Ingenieria de Materiales: =ACEROS SIMPLES=

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SAN LUIS POTOSI

FACULTAD DE INGENIERIA

AREA DE METALURGIA

SELECCIÓN DE MATERIALES

PRESENTA: JUANA CECILIA GARCÍA OLIVEROS

=ACEROS SIMPLES=

INTRODUCCIÓN:

Aceros:

Son una aleación de hierro-carbono con diferentes proporciones que puede llegar a un 2% de carbono. Sin embargo la mayoría de los aceros contienen menos de un 0.5% de carbono. Además pueden contener agregados e impurezas naturales como fósforo y azufre.

PRODUCCIÓN DE HIERRO Y ACERO:

La mayoría del hierro se extrae de los minerales de hierro en altos hornos y se forma un material denominado arrabio. Los principales minerales de hierro son: Magnetita con un 65% de hierro y Oxido Férrico con un 50%. Los materiales básicos empleados para fabricar arrabio son minerales de hierro, coque y caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico. La ecuación de la reacción química fundamental de un alto horno es:

Fe₂O₃ + 3 CO --> 3 CO₂ + 2 Fe.

Los aceros se clasifican de acuerdo al contenido de carbón que contiene y su composición se puede ver en el diagrama hiero carbón (Fig. 1).

Los aceros presentan diferentes microestructuras dependiendo de su composición, pueden presentar diferentes combinaciones de fases en su composición, estas definen las propiedades de los mismos, al aplicarles un tratamiento térmico el cual los posición en diferentes posiciones en el diagrama de fase, el tratamiento térmico juega un papel muy importante para definir las propiedades de los aceros.(Fig 2)

ALEACIONES FERROSAS:

Las aleaciones ferrosas se pueden clasificar en:

Aceros.
Fundiciones de hierro (hierros colados).

Los aceros dependiendo de su contenido de carbono y de otros elementos de aleación se clasifican en:

Ø Aceros simples
Ø Aceros aleados
Ø Aceros alta aleación

En este trabajo solo se estudiara y se presenta información sobre los aceros simples.

ACEROS SIMPLES:

Los aceros simples se pueden definir dela siguiente manera; Aleación hierro con carbono con un contenido de éste último en el rango de 0.02 hasta el 2% con pequeñas cantidades de otros elementos que se consideran como impurezas tales como P, S, Mn, Cu, Si, etc.

Los aceros simples se clasifican de acuerdo a su contenido de carbono en:

Aceros de bajo carbono
Aceros de medio carbono
Aceros de alto carbono

Cada uno de los grupos anteriores tiene características bien definidas como se muestra a continuación:

Aceros de bajo carbono (0.02<%C<0.3)

Son dúctiles
Soldables
No se pueden tratar térmicamente
Poseen una resistencia mecánica moderada
Maquinables
Baratos

Aceros de medio carbono (0.3<%C<0.65)

Son templables (Se pueden someter a temple y revenido)
Poseen buena resistencia mecánica
Ductilidad moderada
Baratos

Aceros de alto carbono (%C>0.8)

· Duros y resistentes al desgaste
· Difíciles de soldar
· Poco tenaces
· Baratos
· Son templables

Entre las principales aplicaciones de los aceros simples se pueden mencionar a las siguientes:

§ Estructuras

§ Elementos de máquinas (Ejes, resortes, engranes, etc)

§ Tornillos

§ Herramientas de mano

Según la norma SAE los aceros simples se clasifican de la siguiente manera:

1.- Aceros de muy bajo % de carbono (desde SAE 1005 a 1015)

Se seleccionan en piezas cuyo requisito primario es el conformado en frío.

Los aceros no calmados se utilizan para embutidos profundos por sus buenas cualidades de deformación y terminación superficial. Los calmados son más utilizados cuando se necesita forjarlos o llevan tratamientos térmicos.

Son adecuados para soldadura y para brazing. Su maquinabilidad se mejora mediante el estirado en frío. Son susceptibles al crecimiento del grano, y a fragilidad y rugosidad superficial si después del formado en frío se los calienta por encima de 600ºC.

2.- Aceros de bajo % de carbono (desde SAE 1016 a 1030)

Este grupo tiene mayor resistencia y dureza, disminuyendo su deformabilidad. Son los comúnmente llamados aceros de cementación. Los calmados se utilizan para forjas. Sesta al temple depende del % de C y Mn; los de mayor contenido tienen mayor respuesta de núcleo. Los de más alto % de Mn, se endurecen más convenientemente en el núcleo y en la capa.

Son aptos para soldadura y abrasión.

La maquinabilidad de estos aceros mejora con el forjado o normalizado, y disminuye con el recocido.

3.- Aceros de medio % de carbono (desde SAE 1035 a 1053)

Estos aceros son seleccionados en usos donde se necesitan propiedades mecánicas más elevadas y frecuentemente llevan tratamiento térmico de endurecimiento.

Se utilizan en amplia variedad de piezas sometidas a cargas dinámicas. El contenido de C y Mn, depende de una serie de factores. Por ejemplo, cuando se desea incrementar las propiedades mecánicas, la sección o la templabilidad, normalmente se incrementa el % de C, de Mn o de ambos.

Los de menor % de carbono se utilizan para piezas deformadas en frío, aunque los estampados se encuentran limitados a plaqueados o doblados suaves, y generalmente llevan un recocido o normalizado previo.

Todos estos aceros se pueden aplicar para fabricar piezas forjadas y su selección depende del tamaño y propiedades mecánicas después del tratamiento térmico. Los de mayor % de C, deben ser normalizados después de forjados para mejorar su maquinabilidad. Son también ampliamente usados para piezas maquinadas, partiendo de barras laminadas.

Dependiendo del nivel de propiedades necesarias, pueden ser o no tratadas térmicamente. Pueden soldarse pero deben tenerse precauciones especiales para evitar fisuras debido al rápido calentamiento y enfriamiento.

4.- Aceros de alto % de carbono (desde SAE 1055 a 1095)

Se usan en aplicaciones en las que es necesario incrementar la resistencia al desgaste y altas durezas que no pueden lograrse con aceros de menor contenido de C.

En general no se utilizan trabajados en frío, salvo plaqueados o el enrollado de resortes.

Prácticamente todas las piezas son tratadas térmicamente antes de usar, debiéndose tener especial cuidado en estos procesos para evitar distorsiones y fisuras.

Tabla 1. Clasificación de los aceros y su composición.

Algunos ejemplos del uso de los aceros:

Los aceros de 0.06 a 0.25% de carbono, se fabrican para los puentes de ferrocarril, las grandes estructuras de las estaciones, las columnas metálicas de las líneas eléctricas, los cascos de los buques, las estructuras de las casas, las carrocerías de los automóviles, los tubos de las bicicletas, los clavos, los alfileres, las cerraduras de las puertas, los asientos de las clases y muchos objetos más que utilizamos diariamente. En la mayoría de los casos se utiliza el acero tal como viene de las acerías, sin darle ningún tratamiento térmico especial.

Los aceros ordinarios de contenido en carbono comprendido entre 0.25 y 0.70% de C que se emplean en estado bruto de forja o laminación se suelen emplear para piezas de maquinaria en general.

Aceros de 0.30% de C. Para ejes para vagones, ruedas, piezas de maquinaria.

Aceros de 0.40% e C. Elementos de máquinas y motores, alambres para cables, ejes para locomotoras.

Aceros de 0.50% de C. Bandejas, alambres, flejes, herramientas agrícolas forjadas etc.

Aceros de 0.60% de C. Para fleje duro, alambre, herramientas para agricultura, etc.

La presencia de fósforo y azufre, salvo en muy pocas ocasiones, es perjudicial para la calidad de los aceros, procurándose eliminar esos elementos en los procesos de fabricación.

En general se recomienda que en los aceros ordinarios, el contenido de cada uno de esos elementos no pase del 0.06%, y en los aceros de calidad se suele exigir porcentajes de fósforo y azufre inferiores a 0.03%.

El azufre cuando se presenta como sulfuro de hierro, provoca durante los procesos de forja o laminación del acero poca resistencia y a veces se agrieta por iniciarse la fusión de éste, que se encuentra en el acero en forma de retícula en la microestructura del acero. Por el contrario cuando aparece como sulfuro de manganeso, tiene una temperatura de fusión muy elevada, y no da paso a la fragilidad en caliente; en ambos casos el alargamiento y la resistencia del acero queda muy disminuido.

BIBLIOGRAFIA:

=ACEROS SIMPLES=

2 comentarios: