02.Aleaciones_Ferrosas.ppt - Aleaciones Ferrosas Hierro...

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Unformatted text preview: Aleaciones Ferrosas Hierro- carbono en aceros de bajo carbono, aceros aleados, aceros inoxidables y hierros fundidos Hierro obtenido del mineral o reciclado de chatarra de acero Acero de primera fusión se obtiene en forma de óxidos y se calienta en hornos con coque formándose el Arrabio o hierro cochino 95% hierro, 4% carbono, 0,3-0,9% silicio, 0,5% Mn y trazas de azufre, fósforo y titanio Putificación con CaCO3 escoria Oxigenación y eliminación de carbono acero líquido Aceros finos o limpios Reciclado de chatarra Fundición en horno eléctrico Eliminación de impurezas por oxigenación y descarburación por argón Elimninación de impurezas en escoria Aceros finos o limpios Composición química y designación de los aceros comunes Existen dos formas de identificar los aceros: la primera es a través de su composición química, por ejemplo utilizando la norma AISI: Nº AISI: Descripción Ejemplo 10XX Son aceros sin aleación con 0,XX % de C (1010; 1020; 1045) 41XX Son aceros aleados con Mn, Si, Mo y Cr (4140) 51XX Son aceros aleados con Mn, Si y C (5160) La Tabla 1 relaciona la nomenclatura AISI-SAE con los valores de resistencia, ductilidad y dureza. Nº SAE o AISI Resistencia a la tracción Rm Límite de fluencia Re Alargami ento en 50 mm Dureza Brinell Kgf / mm2 Mpa Kgf/mm2 Mpa % 1010 40,0 392,3 30,2 292,2 39 109 1015 42,9 420,7 32,0 313,8 39 126 1020 45,8 449,1 33,8 331,5 36 143 1025 50,1 491,3 34,5 338,3 34 161 1030 56,3 552,1 35,2 345,2 32 179 1035 59,8 586,4 38,7 377,5 29 190 1040 63,4 621,7 42,2 413,8 25 201 1045 68,7 673,7 42,2 413,8 23 215 1050 73,9 724,7 42,2 413,8 20 229 1055 78,5 769,8 45,8 449,1 19 235 1060 83,1 814,9 49,3 483,5 17 241 1065 87,0 853,2 51,9 509,0 16 254 1070 90,9 891,4 54,6 535,4 15 267 1075 94,7 928,7 57,3 560,9 13 280 1080 98,6 966,9 59,8 586,4 12 293 Designación AISI con cuatro componentes, sólo a modo de ejemplo: Designación AISI C Mn P (max) S (max) máx. 0,040 0,050 NO RESULFURIZADOS MÁXIMO DE MANGANESO: 1,00 % 1005 0,06 máx. 0,35 1006 0,08 máx. 0,25 - 0,40 0,040 0,050 1008 0,10 máx. 0,30 - 0,50 0,040 0,050 1010 0,08 - 0,13 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1012 0,10 - 0,15 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1015 0,13 - 0,18 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1016 0,13 - 0,18 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1017 0,15 - 0,20 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1018 0,15 - 0,20 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1019 0,15 - 0,20 0,70 - 1,00 0,040 0,050 1020 0,18 - 0,23 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1021 0,18 - 0,23 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1022 0,18 - 0,23 0,70 - 1,00 0,040 0,050 1023 0,20 - 0,25 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1025 0,22 - 0,28 0,30 - 0,60 0,040 0,050 Designación AISI C Mn P (max) S (max) ACEROS AL CARBONO CON ALTO CONTENIDO DE MANGANESO 1013 0,10 - 0,16 1,10 - 1,40 0,040 0,050 1022 0,18 - 0,24 1,10 - 1,40 0,040 0,050 1024 0,19 - 0,25 1,35 - 1,65 0,040 0,050 1026 0,22 - 0,29 1,10 - 1,40 0,040 0,050 1027 0,22 - 0,29 1,20 - 1,50 0,040 0,050 1041 0,36 - 0,44 1,35 - 1,65 0,040 0,050 1048 0,44 - 0,52 1,10 - 1,52 0,040 0,050 1051 0,45 - 0,56 0,85 - 1,56 0,040 0,050 1052 0,47 - 0,55 1,20 - 1,55 0,040 0,050 1061 0,55 - 0,65 0,75 - 1,65 0,040 0,050 1066 0,60 - 0,71 0,85 - 1,71 0,040 0,050 Designación AISI C Mn P (max) S (max) ACEROS REFOSFORADOS Y RESULFURIZADOS 1110 0,08 1211 - 0,13 0,30 - 0,13 máx 0,60 - 1212 0,13 máx 0,07 1213 0,13 máx 1216 0,14 0,04 máx 0,08-0,13 0,90 0,07-0,012 0,10-0,15 - 1,00 0,07-0,012 0,16-0,23 0,70 - 1,00 0,07-0,012 0,24-0,33 0,20 1,10 - 1,40 0,04 máx 0,16-0,23 1215 0,09 máx 0,75 - 1,05 0,04-0,09 0,26-0,35 12L14 0,15 máx 0,85 - 1,15 0,04-0,09 0,26-0,35 - 0,60 Designación AISI con ocho componentes: Designación AISI C Mn P (max) S (max) Si Ni 1330 0,28 - 0,33 1,60 - 1,90 0,035 0,040 0,15 - 0,35 1335 0,33 - 0,38 1,60 - 1,90 0,035 0,040 0,15 - 0,35 1340 0,38 - 0,43 1,60 - 1,90 0,035 0,040 0,15 - 0,35 1345 0,43 - 0,48 1,60 - 1,90 0,035 0,040 0,15 - 0,35 Cr Mo 4615 0,13 - 0,18 0,45 - 0,65 0,035 0,040 0,15 - 0,35 1,65 - 5,00 0,30 4620 0,17 - 0,22 0,45 - 0,65 0,035 0,040 0,15 - 0,35 1,65 - 5,00 0,30 4626 0,24 - 0,29 0,45 - 0,65 0,035 0,040 0,15 - 0,35 0,70 - 1,00 0,25 La segunda forma de designar los aceros es a través de su resistencia mecánica en tracción, es el caso de los aceros: A37-24ES A44-28ES A63-42ES A: Acero ES: Estructural soldable H: Para hormigón La primera cifra indica la resistencia a la tracción en kg/mm2, la segunda cifra indica la resistencia a la fluencia en kg/mm2. En la siguiente tabla se entregan los valores de resistencia y ductilidad de los aceros para uso estructural y de barras para hormigón armado. Grados del Acero Resistencia a la tracción Rm Límite de fluencia Re Alargamiento en 50 mm Kgf/mm2 Mpa Kgf/mm2 Mpa % A37-24ES 37 363 24 235 22 A42-27ES 42 412 27 265 20 A52-34ES 52 510 34 324 18 A44-28H 44,9 440 28,6 280 16 A63-42H 64,2 630 42,8 420 (*) Control de reacción eutectoide 1.- Control de cantidad eutectoide: modificando la composición inicial 2.- Control del tamaño de grano. Al disminuir tamaño de grano de austenita aumentan las zonas intergrano y por lo tanto la cantidad de núcleos de perlita 3.- Control de velocidad de enfriamiento: lo que disminuye distancias interlamelares. 4.- Control de la temperatura de transformación: el sobreenfriamiento de austenita produce estructura mas fría y mas resistente La reacción Martensítica y revenido • Toda la austenita bajo 220° se transforman inmediatamente a martensita • Hierro saturado en carbono se transforma en martensita • Si se trata térmicamente la martensita sobresaturada en carbono, inmediatamente bajo la temperatura eutéctica, tenemos aparición de ferrita alfa y cementita junto a martencita. Esto es el revenido. Esto disminuye dureza y resistencia pero aumenta la ductilidad y mejora propiedades al impacto Tipos de aleaciones Hierros con bajo carbono (menores a 2,11%) se llaman aceros que generar una mezcla eutéctica entre ferrita y cementita Tratamientos térmicos •Tratamientos simples: •Recocido de eliminación del trabajo en frío •Recocido y normalizado •Recocido de esferoidizacion •Tratamientos isotermicos: •Bainitizado (genera bainita) •Tratamientos de templado y revenido •Templado endurece y revenido aumenta tenacidad •Tratamientos superficiales •Calentamiento selectivo de la superficie •Carburización y nitruración Velocidad de templado • • • No existe un cambio de temperatura homogénea en el acero y por lo tanto los aceros adquieren distintos estructuras al templarlos Según velocidad de templado es el material que adquieren Al formarse martensita en la superficie, adentro queda austenita generandom un gran esfuerzo residual que puede generar grietas de temple Efecto de elementos en aleación • • • • Proporcionar endurecimiento por solución sólida Causar precipitación de carburos de aleación en vez de Fe 3C Mejorar resistencia a corrosión y otras características especiales Mejorar templabilidad o capacidad de endurecimiento Aceros inoxidables Aceros con distintas aleaciones, pero siempre incluyen cromo. Forma oxidos de cromo superficial Ferriticos: alto cromo y bajo carbono. Generan estructuras BCC resisentes y poco dúctiles. Son magnéticos yno se pueden tratar termicamente. Martensíticos: mediana cantidad de Cr y mediano C (0,5%) generan Martensita. Alta dureza, resistencia mecánica, y resistencia a corrosión Austeníticos: con Niquel que estabiliza la austenita y elimina la ferrita alta ductilidad y resistencia a corrosión. No son magnéticos. Sufren sensitización (entre 480-860°C Endurecidos por precipitación: incluyen Al y Ta. Tienen altas propiedades mecánicas incluso con bajo carbono Duplex: mezcla regulada durante tratamiento de sus fases. 50% ferrita y 50% austenita. Alta soldabilidad, ductilidad y resistencia a corrosión Hierros Fundidos Tratamientos térmicos Recocido: enfriamiento en horno genera matriz ferrítica blanda Normalizado: enfriado al aire genera matriz perlítica Bainitizado o recocido y normalizado isotérmico Templado Tipos de Hierro fundido Hierro Gris: hierro eutectico con grafito. Se generan hojuelas de hierro Baja resistenca y ductilidad, pero resistencia a compresión, buena maquinabilidad, resistencia al desgaste por fricción o deslizamiento, buena resistencia a fatiga térmica, buena conductividad termica y buena capacidad de amortiguamiento contra vibración Hierro blando: Dura y fragil, resistente al desagaste abrasivo y duro Hierro maleable Hierro blanco tratado termicamente. a) hierro maleable ferritico mucha tenacidad b) hierro maleable perlítico dura y fragil, pero se reviene aumentando ductilidad y tenacidad Hierro ductil o nodular: Con partículas de grafito esferoidal. Hierro con alto carbono (4,3 %) excelente resistencia y ductilidad, pero menos tenaces que hierros maleables. Tratamientos: desulfuración, nodulación e inoculación Hierro de grafito compacto: con grafito redondeado, pero interconectado. Muy altas resistencias y ductilidades ...
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