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Aleaciones ferrosas
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Aleaciones de hierro y carbono Aleaciones ferrosas
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Aquellos materiales
que contienen hierro
como constituyente
mayoritario.
Aceros
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Aleaciones ferrosas
Aceros
Clasificación
Los aceros se pueden clasificar de diferentes maneras
Según sus aplicaciones
Aceros de construcción aceros para maquinaria
aceros estructurales
Aceros para herramientas
aceros rápidos
aceros para trabajo en
caliente
Aceros de propiedades especiales
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Aleaciones ferrosas
Aceros
Clasificación
Según la composición
Aceros al carbono
aceros aleados
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Aleaciones ferrosas
Aceros
Clasificación
Según su proceso de fabricación
aceros Thomas
aceros Bessemer
aceros al oxígeno
aceros eléctricos
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Aleaciones ferrosas
Aceros
Clasificación
Según su composición
Aceros al carbono:
medio carbono (0.25-0.55%)
alto carbono (0.55-2%)
bajo carbono (0.05-0.25%)
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Aleaciones ferrosas
Aceros
Clasificación
Según su composición
Aceros aleados
baja aleación (Σ elementos aleantes < 5%)
alta aleación (Σelementos aleantes > 5%)
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Diferentes aplicaciones de los aceros
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Aleaciones ferrosas
Normas sobre los aceros
El objetivo de la normalización es conseguir que, con los códigos que se designan los aceros, se pueda ser capaz de leer, o interpretar, para qué sirve un acero y cuáles son las aplicaciones más apropiadas, además de conseguir el entendimiento entre los distintos fabricantes y usuarios.
Los sistemas de designación (normas) de aceros más extendidos a nivel mundial son los estadounidenses, con sus sistemas AISI-SAE, ASTM, ASME, UNS, etc.
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Aleaciones ferrosas Aceros
Codificación
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Aleaciones ferrosas Sistema de designación AISI-SAE
En este sistema, la estructura de codificación de los aceros se efectúa mediante cuatro o cinco dígitos —designación en función de la composición—. Esta designación cubre básicamente: aceros al carbono y aleados, aceros inoxidables y aceros para herramientas.
• El primer dígito indica el tipo al cual pertenece el acero.
• El segundo dígito, en el caso de aceros aleados, indica el elemento aleante que predomina.
• Los dos o tres últimos dígitos indican el porcentaje de carbono —en centésimas—.
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Aleaciones ferrosas Aceros Codificación AISI-SAE
* Primer dígito:
1 Acero al Carbono
2 Acero al Níquel
3 Acero al Níquel - Cromo
4 Acero al Molibdeno
5 Acero al Cromo
6 Acero al Cromo - Vanadio
8 Acero al Níquel - Cromo - Molibdeno
9 Acero al Níquel - Cromo – Molibdeno
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Aceros AISI-SAE
Aleaciones ferrosas Aceros inoxidables
Son aceros con cromo (% Cr mínimo 12%) el cual proporciona su característica de inoxibilidad, ya que el hierro y el cromo junto con el oxigeno forma una capa de oxido protectora y auto formante.
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• Poseen un contenido de cromo entre el 12 y 14 %.
• El contenido de carbono no excede de 0.4 %.
• Son magnéticos.
• Buena resistencia mecánica.
• Son tratables térmicamente.
• Alcanzan su máxima resistencia a la corrosión y a la oxidación en estado de temple.
Aplicaciones: cuchillería, instrumentos de medición, láminas de corte, cadenas para máquinas, discos de freno, tuberías, etc.
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Aceros Inoxidables Martensíticos-serie 400 de AISI-
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Aceros inoxidables Martensíticos
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• Poseen un contenido de cromo entre el 15 y 25 %.
• El contenido de carbono no debe exceder de 0.1 %.
• Poseen buena resistencia a la corrosión y a la oxidación.
• No son tratables térmicamente.
• Endurecibles mediante trabajo en frío.
• Son magnéticos.
• Presentan deficiente soldabilidad.
• Son los más económicos del mercado.
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Aceros inoxidables ferríticos-serie 400 de AISI-
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• Tienen una resistencia excelente al “pitting” y a la corrosión inducida por cloruros.
• Son una solución práctica frente a la corrosión bajo tensión (CBT) en cloruros aun en caliente, y tienen un resultado excelente frente a la corrosión por ácidos orgánicos.
Aplicaciones: • Intercambiadores de calor
• Convertidores catalíticos de los automóviles
• Construcciones arquitectónicas
• Adornos automotrices
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Aceros inoxidables ferríticos
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Aceros ferríticos
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• Poseen entre el 15 y 25 % de cromo.
• También contienen níquel en un rango de 7 al 20 % y el contenido de carbono no debe exceder de 0.08 %.
• Poseen elevada resistencia a la corrosión y a la oxidación.
• Son no magnéticos
• No son tratables térmicamente.
• Son endurecibles mediante trabajo en frío.
• Presentan excelente soldabilidad.
• Presentan excelentes propiedades criogénicas.
• Buena resistencia a altas temperaturas.
• Son costosos. 26
Aceros inoxidables austeníticos-serie 300 de AISI-
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• Aeronáutica
• Ferroviaria
• Petrolífera
• Química
• Petroquímica
• Del papel
• Alimenticia
• De la construcción
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Industrias que usan aceros inoxidables austeníticos
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Aceros inoxidables austeníticos
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Su uso es muy acotado, el fabricante lo entrega con el tratamiento térmico ya realizado.
• Son aceros con cromo entre 12% y 18 % y entre 4 % y 9 % de Ni además de los aleantes que producen el endurecimiento por precipitación que suelen ser Mo, Ti, N, Cu, Al, Ta, Nb, B, y V.
• Se les utiliza en ciertas aplicaciones a alta temperatura como intercambiadores de calor y tubos del sobrecalentador de calderas.
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Aceros inoxidables PH
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Presentan numerosas ventajas sobre los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos tradicionales. La resistencia mecánica de los AID es aproximadamente el doble de los aceros inoxidables austeníticos, combinada con una buena tenacidad. Presentan una elevada resistencia a la corrosión bajo tensión y la corrosión localizada en medios clorados. Su soldabilidad es superior a los aceros inoxidables ferríticos.
Un gran campo de aplicaciones industriales de los AID está en los sectores químico, petroquímico, alimenticio, de papel y celulosa, generalmente en equipos cuya fabricación envuelve operaciones de soldadura.
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Aceros inoxidables dúplex
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Aplicaciones de los aceros inoxidables
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Aceros para herramientas Se utilizan fundamentalmente para la fabricación de herramientas que se utilizan para darle forma a otros materiales. Los principales elementos de aleación de los aceros para herramienta son: tungsteno, molibdeno, manganeso, vanadio, níquel, cobalto, cromo, etc.
Los aceros para herramienta deben mostrar las siguientes cualidades:
• Deben poseer una alta dureza y resistencia al desgaste.
• Deben mostrar una excelente templabilidad.
• Deben sufrir una deformación mínima durante el tratamiento térmico.
• Deben retener su dureza a altas temperaturas — dureza al rojo —.
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Aleaciones ferrosas Aceros para herramientas
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Aceros para herramientas
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ARBA 40 8620 6150
4140 5160 1045
1020 4340
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Codificación por color de algunos aceros AISI
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Aleaciones ferrosas Fundiciones
Las fundiciones son al igual que los aceros aleaciones de hierro y carbono, se diferencian en el contenido de carbono, el cual está comprendido entre el 2% y el 4.5%, adicionalmente presentan silicio en un porcentaje aproximando del 3%. Este elemento les brinda la posibilidad de mayor fluidez (en estado líquido), lo que permite que puedan ser vertidas fácilmente en moldes (comúnmente de arena).
La ductilidad de las fundiciones es muy baja y no pueden laminarse, estirarse o trabajarse en frío o en caliente. Pero, se pueden vaciar, en moldes para obtener piezas de diferente tamaño y complejidad. Como la fundición de piezas es el único proceso aplicable a estas aleaciones se conocen también como hierros fundidos o hierros colados.
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Aleaciones ferrosas Fundiciones
Características generales
Costo relativamente bajo
Facilidad de fabricación
Baja resistencia a la tracción
Alta resistencia a la compresión
Baja soldabilidad
Fabricación de piezas o componentes de grandes dimensiones
Piezas donde la deformación plástica es inadmisible
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Aleaciones ferrosas Fundiciones
Clases
Fundiciones grises
Fundiciones blancas
Fundiciones maleables
Fundiciones nodulares
Fundición gris
Definición: es una aleación Fe-C-Si en la cual una gran parte del carbono se encuentra en estado libre. La fractura presenta coloración oscura. Es la más usada
Características principales:
ƒBuena resistencia mecánica
ƒAlta capacidad de amortiguar vibraciones
ƒExcelente maquinabilidad
ƒDuctilidad nula y tenacidad superior a las fundiciones blancas
Fácil fusión
La ASTM A48 clasifica las fundiciones grises de acuerdo con la
resistencia mecánica. Los números 20 a 60 corresponden a los limites de resistencia a la tracción en ksi (1000 lb/pulg2).
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• Clase 20 - 14,0 kgf/mm2 (140MPa)
• Clase 25 - 17,5 kgf/mm2 (175 Mpa)
• Clase 30 - 21,0 kgf/mm2 (210 Mpa)
• Clase 35 - 24,5 kgf/mm2 (245 MPa)
• Clase 40 – 28,9 kgf/mm2 (270 MPa)
• Clase 50 - 35,0 kgf/mm2 (340 MPa)
• Clase 60 - 42,0 kgf/mm2 (410 Mpa)
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Aplicaciones: Bloques de motores, tambores de freno, bancadas para máquinas y equipos, maquinaria agricola.
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Fundición nodular
Definición: es una aleación Fe-C-Si en la que el carbono se encuentra en la forma de grafito esferoidal en el estado bruto de fundición.
Características:
ƒExcelente ductilidad
ƒTenacidad superior a las FF grises y blancas
ƒMejor resistencia al impacto y a la fatiga que las FF GG
ƒBaja capacidade de absorver vibraciones
Buena resistencia al desgaste
ƒSu maquinabilidad es inferior a la de la F G
Aplicaciones:
Se las utiliza para cigüeñales, levas, sistemas de freno, engranajes, válvulas
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ASTM A536
Fundición blanca
Definición: son aleaciones Fe-C-Si, contiene bajos contenidos de Si, lo que ocasiona que el carbono se combine con el Fe formando Fe3C. La fractura presenta coloración clara. ASTM A 532
Características:
Elevada dureza
Baja tenacidad
Elevada resistencia al desgaste
Baja maquinabilidad
Aplicaciones: cilindros de trenes de laminación, bolas de molinos, mandíbulas para trituradoras de mineral, materia prima para FM.
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Fundición maleable
Definición: este tipo de fundición resulta de una fundición blanca, de composición adecuada, la cual es sujeta a un tratamiento térmico especial, de larga duración, llamado "maleabilización". Después del tratamiento, el material que, en estado original era muy frágil, adquiere ductilidad y se torna más tenaz.
Características:
Elevada ductilidad y tenacidad (FFGG, FFNN)
Buena resistencia a la tracción
Buena resistencia a la fatiga
Buena resistencia al desgaste
Buena maquinabilidad
Resistencia a la corrosión buena 48
Aplicaciones:
Conexiones para tuberás hidráulicas, conexiones en líneas de transmisión eléctrica, cajas de dirección y de diferencial, zapatas de frenos, pedales de frenos y de embragues, cajas de engrenajes etc. ASTM A47 (5 dígitos)
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Aleaciones ferrosas Tipos de Fundiciones
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Bibliografía
1. SMITH, William F. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, Mc Graw –Hill.
2. ASKELAND, Donald R. Ciencia e ingeniería de los materiales. 3 Ed. International Thomson, 1998.
3. CALLISTER, William D, Jr. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los materiales, Mc Graw Hill.
Webgrafía 1.www.jjjtrain.com/vms/library.html
2.www.matweb.com
3.http://selector.ascamm.org
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