User:Saulorodriguez

METALES

En general, los metales pueden dividirse en dos grandes familias:

- Aleaciones férreas: Contienen hierro (Aceros y fundiciones) - Aleaciones no férreas: Resto de metales que no contienen hierro, dentro de las cuales se cuentan las aleaciones a base de aluminio, magnesio, titanio, cobre, níquel, cinc y estaño

Introducción

Son básicamente aleaciones de hierro y carbono. Las fundiciones de hierro, contienen mas carbono del necesario para saturar la austenita a temperatura eutéctica y por lo tanto contienen entre 2 y 6,67%. Como el alto contenido de carbono tiene a hacer muy frágil al hierro fundido, la mayoría del material fabricado contiene entre 2,5 y 4% de C. La ductilidad del hierro fundido es baja, lo que hace que no siempre pueda trabajarse ni en frío ni en caliente. sin embargo, es relativamente sencillo de fundir y colar sobre moldes de formas complejas.

Aunque son frágiles y sus propiedades mecánicas son inferiores a las de los aceros, su costo bajo, su fácil colado y sus propiedades especificas los hacen uno de los productos de mayor tonelaje de producción en el mundo. Las fundiciones llamadas de primera fusión, tienen la siguiente composición: C 2,5 - 4,5 Si 0,5 - 4,5 Mn 0,5 - 0,8 P 0,1 - 2 S < 0,15

Tipos de hierro fundido

El mejor método de clasificación es de acuerdo a su estructura metalográfica. Las variables a considerar son: el contenido de carbono, los aleantes, las impurezas, la velocidad de enfriamiento y el tratamiento térmico. Estas variables controlan la == condición y forma del carbono en la estructura.

El carbono se puede presentar en forma libre (grafito) o combinada (Cementita). La forma y distribución del carbono influirá grandemente en las propiedades físicas de la fundición. Se pueden clasificar en:

- Fundición blanca donde todo el carbono se encuentra combinado - Fundición Gris la mayor parte del carbono se encuentra sin combinar en forma de grafito - Fundición Maleable Carbono mayormente sin combinar en forma de nódulos irregulares o carbono revenido - Fundición nodular Mediante aleantes especiales, el grafito forma esferoides compactos. - Fundición especial Las propiedades y estructura de las anteriores se modifica por el agregado de aleantes

ACEROS AL CARBONO Y DE BAJA ALEACIÓN

La mayoría de las aleaciones férreas son de este tipo. Estas aleaciones son de precios moderados y poca cantidad de elementos aleantes y son suficientemente dúctiles como para conformarse con facilidad. El producto final es fuerte y duradero y se usan en muchas aplicaciones. Una clase interesante de estos aceros son los aceros de baja aleación y alta resistencia (HSLA) cuya característica principal es su bajo peso por lo que se usan principalmente en la industria automotriz

Aplicaciones:

Indicado para la soldadura de aceros refractarios aleados con 2 1/4 % Cr y 1% Mo, resistentes a la termofluencia lenta con temperaturas de servicio hasta 600°C. Usados en la fabricación de sobrecalentadores, calderas de potencia, recipientes a presión, aplicaciones marinas, equipos de refinerías de petróleo y procesos petro-químicos a temperaturas altas, en aceros tales como: ASTM: A182 Gr.F22, F22a; A199/ A200 Gr.T3b, T4, T22; A 213 Gr.T3b, T22; A335 Gr. P22; A336 Gr.F22, F22a; A387 Gr 22; A405 Gr.P24; A426 Gr.CP21, CP22; A542 Gr.1, 2, 3; A217 Gr.WC9; A356 Gr.10; A234 Gr.WP2 y sus similares. Aceros para cementación de hasta 2%Cr.

ACEROS DE ALTA ALEACIÓN

Son aquellos en los que la cantidad de aleantes supera el 5% en peso, por lo que son más costosos. Se cuentan entre estos aceros los siguientes: 1. Aceros inoxidables que requieren la adición de aleantes que aumenten su resistencia a la corrosión, entre los que se cuenta el Cr cuya cantidad puede variar entre 4 y 30% en peso. 2. Aceros usados en las herramientas que también requieren gran cantidad de aleantes que aumenten su dureza 3. Superaleaciones, que requieren la adición de elementos aleantes que les proporciona estabilidad en aplicaciones a alta temperatura

ACEROS INOXIDABLES

Estos se dividen en cuatro categorías:

1.1 ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS:

Son aquellos que mantienen retenida la estructura de la austenita a temperatura ambiente.

1.2. ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS

Sin un alto contenido de Níquel, la estructura estable es la a (Ferrita) de estructura BCC. Estos aceros no presentan tan elevada resistencia a la corrosión pero sin embargo son útiles en aquellas aplicaciones donde no se requiera alta resistencia a la corrosión y bajo costo.

1.3. ACEROS INOXIDABLES MARTENSITICOS

Por medio de un tratamiento térmico denominado temple rápido que consiste en bajar las temperaturas bruscamente al fundido que da lugar al acero, permite la obtención de una estructura tetragonal centrada en el cuerpo más compleja llamada martensita. Esta estructura cristalina tiene una elevada resistencia y una baja ductilidad (frágil)

1.4. ACEROS INOXIDABLES DE ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACIÓN

Estos aceros se obtienen también por un tratamiento térmico que resulta en la obtención de una estructura multifásica a partir de una estructura monofásica. Estos aceros poseen mayor resistencia y dureza

Aceros aleados

Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte.

Aceros de baja aleación ultrarresistentes.

Esta familia es la más reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.

ACEROS DE ALTA ALEACIÓN

Son aquellos en los que la cantidad de aleantessupera el5% en peso, por lo que son más costosos. Se cuentan entreestos aceros los siguientes: ‡ Aceros inoxidables que requieren la adición de aleantesque aumenten su resistencia a la corrosión. ‡ Aceros para herramientas que también requieren grancantidad de aleantesque aumenten su dureza.

Clasificación de los Aceros Inoxidables

Los aceros inoxidables no son indestructibles, sin embargo con una selección cuidadosa,sometiéndolos a procesos de transformación adecuados y realizando una limpieza periódica, algúnintegrante de la familia de los aceros inoxidables resistirá las condiciones corrosivas y de serviciomás severas. ‡ Serie 400 -Aceros Inoxidables MartensíticosSon la primera rama de los aceros inoxidables, llamados simplemente al Cromo y fueron losprimeros desarrollados industrialmente (aplicados en cuchillería). Tienen un contenido de Carbonorelativamente alto de 0.2 a 1.2% y de Cromo de 12 a 18%.Los tipos más comunes son el AISI 410, 420 y 431 ‡ Serie 400 -Aceros Inoxidables FerríticosTambién se consideran simplemente al Cromo, su contenido varia de 12 a 18%, pero el contenidode Carbono es bajo <0.2%.Los tipos más comunes son el AISI 430, 409 y 434 ‡ Serie 300 -Los Aceros Inoxidables AusteníticosSon los más utilizados por su amplia variedad de propiedades, se obtienen agregando Níquel a laaleación, por lo que la estructura cristalina del material se transforma en austenitay de aquí adquieren el nombre. El contenido de Cromo varia de 16 a 28%, el de Níquel de 3.5 a 22% y el deMolibdeno 1.5 a 6%.Los tipos más comunes son el AISI 304, 304L, 316, 316L, 310 y 317. ‡ Superaleaciones, que requieren la adición de elementosaleantesque les proporciona estabilidad en aplicaciones aalta temperatura

CLASIFICACIÓN Y DEFINICIÓN DE ACEROS Y FUNDICIONES

NOMENCLATURA AISI-SAE

La norma AISI/SAE (también conocida por SAE-AISI) es una clasificación de aceros y aleaciones de materiales no ferrosos. Es la más común en los países de Latinoamérica entre los que se encuentra Colombia. La norma surge por la necesidad de manejar una sola nomenclatura unificada debido a que se manejaba en todos los países nomenclaturas distintas para diferentes aceros. Lo que conllevaba a la confusión e inclusive a la utilización de los aceros en maquinas, vehículos o en otro tipo de estructuras con diferentes características ya que no era el necesario para el dispositivo.

De igual manera, cada nomenclatura tiene sus iniciales, la AISI es designado en ingles como American Iron and Steel Institute (Instituto americano del hierro y el acero), mientras que SAE es designado en ingles como Society of Automotive Engineers (Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotores).

Entre otras designaciones se encuentran:

ASME (American Society of Mechanical Engineers), ANSI(American National Standards Institute), ACI(Alloy Casting Institute) , AWS(American Welding Society) en la designación de los aceros y sus normas de fabricación para diferentes productos.

Igualmente, 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. Ejemplo: 1045 AISI SAE tiene 0,45 porcentaje de Carbono.

La aleación principal que indica el primer dígito es la siguiente:

  1. Carbono es un elemento principal su ubicación en la tabla periódica es de grupo A
  2. Níquel
  3. Níquel-Cromo, principal aleante el cromo
  4. Molibdeno
  5. Cromo
  6. Cromo-Vanadio, principal aleante el cromo
  7. Esta numeración indica que son aceros resistentes al calor, pero estos no se        fabrican habitualmente.
  8. Níquel-Cromo-Molibdeno, principal aleante el molibdeno
  9. Silicio

Por otra parte, en las normas ASTM, para referirse a los distintos aceros, se puede hablar de “Grado”, “Clase” o “Tipo”. Por ejemplo A106 Grado A, A48 Clase 20A, A276 Tipo 304.

Por otra parte, los códigos numéricos o alfanuméricos usados para referirse a un acero, a veces tienen algo de significado. En los grados designados por letras del alfabeto A, B, C,.. el contenido de carbono y su resistencia mecánica aumentan en el mismo orden. En las clases, del código numérico indica su tensión de ruptura en PSI. La designación de un mismo acero también cambia según se trate de un producto laminado, forjado (se usa nomenclatura AISI, Ejemplo TP304 para tubos y cañerías, F304 para piezas forjadas, WP304 y CR304 para fittings) o un producto fundido (se usa nomenclatura ACl, Por Ejemplo CF8 para el cuerpo fundido de una válvula, no se dice “304 fundido”).

De igual manera, esta gran diversidad y falla de sistematización se trata de resolver, mediante un sistema de numeración unificado UNS (Unifred Numbering System) acordado entre ASTM y SAE, que poco a poco se ha ido divulgando. Actualmente se considera acero a una aleación cuyo contenido porcentual de hierro, en peso, es superior al de cualquier otro componente de la aleación y con un contenido de carbono que no supere el 1,76%, sin embargo, si se supera esta cantidad de carbono entraríamos en la zona de las fundiciones.

Cabe mencionar, que en el diagrama de hierro carbono si hablamos de un material que tenga un porcentaje de carbono menor al 1,76% estaremos hablando de la zona de los aceros, si se supera dicho valor hablaremos de la zona de las fundiciones.

En los aceros aleados los dos primeros dígitos indican los principales elementos de aleación y sus rangos. A veces se intercalan letras después de los dos primeros dígitos para indicar otra característica (B indica Boro, L indica Plomo). También pueden usarse prefijos( M indica calidad corriente, E indica horno eléctrico, H indica endurecible). En la siguiente tabla se muestra muchos de los ejemplos de la nomenclatura del acero.

Aceros al Carbono Descripción 1OXX no-resulfurado, 1.00 Mn máx IlXX Resulfurado

bibligrafia

   * Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales. – 4A ED. Smith, William F. (Autor), Hashemi, Javad (Autor)
   * Ciencia e ingenieria de los materiales. – 4A ED. Askeland, Donald R. (Autor), Phule, Pradeep P. (Autor)

   * Imagen    1. Micro-estructurashttp://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm13/pfcm13_2.html
   * Imagen 4. Diagrama de fase del H2O:http://ram.meteored.com/numero38/imagenes/AGUA1.jpg
   * Imagen 5. Diagrama de Fase binario Cu-Ni e Imagen 6. Diagrama de fase binario Ag-Cuhttp://oregonstate.edu/instruct/me581/Homework/F05/ME481Hmwk5.html
   * Imagen 7, 8, 9 y 10. Puntos Eutectoides y peritecticoshttp://metalografia.comli.com/Nocions%20diagrames%20de%20fase.html
   * Imagen 11. Diagrama de solubilidad total. http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/tecnologia-de-materiales-industriales/material-de-clase-1/Tema5-Diagramas_de_fase-final.pdf
   * http://cienciamateriales.argentina-foro.com/t120-27-sistema-binario-de-solubilidad-parcial-concepto-de-eutectico-caracteristicas
   * Imagen 12. Diagrama de solubilidad parcialhttp://web.fi.uba.ar/~jmoya/Apunte%20Solidificacion.pdf
   * Solidificación:http://www.comosehace.cl/procesos/PaulinaCecci/complemento_Solidificacion.htm
   * Imagen 13. Proceso general de solidificaciónhttp://www.comosehace.cl/procesos/PaulinaCecci/complemento_Solidificacion_archivos/image002.gif
   * Imagen 15. Crecimiento planar.http://www.comosehace.cl/procesos/PaulinaCecci/complemento_Solidificacion_archivos/image010.jpg
   * http://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_fase
   * http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/tecnologia-de-materiales-industriales

http://metalografia.comli.com/Nocions%20diagrames%20de%20fase.html