requiere

menor potencia necesaria para deformar,

b) Una ductilidad prácticamente ilimitada en el metal,

c) Posibilidad de mejorar la estructura afinando el tamaño de grano,

d) Homogeneización química.

Entre las desventajas están:

a) Son necesarias instalaciones complementarias para el calentamiento de las

piezas,

b) Las altas temperaturas favorecen las reacciones del metal con el medio

ambiente, por lo que las oxidaciones son importantes.

Ello involucra la posibilidad de defectos superficiales y pérdidas de material. En los

aceros estas pérdidas oscilan entre el 2 y el 3%.

La mayor parte de las operaciones en caliente se efectúan en una serie de

pasadas o etapas. En general, se mantiene la temperatura de trabajo en las

pasadas intermedias bastante por encima de la mínima a efecto de aprovechar la

menor resistencia ofrecida por los metales. Esto podría dar lugar a un crecimiento

de grano excesivo durante la recristianización, por lo que es práctica común bajar

la temperatura de la ˙última pasada hasta un valor tal que el crecimiento de grano

sea mínimo. Se recomiendan reducciones severas en este paso, con el mismo

objeto de obtener grano fino en la pieza.

Quemado El rango de conformado en caliente esta· limitado por la temperatura de

fusión del metal. Esta temperatura puede ser diferente a la establecida en los

diagramas de fase debido a que las aleaciones comerciales son solidificadas en

condiciones industriales. Se pueden presentar las siguientes características:

a) Segregación en la solidificación (coring), por lo que pueden haber zonas del

material cuya temperatura de fusión esta· por debajo de la establecida para la

composición media. Puede haber en alguno casos, zonas con composición

eutéctica donde, según el diagrama, no debiera haberlas.

Page 34: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 34

b) Presencia de impurezas de punto de fusión inferior al de la aleación base. Para

evitar el quemado, normalmente se trabaja de 50 a 100ºC por debajo de la

temperatura de sólidos.

6. Tipos de aceros de aleación

Explique los siguientes enunciados relacionados con aceros de aleación

a) Como se clasifican los aceros, según norma SAE

Clasificación de los aceros según la norma aisi-sae

NORMA AISI-SAE

Aceros para Herramienta

La norma AISI/SAE es una clasificación de aceros y aleaciones de materiales no

ferrosos.

La clasificación es la identificación específica de cada grado, tipo, o clase de acero

dado por un número, letras, símbolos, nombre, o su combinación para la completa

designación de un acero en particular.

En el sistema AISI-SAE, los aceros se clasifican con cuatro dígitos. El primer dígito

especifica la aleación principal, el segundo modifica al primero y los dos últimos

dígitos, dan la cantidad de carbono en centésimas. En algunos aceros al cromo de

alto carbono hay números de cinco dígitos, los tres últimos dan el porcentaje de

carbono.

Como el proceso de fabricación de acero afecta los elementos residuales, tales

como óxidos, sulfuros, silicatos, nitrúros; los que a su vez afectan las propiedades

del acero, a veces se añade una letra como prefijo al numero AISI-SAE:

1. ACEROS AL CARBONO

La denominación que emplea la normativa SAE para los aceros al carbono es

Page 35: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 35

según el siguiente esquema:

SAE 10XX, donde XX indica el contenido de Carbono (C).

La norma SAE clasifica los aceros en distintos grupos, a saber:

Ejemplos:

SAE 1010 (con un contenido en carbono entre 0,08 - 0,13 %C)

SAE 1040 (0,3 - 0,43 %C)

Son aceros al Mn, y su denominación según SAE es del tipo SAE 15XX, donde el

porcentaje de Mn varía entre 1,20 y 1,65, según el %C.

Son aceros de alta maquinabilidad. La presencia de gran cantidad de sulfuros

genera viruta pequeña y dado que los sulfuros poseen alta plasticidad, éstos

actúan como lubricantes internos. No son aptos para soldar, ni para someterlos a

tratamientos térmicos, ni forja debido a su bajo punto de fusión.

3. ACEROS DE FÁCIL MAQUINABILIDAD Ó ACEROS RESULFURADOS

2. ACEROS DE MEDIA ALEACIÓN

Ejemplos:

SAE 1524, con contenido en el rango de 1,20 - 1,50 %Mn, y son empleados para

construcción de engranajes;

SAE 1542, indica un contenido del 1,35 - 1,65 %Mn, y son empleados para

temple.

4. ACEROS INOXIDABLES:

Ejemplos:

Page 36: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 36

AISI 302XX, donde XX no es el porcentaje de C

17-19 % Cr ; 4-8 % Ni ; 6-8 % Mn

5. ACEROS DE ALTA RESISTENCIA Y BAJA ALEACIÓN

La denominación SAE de estos aceros es del tipo 9XX, donde XX · 103 lb/pulg2,

indica el límite elástico del acero.

W:

Templables al agua. No contienen elementos aleantes y son de alto % de carbono

(0,75 a 1.00%)

Para trabajos en frío se usan los siguientes:

0

para indicar que sólo son aptos para trabajo en frío, dado que si se aumenta la

temperatura disminuye la dureza.

A

si están templados al aire.

D

o de alta aleación. Contienen alto % de carbono para formar carburos de Cr (1,10

- 1,80 %C).

Para trabajo en caliente:

H

Aceros rápidos:

T

Page 37: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 37

en base a tungsteno,

M

en base a molibdeno

S son aceros para herramientas que trabajan al choque. No se pueden usar en

grandes secciones o formas intrincadas.

b) Tipos de aceros para herramientas

Para los diversos tipos de herramientas se utilizan aceros distintos, estos se

dividen según las siguientes categorías:

De baja templabilidad (principalmente al Carbono)

De alta templabilidad (aleados)

Para matrices

Rápidos

Acero de baja templabilidad para herramientas

A este grupo pertenecen todos los aceros al Carbono para herramientas y los

aceros con pequeño contenido de elementos de aleación y que, no difieren mucho

por su templabilidad de los aceros al carbono. Reúne estos aceros en un grupo su

propiedad tecnológica más importante: la baja templabilidad.

Todos los aceros de este grupo deben templarse en agua, y la herramienta

fabricada con ellos, por lo general, no tiene templado en núcleo.

Page 38: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 38

Los aceros de baja templabilidad para herramientas su contenido de carbono es

de 0,6 a 1,15 % de carbono y sus principales aleado es el Mn y Cr.

Acero de alta templabilidad para herramientas

A este grupo pertenecen los aceros que contienen elementos aleados en cantidad

del 1 – 3 % y, por esto, poseen mayor templabilidad. Las herramienta fabricadas

con estos aceros se templan en aceite (y si el temple es escalonado, en sal) y por

lo general, a corazón.

Aceros para matrices

Para el trabajo de metales por presión se utilizan herramientas troqueles,

punzones, rodillos, cilindros, etc. Que deforman el metal. Loa metales que se

emplean para hacer herramientas de este tipo se llaman aceros de matrices.

Los aceros de matrices se dividen en dos grupos:

Para deformar metal en frío

Para deformar metal en caliente.

Aceros rápidos

A este grupo pertenecen los aceros que se fabrican para herramientas de corte

que trabajan a grandes velocidades. El acero rápido debe tener en primer lugar

una gran dureza en caliente y estabilidad al rojo.

Page 39: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 39

c) Clasificación de los aceros inoxidables

El acero inoxidable puede ser clasificado en cinco familias diferentes, cuatro de

ellas Corresponden a las particulares estructuras cristalinas formadas en la

aleación:

austenita, ferrita, martensita y dúplex (austenita mas ferrita); mientras que la quinta

son las aleaciones endurecidas por precipitación, que están basadas más en el

tipo de tratamiento térmico usado que en la estructura cristalina.

Aceros inoxidables martensíticos

Son la primera rama de los aceros inoxidables simplemente al cromo.

Representan una porción de la serie 400, sus características son:

Moderada resistencia a la corrosión

Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden desarrollar altos

niveles de resistencia mecánica y dureza

Son magnéticos

Debido al alto contenido de carbono y a la naturaleza de su dureza, es de

pobre soldabilidad

Los Martensíticos son esencialmente aleaciones de cromo y carbono. El contenido

de

cromo es generalmente de 10.5 a 18% y el de carbono es alto, alcanzando valores

de

hasta 1.2%.

Aceros inoxidables ferríticos

Estos aceros inoxidables de la serie 400 AISI (American Iron & Steel Institute)

mantienen una estructura ferrítica estable desde la temperatura ambiente hasta el

Page 40: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 40

punto de fusión, sus características son:

Resistencia a la corrosión de moderada a buena, la cual se incrementa con el

contenido de cromo y algunas aleaciones de molibdeno

Endurecidos moderadamente por trabajo en frío: no pueden ser endurecidos

por tratamiento térmico.

Son magnéticos

Su soldabilidad es pobre por lo que generalmente se eliminan las uniones por

soldadura a calibres delgados Usualmente se les aplica un tratamiento de recocido

con lo que obtienen mayor suavidad, ductilidad y resistencia a la corrosión Debido

a su pobre dureza, el uso se limita generalmente a procesos de formado en frío

Los Ferríticos son esencialmente aleaciones con cromo. El contenido de cromo es

usualmente de 10.5 a 30%, pero contenidos limitados de carbono del orden de

0.08%.

Algunos grados pueden contener molibdeno, silicio, aluminio, titanio y niobio que

promueven diferentes características.

Aceros inoxidables austeníticos

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 su excelente formabilidad y superior resistencia a la corrosión. Sus

características son las siguientes:

Excelente resistencia a la corrosión

Endurecidos por trabajo en frío y no por tratamiento térmico

Excelente soldabilidad

Excelente factor de higiene y limpieza

Formado sencillo y de fácil transformación

Tienen la habilidad de ser funcionales en temperaturas extremas

Son no magnéticos.

Page 41: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 41

Los Austeníticos se obtienen adicionando elementos formadores de austenita,

tales como níquel, manganeso y nitrógeno. El contenido de cromo generalmente

varía del 16 al 26% y su contenido de carbono es del rango de 0.03 al 0.08%.

El cromo proporciona una resistencia a la oxidación en temperaturas aproximadas

de 650º C en una variedad de ambientes.

Esta familia se divide en dos categorías:

SERIE 300 AISI.- Aleaciones cromo-níquel

SERIE 200 AISI.- Aleaciones cromo-manganeso-nitrógeno

SERIE 300 AISI

Es la más extensa, mantiene alto contenido de níquel y hasta 2% de manganeso.

También puede contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio,

elementos que son adicionados para conferir ciertas características. En ciertos

tipos se usa azufre o selenio para mejorar su habilidad de ser maquinados.

SERIE 200 AISI

Contiene menor cantidad de níquel. El contenido de manganeso es de 5 a 20%.

La adición de nitrógeno incrementa la resistencia mecánica.

Aceros inoxidables dúplex

Son aleaciones cromo-níquel-molibdeno, sus características son las siguientes:

Son magnéticos

No pueden ser endurecidos por tratamientos térmicos

Buena soldabilidad

La estructura dúplex mejora la resistencia a la corrosión de fractura bajotensión en

ambientes con iones de cloruro.

Page 42: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 42

d) Enumere los 10 aceros más utilizados en la industria, su aplicación y

justificación.

Aceros inoxidables dúplex

Aceros con estructura ferrítica-austenítica Cr: 18 a 28 % -Ni: 4,5 a 8% -Mo: 2,5 a

4%Buena resistencia mecánica/ductilidad Buena resistencia a la corrosión

Usos

Industria de gas y petróleo

Nuclear

Atmosfera

Marina

Aceros inoxidables martensíticos( usos)

Cuchillería

Instrumentos quirúrgicos

Industria automotriz

Pistones de bombas

Ejes de bombas centrifugas

Pernos para cadenas

Moldes industria plástica

Resortes

Aceros inoxidables austeníticos

Industria petroquímica

Industria automotriz

Industria Textil

Industria lechera

Industria de la carne

Page 43: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 43

Industria del caucho

Cirugía

Alambres

Resortes

Construcciones

Marítima

Aceros inoxidables ferríticos

Acero inoxidable tipo 430 ferrítico .

Matriz de ferrita y partículas de carburos dispersos x 100 La presencia de carburos

disminuye la resistencia a la corrosión.

( USOS )

Industria alimenticia

Industria petroquímica

Industria automotriz

Hogar

Decoraciones

Industria automotriz

Bulonería

Tornillería

Estanterías

Mesadas

Menaje

Aceros inoxidables

Principal elemento de aleación : n Cromo > a 12%Forma una capa de Oxido de Cr

, impermeable , dura , resistente que impide la corrosión PASIVADO

Clasificación Ferríticos –C ( 0,08 a 0,12% ) Cr ( 12 a 18 % )Norma AISI 430

Martensítico –C ( 0,4 a 0,7% ) Cr ( 12 a 14 % )Norma AISI –Serie 420

Austenítico –C (0,08 a 0,12%), Cr(18 a 26 %), Ni(3 a 20%) y Mo

Page 44: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 44

Dúplex y Endurecidos por precipitación Adición de Ti o Nb p/evitar corrosión

intergranular soldadura o bien Bajo contenido de Carbono Norma AISI –Serie 300.

Aceros para herramientas de corte (rápidos)

Los aceros de herramientas más comúnmente utilizados han sido clasificados en

seis grupos principales, y dentro de ellos en subgrupos, todos los cuales se

identifican por una letra en la forma siguiente:

Aceros de temple al agua W

Aceros para trabajos de choque S

Aceros para trabajos en frío O Aceros de temple en aceite

A Aceros de media aleación temple aire

D Aceros altos en cromo y en carbono

Aceros para trabajos en caliente H Aceros del tipo H

Aceros rápidos T Aceros al tungsteno

M Aceros al molibdeno

Aceros para usos especiales L Aceros de baja aleación

F Aceros al tungsteno

Page 45: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 45

P Aceros para moldes

Aceros aleados con Cromo Vanadio Wolframio Conservan su filo a altas

temperaturas ( 600ºC casi al rojo ) Principales elementos de aleación :n

Wolframio ( 18% ) , Cromo ( 4% ), Vanadio ( 1% ) , Normalización : Según

fabricante SAE M1 o T1Cromo ( 11,5% ), C ( 2% ) Especial K Herramientas de

corte Matrices y punzones Aceros con alto contenido en Carbono aprox. 1% se

utilizan para herramientas de corte de materiales blandos espec. Brocas

Aceros para usos mecánicos

Aceros aleados con Cromo Molibdeno Níquel Principales elementos de aleació

:n Cromo ( 0,8 a 1,1% ), Molibdeno ( 0,15 a 0,25% )Normalización : Serie

41XXSAE 4140,mediana templabilidad engranajes , paliers , ejes y usos en la ind.

Automotriz en general Cromo ( 1% ), Níquel ( 1,5% ) Normalización : Serie

31XXSAE 3115,buena templabilidad y tenacidad, cardanes ejes Cromo ( 0,5% ),

Níquel ( 0,55% ) , Molibdeno ( 0,20% )Normalización : Serie 86XXSAE 8620,

mediana templabilidad, piezas solicitadas a fatiga piñones y coronas.

Page 46: Colaborativo 2 Grupo 256599 42 Consolidado 4

Página 46

BIBLIOGRAFIA

Ejemplo: de proceso tratamiento térmico. Recuperado de:

https://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t%C3%A9rmico#Ejemplos_de_trat

amientos

Tratamientos mecánicos,Tratamientos superficiales. Recuperado de:

https://es.scribd.com/doc/45666044/7/TRATAMIENTOS-MECANICOS

o https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3319/55868-

7.pdf?sequence=7

o https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/09/tratamientos

-termicos.pdf

o ASM Handbook volume 2, Properties and selection: Nonferrrous Alloys and

SpecialPurpose Materials, 10º edition 1991.

o www.cidaut.es/es/procesado-de-materiales-compuestos-avanzados

o https://es.wikipedia.org/wiki/Fabricación_de_materiales_compuestos