Aleaciones ferrosas.

Las aleaciones ferrosas, que se basan en aleaciones de hierro y carbono, incluyen los aceros al ba-jo carbono, los aceros aleados y de herramientas, los aceros inoxidables y los hierros fundidos. Los aceros típicamente se producen de dos formas: refinando el mineral de hierro o reciclando.

Tipos de aceros.

Aceros bajos en carbono

La mayor parte de todo el acero fabricado es bajo en carbono. Este tipo de acero contiene menos del 0,25%C, no responde al tratamiento térmico para formar martensita y es endurecible por acritud. Como consecuencia, estos aceros son relativamente blandos y poco resistentes, pero con extraordinaria ductilidad y tenacidad; además, son de fácil mecanizado, soldables y baratos. Se utilizan para fabricar carrocerías de automóviles, vigas (en forma de I, canales y ángulos) y lá-minas para construir tuberías, edificios, puentes y latas estañadas.

Otro grupo de aceros bajos en carbono está constituido por los aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA), que contienen elementos de aleación como cobre, vanadio, níquel y molibdeno en concentraciones combinadas de aproximadamente el 10% en peso y poseen mucho mayor resistencia mecánica que los aceros bajos en carbono. Se aumenta la resistencia por tratamiento térmico y el límite elástico excede de 480 MPa; además son dúctiles, hechurables y mecanizables. En el ambiente atmosférico, los aceros HSLA son más resistentes a la corrosión que los aceros al carbono, a los que suelen reemplazar en muchas aplicaciones donde la resistencia mecánica es crítica: puentes, torres, columnas de soporte de altos edificios y recipientes a presión.

Aceros medios en carbono

Los aceros medios en carbono tienen porcentajes en carbono comprendidos entre 0,25 y 0,6%. Se trata de aceros de baja templabilidad, sólo tratables en piezas de delgada sección y velocidades de temple muy rápidas. Las adiciones de cromo, níquel y molibdeno mejoran la capacidad de estas aleaciones para ser tratados térmicamente, generando así gran variedad de combinaciones resistencia-ductilidad. Estos aceros tratados térmicamente son más resistentes que los aceros bajos en carbono, pero menos dúctiles y tenaces. Se utilizan para fabricar ruedas y railes de trenes, engranajes, cigüeñales y otros componentes estructurales que necesitan alta resistencia mecánica, resistencia al desgaste y tenacidad.

Acritud.. f. Ingen. Estado en que se encuentra un cuerpo metálico que ha perdido su ductilidad y maleabilidad.Tenaz. adj. Que opone mucha resistencia a romperse o deformarse.

Aceros altos en carbono

Los aceros altos en carbono normalmente contienen entre 0,60 y 1,4% C y son más duros, resistentes y aún menos dúctiles que los otros aceros al carbono. Son especialmente resistentes al desgaste y capaces de adquirir la forma de herramienta de corte. Las herramientas y las matrices se fabrican con aceros aleados altos en carbono que contienen, generalmente, cromo, vanadio, tungsteno y molibdeno. Estos elementos de aleación se combinan con el carbono para formar carburos muy duros y resistentes al desgaste. Estos aceros se utilizan como herramientas

de corte y matrices para hechurar materiales, así como cuchillos, navajas, hojas de sierra, muelles e hilos de alta resistencia.

Aceros inoxidables

Los aceros inoxidables resisten la corrosión (herrumbre) en muchos ambientes, especialmente en la atmósfera. El cromo es el principal elemento de aleación, en una concentración mínima del 11%. La resistencia s la corrosión mejora con adiciones de níquel y molibdeno.

La amplia gama de propiedades mecánicas combinadas con la excelente resistencia a la corrosión hacen que este tipo de acero sea muy versátil.

Clasificación de los aceros

El AISI (American Iron and Steel Institute) y el SAE (Society of Automotive Engineers) tienen sistemas para clasificar los aceros utilizando un número de cuatro o cinco dígitos. Los dos primeros números se refieren a los principales elementos de aleación presentes y los últimos dos o tres se refieren al porcentaje de carbono. Un acero AISI 1040 es al bajo carbono, con 0.40% C. Un acero SAE 10120 es al bajo carbono, conteniendo 1.20% C. Un acero AISI 4340 es aleado y contiene 0.40% C.

La SAE emplea, a tal fin, números compuestos de cuatro o cinco cifras, según los casos, cuyo ordenamiento caracteriza o individualiza un determinado acero.

El significado de dicho ordenamiento es el siguiente:

Primera cifra 1 caracteriza a los aceros al carbono

Primera cifra 2 caracteriza a los aceros al níquel

Primera cifra 3 caracteriza a los aceros al cromo-níquel

Primera cifra 4 caracteriza a los aceros al molibdeno

Primera cifra 5 caracteriza a los aceros al cromo

Primera cifra 6 caracteriza a los aceros al cromo-vanadio

Primera cifra 7 caracteriza a los aceros al tungsteno

Primera cifra 8. niquel-cromo-molibdeno, principal aleante el molibdeno

Primera cifra 9 caracteriza a los aceros al silicio-manganeso

En los aceros simples (un solo elemento predominante), las dos últimas cifras establecen el porcentaje medio aproximado de C en centésimo del 1%, cuando el tenor del mismo no alcanza al 1%. Por último, la cifra intermedia indica el porcentaje, o en forma convencional, el contenido preponderante de la aleación, tal el caso de los aceros al Cr-Ni , en los que la segunda cifra corresponde al % de Ni.

En este sistema los aceros se clasifican con cuatro dígitos. el primero especifica la aleación principal, el segundo indica el porcentaje aproximado del elemento principal y con los dos últimos dígitos se conoce la cantidad de carbono presente en la aleación.

El acero y otros elementos.

Azufre.

Se encuentra en los aceros como impureza, se toleran porcentajes hasta un 0.05 %, en caliente produce una gran fragilidad del acero, sus efectos perjudiciales pueden neutralizarse en parte con la adición del manganeso, que se combina con él formando sulfuro de manganeso. A veces se adiciona en proporciones de 0.1 a 0.3 % con un contenido mínimo de manganeso de 0.6 %, dando lugar a aceros llamados de fácil mecanización, que tienen menor resistencia, pero pueden ser trabajados con velocidades de corte doble que un acero corriente.

Cobalto.

Se usa en los aceros rápidos para herramientas, aumenta la dureza de la herramienta en caliente. Se utiliza para aceros refractarios. Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros.

Carbono.

Aumenta la dureza y fragilidad, mayor resistencia al desgaste.

Cromo.

Forma carburos muy duros y comunica mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, proporciona a los aceros características de inoxidables y refractarios.

Manganeso.

Se utiliza fundamentalmente como desoxidante y desulfurante de los aceros.

Molibdeno.

Junto con el carbono es el elemento más eficaz para endurecer el acero. Evita la fragilidad.

Níquel.

Aumenta la resistencia de los aceros, aumenta la templabilidad proporciona una gran resistencia a la corrosión.

Plomo.

El plomo no se combina con el acero, se encuentra en él en forma de pequeñísimos glóbulos, como si estuviese emulsionado, lo que favorece la fácil mecanización por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado, etc.) ya que el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0.15 y 0.30 % debiendo limitarse el contenido de carbono a valores inferiores al 0.5 % debido a que dificulta el templado y disminuye la tenacidad en caliente.

Silicio.

Se emplea como desoxidante en la obtención de los aceros, además les proporciona elasticidad. Si la proporción es elevada (1 a 5%) los aceros tienen buenas características magnéticas.

Tungsteno.

Forma con el hierro carburos muy complejos estables y durísimos, soportando bien altas temperaturas. En porcentajes del 14 al 18 %, proporciona aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de corte de loa aceros al carbono para herramientas.

Vanadio.

Posee una enérgica acción desoxidante y forma carburos complejos con el hierro, que proporcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción y poder cortante en los aceros para herramientas.

AISI / SAE 44XX TO 98XX STEELS.

Steels Yield ksi MPa

Tensile ksiMPa

Description Preheat Post heat  UNS Chemistry

weld data

AISI/SAE44XX      Moly Steel

 4419 preheat >13mm 100F .>25mm 200F4419/4422/4427post heat required FOR 4419/4422/4427at 1200-1350F

 

SAE 4419carb 0.18-0.23Mn 0.45-0.65Si 0.15-0.3Mo0.45 - 0.6

AISI/SAE46XX

 462053-55

 462075-85 Ni-Moly 

 4615 - 4617- 4620 preheat >13mm 200F >25 mm 250 F

post heat desirable 1100-1250F

 

4615carb 0.12-0.18Mn 0.4/0.65Si 0.3Ni 1.65/2Mo 0.2/0.3

weld 4620 E8018-C1E80S-D2E81T1-Ni2

AISI/SAE47XX      Ni - Cr - Mo    

carb 0.16-0.22Ni 0.9-1.2Cr0.35-0.55Mo 0.15/0.4

AISI/SAE48XX     Ni- Mo    

 carb 0.13-0.23Ni 3.25-3.75Mo 0.2 /0.3

AISI/SAE50XX     Carb/Chrome 

AISI 5046 preheat <13mm 300 F <25MM 350F >25mm 400F

 

50xx rangecarb 0.12-0.48Mn 0.3/1Si 0.15-0.35Cr 0.2-0.6

AISI/SAE51XX    

Carb/ChromeHIGHER CHROME THAN 50XX 

 AISI 5120E8016-B2E80T1-B2 >13mm 250F post heat desirable 1100 to 1250F

 

51xx rangecarb 0.13-0.53Mn 0.6/0.9Si 0.15-0.35Cr 0.7-1.15

AISI/SAE61XX    Cr / V    

carb 0.16-0.54Mn 0.5/0.9Cr 0.5-1.15V 0.1-0.15

AISI/SAE81XX

  Ni / Cr / Mo      carb 0.13-0.18Ni 0.2/0.4

Mo.0.08-0.15Cr 0.3-0.5

AISI/SAE86XX      Ni Cr Mo    

carb 0.12 / 0.48Ni 0.4/0.7Mo.0.15-0.25Cr 0.35-0.6

AISI/SAE87XX     Ni Cr Mo     

carb 0.18-0.46Ni 0.4/0.7Mo.0.2-0.3Cr 0.35-0.6

AISI/SAE88XX     Ni Cr Mo    

carb 0.2-0.25Ni 0.4/0.7Mo.0.3-0.4Cr 0.4-0.6

AISI/SAE93XX     Ni Cr Mo    

Ni 3.25Cr 1.2Mo 0.12

AISI/SAE94XX     Ni Cr Mo    

Ni 0.45Cr 0.4Mo 0.12

AISI/SAE97XX

AISI/SAE98 XX

    Ni Cr Mo    

Ni 0.55Cr 0.2Mo 0.2

Ni 1Cr 0.8Mo 0.25