MATERIALES INDUSTRIALES IMATERIALES INDUSTRIALES I

Capitulo 5Capitulo 5Aceros y FundicionesAceros y Fundiciones

conceptosconceptos

ACEROS :ACEROS : aleaciones de Hierro y Carbonoaleaciones de Hierro y Carbono

CARBONO :CARBONO : principal elemento de principal elemento de aleacionaleacion en Solucien Solucióón n solidasolida intersticial o intersticial o compuesto compuesto intermetintermetáálicolico ( cementita )( cementita )

EL CONTENIDO DE CARBONO MODIFICA LAS PROPIEDADESMECANICAS DE LOS ACEROS:

A partir de 0,4% son dificilmente soldablesHasta 0,4% poseen baja templabilidad A partir de 2% son imposibles de deformar en frío o en caliente Se los puede conformar por arranque de viruta a partir de piezasobtenidas por coladas ( fundidas )

aleacionesaleaciones

efecto de los aleantes sobre los acerosefecto de los aleantes sobre los aceros

efectos de los aleantesefectos de los aleantes

efectos de los aleantesefectos de los aleantes

efectos de los aleantesefectos de los aleantes

efectos de los aleantesefectos de los aleantes

efectos de los elementos de aleaciefectos de los elementos de aleacióón sobre la Temp. eutectoiden sobre la Temp. eutectoide

efectos de los elementos de aleaciefectos de los elementos de aleacióón sobre el C eutectoiden sobre el C eutectoide

efectos de los elementos de aleaciefectos de los elementos de aleacióón en la curva Jominyn en la curva Jominy

clasificaciclasificacióón generaln general

Aceros de fAceros de fáácil mecanizadocil mecanizado

Aceros al ManganesoAceros al Manganeso

Aceros aleados p/ usos mecAceros aleados p/ usos mecáánicosnicos

Aceros para herramientas ( rAceros para herramientas ( ráápidos )pidos )

Aceros inoxidablesAceros inoxidables

aceros de faceros de fáácil mecanizado o corte librecil mecanizado o corte libre

Buena aptitud al arranque de viruta

Permite aumentar la velocidad de mecanizado para grandes series

Principales elementos de aleaciPrincipales elementos de aleacióón :n :

Plomo ( 0,15 a 0,30 %) : no se combina , es como si estuviera emulsionado, es un buen lubricante para el corte por arranque de viruta.

Azufre ( 0,10 a 0,30 %) : con 0,6% de Mn forma sulfuro de Mn , que permite ser trabajado a velocidades de corte dobles que un acero corriente.

Normalización Serie 11XX – Mas usados

SAE 1112 C 0,13 máx. Mn 0,90 S 0,20 P 0,10SAE 12 L 14 ( ídem 1112 pero mejor maquinabilidad)C 0,15 máx. Mn 1 S 0,3 P 0,06 Pb 0,15 a 0.35

aceros al Manganesoaceros al Manganeso

Acero Hadfield

Austeníticos de gran resistencia al desgaste.Utilizado en cruces de vías , mordazas de trituradoras , excavadoras , orugas de tanques e industria pesada en general

Principal elemento de aleaciPrincipal elemento de aleacióón :n :

Manganeso ( > 12% ) estructura austenítica

aceros para usos mecaceros para usos mecáánicosnicos

Aceros aleados con Cromo Molibdeno Níquel

Principales elementos de aleaciPrincipales elementos de aleacióón :n :

Cromo ( 0,8 a 1,1% ), Molibdeno ( 0,15 a 0,25% )

Normalización : Serie 41XX

SAE 4140 mediana templabilidad engranajes , paliers , ejes y usos en la ind. Automotriz en general

Cromo ( 1% ), Níquel ( 1,5% )

Normalización : Serie 31XX

SAE 3115 buena templabilidad y tenacidad cardanes ejes

Cromo ( 0,5% ), Níquel ( 0,55% ) , Molibdeno ( 0,20% )

Normalización : Serie 86XX

SAE 8620 mediana templabilidad piezas solicitadas a fatiga piñones y coronas

aceros para herramientas de corte ( raceros para herramientas de corte ( ráápidos)pidos)

Aceros aleados con Cromo Vanadio Wolframio

Conservan su filo a altas temperaturas ( 600ºC casi al rojo )

Principales elementos de aleaciPrincipales elementos de aleacióón :n :

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

SAE M1 o T1

Cromo ( 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 herramientas de corte ( raceros para herramientas de corte ( ráápidos)pidos)

aceros inoxidablesaceros inoxidables

Principal elemento de aleaciPrincipal elemento de aleacióón : 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

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 serie 400aceros serie 400

aceros serie 300aceros serie 300

aceros inoxidables ferraceros inoxidables ferrííticosticos

aceros inoxidables ferraceros inoxidables ferrííticos ( USOS )ticos ( USOS )

Industria alimenticia

Industria petroquímica

Industria automotriz

Hogar

Decoraciones

Industria automotriz

Bulonería

Tornillería

Estanterías

Mesadas

Menaje

aceros inoxidables ferraceros inoxidables ferrííticos ticos -- micrografmicrografííaa

Acero inoxidable tipo 430ferrítico .Matriz de ferrita y partículasde carburos dispersosx 100La presencia de carburos disminuyela resistencia a la corrosión

aceros inoxidables austenaceros inoxidables austenííticosticos

aceros inoxidables austenaceros inoxidables austenííticosticos

aceros inoxidables austenaceros inoxidables austenííticos ( usos)ticos ( usos)

Industria petroquímica

Industria automotriz

Industria Textil

Industria lechera

Industria de la carne

Industria del caucho

Cirugía

Alambres

Resortes

Construcciones marítimas

aceros inoxidables austenaceros inoxidables austenííticos ticos -- micrografmicrografííaa

Acero inoxidable tipo 304austenítico.Estructura de granos deaustenita x 250

aceros inoxidables martensaceros inoxidables martensííticosticos

aceros inoxidables martensaceros inoxidables martensííticos( usos)ticos( usos)

Cuchillería

Instrumentos quirúrgicos

Industria automotriz

Pistones de bombas

Ejes de bombas centrifugas

Pernos para cadenas

Moldes industria plástica

Resortes

aceros inoxidables martensaceros inoxidables martensííticos ticos -- micrografmicrografííaa

Acero inoxidable tipo 440martensítico.Estructura de carburosen una matriz de martensita x 500La alta templabilidad de los aceroscon Cr 12 a 17% evita el enfriamientoen agua

aceros inoxidables aceros inoxidables duplexduplex

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 petróleoNuclearAtmosfera marina

aceros inoxidables aceros inoxidables duplexduplex

aceros inoxidables PHaceros inoxidables PH

Aceros inoxidables PH (precipitation hardening) son endurecibles por “envejecimiento”

El mas común 17-4 PH Cr: 17% - Ni : 4% - Cu : 4% - Nb : 0,3%

Conocidos como serie 600

Reemplazo de algunas aleaciones de Ti en aeronáutica

aceros inoxidables PHaceros inoxidables PH

fundicionesfundiciones

Aleaciones Hierro Carbono conAleaciones Hierro Carbono con

Carbono entre 2 y 5 %Carbono entre 2 y 5 %

FUNDICION GRIS

Diagrama Fe-C estable

FUNDICIONES BLANCAS

Diagrama Fe-C meta-estable

fundicifundicióón grisn gris

Micro constituyentes:

Hierro y Grafito ( Carbono libre )

Silicio entre 2 a 4% grafitizante

Muy frágil

Fácil mecanizado

Fácil conformado

Absorben vibraciones mecánicas

Apta para fabricar piezas complejas

fundicifundicióón gris ( micrografn gris ( micrografíía )a )

x 100 x 400

fundicifundicióón blancan blanca

Micro constituyentes:

Hierro y Cementita

Manganeso entre 2 a 4%

Muy frágil

Se utiliza tratada térmicamente como:

Fundiciones Maleables

fundicifundicióón maleable ( micrografn maleable ( micrografíía )a )

fundicifundicióón nodularn nodular

Micro constituyentes:

Hierro y Grafito en forma de nódulos

Silicio e inoculación en estado líquido de:

Magnesio o Cerio

Posee ductilidad sin llegar a ser un acero

fundicifundicióón nodular ( micrografn nodular ( micrografíía )a )

fundicifundicióón de hierro ( transformaciones )n de hierro ( transformaciones )

Tratamiento tTratamiento téérmicormico : en la fundiciones blancas para obtener Fundiciones maleables

1ra Etapa : Grafitización > se calientan por encima de 900ºC y se mantienedurante 3 a 20 horas. El carburo se transforma en Hierro y Grafito

2da Etapa : Enfriamiento > la austenita se transforma en ferrita o perlita

FundiciFundicióón maleable ferrn maleable ferríítica : tica : enfriamiento rápido hasta 740ºC seguido de enfriamientolento ( aprox. 3 a 10ºC por hora ) acá la austenita se transforma en ferrita y grafito

FundiciFundicióón maleable perln maleable perlíítica : tica : enfriamiento lento hasta 850ºC seguido de enfriamientoal aire por enfriamiento rápido la austenita se transforma en perlita

fundicifundicióón de hierro ( transformaciones )n de hierro ( transformaciones )

fundicifundicióón de hierro ( transformaciones )n de hierro ( transformaciones )

fundicifundicióón de hierro piezasn de hierro piezas

fundicifundicióón de hierro piezasn de hierro piezas

fundicifundicióón de hierro piezasn de hierro piezas

fundicifundicióón de hierro piezasn de hierro piezas

bibliografbibliografíía recomendadaa recomendada

Introducción a la Ciencia e Ciencia e Ingeniería de los Materiales – Callister

Ciencia e Ingeniería de Materiales - Smith

Ciencia e Ingeniería de los Materiales - Askeland