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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
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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%
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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.
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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%.
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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%.
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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
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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)
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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,
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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 %.
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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.
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Sistema S.A.E - A.I.S.I
• SAE = SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS
• AISI = AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE
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Norma ACERO ESTRUCTURAL PARA PLATAFORMAS MARINAS-PEMEX
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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
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GRACIASPor su atención…