Selección de materiales metálicos

Designaciones de los materiales metálicos Los materiales de cada grupo se clasifican a su vez y se les dan ciertas designaciones de acuerdo a las normas existentes. Principales normas: SAE: Sociedad de Ingenieros Automecánicos de Estados Unidos. AISI: Instituto Americano del hierro y el acero UNS: Sistema Unificado de Numeración de Metales y Aleaciones ASTM: Sociedad Americana para Tratamientos y Materiales

Selección de materiales ferrosos Aceros: - Aleaciones con menos 2 % C - Los aceros se producen generalmente como productos forjados (deformados y conformados después del moldeo). - El carbono se presenta en forma combinada, por ejemplo, como carburo de hierro o cementita. - El acero en su composición debe tener manganeso para que se combine con el azufre y permita que la deformación (laminado en caliente) se lleve a cabo sin ruptura ni agrietamiento. Fundiciones: - Aleaciones con más del 2 % C. - Se producen principalmente como piezas fundidas - La forma preferente del carbono es el grafito elemental - Para inducir la formación de grafito se requiere de 1 a 3 % de silicio en la composición del hierro.

Clasificación del acero según su composición

Clasificación del acero según su composición

Clasificación de los aceros simples y los de baja aleación según su composición Designación: AISI y SAE Se le designa al acero con 4 o 5 dígitos X X X X X Porcentaje de carbono en centesimas (el último dígito es opcional) Determina el sistema de aleación Indica el porcentaje de aleación 1 = Carbono 2 = Niquel 3 = Cromo-Niquel 4= Molibdeno < 0.6% 4= Cromo-Molibdeno 0.5 – 1% 4=Cromo-Niquel-Molibdeno 4= Niquel-Molibdeno <=.6% 5=Cromo 6= Cromo-Vanadio etc Acero simple: (0.18 – 0.23) % C (0.30 – 0.60) % Mn acero al molibdeno Cr 0.50; Mo 0.12 y C 0.40 Acero al niquel-cromo-molibdeno 9460 Ni 0.45; Cr 0.40; Mo 0.12 y 0.60 C

Clasificación según su resistencia Norma: ASTM Se basa en la resistencia de fluencia (kpsi) del acero al carbono de calidad estructural Ejemplos: A30 Placas, varillas y perfiles de acero al carbono (Sy=30kpsi) A283 Placas de acero al carbono de resistencia a la tensión baja o media A678 Placas de acero al carbono templadas y revenidas. A529 Placas, varillas y perfiles con Sy mínimo de 42 kpsi

Aplicaciones de los aceros Bajo contenido de carbono (% C): 0.05 a 0.1 Laminas, tiras, tubos, clavos 0.1 a 0.2 Remaches, tornillos, etc. 0.2 a 0.35 Acero estructural, placas, piezas forjadas Aceros para maquinarias (%C): 0.35 a 0.45 árboles, ejes, bielas. 0.45 a 0.55 cigueñales, engranes para trabajos pesados Aceros para herramientas (%C): 0.6 a 0.7 Matrices 0.7 a 0.8 Cuchillas para tijeras o cizallas, martillos, playos 0.8 a 0.9 Matrices y punzones de corte, cinceles de mano 0.9 a 1.00 Resortes, escariadores, punzones 1.00 a 1.10 Herramientas para torno, cepilladora, etc. 1.10 a 1.20 Brocas, terrajas, machos de roscar 1.20 a 1.30 Limas, pistas para rodillos, hojas de afeitar

Aceros aleados Los aceros al carbono son de endurecimiento poco profundo. Para inducir el endurecimiento a mayores profundidades o para endurecer completamente se hacen adiciones de aleantes al acero. Causar la precipitación de carburos de aleación en lugar de cementita. Los elementos de aleación en los aceros desplazan los diagramas TTT a tiempos más largos, lo que permite obtener martensita en secciones gruesas con bajas velocidades de enfriamiento. Los aceros aleados tienen una alta templabilidad. Los elementos aleantes que se utilizan son: níquel, silicio, manganeso, cromo, molibdeno, vanadio y boro. La adición de varios elementos en pequeñas cantidades da mejores resultados que la adición en mayor proporción de uno o dos elementos aleantes. Para que las adiciones cumplan con su cometido, deben estar en solución en la austenita.

Aceros para herramientas Se emplean para fabricar herramientas destinadas a cortar, conformar o maquinar un material. Principales características: Capacidad de conservar su dureza a temperaturas elevadas (al rojo). Resistencia al desgaste, a la deformación y la ruptura. Tenacidad, absorba la aplicación súbita de cargas. Designación de los aceros para herramientas: W1 Aceros para herram. endurecibles en agua. S5 Aceros para herram. resistentes a impactos. O1 Aceros para herram. para trabajo en frío. A2 Aceros para herram. para trabajo en frío de media aleantes. D2 Aceros para herram. para trabajo en frío al alto carbono y al alto cromo. H11 Aceros para herram. para trabajo en caliente al cromo. T1 Aceros para herram. para alta velocidad al tungsteno. M1 Aceros para herram. para alta velocidad al molibdeno.

Aceros inoxidables Excelente resistencia a la corrosión. Contienen un mínimo de 12% de Cr. La inoxidabilidad obedece a la formación de una película superficial de óxido rica en cromo y muy adherente. Otros elementos que se agregan para mejorar ciertas características son: Ni, Mo, Al, Cu, Ti, Si. Según norma AISI la designación consiste en tres dígitos: las calidades 200 y 300 son austeníticas, y la 400 son ferríticas o martensíticas.

Categorías de aceros inoxidables Aceros inoxidables ferríticos: Contienen más del 30% en Cr y menos de 0.12% C. Estructura CC (buena resistencia mecánica y moderada ductilidad) Excelente resistencia a la corrosión y son relativamente baratos. Tipos 405 y 409 se usan en los sistemas de escape de vehículos (baratos) Tipos 430 y 434 se usan en adornos de automóvil y utensilios de cocina (dificil de soldar). Tipos 442 y 446 alto nivel de resistencia a la corrosión y oxidación. Aceros inoxidables martensíticos: La austenita se transforma en martensita en el templado, la cual es revenida para producir altas durezas y resistencias. Adecuada resistencia a la corrosión. Tipo 410 se utilizan en turbinas de vapor, motores de reacción y turbinas de gas Tipo 420 se utiliza en cuchillería, válvulas, engranes, ejes y rodillos Tipo 440 se utiliza en instrumental quirúrjico y dental, tijeras, resortes, levas, etc.

Categorías de aceros inoxidables Aceros inoxidables austeníticos: Alto contenido de Ni y Cr (el Ni es un elemento estabilizador de la austenita). Estructura CCC (excelente ductilidad, conformabilidad, no magnéticos) Buena resistencia a la corrosión y al impacto a bajas temperaturas. Son aceros costosos. Tipo 304 es el que más se utiliza por cuanto tiene buena resistencia a la corrosión y a los ácidos. Aceros inoxidables endurecidos por precipitación (EP): Bajo contenido de carbono Buena ductilidad y tenacidad Moderada resistencia a la corrosión

Microestructura b a d c Figura (a): Acero inoxidable ferrítico recocido Figura (b): Acero inoxidable martensíticoi que contiene carburos Figura (c): Acero inoxidable austenítico Figura (d): Acero inoxidable EP