Aceros

Producción de Hierro y Aceros

Productos de Acero

Aleaciones ferrosas

Diagrama de fases Fe-Fe3C

Rxns. de tres fases: diagrama binarios de fases

Fase eutectoide del diagrama de fases Fe-Fe3C

Hipoeutectoide C < 0,8%

Eutectoide C = 0,8%

Hipereutectoide C > 0,8%

Propiedades según % C

Aceros normalizados

Propiedades de aceros simples normalizados, f(C)

Propiedades para diferente estructura, f(C)

Denominaciones de aceros

• Cada material tiene un “nombre”.• El nombre o designación lo da la organización

responsable de la Normalización en cada país.• Otros: ASTM, AWS, ASME, DIN, BS, JIS, AFNOR,

etc. Todas son diferentes.• Para el caso de aceros, ha sido de uso tradicional

las designaciones SAE/AISI.• A nivel de compatibilidad universal, se definió las

designaciones UNS: unified numbering system.

Aceros de bajo CDesignación Composición (%peso)AISI/SAEASTM UNS C Mn Otros

Aceros simples de bajo C (Plain Low–Carbon Steels)

1010 G10100 0,10 0.451020 G10200 0,20 0.45 A36 K02600 0,29 1.00 0.2 Cu (min.)A516 Grado 70 K02700 0.31 1.00 0.25 Si

Aceros de alta resistencia y baja aleación (High Strength Low Alloy Steels)

A440 K12810 0,28 1.35 0.3 Si (máx.) 0.2Cu (min.)A633 Grado E K12002 0.22 1.35 0.3 Si 0.08 V 0.02 N 0.03 NbA656 Grado 1 K11804 0.18 1.60 0.6Si 0.1V 0.2 Al 0.015 N

Propiedades Mecánicas. Aceros bajo Carbono

AISI/SAE σmáx. σf DuctilidadASTM [MPa] [MPa] % El en 2 [in]

Plain Low-Carbon Steels1010 325 180 281020 380 205 25A36 400 220 23A516 Grade 70 485 260 21

High Strength, Low Alloy SteelsA440 435 290 21A 633 Grade E 520 380 23A656 Grade 1 655 552 15

Acero estructural

Acero de bajo carbonoC: 0,18%Si: 0,39%Mn: 0,57%S: 0,008%P: 0,007% 250x

Factores que determinan el esfuerzo de fluencia

Composiciones de algunos aceros (SAE/AISI)

Nota: dos valores indican un rango de composiciones; un valor denota un máximo tolerable por la Norma respectiva. Este último es el caso de P y S.

Composicion de algunos aceros (ASTM)

Transformaciones de la Austenita

Dureza de la Martensita es f(C)

• Estructura-origen• Formación adifusional• Composición química• Temperaturas Ms-Mf• Fase Metaestable• Propiedades

Mecánicas

La formación de la perlita requiere difusión y por ello ocurre en función de Temperatura y tiempoEj. acero eutectoide, llevado a T = 675ºC, la transformación se inicia a los 20 s y se completa a los 500 s

Progreso de la transformación isotérmica de un acero eutectoide a 620ºC, mostrando diferentes grados de progreso (1 –50 –99%)

Diagrama de transformación isotérmica (TTT) o (IT) 0,8% C

Diferentes trayectorias de enfriamiento rápido y mantención a la temperatura de interés. Trayectoria (a) da lugar a 100% Bainita (B) Trayectoria (b) da lugar a 100% Martensita (M) Trayectoria (c) da lugar a 50% P / 50% B

Situación más realista: transformaciones bajo enfriamiento continuo.Esto da lugar a los diagramas de transformaciones bajo enfriamiento continuo, Diagramas CCT o CT.

Diagrama CCT para AISI 1040

Diagrama CCT para AISI 1541

Consecuencias de aplicar diferentes velocidades de enfriamiento sobre aceros con curvas CCT desplazadas: efecto de los elementos aleantes. Concepto de templabilidad.Templabilidad: facilidad con la que un acero es endurecido por temple (enfriamiento rápido)

Para un acero dado, las curvas con diferentes velocidades de enfriamiento dan lugar a los TT´s denominados:• Recocido (annealing)• Normalizado

(normalizing)• Temple (Quench)Adicionalmente, a un acero templado debe dársele el TT de • Revenido (Temper)

Templabilidad : Ensayo Jominy

Ejemplos de Diagramas Jominy

REVENIDO

Tratamiento post-temple, en el rango 200-400ºC• Martensita se descompone gradualmente en las fases de

equilibrio (ferrita+cementita)• Martensita pierde tetragonalidad, pierde dureza pero

recupera tenacidad.• Evolución de propiedades depende de una combinación de

variables Temperatura y tiempo.• Otras fases (ferrita, perlita) no sufren cambios de

propiedades bajo condiciones de revenido• Calentamiento posterior a T≥Trev, continúa el proceso de

revenido y sus efectos en propiedades