001 metalurgia de los aceros jmh

5/21/2018 001 Metalurgia de Los Aceros Jmh

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Metalurgia de la soldadura


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Aceros

Base: Materiales compuestos de Hierro y Carbono.

+ Manganeso, Silicio, Fsforo y otros en aceros de aleacin.

Diferentes categoras de aceros se encuentran en el mercado. Algunos son:A36 acero al carbono

316 acero inoxidable

4140 acero baja aleacin

W1 acero de herramientas

Sus caractersticas dependen de:

Contenido de elementos de aleacin

Tratamiento trmico

Grado de deformacin


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Elementos de Aleacin

El Carbono en contenidos menores a 2 % enpeso, se encuentra en todos los aceros. Permitetransformaciones de fase de la estructura delacero, hacindolo ms duro o resistente.

Su contenido es muy bajo en algunos aceros

como los grado L, es el caso de los acerosinoxidables o baja aleacin.

Silicio, Fsforo: producto de la fabricacin delmismo acero. Se recomienda mantener sucontenido dentro de ciertos rangos.

Cromo, Nquel, Tungsteno, Molibdeno, Vanadio,Titanio, son elementos especiales, con ellos sefabrican aceros como los inoxidables,herramientas, HSLA, resistentes al calor


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Siderurgia


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Siderurgia

Esquema de refinacin del arrabio, para obtener acero


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Definiciones

Los aceros estn formados por tomos organizadosen diferentes estructuras cristalinas.

Transformaciones de fases implican la modificacinde estas estructuras.

Los tratamientos trmicos son la forma ms comnde modificarlas.

Diferentes estructuras

Diferentes propiedades


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Definiciones

Los aceros estn formados por tomos organizadosen diferentes estructuras cristalinas

Las estructuras pueden cambiar con la temperatura

El hierro tiene 2 estructuras :

FCC BCC


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Estructura: Austenita

Fase gama Estructura FCC

No magntica

Desde los 723 C hasta los 1500 C

Conformabilidad. Resistencia adecuada para

aplicaciones estructurales.

Resistencia a impactos.

Una sola fase por motivos

anticorrosivos.

Muy bajas temperaturas


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Estructura: Ferrita

Fase Alfa

Estructura BCC,

Es una aleacin magntica

Hasta los 723 C

Aceros Estructurales

Baratos

Muy buena soldabilidad


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Estructura: Cementita

Es Fe3C.(Carburo de Hierro)

Tiene un 6.67 % de Carbono

Los tomos de Carbono se encuentranenlazados qumicamente con los deHierro

Es la mas dura de las estructuras deHierro-Carbono


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Diagrama de fase

Condiciones deenfriamiento lento

Las fases

presentes en una

aleacin, sonmostradas en un

diagrama de

equilibrio

Cada Fase serelaciona con la

Composicin y la

Temperatura


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Tratamientos Trmicos

Normalizado

Temple

Recocido

Revenido


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Estructura: Perlita

Es el resultado de un enfriamiento lento (enfriamiento en horno) a travs delcual obtenemos una estructura de laminas de ferrita y cementita.

Es una estructura compuesta, estable.

Frgil Poco soldable


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Estructura: Martensita

Es el resultado de un enfriamientoviolento (Temple)

Estructura BCC modificada: BCT

Es una estructura METAESTABLE;fuera del equilibrio

Dura

Frgil

Muy mala soldabilidad


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Esfuerzos residuales

A partir de estos esfuerzos, se pueden desarrollar distorsiones, grietas,

fracturas y otros defectos.

Disminuyendo la velocidad de enfriamiento o aplicando un alivio detensiones, podemos disminuir sus efectos en una soldadura


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Efectos trmicos de la soldadura

La principal razn quemodifica las propiedades

del acero, son los ciclos

trmicos a los que se

expone la unin.

La soldadura genera

una Zona Afectada

Trmicamente (ZAT).

Esta ZAT es la zona del

metal base que tiene

alterada su estructura

por el calor


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Zona afectada trmicamente, ZAT


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ZAT v/s Resistencia


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Control de la Temperatura

PRECALENTAMIENTO:Disminuye el gradiente trmico, con lo que reduce los efectos de la ZAT.

INTERPASES

Permite controlar el aporte trmico del proceso de soldadura

POSTSOLDADURA

Tiene tantos objetivos como TT existen.

En soldadura, generalmente se apunta al alivio de tensiones

Se debe tener un cuidado especial al depositar

aleaciones base Hierro con porcentajes altos de

carburos en aceros al Carbono o de baja aleacin,

ya que se puede producir una interfase frgil

y sensible al agrietamiento.


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Carbono Equivalente


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Acero al Carbono

Composicin: Acero (0.05 hasta 1.0 % Carbono), hasta 1.6 Mn, 0.6 Si.Estructura: 100 % Ferrita, Magntico.

Propiedades: Barato, buena soldabilidad, dctil, razonablemente resistente

(50-70000 psi)

Aplicaciones:Bajo Carbono (0.05-0.15): Acero Estructural, laminas, piezas y partes.

Medio Carbono (0.3-0.6): Piezas de gran tamao.

Alto Carbono (0.6-1.0): Resortes y cables.


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Aceros baja aleacin (HSLA)

Composicin: Precipitadores de carburos, carbono limitado (0,2%).Estructura: Carburos muy finos en matriz de Ferrita, magntico.

Propiedades: Buena soldabilidad, dctil, resistente (50-110000 psi), muy alta

resistencia al Impacto.

Aplicaciones: Automviles, maquinaria, gras, puentes, Piezas querequieren resistencia, que sean mas livianas que de Acero al

Carbono


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Acero al Manganeso (Hadfield)

Composicin: Acero con 12 % Manganeso y1.2 % Carbono

Estructura: 100 % Austenita, No

magntica

Propiedades: Alta resistencia al Impacto,

dctil, endurece al deformarlo en fro,generalmente resiste bien el desgaste

abrasivo

Aplicaciones: Piezas sometidas a fuerte

impacto. Rodillos trituradores, Mandbulas

chancadoras, Conos de Chancadoras, Cruces

de Rieles.


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Aceros Fundidos

Composicin: De un 1.0 a un 2.0 % CarbonoEstructura: Carburos, grafito, matriz de ferrita, perlita o martensita

Propiedades: Muy poco soldables, por el contenido de Carbono

Aplicaciones: Piezas de gran espesor o geometra complejas


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Fundiciones

Composicin: Desde 2.5 de Carbono, Cromo en las BlancasEstructura: Grafito (Gris) o carburos de cromo (blanca); en matriz de

martensita o austenita

Propiedades: Resistentes al desgaste

muy poco soldables

Aplicaciones: Piezas muy gruesas, formas complejas


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Aceros Inoxidables

Composicin: Acero con 12 % Cromo y generalmente NquelEstructura: La gran mayora : Austenita (serie 300)

Tambin existen con estructuras de Ferrita o Martensita

Propiedades: Resistente a la corrosin, excelentes propiedades mecnicas.

Aplicaciones: Piezas expuestas a ambientes o a materiales corrosivos


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Aceros Inoxidables

Cuando se le agrega al hierro un11.5% de cromo o ms se forma

en las superficies expuestas al

aire, una delgada, plateada y

altamente adherente capa de

xido de cromo.


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Aceros Inoxidables Austeniticos

Al agregar el nquel a la nuestra aleacin bsica deHierro Cromo, da como resultado los aceros

inoxidables de la serie 300

1.-Incrementa la resistencia a la corrosin

2.-Reduce la conductividad del calor3.-Aumenta la resistencia a los impactos y la fatiga

4.-Aumenta la ductilidad y soldabilidad

Originalmente, las composiciones de nquel y cromo

se componan de 18% de Cr y 8% Ni

Las modificaciones del 18 / 8 (308) se designaron

como: 18 / 8 Cb (347), 18 / 8 Mo (316), 18 / 8 Ti (321)


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Aceros Inoxidables Austeniticos

El Carbono es un elemento indeseable

Bajo ciertas condiciones el Carbono se

combina con Cromo, formando

(precipitando) carburos de Cromo que no

tienen ninguna resistencia a la corrosin

Se impide con aceros inoxidables tipo L

(Low Carbon) Ej.: 309-L

Tambin se agregan elementos llamados

estabilizadores. (Nb, Ti, V) que dejan actuar

libremente al Cromo.

El molibdeno (Mo) se agrega para mejorar

la resistencia al Creep


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Inoxidables Ferrticos y Martensticos

Serie 430 442 446

Estos aceros no pueden ser endurecidos y usualmente son suaves y dctiles,

aunque pueden volverse frgiles al soldarlos.

Contienen de un 17 % a un 27 % Cromo

Serie 410, 414, 416, 420.

Se endurecen al aire, duros y frgiles

Precalentamiento y postcalentamiento cuando

se sueldan

Contienen del 11.5% al 17% de cromo


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Aceros Inoxidables, oxidados

La corrosin uniforme afecta a la superficie. Puede suceder, con cido sulfricoo ntrico. Se evita aumentando el Cromo, Nquel y Molibdeno

La corrosin intergranular ocurre debido a que se precipitan los carburos de

Cromo

La corrosin por picadura es la formacin de cavidades diminutas, se produce

en el contacto con soluciones clorhdricas y se evita con aporte de Molibdeno.

La corrosin por tensin corresponde a fisuras, por efecto de los

esfuerzos de traccin y la atmsfera corrosiva.

Ocurre en aceros austenticos, expuestos a soluciones con cloruros,usualmente a temperaturas mayores a 60C.


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Inoxidables, Diagrama de Scheaffler

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