EL ACERO Y SUS PROPIEDADES DEFINICION DEL ACERO El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fría adquiere por el temple gran dureza y elasticidad. ay aceros especiales que contienen adem!s, en pequeñísima proporción, cromo, níquel, titanio, "olframio o "anadio. #e caracteriza por su gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre con el hierro. Este resiste muy poco a la deformación pl!stica, por estar constituida solo con cristales de ferrita$ cuando se alea con carbono, se form forman an estr estruc uctu tura rass cris crista talilina nass dife difere rent ntes es,, que que perm permititen en un gran gran incremento de su resistencia. sta cualidad del acero y la abundancia de hierro le colocan en un lugar preeminente, constituyendo el material b!sico del #.&&. 'n ()% de todo el acero es simple acero al carbono$ el rest resto o es acer acero o alea aleado do** alea aleaci cion ones es de hier hierro ro con con carb carbon ono o y otros tros elementos tales como magnesio, níquel, cromo, molibdeno y "anadio.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES +izall +izallami amien ento* to* En ausen ausencia cia de inform informac ación ión se puede puede consid considera erarr las resistencias de cizallamiento como sigue* aterial
-Ec. 1.1
/0'23 /+E63 +396E :'2;+<2 :'2;+32 ;E E663
/0E/90E 1.=4
4.54 4.78 4.(4 4.(4
;uctilidad* Es la capacidad para para absorber sobrecargas. sobrecargas. 0a ;uctibilidad se mide por el porcenta>e de alargamiento que sufre el material antes de romperse. 0a línea di"isora normal entre ;uctibilidad y fragilidad es el alargamiento, si un material tiene menos del 8% de alargamiento es fr!gil, mientras que
otro que tenga m!s es d?ctil. #i un material es d?ctil tiene la capacidad de poderse traba>ar en frío -operaciones tales como* plegado, estirado, embutido, rebordeado aleabilidad* @Armino que frecuentemente se intercambia con ductilidad. 0a maleabilidad es la propiedad o cualidad de ser comprimido o aplanado. 6esiliencia* +apacidad para absorber energía en la zona el!stica se mide por el módulo de resiliencia que es la energía de deformación que puede absorber por unidad de "olumen el material. -Ec. 1.) @enacidad* +apacidad para absorber energía en la zona pl!stica. El módulo de tenacidad se obtiene integrando el diagrama tensión deformación hasta la fractura. 'n mAtodo relati"amente sencillo de "alorar la tenacidad, consiste en calcular el n?mero índice de tenacidad, que se obtiene multiplicando el límite de rotura por la deformación en la rotura. Ec. 1.= 3tro mAtodo consiste en multiplicar la deformación en la rotura por la media del límite de rotura y del límite de fluencia. -Ec. 1.B ;ureza* 0a dureza es importante cuando se proyecta una pieza que deba resistir el desgaste, la erosión o la deformación pl!stica. 0os sistemas de medida de mayor uso son* 9rinell, 6ocCDell, icCers y la #hore.
DENOMINACIÓN DE ACEROS 0a #/E F#ociety of /utomoti"e EngineersG, fue la primera que reconoció la necesidad y adoptó un sistema para clasificar los aceros. ;espuAs /# -/merican ron and #teel nstitute adoptó un sistema similar. 0os n?meros de especificación para el acero son iguales en #/E y /# ?nicamente la diferencia radica en que /# utiliza los prefi>os 9, +, ; y E para indicar el mAtodo de obtención del acero. 9 * /cero 9essemer Hcido al + * /cero artin I #iemens 9!sico al ; * /cero artin I #iemens Hcido al E * /cero de orno ElActrico
+arbono +arbono +arbono
Existen letras que se encuentran entre n?meros, las letras 9 y 0 indican que se ha añadido 9oro o Jlomo respecti"amente -como (B9B4, 110B1. 'na letra h al final indica que el material puede ser adquirido con una templabilidad especificada. Estos aceros de 9a>a /leación son ocupados para confeccionar elementos y órganos de m!quinas, motores, etc., de gran resistencia. Jara traba>ar con los aceros de ba>a aleación, existe una clasificación de la sociedad de ngenieros /utomotrices #/E y es de gran utilidad para tener un an!lisis aproximado al acero. Esta clasificación consta de B n?meros, que nos indica el tipo de acero. 1. Jrimer n?mero* Este n?mero indica el -los elementos -s principal -es de la aleación de acuerdo a lo siguiente* 1. /cero al +arbono ). /cero al 2íquel =. /cero al 2íquel I +romo B. /cero al olibdeno I +romo 8. /cero al +romo 5. /cero +romo anadio 7. /cero al @ungsteno K. /cero +romo 2íquel olibdeno (. /cero #ilicio anganeso 1. #egundo n?mero* ndica el porcenta>e aproximado de Al o los elementos predominantes de la aleación. 1. @ercer y +uarto n?mero* Luntos indican la cantidad aproximada de carbono en el acero. E>emplos* #/E 14)4 /cero #/E 14B8 /cero #/E )=18 /cero al
al +arbono al +arbono 2íquel *
* * =%2i,
4.)4%+ 4.B8%+ 4.18%+
#/E )=B4 /cero al #/E =)B4 /cero 2íquel #/E B1B4 /cero al o #/E B=B4 /cero al o I 4.B4%+
2íquel +romo * I +r * +r *
* =%2i, 4.B4%+ 1.78%2i, 1.4%+r, 4.B4%+ 1%+r, 4.)4%o, 4.B4%+ 1.K8%2i, 4.K4%+r, 4.)8%o,
ACEROS ALEADOS. mplicancia de los componentes en los aceros aleados. +romo* :ormación de carburos de cromo que son duros, afina tambiAn el tamaño del grano aumentando la tenacidad y dureza. 2íquel* El níquel al igual que el +r origina que se desplace el punto eutectoide hacia la izquierda y aumenta la zona crítica de temperatura. El níquel 2i es soluble en la ferrita y no forma carburos ni óxidos, esto incrementa la resistencia sin disminuir la ductilidad. 0os aceros al 2i cementados tienen un n?cleo m!s resistente que la de un acero al carbono ordinario. anganeso* #e halla en todos los aceros como agente desoxidante y desulfurante pero si es superior al 1% se clasifica como una aleación de manganeso. :orma carburos y aumenta el tiempo necesario de la transformación haciendo posible el temple en aceite. #ilicio* #e añade como agente desoxidante. +uando se añade en aceros de ba>o porcenta>e de carbono, produce un material fr!gil, con alta permeabilidad magnAtica y ba>a pArdida por histAresis. #e emplea con otros elementos como el n, +r y , para estabilizar sus carburos. olibdeno* :orma carburos y se disuel"e en la ferrita dando al acero propiedades de dureza y tenacidad. Es el material m!s efecti"o para hacer temples al aire y en aceite. +ontribuye a afinar el grano. anadio* @iene tendencia muy fuerte a formar carburos, agente fuertemente desoxidante y afina el grano. Es muy difícil ablandar los aceros al "anadio por re"enido, por ello se emplea en aceros para herramientas. @ungsteno* El tungsteno produce una estructura fina y densa, dando tenacidad y dureza. #u efecto es similar al del olibdeno.
DIAGRAMA HIERRO –C ARBONO @ransformación /ustenita I :errita 1. Es 0a transformación m!s importante en los aceros, que es la base para casi todos los tratamientos tArmicos del acero. ). 3curre esencialmente en hierro puro a @ M 1574N:. #i aumenta el contenido de carbono, la transformación ocurre sobre un rango de temperatura. 0a temperatura superior de este rango "aría de 1574N: a 1==8N:, a medida que aumenta el carbono. Jor e>emplo, con + M 4.14%, la temperatura superior -a la cual comienza la transformación es de 1544N:, mientras que para un acero con + M 4.84%, esta temperatura es de sólo 1B=4N:. El rango de temperatura inferior permanece constante a 1==8N:, para todos los aceros. 0a /ustenita puede disol"er hasta ).4% de + en solución sólida. En todo caso, la :errita puede disol"er un m!ximo de sólo 4.4)8% de +. ;eba>o de la temperatura inferior, la /ustenita se transforma a :errita. 0o anterior puede ilustrarse en el conocido diagrama ierro I +arbono.
DIAGRAMA TTT (TRANSFORMACIONES ISOTERMICAS) El diagrama :eO+ sólo nos pro"ee información respecto a las estructuras que se forman ba>o condiciones de equilibrio. Es por ello que no nos dice nada respecto de la transformación de la /ustenita a alguna de las estructuras ba>o condiciones de no equilibrio -elocidades de calentamiento y enfriamiento r!pidas, como ser /ustenita a "ainita, /ustenita a martensita, etc. @an importante es, a la "ez, conocer a quA "elocidades de enfriamiento y temperaturas se producir!n dichas transformaciones. El diagrama @@@ es un gr!fico, en ele cual se muestra a que "elocidades, tiempo y temperatura se transforma la /ustenita en perlita, "ainita, martensita. 0a figura describe un diagrama @@@ para un acero al carbono de + M 4.K% -Existe un diagrama @@@ para cada tipo de acero
emos tambiAn mencionado el diagrama @@@ como diagrama de transformación isotArmicas. Ello se debe a que las transformaciones a que se refiere este gr!fico, se producen al mantener la temperatura constantemente durante tiempos específicos. Es así como, para el caso de un acero al carbono con + M 4.K% lo sometemos primeramente a una temperatura de 1=B4N: -7)7N+ y lo mantenemos a dicha temperatura.
