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DIAGRAMA Hierro- CarbonoDIAGRAMA Hierro- Carbono
• Microestructura de aceros
• Microestructura de Fundiciones de Fe
• Microestructura de aceros
• Microestructura de Fundiciones de Fe
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OBTENCION DE HIERRO Y ACERO
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OBTENCION DE PRODUCTOS DE ACERO
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ESQUEMA DE ALEACIONES FERROSAS
Bajo Carbono Simple al CarbonoBaja Aleación (C<0.3%) HSLA-microaleados
Aceros (Σ EA<5%)(C<2.0%) Carbono Medio Simple al Carbono
Baja Aleación
Alto Carbono Simple al Carbono(C>0.6%)
HerramientasAlta Aleación(Σ EA>5%) Inoxidables
Baja Aleación Gris CorrienteHierros (grafito) NodularFundidos Maleable(C>2.5%) Blanca
(carburo) CorrienteTipo Ni-Hard
Alta Aleación Fund Blanca Alto Cr
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Diagrama de Fases Fe-Fe3CDiagrama de Fases Fe-Fe3C
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Microestructura(acerohipoeutectoide)
%C < 0.8
Microestructura(acerohipoeutectoide)
%C < 0.8
ferrita perlita
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Microestructura(acero eutectoide)%C = 0,8
Microestructura(acero eutectoide)%C = 0,8
PERLITA
8
Microestructura(acero hipereutectoide)%C > 0,8
Microestructura(acero hipereutectoide)%C > 0,8
cementita
perlita
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Propiedades f(%C) en aceros simples normalizados
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Propiedades f(%C) - aceros con estructura distinta
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Globulizado o Esferoidizado
Desde
Perlita
Desde
Martensita
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Designaciones de aceros (y otros)
• Cada material (producto) tiene un “nombre”• El nombre o designación lo da la organización responsable de la Normalización en cada país
• En Chile es el INN (NCh)• 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.
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DesignaciónComposición(%peso)
AISI/SAE
ASTMUNS
C Mn Otros
Aceros simples de bajo Carbono (Plain Low–Carbon Steels)
1010 G10100 0.10 0.45
1020 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 Nb
A656 Grado 1 K11804 0.18 1.60 0.6Si 0.1V 0.2 Al 0.015 N
Aceros de bajo CarbonoAceros de bajo Carbono
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AISI/SAE
ASTMσσσσmáx.[MPa]
σσσσf[MPa]
Ductilidad
% El en 2 [in]
Plain Low-Carbon Steels
1010 325 180 28
1020 380 205 25
A36 400 220 23
A516 Grade 70 485 260 21
High Strength, Low Alloy Steels
A440 435 290 21
A 633 Grade E 520 380 23
A656 Grade 1 655 552 15
Aceros bajo Carbono: Propiedades MecánicasAceros bajo Carbono: Propiedades Mecánicas
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ACERO ESTRUCTURAL TÍPICOACERO ESTRUCTURAL TÍPICO
Composición química
C: 0.18%
Si: 0.39%
Mn: 0.57%
S: 0.008%
P: 0.007%
Microestructura: ferrito-perlítica
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Factores determinantes del esfuerzo de fluenciaFactores determinantes del esfuerzo de fluencia
40 10 4φg (µm)
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Composición química de aceros (SAE/AISI)
No. UNS C Mn P S Si Cr Mo Ni
1020 G10200 0,18 -0,23
0,30 –0,60
0,040 0,050
1045 G10450 0,43 –0,50
0,60 –0,90
0,040 0,050
1345 G13450 0,43 –0,48
1,60 –1,90
0,035 0,040 0,15 –0,30
4130 G41300 0,28 –0,33
0,40 –0,60
0,035 0,040 0,15 –0,30
0,80 –1,10
0,15 –0,25
4140 G41400 0,38 –0,43
0,75 –1,00
0,035 0,040 0,15 –0,30
0,80 –1,10
0,15 –0,25
4340 G43400 0,38 –0,43
0,60 –0,80
0,035 0,040 0,15 –0,30
0,70 –0,90
0,20 –0,30
1,65 –2,00
5160 G51600 0,56 –0,64
0,75 –1,00
0,035 0,040 0,15 –0,30
0,70 –0,90
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.
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Composición química de productos (ASTM)
ASTM Uso C Mn P S Si Cr Mo Ni Otro
A 36 Estructural,
plancha/barra
0,25 -0,29
0,85 –1,20
0,04 0,05 0,40 0,20% Cu
A 500 Seamless
tubing
0,23 –0,30
1,35 0,035 0,035 0,20% Cu
A 516 Pressure
vessel
0,18 –0,31
0,60 –1,30
0,035 0,035 0,15 –0,40
A 588 Weathering
HSLA
0,15 –0,20
0,50 –1,35
0,04 0,05 0,15 –0,65
0,30 –0,70
0,20 –0,50 Cu
A 106 High-T
seamless pipe
0,25 –0,35
0,27 –1,06
0,035 0,035 0,10 0,40 0,15 0,40
A 335 Gr. P22
High-T
seamless pipe
0,05 –0,15
0,30 –0,60
0,025 0,025 0,50 1,90 –2,60
0,87 –1,13
A 335 Gr. P9
High-T
seamless pipe
0,08 –0,12
0,30 –0,60
0,020 0,010 0,50 8,00 –9,50
0,85 –1,05
V; N; Ni; Al; Nb
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Transformaciones de la AustenitaTransformaciones de la Austenita
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Dureza de la Martensita es
f(%C)
Dureza de la Martensita es
f(%C)
• Estructura-origen
• Formación adifusional
• Composición química
• Temperaturas Ms-Mf
• Fase Metaestable
• Propiedades Mecánicas
MARTENSITA
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Designación Aceros baja AleaciónDesignación Aceros baja Aleación
AISI/SAE USN
Rangos de Composición (%p)
Ni Cr Mo Otros
13xx G13xx0 < 1.0 Mn
41xx G41xx0 0.8-1.1 0.15-0.25
43xx G43xx0 1.65-2.0 0.4-0.9 0.20-0.30
51xx G51xx0 0.7-1.1
61xx G61xx0 0.5-1.1 0.1-0.15 V
86xx G86xx0 0.4-0.7 0.4-0.6 0.15-0.25
92xx G92xx0 1.8-2.2 Si
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Propiedades en condición templado y revenidoPropiedades en condición templado y revenido
AISI UNS
Rango Propiedades Mecánicas
σσσσmáx.[Mpa]
σσσσf[Mpa]
Ductilidad
%El en 2 [in]
Plain Carbon Steels
1040 G10400 605-780 430-585 33-19
1080 G10800 800-1310 480-980 24-13
1095 G10950 760-1280 510-830 26-10
Alloy Steels
4063 G40630 786-2380 710-1770 24-4
4340 G43400 980-1960 895-1570 21-11
6150 G61500 815-2170 745-1860 22-7
-------SistemaEstable
(Fe-Grafito)
______
SistemaMeta
estable (Fe-Cementita)
I
II
III
Esquema de Transformaciones
Y estructuras
Gris ferrítica
Maleable ferríticaGris perlito-ferrítica
Nodular ferrito-perlítica
Microestructura FundicionesMicroestructura Fundiciones
Microestructura FundicionesMicroestructura Fundiciones
Gris perlítica, con impurezas de Fósforo
Steadita
Microestructura FundicionesMicroestructura Fundiciones
Fundición Blanca, Hipoeutéctica
Microestructura FundicionesMicroestructura Fundiciones
Fundición Maleable
Matriz ferrítica
Microestructura FundicionesMicroestructura Fundiciones
Fundición Ductil
Matriz ausferrita
Microestructura FundicionesMicroestructura Fundiciones
Fundición Ductil
Matriz ferrita y perlita
(ojo de buey)
Composición %pesoEstructura
Matriz
Propiedades Mecánicas
Grado UNS C Si Otro σσσσmáx.
[MPa]
σσσσf
[MPa]
Ductilidad
% 2[in]
Fundición Gris (Gray Iron)
SAE G2500 F10005 3.3 2.2 0.7 MnPerlita+ Ferrita
173 - -
SAE G4000 F10008 3.2 2.0 0.8 MnPerlita+ Ferrita
276 - -
ASTM A536 Fundición Nodular (Ductile Iron)
60-40-18 F32800
3.5-3.8 2.0-2.8
<.05 Mg Ferrita 414 276 18
100-70-03 F34800 <0.20 N Perlita 690 483 3
120-90-02 F36200 <.10 MoMartensita Revenida
828 621 2
Fundición Maleable
32510 F22200 2.3-2.71.0-1.75
<.55 Mn Ferrita 345 224 10
45006 2.4-2.71.25-1.55
<.55 MnPerlita+ Ferrita
448 310 6