materiales ferrosos 1
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procesos de fabricacionTRANSCRIPT
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INSTITUTO TENNOLOGICO DEL VALLE
DE ETLA
Ingeniera industrial
Procesos de fabricacin
Investigacin sobre: Mariales ferrosos
Presenta:
Martnez Muoz Manuel Salvador
Martnez Cruz Sergio Rolando
Muoz Daz Daniel
Esteban Rafael Lpez Garca
Carlos Garca Sosa
Esteban Francisco Lavariega Sumano
ASESOR:
M.C GILBERTO FUENTES AGUILAR
Santiago Suchilquitongo, Etla, Oaxaca Junio 2014
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ndice
Unidad 1 Materiales ferrosos
1-. Propiedad general de los materiales
1.1 Qumica
1.2 Densidad absoluta y relativa aproximada
Tablas
-Elementos qumicos
-Solubilidad de sustancias inorgnicas en el agua
-Solubilidad de los gases en el agua
-Densidades absolutas y relativas aproximadas
- Densidad especifica del agua a la presin atmosfrica
-Volumen especifico del agua en funcin de la presin y la temperatura
2-. Hierro y acero
2.1 Arrabio o lingote de primera funcin (Hierro colado)
2.2 Hierro dulce o forjado
3-. Aceros comerciales
Tabla 11. Aplicaciones de los aceros al carbn.
Tabla 12. Propiedades fsicas.
Tabla 13. Caractersticas de los aceros de alta resistencia y bajo contenido
de aleacin.
Tabla 14a. Composicin qumica de los aceros AISI.
Tabla 14b. Composicin qumica de los aceros especiales o aleados AISI.
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Tabla 15. Propiedades mecnicas de ciertos aceros AISI con diversos
tratamientos trmicos.
Tabla 16. Efecto de la masa de la probeta en las propiedades de algunos
aceros AISI.
Tabla 17. Propiedades fsicas medidas del acero estirado en frio.
Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas.
Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas.
(Continuacin)
Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas.
(Conclusin) (Adaptadas de gill, Tool Steels, Metals Progress, oct., 1938).
Tabla 19. Tipo de aceros y tratamiento trmico para resortes grandes, planos,
de hojas o ballestas y helicoidales formados en caliente.
Tabla 20. Composicin, propiedades mecnicas y tratamiento trmico de
aleaciones Ferrosas de alto contenido de cromo.
Tabla 21. Composicin, propiedades mecnicas y tratamiento trmico de
aleaciones de hierro de alto contenido de cromo y nquel.
Tabla 22. Propiedades magnticas de varias aleaciones (ASM
MetalsHandbook, 1948)
Tabla 23. Especificaciones ASTM
4-. Fundiciones del hierro y del acero
4.1 Clasificacin de las fundiciones
4.2 Fundicin (De hierro)
4.3 Propiedades mecnicas
Tabla 1. Anlisis tpicos para varias clases de piezas de fundicin.
Tabla 2. Fundicin gris.
Tabla 3. Fundicin aleada.
Tabla 4. Fundiciones aleadas especiales.
4.4 Mtodos del taller de fundicin de hierro.
4.5 Procesos de fusin.
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4.6 Especificaciones para la fundicin.
4.7 Procedimientos de fabricacin.
4.8 Fundicin dctil.
4.9 Fundiciones maleables de hierro.
Tabla 5. Propiedades mecnicas de las fundiciones maleables comerciales.
4.10 Tolerancias para las piezas de fundicin maleable.
5-. Acero fundido
5.1Especificaciones para la compra de los aceros fundidos.
5.2 Tolerancias en las piezas de acero fundido
5.3 Procesos para piezas fundidas de precisin
5.4 Proyecto de piezas de fundicin
Bibliografa
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1-. Propiedades de los materiales
1.1 Qumica
Toda sustancia elemental est constituida por partculas extremadamente
pequeas llamadas tomos, los cuales son todos semejantes y no pueden
subdividirse ni descomponerse por procesos qumicos. Se observara que esta
aseveracin es virtualmente una definicin del trmino sustancia elemental y una
limitacin del trmino proceso qumico. Existen tantas clases o familias diferentes
de tomos como elementos qumicos.
Dos o ms tomos, de una misma clase o de clases diferentes, son capaces, en el
caso de la mayora de los elementos, de unirse entre s para formar un orden
superior de partculas distintas llamadas molculas. Si las molculas o tomos de
que est compuesto un material dado cualquiera son todas exactamente iguales,
el material es una sustancia pura. Si no son todas iguales, el material es una
mezcla.
Si los tomos que componen las molculas de cualquier sustancia pura son todos
de la misma clase, la sustancia es, como ya se estableci, una sustancia
elemental. Si los tomos que componen las molculas de una sustancia qumica
pura no son todos de la misma clase, la sustancia es una sustancia compuesta.
Los tomos deben considerarse como las partculas ms pequeas que concurren
separadamente para formar la estructura de las molculas de sustancias
compuestas o elementales, hasta donde pueda determinarla el anlisis qumico
ordinario. La molcula de un compuesto consta de uno o mas tomos de cada uno
de sus diversos elementos, siendo definidos y fijos los nmeros de las distintas
clases de tomos y su disposicin, factores que determinan el carcter del
compuesto.
Esta nocin de las molculas y de sus tomos constitutivos es til para el hecho
observado de que las reacciones qumicas (por ejemplo el anlisis de un
compuesto en sus elementos, la sntesis de un compuesto a partir de sus
elementos, o la transformacin de uno o ms compuestos en otro u otros
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compuestos diferentes) tiene lugar de tal manera que las masas de las diferentes
sustancias que intervienen en una reaccin dada se mantienen en relacin
definidas y fijas.
Las investigaciones ms recientes han relevado que algunas sustancias que no
pueden descomponerse por ninguno de los medios disponibles en sustancias mas
simples y que, por lo tanto, se definen como elementos, estn sufriendo
continuamente cambios espontneos o transformaciones radiactivas en otras
sustancias que pueden reconocerse como fsicas y qumicamente diferentes de la
sustancia original.
El radio es un elemento por la definicin dada y puede considerarse constituido
por tomos. Pero se supone k estos tomos, as llamados por que resisten a todos
los esfuerzos intentados para dividirlos y son, por lo tanto, aparentemente
invisibles, no obstante se desintegran espontneamente, con cierta rapidez que
los cientficos no han sido capaces de alterar en forma alguna, en otros tomos,
formando as otras sustancias elementales de propiedades totalmente diferentes.
La idea aceptada generalmente en nuestros das es que los tomos de todos los
elementos qumicos incluyendo los que no se conocen aun como radioactivos,
estn formados por varias clases de partculas aun ms pequeas, tres de las
cuales se conocen como protones, neutrones y electrones. Los protones estn
unidos al ncleo del tomo con otras partculas, que comprenden neutrones, y
estn cargados positivamente.
Los neutrones son partculas que tienen aproximadamente la masa de un protn,
pero no tienen carga elctrica. Loe electrones son partculas cargadas
negativamente, todas idnticas, situadas exteriormente idnticas, situadas
exteriormente al ncleo, y suficientes en nmero para neutralizar la carga nuclear
de un tomo. Las diferencias existen entre los tomos de los diversos elementos
qumicos se deben a los distintos nmeros de estas partculas mas pequeas que
los componen.
Segn la teora original de Bohr, un tomo ordinario se concibe como un sistema
estable de tales electrones que gira en orbitas cerradas alrededor del ncleo,
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como los planetas del sistema solar del sol. En un tomo de hidrogeno hay un
protn y un electrn; en un tomo de radio hay 88electrones que rodean un ncleo
de una masa 226 veces mayor que la del ncleo de hidrogeno.
Solo unos cuantos de estos electrones, en general los de las orbitas exteriores o
electrones de valencia de un tomo tal, estn sujeto a reacomodamiento dentro
del tomo o a su expulsin del, permitindole por ello, a causa del incremento de
sus energas, cambiarse con otros tomos para formar molculas de sustancias
elementales o de compuestos. El numero atmico de un elemento es el de.
-Elementos qumicos
Elemento Smbolo Peso atmico
Valencia Elemento Smbolo Peso atmico Valencia
Aluminio Al 26.97 3 Litio Li 6.940 1
Antimonio Sb 121.76 3.5 Lutecio Lu 174.99 3
Argn A 39.944 0 Magnesio Mg 24.32 2
Arsnico AS 74.91 3.5 Manganeso
Mn 54.93 2,3,4,6,7
Azufre S 32.06 2,4,6 Mercurio Hg 200.61 1,2
Bario Ba 137.36 2 Molibdeno Mo 95.95 3,4,5,6
Berilio Be 9.02 2 Neodimio Nd 144.27 3
Bismuto Bi 209.00 3,5 Nen Ne 20.183 0
Boro B 10.82 3 Niobio Nb 92.91 2,3,4,5
Bromo Br 79.916 1,3,5 Nquel Ni 58.69 2,3,4
Cadmio Cd 112.41 2 Nitrgeno N 14.008 3,5
Calcio Ca 40.08 2 Oro Au 197.2 1,3
Carbono C 12.010 2,4 Osmio Os 190.2 2,3,4,6,8
Cerio Ce 140.13 3,4 Oxigeno O 16.000 2
Cesio Cs 132.91 1 Paladio Pd 106.7 2,4
Cinc Zn 65.38 2 Plata Ag 107.880 1
Circonio Zr 91.22 4 Platino Pt 195.23 2,4
Cloro Cl 35.457 1,3,5,7 Plomo Pb 207.21 2,4
Cobalto Co 58.94 2,3, Polonio Po 210 2,4
Cobre Cu 63.54 1,2 Potasio K 39.096 1
Criptn Kr 83.7 0 Praseodimio
Pr 140.92 3
Cromo Cr 52.01 2,3,6 Protoactinio
Pa 231 5
Disprosio Dy 162.46 3 Radio Ra 226.05 2
Erbio Er 12.2 3 Radn Rn 222 0
Escandio Sc 45.10 3 Renio Re 186.31 1,4,7
Estao Sn 118.70 2,4 Rodio Rh 102.91 3,4
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Estroncio Sr 87.63 2 Rubidio Rb 85.48 1
Europio Eu 152.0 2,3 Flor F 19.00 1
Samario Sa 150.43 3 Fosforo P 30.98 3,5
Selenio Se 78.96 2,4,6 Gadolinio Gd 156.9 3
Silicio Si 28.06 4 Galio Ga 69.72 2,3
Sodio Na 22.997 1 Germanio G 72.60 2,4
Talio Tl 204.39 1,3 Hafnio Hf 178.6 4
Tantalio Ta 180.88 4,5 Helio He 4.003 0
Telurio Te 127.61 2,4,6 Hidrogeno H 1.008 1
Terbio Tb 159.2 3 Hierro Fe 55.85 2,3
Titanio Ti 47.90 3,4 Holmio Ho 164.94 3
Torio Th 232.12 4 Indio In 114.76 1,2,3
Tulio Tm 169.4 3 Iridio Ir 193.1 2,3,4,6
Uranio U 238.07 4,6 Iterbio Yb 173.04 2,3
Vanadio V 50.95 1,2,3,4,5 Itrio Yt 88.92 3
Volframio W 183.92 3,4,5,6 Lantano La 138.92 3
Xenn Xe 131.3 0
Yodo I 126.92 1,3,5,7
Todos los elementos son metales de no indicarse otra cosa. Adems de los elementos de esta lista existen tambin varios elementos transurnicos
Los pesos atmicos estn basados en el del oxigeno que es igual a 16.000 por definicin.
Gas inerte. d metaloide. Liquido. F gas
El gas ms activo h el gas ms ligero. El metal ms ligero. No bien clasificado
Liquido a 25c
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-Solubilidad de sustancias inorgnicas en el agua
Composicin Temperatura
0 50 110
Sulfato de aluminio Al2 (so4)3 313 521 891
Sulfato de aluminio y potasio
Al2k2(so4)4.24h2O 30 170 1540
Bicarbonato de amonio
NH4HCO3 119
Cloruro de amonio (sal de amoniaco)
NH4CI 297 504 760
Nitrato de amonio NH4NO3 1183 3440 8710
Sulfato de amonio (NH4)2S04 706 847 1033
Cloruro de bario BaCl2.2H2O 317 436 587
Nitrato de bario Ba(NO3)2 50 172 345
Carbonato de calcio CaCO3 0.018(1) . . . . 0.88
Cloruro de calcio CaCl2 594 . . . . 1576
Hidrxido de calcio Ca(NO)2 1.77 . . . . 0.67
Nitrato de calcio Ca(NO3)2.4H2O 931 3561 3626
Sulfato de calcio (yeso)
CaSO4 2H2O 1.76 2.06 1.69
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15 C. 20 C. En agua fra 10 C
Sulfato de cobre (vitriolo) CuSO4 5HO 140 334 753
Cloruro ferroso FeCl2 4H2O 644 820 1060
Hidrxido ferroso Fe(OH)2 0.0067
Sulfato ferroso FeSO4 7H2O 156 482
Cloruro frrico FeCl2 730 3160 5269
Cloruro de plomo PbCl2 6.73 16.7 33.3
Nitrato de plomo Pb(NO3)2 403 . . . . 1255
Sulfato de plomo PbSO4 0.042
Carbonato de magnesio
MgCO3 0.13
Cloruro de magnesio MgCl2 6H2O 524 . . . . 723
Hidrxido de magnesio
Mg(OH)2 0.009
Nitrato de magnesio Mg(NO3)2 6H2O 665 903
Sulfato de magnesio MgSO4 7H2O 269 500 710
Carbonato de potasio K2CO3 893 1216 1562
Cloruro de potasio KCl 284 435 566
Hidrxido de potasio KOH 971 1414 1773
Nitrato de potasio KNO3 131 851 2477
Sulfato de potasio K2SO4 74 165 241
Bicarbonato de potasio
NaHCO3 69 145
Carbonato de sodio NaCO3 10H2O 204 475 452
Cloruro de sodio NaCl 357 366 332
Hidrxido de sodio NaOH 420 1448 3380
Nitrato de sodio NaNO3 733 1148 1755
Sulfato de sodio Na2SO4 10H2O 49 466 422
Cloruro de cinc ZnCl2 2044 4702 6147
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-SOLUBILIDAD DE LOS GASES EN EL AGUA
(EN VOLUMEN, A LA PRESIN ATMOSFRICA)
T (grados C)
0 20 100 T (grados C)= O 20 100
Aire 0.032 0.020 0.012 Cloro 5.0 2.5 0.00
Acetileno 1.89 1.12 . . . . . Hidrgeno 0.023 0.020 0.018
Amoniaco 1250 700 . . . . . Acido sulfrico
5.0 2.8 0.87
Anhdrido carbnico
(bixido de carbono)
1.87 0.96 0.26 Acido clorhdrico
560 480 0.0105
Oxido de carbono
(monxido de
carbono)
0.039 0.025 . . . . . Nitrgeno 0.026 0.017 0.0185
SUSTANCIAS DENSIDAD RELATIVA
DENSIDAD ABSOLUTA MEDIA KM/M3
SUSTANCIAS DENSIDAD RELATIVA
DENSIDAD ABSOLUTA MEDIA KM/M3
Carbn y coque apilados
Pino gigantesco de California
Carbn de antracita
0.75-0.93 753-929 Pino gigantesco de california
0.42 417
Carbn bituminoso
0.64-0.87 641-865 Pino rojo 0.48 481
Carbn de coque
0.37-0.51 368-513 Roble Blanco 0.77 769
Carbn de turba 0.32-0.42 320-417 Roble castao 0.74 737
Carbn vegetal 0.16-0.23 160-224 Roble o encina perenne
0.87 865
Excavaciones de agua
Arcilla 1.28 1280 Teca africana 0.99 993
Arena o grava 0.96 961 Teca de india 0.66-0.88 769
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1.2 Densidades absolutas y relativas aproximadas
(Las densidades relativas se han tomado con relacin al agua a 4C y
a la presin atmosfrica normal) Para datos ms detallados sobre
cualquier material, vase la Seccin que trata de las propiedades de
ese material. Los datos dados en esta lista son para temperaturas de
ambiente ordinarios.
-Densidades absolutas y relativas aproximadas (conclusin)
SUSTANCIA DENSIDAD RELATIVA
DENSIDAD ABSOLUTA MEDIA KM/M3
SUSTANCIA DENSIDAD RELATIVA
DENSIDAD ABSOLUTA MEDIA KM/M3
Petrleo refinado
0.78-0.82 801 Escollera de arenisca
1.4 1440
Pez 1.07-1.15 1100 Escollera de caliza
1.3-1.4 1280-1360
Tierra, etc, excavadas
Escollera de esquisto arcilloso
1.7 1680
Arcilla hmeda, plstica
1.76 1760 Tierra seca, envasada
1.5 1520
Arcilla seca 1.0 1010 Tierra hmeda, envasada
1.6 1540
Arcilla y grava secas
1.6 1600 Tierra hmeda suelta
1.3 1250
Arena Grava o Arcilla
1.00 1040
Escollera de piedra
1.00 1040
Lodo de rio 1.44 1440
Tierra vegetal 1.12 1120
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Arena y grava hmedas
189-2.16 2020 Tierra lodo de, envasado
1.8 1840
Arena y grava secas, envasada
1.6-1.9 1600-1920 Tierra lodo de, fluido
1.7 1730
Arena y grava secas, sueltas
1.4-1.7 1440-1680 Tierra seca, suelta
1.2 1220
Cargas positivas en exceso que posee el ncleo del tomo. El rasgo esencial
que distingue un elemento de otro es esta carga del ncleo. El nmero atmico
determina tambin la posicin del elemento en la tabla peridica. Las
investigaciones modernas han demostrado la existencia del isotopos, es decir, de
dos o ms especies de tomos que tienen el mismo nmero atmico y que, por
tanto, ocupan el mismo lugar en el sistema peridico, pero que difieren algo en su
peso atmico.
Estos isotopos son qumicamente idnticos y son simplemente especies diferentes
del mismo elemento qumico. Se ha demostrado que la mayor parte de los
elementos inactivo ordinarios consiste en una mezcla de isotopos. Este
conveniente modelo atmico debe considerarse solamente como una hiptesis de
trabajo para coordinar un cierto nmero de fenmenos acerca de los cuales queda
mucho por conocer.
Calculo del porcentaje de composicin de las sustancias. Smense los pesos
atmicos de todos los elementos que intervienen en el compuesto para obtener
sus pesos moleculares. Multiplquese su peso atmico del elemento cuyo
porcentaje se va a calcular por el numero de tomos presentes (indicados en la
formula por un sub ndice). Y por 100, divdase el peso molecular del compuesto.
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-Densidad especfica del agua a la presin atmosfrica
Compresibilidad de los lquidos
Si U1 y U2 son los volmenes de los lquidos a las presiones de P1 y P2
atmosferas, respectivamente, el coeficiente de compresibilidad, B, a cualquier
temperatura esta expresada por la formula. b=
El valor de b x para aceites a bajas presiones a unos 21C, varia de 55 a 80
aproximadamente; para el mercurio a 0C., es 3.9; para el cloroformo a 0C. Es
100, aumenta con la temperatura a 200 para 200C.; para el alcohol etlico
aumenta desde alrededor de 100 a 0C. Y a bajas presiones, hasta 125 a 40C.;
para la glicerina es aproximadamente 24 la temperatura ambiental y a baja
presin.
-Volumen especfico del agua en funcin de la presin y la temperatura
(Tomado de international critical tables)
Temperatura a C
Densidad especifica
Temperatura a C
Densidad especifica
Temperatura a C
Densidad especifica
Temperatura a C
Densidad especifica
0 0.99987 20 0.99823 40 0.99224 60 0.98324
2 0.99997 22 0.99780 42 0.99147 62 0.98220
4 1.00000 24 0.99732 44 0.99066 64 0.98113
6 0.99997 26 0.99681 46 0.98982 66 0.98005
8 0.99988 28 0.99626 48 0.98896 68 0.97894
10 0.99973 30 0.99567 50 0.98807 70 0.97781
12 0.99952 32 0.99505 52 0.98715 72 0.97666
14 0.99927 34 0.99440 54 0.98621 74 0.97548
16 0.99897 36 0.99371 56 0.98524 76 0.97428
18 0.99862 38 0.99299 58 0.98425 78 0.97307
Temperatura grados C (F)
PRESIN EN ATMOSFERAS
0 500 1000 2000 3000 4000 5000 6500 8000
1.0000 0.9769 0.9566 0.9223 0.8954 0.8739 0.8565 0.8361
0(32) 20(68) 50(122) 80(176)
1.0016 0.9804 0.9619 0.9312 0.9065 0.8855 0.8675 0.8444 0.8244
1.0128 0.9925 0.9732 0.9428 0.9183 0.8974 0.8792 0.8562 0.8369
1.0287 2.0071 0.9884 09568 0.9315 0.9097 0.8913 0.8679 0.8481
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2-. HIERRO Y ACERO
1.2 ARRABIO O LINGOTR DE PRIMERA FUSION (HIERRO COLADO)
El mineral de hierro es reducido en un alto horno hasta que se forme al arrabio, que es la
materia prima prcticamente todos los productos de hierro y acero. Casi el 90 por ciento
del mineral de hierro beneficiado en los Estados Unidos proviene de la regin de Lago
Superior; este mineral tiene las ventajas de ser de alta calidad y de bajo costo, por lo que
se arranca y se transporta a travs de los Grandes Lagos. El mineral consta principalmente
de hematites (Fe2O3) y contiene de 50 a 70 por ciento de hierro. Otros distritos
importantes de los Estados Unidos con minas de hierro estn en Alabama, regin
Adirondacks, en Nueva York, y Pennsylvania. El alto horno consiste en una especie de gran
chimenea o construccin vertical hueca de ms de 6 m de dimetro y de 30 m de altura
que contiene una columna descendente de mineral de hierro, coque y caliza y un gran
volumen de gas caliente ascendente. El gas es producido por la combustin del choque
que se efecta en el interior del horno y contiene alrededor de 34 por ciento de xido de
carbono. Este gas reduce el mineral de hierro a hierro metlico, el cual se funde y toma
cantidades considerables de carbono, manganeso, fosforo, azufre, y silicio. La ganga
(principalmente slice) del mineral de hierro y la ceniza del choque se combinan con la
caliza para formar la escoria del alto horno. El arrabio y la escoria son sagrados del cresol.
2.1 Hierro dulce o forjado
La microestructura que se desarrolla depende tanto del contenido en carbono como del tratamiento trmico. Si el enfriamiento es muy lento se dan condiciones de equilibrio pero si los enfriamientos son muy rpidos se producen procesos que cambian la microestructura y por tanto las propiedades mecnicas. Se distinguen varios casos. Los aceros eutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene composicin del eutectoide 0.77 %. Inicialmente la microestructura de la fase es muy sencilla con granos orientados al azar (punto a de la lnea xx). Al enfriar se desarrollan las dos fases slidas Fe- y cementita. Esta transformacin de fases necesita la discusin del carbono ya que las tres fases tienen composiciones diferentes. Para cada grano de austenita se forman dos fases con lminas de ferrita y otras de cementita y relacin de fases, respectivamente (punto b de la lnea xx). Las orientaciones entre grano son al azar. Esta microestructura de ferrita y cementita (figura 4.2) se conoce como p La microestructura que se
-
desarrolla depende tanto del contenido en carbono como del tratamiento trmico. Si el enfriamiento es muy lento se dan condiciones de equilibrio pero si los enfriamientos son muy rpidos se producen procesos que cambian la microestructura y por tanto las propiedades mecnicas. Se distinguen varios casos. Los aceros eutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene composicin del eutectoide 0.77 %. Inicialmente la microestructura de la fase es muy sencilla con granos orientados al azar (punto a de la lnea xx). Al enfriar se desarrollan las dos fases slidas Fe- y cementita. Esta transformacin de fases necesita la discusin del carbono ya que las tres fases tienen composiciones diferentes. Para cada grano de austenita se forman dos fases con lminas de ferrita y otras de cementita y relacin de fases, respectivamente (punto b de la lnea xx). Las orientaciones entre grano son al azar. Esta microestructura de ferrita y cementita (figura 4.2) se conoce como perlita, y el nombre deriva de la apariencia de madreperla bajo el microscopio (figura 4.3). Mecnicamente, las perlitas tienen propiedades intermedias entre la blanda y dctil ferrita y la dura y quebradiza cementita. Los aceros hipoeutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene un contenido en carbono inferior a la del eutectoide 0.77 %. Los cambios en la microestructura de un acero de esta composicin se dan en la figura 4.4. Para T 875 C, la microestructura de la fase es homognea con granos orientados al azar (punto c de la lnea y y). Al enfriar se desarrolla la fase y nos encontramos en una regin bifsica + (punto d de la lnea yy). En este punto se ha segregado un poco de fase , al bajar en temperatura (punto e de la lnea yy) aumenta el contenido en fase (aunque la proporcin depende de la composicin inicial del acero hipoeutectoide). La mayor cantidad de fase se forma en los lmites de grano de la fase inicial . Al enfriar pasamos a travs de la temperatura del eutectoide al punto f de la lnea y y. En esta transformacin de fases, la ferrita no cambia prcticamente y la austenita que queda se transforma en perlita dando la microestructura caracterstica de los aceros hipoeutectoides. La ferrita de la perlita se denomina ferrita eutectoide (formada a la temperatura del eutectoide, y proveniente de los granos que restaban de la austenita), la ferrita formada antes del eutectoide (en los lmites de grano de la austenita) se denomina ferrita proeutectoide. En la perlita la relacin de fases es 9:1, pero en los aceros hipoeutectoides la relacin perlita y ferrita proeutectoide depende del porcentaje inicial de carbono. Esta microestructura siempre se observa en los aceros hipoeutectoides si han sido enfriados lentamente y son los ms comunes. Los aceros hipereutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene un contenido en carbono entre 0.77 y 2.11 %. Los cambios en la microestructura de un acero de esta composicin se dan en la figura 10.6. Para T 900 C, la microestructura de la fase es homognea con granos orientados al azar. Al enfriar se desarrolla la cementita y nos encontramos en una regin bifsica + cementita. La cementita se comienza a formar en los lmites de grano de la austenita. Esta cementita se denomina cementita proeutectoide ya que se ha formado antes de que se d la reaccin del eutectoide. Al descender por debajo de la temperatura eutctica, toda la austenita remanente de composicin eutectoide se transforma en perlita (punto i de la lnea zz). Por tanto la microestructura es perlita y cementita proeutectoide.erlita, y el nombre deriva de la apariencia de madreperla bajo el microscopio . Mecnicamente, las perlitas tienen
-
propiedades intermedias entre la blanda y dctil ferrita y la dura y quebradiza cementita. Los aceros hipoeutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene un contenido en carbono inferior a la del eutectoide 0.77 %. Los cambios en la microestructura de un acero de esta composicin se dan en la figura 4.4. Para T 875 C, la microestructura de la fase es homognea con granos orientados al azar (punto c de la lnea yy). Al enfriar se desarrolla la fase y nos encontramos en una regin bifsica + (punto d de la lnea yy). En este punto se ha segregado un poco de fase , al bajar en temperatura (punto e de la lnea yy) aumenta el contenido en fase (aunque la proporcin depende de la composicin inicial del acero hipoeutectoide). La mayor cantidad de fase se forma en los lmites de grano de la fase inicial . Al enfriar pasamos a travs de la temperatura del eutectoide al punto f de la lnea yy. En esta transformacin de fases, la ferrita no cambia prcticamente y la austenita que queda se transforma en perlita dando la microestructura caracterstica de los aceros hipoeutectoides. La ferrita de la perlita se denomina ferrita eutectoide (formada a la temperatura del eutectoide, y proveniente de los granos que restaban de la austenita), la ferrita formada antes del eutectoide (en los lmites de grano de la austenita) se denomina ferrita proeutectoide. En la perlita la relacin de fases es 9:1, pero en los aceros hipoeutectoides la relacin perlita y ferrita proeutectoide depende del porcentaje inicial de carbono. Esta microestructura siempre se observa en los aceros hipoeutectoides si han sido enfriados lentamente y son los ms comunes. Los aceros hipereutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene un contenido en carbono entre 0.77 y 2.11 %. Los cambios en la microestructura de un acero de esta composicin se dan en la figura 10.6. Para T 900 C, la microestructura de la fase es homognea con granos orientados al azar. Al enfriar se desarrolla la cementita y nos encontramos en una regin bifsica + cementita. La cementita se comienza a formar en los lmites de grano de la austenita. Esta cementita se denomina cementita proeutectoide ya que se ha formado antes de que se d la reaccin del eutectoide. Al descender por debajo de la temperatura eutctica, toda la austenita remanente de composicin eutectoide se transforma en perlita (punto i de la lnea zz). Por tanto la microestructura es perlita y cementita proeutectoide.
3-. ACEROS COMERCIALES
Tabla 11. Aplicaciones de los aceros al carbn
Porcentaje (C)
Aplicaciones
0.05-0.10 0.10-0.20
Lamina, tira, tubos, clavos de alambre o puntas de pars, remaches, tornillos, partes para cementarse o templarse superficialmente.
0.20-0.35 Acero estructurado, placa o palastro, piezas forjadas tales como el eje de levas.
0.35-0.45 0.45-0.55
Aceros de maquinaria (arboles, ejes, vstagos de conexin, etc.) Piezas grandes de forja (cigeales engranajes para trabajo pesado, etc.)
-
0.60-0.70 Matrices para cabezas de pernos y para estampacin: rieles, tornillos, opresores o prisioneros.
0.70-0.80 Cuchillas para tijeras o cizallas, corta filos o cinceles, martillos, picos, cierras de cinta.
0.80-0.90 Matrices y punzones de corte, preparar discos base, barrenas o perforadores para roca, cinceles de mano.
0.90-1.00 Resortes, escariadores, brochaladoras, punzones pequeos y matrices o dados.
1.00-1.10 Resortes pequeos, herramientas para tones, cepilladora, leadoras y ranuradora o mortajadora.
1.10-1.20 Brocas salomnicas, machos de roscar pequeos, dados para cortarrosca o cojinetes de terraja, cuchillera y herramientas pequeas de torno.
1.20-1.30 Limas, asientos, o jaulas para bolas, mandriles, hileras para estirado o trefilado, hojas para rasurar.
La variedad de aplicaciones del acero para fines de ingeniera se debe al amplio
intervalo de propiedades fsicas que se puede obtener por cambios en el
contenido de carbn y en el tratamiento trmico. Para las especificaciones de la
ASTM, vase
Los aceros al carbono pueden subdividirse un tanto groseramente en tres tipos; 1.-
(de bajo contenido de carbono, 0.50-0.25 % de carbono, en los que solamente se
requiere una resistencia moderada unida a una plasticidad considerable; 2.-
(haceros para maquinaria 0.30-0.55 % de carbono, los cuales pueden tratarse
trmicamente para desarrollar alta resistencia; 3.- (aceros para herramientas con
0.60-1.30 % de carbono. Este ltimo grupo comprende tambin los caeros para
rieles y para resortes.
Aceros de bajo contenidos de carbono. De los muchos productos de acero de
bajo contenido de carbono, la chapa o lmina y la tira, cinta o fleje estn tomando
importancia creciente. El consumo de hacer en la industria de lminas y de
hojalata en 1946 ascendi aproximadamente al 33% de la produccin total de
acero en los estados unidos. Esta gran aportacin ha sido posible por el desarrollo
de los trenes continuaos de laminacin de chapas, tiras o flejes (estos ltimos se
llaman llantas o soleras cuando son gruesos).
Las aplicaciones n las que se emplea grandes cantidades de acero son la de
hojalata para latas de conservas alimenticias, laminas o chapa negra, galvanizada
y recubierta de estao emplomado para fines de construccin, y chapas de buena
calidad para automviles, muebles, refrigeradores y otros incontables productos
estampados, troquelados y soldados. La diferencia entre producto de acero
laminado en caliente o en frio consiste en que para los primeros el acero es
calentado antes del laminado final y para los segundos no lo es.
El trabajo en frio produce una superficie con mejor acabado, mejora las
propiedades mecnicas y permite el laminado de material de galga o calibre ms
-
delgado que el laminado en caliente. En la tabla siguiente se dan las propiedades
mecnicas aproximadas de la tira de acero laminada en frio.
Tabla 12. Propiedades fsicas aproximadas para varios grados revenidos de tiras, o
flejes de acero laminadas en frio.
(Especificaciones de ASTM para tiras laminada en frio: a 109-38)
Grado de reconocido
Dureza Rockwell escala B esfera de
1/16 carga 100 Kg
Profundidad de indentacin
para espesor de tira de 1.27
mm, mm a
Resistencia a traccin,
b
Kg/cm2
Alargamiento en 50.8 mm
(2) para espesor de tira
cde 1.27
mm, por ciento
Notas
N1 duro
09 6 d 6 7
5 625 845
3 2 E
N2 semiduro
80 5 7 8 4 499 562
9 5 F
N3 cuarto de dureza
69 5 8 9 3 796 422
20 7 G
N4 blando
58 6 9 10 3 374 351
30 6 H
N5 muy blando
45 7 10 11 3 093 281
39 6 I
a) La profundidad de indentacion o mordedura vara con el espesor de la tira o
fleje. Para revenido muy blando de grado 5, la profundidad est dada
aproximadamente por la formula D= 10.5 mm b + 6.4 log t (t = espesor mm). Los
dems grados de revenido varan de manera semejante.
b) las propiedades de resistencia a la atraccin estn basadas en la probeta
normal de ensayo atraccin para laminas o chapas metlicas, ASTM, E8-46-
c) el alargamiento en 58.8 mm (2plg) varia con el espesor de la tira. Para revenido
muy blando, de grado 5, el porcentaje de alargamiento = 41+10 log t (t = espesor
en mm). Los dems grados revenido varan de manera semejante.
d) para tira laminada en frio de 1.75 mm de espesor o ms delgada, el intervalo de
dureza Rockwell B es 96 6 con un incremento correspondiente en la resistencia
de atraccin y un descenso de la profundidad en la prueba de indentacion.
e) Para troquelado solamente.
f) para dobleces de curvatura poco marcada hasta de 90 en sentido transversal al
grano.
(Ningn dobles a lo largo del grano).
-
g) para estirados y estampados profundos, cuando se requiere una superficie muy
lisa. Dobleces de 180 en sentido transversal al grano. Dobleces hasta 90 a lo
largo del grano.
h) para embutido de profundidad regular cuando no es admitida ninguna seal de
deformacin superficial. Dobleces de 180 en ambos sentidos con respecto al
grano.
i) para embutido profundo cuando son admisibles ligeras deformaciones de
alargamiento. Tambin para ensanchamiento por mandrilado (errneamente
llamado extrusin o churreado). Dobleces de 180 en ambos sentido con respecto
al grano.
Las lminas para aplicaciones de embutido profundo deben ser muy blandas, de
manera que posean una plasticidad mxima. Deben tener tambin un tamao de
grano relativamente fino ya que uno grueso producira un acabado basto, en
efecto como cascara de naranja, sobre el artculo de embutido profundo es
necesario eliminar el mercado punto de influencia que es caracterstico de bajos
contenidos de carbono para impedir alargamientos sbitos locales en la lmina
durante el conformado, los cuales producen marcas de deformacin llamadas
deformaciones del estirado o lneas de lders.
El marcado punto de fluencia puede eliminarse con trabajo en frio, siendo
suficiente regular 1% del espesor. Esta reduccin se hace regularmente por
laminado en frio operacin conocida como laminado de temple o revenido, seguido
por flexin alternada y flexin invertida en un cilindro o aplanadora o nivelador.
El laminado de temple debe preceder siempre al aplanado por cilindro, porque las
lminas con recosido blando se pueden romper (por fluencia local) en el rodillo
aplanador. Un fenmeno importante en estas lminas templadas por laminado de
acero por bajo contenido de carbono es en el retorno de marcado punto de
fluencia despus de un periodo de tiempo. Esto se conoce como envejecimiento
del acero.
El retorno del punto de fluencia va acompaado de un incremento de la dureza y
de una perdida en la ductilidad. Una reduccin menor por laminado de temple
hace disminuir la rapidez del proceso envejecimiento y un aumento de la
temperatura hace aumentar esta rapidez, es, por tanto, necesario manufacturar las
lminas inmediatamente despus del laminado del temple para evitar las
deformaciones del estirado. Recientemente se han desarrollado sin
envejecimiento usando acero muerto, pero estas solo se usaran, probablemente,
en aplicaciones especiales a causa del coso adicional.
-
Otros productos importantes de acero con poco producto de carbn son placas,
formas estructurales, tubos, formas tubulares alambre. Las placas para calderas,
los remaches y los tubos son generalmente de acero con contenido de carbono
comprendido entre 0.15 y 0.30%. El acero estructural tiene aproximadamente el
mismo intervalo de contenido de carbono aunque se emplean algunas veces en
puentes y maquinaria pesada aceros de contenido algo ms alto de carbono.
Un grupo especial de aceros de alta resistencia y contenido bajo de aleacin se
ha venido desarrollando recientemente para las industrias de transporte ellas que
se necesita una relacin alta de las resistencias al peso. Aunque estos aceros
tienen una relacin de resistencia y un peso inferior a la de los aceros inoxidables
de alta resistencia y las aleaciones ligeras de aluminio se emplean en gran escala
en la construccin de coches de pasajeros y vagones de carga y tanques de
ferrocarriles, carrocera de camiones y remolques, canjilones de carga y
aplicaciones similares.
En general los aceros de resistencia y bajo contenido de aleacin tienen punto
de fluencia de 3500 y resistencia a traccin de 4900 kg/cm 2 y su ductilidad es solo
ligueramente inferior a la del acero dulce. Estos aceros pueden con formar se
tanto en caliente como en frio, soldarse, cortarse a la llama, consonarse, laminarse
y trabajarse a mquina. En la soldadura o corte de la llama debe tomarse
generalmente precauciones contra el temple que da como resultado una perdida
en la ductilidad.
Estos aceros son en definitiva ms difciles de trabajar a mquina que los aceros
estructurales a carbn siendo necesarias mayores presiones de herramientas
sobre la pieza y en consecuencia deben reducirse la velocidad de aquellas y
enfriarse en agente de enfriamiento. En la tabla 13 se dona los nombres
comerciales y las compaas manufactureras de estos aceros y tambin las
composiciones y propiedades mecnicas aproximadas de los diferentes aceros.
Aceros para maquinaria. Se ha usado gran variedad de aceros variados y aceros
al carbn automotriz y sus relacionadas. Recientemente la AISI ha hecho un
intento para simplificar el problema, limitando el nmero de clases sobrados
estandarizados. La AISI publica especificaciones completas sobre todos los tipos
de acero y deben citarse estas especificaciones cuando se necesita hacer una
informacin detallada.
Se emplea un ndice numrico para identificar las composiciones de los aceros
AISI. Se usa una letra mayscula como prefijo para indicar el proceso de
fabricacin del acero. La letra B indica un acero de Bessemer acido al carbn; C,
un acero siemens bsico al carbn y E, un acero especial aleado de oro elctrico.
-
Una serie de cuatro nmeros designa la composicin los dos primeros indican el
tipo de aleacin y los dos ltimos indican, hasta donde sea posible, el contenido
medio de carbono en puntos centsimos por ciento.
As, C 1020 es un acero al carbn con un intervalo de carbono de 0.18-0.23
fabricado en horno bsico martin-ciemens o de hogar abierto y E 2512 es un acero
con 5% de nquel, con 0.09-0.14 de carbono fabricado en horno elctrico. Las
composiciones de los aceros estndares estn anotadas en las tablas 14a y 14b.
Tabla 13. Caractersticas de los aceros de alta resistencia y bajo contenido de
alineacin.
(Datos dados para placas de 12.7 mm () de espesor, laminadas en
caliente)
Nombre comerci
al
Fabricante
Composicin qumica, porcentaje Punto de
fluencia,
mnimo,
1000 Kg/cm
2
Resistencia a
atraccin
mnima 1000
Kg/cm2
Alargamiento en
5 cm (2)
mnimo, porcent
aje.
C Mn P S Si Cu Cr Ni Otros elementos
Aldecor Republic Steel Corp.
0.12 mx.
0.15-0.40
0.080-
0.150
0.5 mx.
0.35-0.75
0.35-0.60
.. 0.16-0.28 Mo
3.5 4.9 22
Corten U.S. Steel Corp.
0.12 mx.
0.20-0.50
0.070-
0.50
0.50
mx.
0.25-0.57
0.25-0.55
0.50-1.25
0.65 mx.
. 3.5 4.9 22
Dynalloy
Alan Wood Steeel
Co.
0.20 mx.
1.25 mx.
0.100
mx.
0.05
mx.
0.30 mx.
0.60 mx.
1.00 mx.
0.10 Mo
mx.
3.5 4.5 25
Hi-Steel
Inland Steel co.
0.12 mx.
0.50-0.90
0.05-0..01
20
0.05
mx.
0.15 mx.
0.95-1.30
0.45.0.75
0.08-0.18 Mo
o.12-0.27Al.
3.5 4.9 22
Main-ten
U. S. Steel Corp.
0.25 mx.
1.10-1.60
0.045
mx.
0.05
mx.
0.30 mx.
0.20 min.
3.5 5.2 20
Mn-Ni-Cu
U. S. Steel Corp.
0.25 mx.
.40 mx.
0.45 mx.
0.05
mx.
0.25 mx.
0.30-0.60
0.50-1.00
. 3.5 4.9 22*
-
*Porcentaje de alargamiento en 20 cm (8).
Las letras Hi corresponden a la palabra High, haciendo referencia a la alta
resistencia de estas aleaciones.
Tabla 14 a. composicin qumica de los aceros AISI
Mayari-R
Bethlehem
Steel Co.
0.12 mx.
0.50-1.00
0.080-
0.120
0.05
mx.
0.10-0.50
0.50-0.70
0.40-1.00
0.25-0.75
3.5 4.9 25*
NAX Hi-Tensile
GratLakes Steel
Corp.
0.08-0.15
0.50-0.80
0.040
mx.
0.05
mx.
0.60-0.90
0.45-0.65
0-5-0.15 Zr
3.5 4.9 22
Otiscoloy
Jones &Laughlin Steel
Co.
0.15 mx.
0.90-1.40
0.080-
0.130
0.04
mx.
0.10 mx.
0.30 mn.
3.5 4.9 25
RDS # 1
Republic Steel Corp.
0.12 mx.
0.50-1.00
0.05 mx.
0.05
mx.
0.50-1.30
0.50-1.10
0.10 Mo
mn.
3.5 4.9 22
50 Y Amer. Rolling mil Co.
012 mx.
0.50-0.75
0.040-
0.70
0.04
mx.
0.10 mx.
0.50-0.70
0.60-0.90
3.5 4.5 20
Yoloy YoungtownSheet&tuve
0.15 mx.
0.35-0.70
0.040
mx.
0.05
mx.
0.10-0.25
0.80-1.20
1.50-2.00
3.8 4.9 28*
AISI N Lmites de composicin qumica, porcentajes Designacin de grado SEA C Mn P mx. S mx.
-
Aceros al carbn.
C 1 008 C 1 010 C 1 012 C 1 015 C 1 016 C 1 017 C 1 019 C 1 020 C 1 022 C 1 023 C 1 025 C 1 030 C 1 035 C 1 040 C 1 043 C 1 045 C 1 050 C 1 055 C 1 060 C 1 065 C 1 070 C 1 078 C 1 080 C 1 085 C 1 095 B 1 010 B 1 111 B 1 112 B 1 113
0.10 mx. 0.08-0.13 0.10-0.15 0.13-0.18 0.13-0.18 0.15-0.20 0.15-0.20 0.18-0.23 0.18-0.23 0.20-0.25 0.22-0.28 0.28-0.34 0.32-0.38 0.37-0.44 0.40-0.47 0.43-0.50 0.48-0.55 0.50-0.60 0.55-0.65 0.60-0.70 0.65-0.75 0.72-0.85 0.75-0.88 0.80-0.93 0.90-1.05 0.13 mx. 0.13 mx. 0.13 mx. 0.13 mx.
0.25-0.50 0.30-0.60 0.30-0.60 0.30-0.60 0.60-0.90 0.30-0.60 0.70-1.00 0.30-0.60 0.70-1.00 0.30-0.60 0.30-0.30 0.60-0.90 0.60-0.90 0.60-0.90 0.70-1.00 0.60-0-90 0.60-0-90 0.60-0-90 0.60-0-90 0.60-0-90 0.60-0-90 0.30-0.60 0.60-0-90 0.70-1.00 0.30-0.50 0.30-0.60 0.60-0-90 0.70-1.00 0.70-1.00
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.07-0.12 0.07-0.12 0.07-0.12 0.07-0.12
0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.060 0.08-0.15 0.16-0.23 0.24-0.33
1 008 1 010 1 015 1 016 1 017 1 019 1 020 1 022 1 025 1 030 1 035 1 040 1 043 1 045 1 050 1 055 1 060 1 065 1 070 1 078 1 080 1 085 1 095 1 111 1 112 1 113
Aceros de fcil labra (free- cutting)
C 1 109 C 1 114 C 1 115 C 1 116 C 1 117 C 1 118 C 1 120 C 1 137 C 1 141 C 1 144 C 1 145 C 1 151
0.08-0.13 0.10-0.16 0.13-0.18 0.14-0.20 0.14-0.20 0.14-0.20 0.18-0.23 0.32-0.39 0.37-0.45 0.40-0.48 0.42-0.49 0.48-0.55
0.60-0.90 1.00-1.030 0.60-0.90 1.10-1.40 1.00-1.30 1.30-1.60 0.70-1.00 1.35-1.65 1.35-1.65 1.35-1.65 0.70-1.00 0-70-1.00
0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045
0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.16-0.23 0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.24-0.33 0.04-0.07 0.08-0.13
1 109 1 114 1 115 1 116 1 117 1 118 1 137 1 141 1 144 1 145 1 151
-
Tabla 14b. Composicin qumica de los aceros especiales o aleados AISI.
N AISI
Lmite de composicin qumica, porcentaje
C Mn P S Si Ni Cr Otros SEA N
Aceros al manganeso
1 320 1 321 1 330 1 335 1 340
0.18-0.23 0.17-0.22 0.38-0.33 0.33-0.38 0.38-0.43
1.60-1.90 1.80-2.10 1.60-1.90 1.60-1.90 1.60-1.90
0.040 0.050 0.040 0.040 0.040
0.040 0.050 0.040 0.040 0.040
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
.. .. .. .. ...
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1 320 1 330 1 335 1 340
Aceros al Nquel
2 317 2 330 2 335 2 340 2 345 E 2 512 2 515 E 2 517
0.15-0.20 0.28-0.33 0.33-0.38 0.38-0.43 0.43-0.48 0.09-0.14 0.12-0.17 0.15-0.20
0.40-0.60 0.60-0.80 0.60-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.40-0.60* 0.45-0.60 0.45-0.60*
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.040 0.025
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.040 0.025
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 4.75-5.25 4.75-5.25 4.75-5.25
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2 317 2 330 2 340 2 345 2 512 2 515 2 517
Aceros al cromo-Nquel
3 115 3 120 3 130 3 135 3 140 3 141 3 145 3 150 E 3 310 E 3 316
0.13-0.18 0.17-0.22 0.28-0.33 0.33-0.38 0.38-0.43 0.38-0.43 0.43-0.48 0.48-0.53 0.08-0.13 0.14-0.19
0.40-0.60 0.60-0.80 0.60-0.80 0.60-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.45-0.60* 0.45-0.60*
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.025
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.025
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 3.25-3.75 3.25-3.75
0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-0.75 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 1.40-1.75 1.40-1.75
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3 115 3 120 3 130 3 135 3 140 3 141 3 145 3 150 3 310 3 316
Aceros al molibdeno
Mo
-
4 017 4 023 4 024 4 027 4 028 4 032 4 037 4 042 4 047 4 053 4 063 4 068
0.15-0.20 0.20-0.25 0.20-0.25 0.25-0.30 0.25-0.30 0.30-0.35 0.35-0.40 0.40-0.45 0.45-0.50 0.50-0.56 0.60-0.67 0.63-0.70
0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.75-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.040 0.040 0.035-0.050 0.040 0.035-0.050 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30
4 017 4 023 4 024 4 027 4 028 4 032 4 037 4 042 4 047 4 053 4063 6068
Aceros al cromo-molibdeno
4 130 E 4 132 E 4 135 4 136 E 4 137 4 140 4 142 4 145 4 147 4 150
0.28-0.33 0.30-0.35 0.33-0.38 0.35-0.40 0.35-0.40 0.38-0.43 0.40-0.45 0.43-0.48 0.45-0.50 0.48-0.53
0.40-0.60 0.40-0.60 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.75-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00
0.040 0.025 0.025 0.040 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.040 0.025 0.025 0.040 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
. . . ..
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0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10 0.80-1.10
0.15-0.25 0-18-0.25 0-18-0.25 0.15-0.25 0-18-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25
4 130 4 137 4 140 4 145 4 150
-
Tabla 14b. Composicin qumica de los aceros especiales o aleados AISI
(Continuacin) AISI N
Lmites de composicin qumica, porcentaje
C Mn P S SI Ni Cr Otros SAE N
Aceros al nquel-cromo-molibdeno
Mo 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30
4 317 4 320 4 340
4 317 4 320 4 337 4 340
0.15-0.20 0.17-0.22 0.35-0.40 0.38-0.43
0.45-0.65 0.45-0.65 0.60-0.80 0.60-0.80
0.040 0.040 0.040 0.040
0.040 0.040 0.040 0.040
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00
0.40-0.60 0.40-0.60 0.70-0.90 0.70-0.90
Aceros al nquel-Molibdeno
4 608 4 615 E 4 617 4 620 X 4 620 E 4 620 4 621 4 640 E 4 640 4 812 4 815 4 817 4 820
0.06-0.11 0.13-0.18 0.15-0.20 0.17-0.22 0.18-0.23 0.17-0.22 0.18-0.23 0.38-0.43 0.38-0.43 0.10-0.15 0.13-0.18 0.15-0.20 0.18-0.23
0.25-0.45 0.45-0.65 0.45-0.65 0.45-0.65 0.50-0.70 0.45-0.65 0.70-0.90 0.60-0.80 0.60-0.80 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.50-0.70
0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040
0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040
0.25 mx. 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
1.40-1.75 1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 1.64-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 1.65-2.00 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75
. . . . . . .
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0.15-0.25 0.20-0.30 0.20-0.27 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.27 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.27 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30
4 608 4 615 4 620 X 4 620 4 621 4 640 4 812 4 815 4 817 4 820
Aceros al cromo
5 045 5 046 5 120 5 130 5 132 5 135 5 140 5 145 5 147 5 150 5 152 E 50 100 E 51 100 E 52 100
0.43-0.48 0.43-0.50 0.17-0.22 0.28-0.33 0.30-0.35 0.33-0.38 0.38-0.43 0.43-0.48 0.45-0.52 0.48-0.53
0.70-0.90 0.75-1.00 0.70-0.90 0.70-0.90 0.60-0.80 0.60-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.75-1.00 0.70-0.90
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.025 0.025
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.025 0.025 0.025
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
. . . . . . .
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0.55-0.75 0.20-0.35 0.70-0.90 0.80-1.10 0.80-1.05 0.80-1.05 0.70-0.90 0.70-0.90 0.90-1.20 0.70-0.90
. . . . . . .
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5 045 5 046 5 120 5 130 5 132 5 135 5 140 5 145 5 147 5 150 5 152 50 100 51 100 52 100
-
0.48-0.55 0.95-1.10 0.95-1.10 0.95-1.10
0.70-0.90 0.25-0.45 0.25-0.45 0.25-0.45
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .
0-90-1.20 0.40-0.60 0-90-1-15 1-30-1.60
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aceros al cromo-vanadio
V 0.10 min. 0.15 min. 0.15 min. 0.10 min.
6 120 6 145 6 150 6 152
0.17-0.22 0.43-0.48 0.48-0.53 0.48-0.55
0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90
0.040 0.040 0.040 0.040
0.040 0.040 0.040 0.040
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
. . . . . . .
.
. . . . . . .
.
. . . . . . .
.. . . . . .
. . .
0.70-0.90 0.80-1.10 0.80-1-10 0.80-1-10
6 150
Aceros al nquel-cromo-molibdeno
Mo 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25
8 615 8 617 8 620 8 622 8 625 8 627 8 630 8 632 8 635 8 637
0.13-0.18 0.15-0.20 0.18-0.23 0.20-0.25 0.23-0.28 0.25-0.33 0.28-0.33 0.30-0.35 0.33-0.38 0.35-0.40
0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 0.75-1.00 0.75-1.00
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70
0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60
8 615 8 617 8 620 8 622 8 625 8 627 8 630 8 632 8 635 8 637
Tabla 14b. Composicin qumica de los ceros especiales o aleados AISI (Conclusin)
-
AISI N
Lmites de composicin qumica, porcentajes
C Mn P S Si Ni Cr Otros SAE N
Aceros al Nquel-cromo-molibdeno (continuacin)
Mo
8 640 8 641 8 642 8 645 8 647 8 650 8 653 8 655 8 660 8 719 8 720 8 735 8 740 8 742 8 745 8 747 8 750
0.38-0.43 0.38-0.43 0.40-0.45 0.43-0.48 0.45-0.50 0.48-0.53 0.50-0.56 0.50-0.60 0.55-0.65 0.18-0.23 0.18-0.23 0.33-0.38 0.38-0.43 0.40-0.45 0.43-0.48 0.45-0.50 0.48-0.53
0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.60-0.80 0.70-0.90 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00
0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.040 0.040-0.060 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70 0.40-0.70
0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60
0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.15-0.25 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30
8 640 8 641 8 642 8 645 8 647 8 650 8 650 8 653 8 660 8 720 8 735 8 740 8 745 8 750
Aceros al silicio-manganeso
9 255 9 260 9 261 9 262
0.70-0.95 0.70-1.00 0.75-1.00 0.75-1.00
0.70-0.95 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00 0.75-0.1.00
0.040 0.040 0.040 0.040
0.040 0.040 0.040 0.040
1.80-2.20 1.80-2.20 1.80-2.20 1.80-2.20
. . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. . 0.10-0.25 0.25-0.40
. . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. .
9 255 9 260 9 261 9 262
Aceros al nquel-cromo-molibdeno
E 9 310 E 9 315 E 9317 9 437 9 440 9 442 9 445 9 747 9 763 9 840 9 845 9 850
0.08-0.13 0.13-0.18 0.15-0.20 0.35-0.40 0.38-0.43 0.40-0.45 0.43-0.48 0.45-0.50 0.60-0.67 0.38-043 0.43-0.48 0.48-0.53
0.45-0.65 0.45-0.65 0.45-0.65 0.90-1.20 0.90-1.20 1.00-1.30 1.00-1.30 0.50-0.80 0.50-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90
0.025 0.025 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.025 0.025 0.025 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35
3.00-3.50 3.00-3.50 3.00-3.50 0.30-0.60 0.30-0.60 0.30-0.60 0.30-0.60 0.40-0.70 0.40-0.70 0.85-1.15 0.85-1.15 0.85-1.15
1.00-1.40 1.00-1.40 1.00-1.40 0.30-0.50 0.30-0.50 0.30-0.50 0.30-0.50 0.10-0.25 0.10-0.25 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90
0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.08-0.15 0.15-0.25 0.15-0.25 0.20-0.30 0.20-0.30 0.20-0.30
9 310 9 315 9 317 9 437 9 440 9 442 9 445 9 747 9 763 9 840 9 845 9 850
-
Tabla 15.proiedades mecnicas de ciertos aceros AISI con diversos tratamientos
trmicos.
Temperatura de estirado, C
Resistencia atraccin, 1000Kg/cm
2
Punto de fluencia, 1000Kg/cm
2
Reduccin de rea, porcentaje
Alargamiento en 5cm (2) porcentaje
Dureza brinell
Resistencia atraccin, 1000Kg/cm
2
Punto de fluencia, 1000Kg/cm
2
Reduccin de rea, porcentaje
Alargamiento en 5cm (2) porcentaje
Dureza de lnea brinell
AISI C 1040 enfriado por inmersin el agua, a 815C
AISI 1340 normalizado 865C, enfriado por inmersin en aceite a 845C
315 425 535 595 650 700
8.78 8.36 7.73 7.59 7.31 7.89
7.31 6.39 5.48 4.99 4.64 4.22
46 53 58 60 62 64
11 13 15 17 20 22
260 250 220 216 210 205
15.96 12.72 9.84 8.78 8.08 7.73
14.48 11.67 8.50 7.24 6.18 5.48
43 51 58 62 65 68
11 13 17.5 20 23 25.5
448 372 297 270 250 234
AISI 2340 normalizado 870C ., enfriado por inmersin en aceite 773C
AISI 3140 normalizado a 865C; enfriado por inmersin en aceite a 845C
315 425 535 595 650 700
15.6 12.65 9.77 8.50 7.73 6.69
14.41 11.60 8.57 7.59 6.68 5.97
43 50 58 62 65 67
11 14 19 22 25 27
437 372 298 270 250 240
16.03 13.14 9.84 8.78 7.87 7.38
14.69 11.81 8.89 7.87 7.03 6.32
42 51 59 63 66 68
11 13 18 21.5 24 27.5
448 372 352 332 297 283
AISI 4042 normalizado 870C ., enfriado por inmersin en aceite 815C
AISI 4140 normalizado 870C ., enfriado por inmersin en aceite 815C
315 425 535 595 650 700
16.24 12.30 9.84 8.78 7.94 7.38
14.76 11.10 8.78 7.73 6.96 6.46
41 50 58 62 65 68
12 14 19 23 26 30
448 372 297 260 234 210
15.82 12.62 9.49 8.43 7.59 7.03
14.62 11.45 8.43 7.38 13.70 6.18
42.5 49 57 61 62 63
10 13 18 20 22.5 25
426 372 283 250 228 216
AISI 4340 normalizado 870C ., enfriado por inmersin en aceite 829C
AISI 4640 normalizado 870C ., enfriado por inmersin en aceite 815C
315 425 535 595 650 700
17.57 14.83 12.16 11.10 9.84 8.64
16.17 14.06 11.25 9.84 8.64 7.59
40 44 52 56 60 63
9 10 12.5 15 18 22.5
484 426 352 313 383 250
15.82 12.79 9.91 8.78 7.73 7.03
14.62 11.81 8.78 7.66 6.53 5.69
43 50 58 62 64 66
11 13 19 22.5 26 27.5
448 372 283 260 234 222
AISI 5140 normalizado 870C ., enfriado por inmersin en aceite 815C
AISI 8640 normalizado 870C ., enfriado por inmersin en aceite 829C
315 425 535 595 650 700
16.30 13.35 9.84 8.64 7.73 7.03
14.83 11.83 8.72 7.59 6.68 6.18
43 49 58 62 65 68
11 12.5 17.5 21 24 29
448 372 283 250 228 210
16.87 14.20 11.60 10.19 9.14 8.16
15.46 13.21 10.40 9.14 7.94 7.03
42 45 53 57 61 63
10 12.5 16 18 21 22.5
472 415 432 297 283 250
-
Aceros desarrollados durante la segunda guerra mundial, conocidos como aceros
NE, no ha sido continuado, aunque las mejores aleaciones han sido influidas en
los aceros AISI. Los aceros Ne que fueron conservados son los que tienen por
primeros dgitos 86, 87, 94, 97,98. Se est produciendo un grupo de aceros
conocidos como aceros h, que son semejantes a los estndares AISI, con una
templabilidad especficaJominy y se identifican con un sufijo h agregado al nmero
convencional.
En general, estos aceros tienen una variacin admisible un tanto mayor con su
composicin qumica pero una variacin ms pequea en templabilidad, que la
que sera normal para el grado del acero dado. Esta menor variacin de
templabilidad da como resultado una mayor productibilidad de lasa propiedades
mecnicas de los aceros al ser tratados trmicamente; por esto, los aceros h estn
cobrando importancia creciente entre los aceros para la maquinaria.
No se pueden dan aplicaciones especficas de estos aceros ya que la seleccione
de en acero para una pieza dada debe depender de un ntimo conocimiento de
factores tales como la disponibilidad y costo del material, del proyecto detallado de
la pieza y de la severidad del servicio que se le valla imponer.
Sin embargo, las propiedades mecnicas que se deseen en la pieza que
hayatratarse trmicamente determinaran en gran parte el contenido de carbono y
de los elementos de aleacin del acero. La tabla 15 da un resumen de las
propiedades mecnicas que pueden esperarse de los aceros AISI despus de ser
tratados trmicamente, en la tabla 16 da una indicacin del efecto de masa sobre
las propiedades mecnicas de los aceros tratados trmicamente.
Los aceros AISI de bajo contenido de carbono se emplean para
piezascarbonizadas tornillos y remaches de cabeza formada en fierro y para
aplicaciones similares en las que se requiera alta calidad. La serie AISI 1 100 est
formada con aceros de fcil tallado o labrado (free-cutting) de bajo contenido de
carbono para materia prima de tornillos para maquinaria alta velocidad y para
otros fines de industria maquinaria.
Estos aceros contienen un alto contenido de azufre, presente en forma de
incursiones de sulfuro de manganeso. El manganeso y el fosforo vuelven duro y
quebradizo del acero, mejor tambin contribuye a su facilidad del labra.
-
Tabla 16. Efecto de la masa de la probeta en las propiedades de algunos aceros AISI.
Las barras de acero al carbono acabados en frio se emplean para tornillos, tuercas, piezas
de mquinas para escribir y cajas registradoras, ejes de motores y transmisin de
potencia, paradores de mbolos, casquillos o boquillas, ejes y engranajes de bombas para
aceite, etc. En la tabla 17 se dan las propiedades mecnicas medias del acero estirados en
frio. Adems de aumentar sus caractersticas o propiedades mecnicas el acero estirado
en frio tiene mejores cualidades para el labrado a mquina que los productos laminados
en caliente. Tambin se mejoran mucho el acabado superficial y la exactitud dimensional
por el terminado en frio.
Diam. de la seccin
Resistencia a traccin, Kg/cm
2
Punto de fluencia, Kg/cm
2
Reduccin de rea, porcentaje
Alargamiento en 5 cm (2), porcentaje
Dureza Brinell
Resistencia a traccin, Kg/cm
2
Punto de fluencia, Kg/cm
2
Reduccin de rea, porcentaje
Alargamiento en 5 cm (2), porcentaje
Dureza Brinell
Pulg. mm
AISI C 1 040, enfriado por inmersin en agua, revenido a 540C AISI C 3 140, enfriado por inmersin en aceite, revenido a 540C
1 2 3 4 5
25.4 50.8 76.2 101.6 127.0
7 733 6 889 6 538 6 327 6 796
5 483 4 569 4 147 4 007 3 796
58 49 48 47 46
15 20 23 24.5 25
230 194 185 180 180
9 842 9 139 8 646 8 295 8 084
8 506 7 592 6 959 6 608 6 397
54 50 48 46 43
15 17 19 20 19
297 260 250 240 230
AISI C 4 140, enfriado por inmersin en aceite, revenido a 540C AISI C 8 640, enfriado por inmersin en aceite, revenido a 540C
1 2 3 4 5
25.4 50.8 76.2 101.6 127.0
10 193 10 053 9 631 8 858 8 576
8 998 8 787 8 295 7 733 7 381
56 58 59 60 59
18 19 20 18 17
297 297 283 270 260
11 810 10 755 9 701 9 068 8 858
10 195 9 281 8 225 7 592 7 381
44 45 46 46 45
16 20 22 23 23
332 213 283 270 260
-
Tabla 17.propiedades fsicas medias del acero estirado en frio.
(ASM metalshaldbook, 1948)
[Tamaos 15.9 a 50.8 mm (5/8 a 2) probetas de 2x0.505]
Aceros AISI
Resistencia a traccin, Kg/cm
2
Resistencia a la fluencia, Kg/cm
2
Alargamiento en 5 cm (2), porcentaje
Reduccin de rea, porcentaje
Dureza Brinell
Aceros AISI Resis-tencia a traccin, Kg/cm
2
Resisten-cia a la fluencia, Kg/cm
2
Alargamien-to en 5 cm (2), porcentaje
Reduccin de rea, porcentaje
Dureza Brinell
c-1 010 C-1 015 C-1 020 C-1 025 C-1 030 C-1 030 C-1 040
4 710 4 991 5 272 5 624 6 116 6 467 6 819
3 866 4 239 4 478 4 780 5 195 5 497 5 792
25.0 22.0 20.0 18.5 17.5 17.0 16.0
57 55 52 50 48 45 40
137 1449 156 163 179 187 197
C- 1 045 B- 1 112 C- 1 120 C- 1 117 C- 1 118 C- 1 137 C- 1 141
7 170 6 116 5 483 5 624 5 799 7 381 7 873
6 095 5 195 4 661 4 780 4 928 6 270 6 692
15.0 17.0 19.5 19.0 18.5 16.0 14.0
35 45 49 51 50 35 30
207 183 159 163 167 217 223
Los aceros de forja, con 030 a 0.40 aceros de carbono se emplean para ejes,
tornillos, pasadores, bielas y aplicaciones similares. Estos aceros se
forjanfcilmente y, despus de ser tratados trmicamente, desarrollan propiedades
mecnicas considerablemente ms altas que los aceros con bajo contenido de
carbono. Para secciones gruesas en las que se requiera alta resistencia, como el
cigeales y engranajes para el trabajo pesado, el carbono puede aumentarse
hasta 0.40 a 0.50% y se puede emplear un contenido suficiente de aleacin para
obtener la templabilidad necesaria.
Aceros para herramientas
Los ceros para herramientas puedes subdividirse en cuatro clasificaciones: 1.
Aceros al carbono simple; 2. Aceros contemple al aceite; 3. Aceros para velocidad
esmalta; 4. Aceros para alta velocidad.
Los aceros para herramientas de carbono simple, que contiene de 0.60 a 1.40%
de carbono se emplean mucho a causa de su bajo costo y excelentes
propiedades.
-
Para herramientas tales como limas, brocas salomnicas, cojinetes de terraja y
pequeos muchos de terraja, en las cuales la cualidad primordial es una alta
dureza, es necesario contenido de carbono de 1.20% o mayor. En las
herramientas sujetas a choques, tales como las cuchillas de cizalla, cinceles,
martillos y troqueles de forja, el contenido de carbono tiene que ser mantenido
bajo del 0.80%. Para aplicaciones que requieren tanto dureza como tenacidad
considerable, el contenido de carbono ser alrededor de 1%.
Los aceros al carbono no tienen disposicin para retener su dureza a
temperaturas tan elevadas como se desarrollan al filo de las herramientas para
cortar metales cuando actan en condiciones seberas. Los aceros al carbono
tienen tendencia a agrietarse o alabearse ala ser templados cuando la herramienta
tiene forma intrincada.
Los aceros de temple al aceite, llamados algunas veces aceros no deformables,
tienen suficiente contenido de aleacin para templarse por inmersin en aceite; en
ello son mnimo los efectos de distorsin y agrietamiento.
Contiene general mente 1% de manganeso pequeos porcentajes de cromo,
molibdeno, vanadio o tungsteno y tienen las mismas caractersticas generales de
comportamiento que los aceros al carbono simple para las herramientas.
Los aceros para velocidades semi altas pueden trabajar a temperaturas ms altas
que los aceros al carbono sin perder su dureza a consecuencia de las
proporciones regularmente altas de tungsteno y cromo los carburos aleados
resisten el efecto de revenido de las temperaturas altas de la herramienta y
contribuyen tambin a la resistencia al abrasin del acero. Por su alto contenido
de aleacin, estos aceros pueden ser templados al aceite y en consecuencia, no
tienen tendencia a grietarse ni alabearse durante el temple.
Para los aceros para alta velocidad tienen una dureza considerable a la
temperatura del rojo.
Un acero para alta velocidad comn mente usado contiene 18% de tungsteno, 4%
de cromo y 1% de vanadio (se le conoce como 18-4.1 para alta velocidad).
Algunas veces se agrega cobalto como elemento de aleacin, para mejorar las
propiedades cortantes en las operaciones de desbastado. El molibdeno puede
sustituir una parte de tungsteno para reducir el costo y darle una tenacidad mejor.
Se requieren temperaturas de calentamiento muy altas para el tratamiento trmico
de los ceros de alta velocidad.
-
El aceros debe calentarse lentamente hasta 870C, mantenindolos hasta que se
alcance una temperatura uniforme, calentndose luego rpido hasta 1200C,
pasndolo hasta otro horno, mantenido a esa temperatura especificada, y luego es
el enfriado por inmersin en aceite caliente o en un chorro de aire. El acero de alta
velocidad debe revenirse luego a unos 600C para aumentar su tenacidad; debido
un efecto secundario de temple, la dureza del acero revenido sede ser superior
que la que tena templado.
En general los aceros para alta velocidad al cobalto requieren temperaturas de
inmersin para el temple ms altas y los aceros para el molibdeno ms altas, que
las del 18-18 1.
En la tabla 18 se da una lista de aceros americanos para herramientas ms
comunes.
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Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas.
(Adaptada de gill, tool Steels, metals Progress, 1938)
Aceros al carbono para herramientas con fines generales
Temple al agua; baja resistencia al desgaste; alta deformacin por calentamiento; ninguna dureza al rojo; temple poco profundo.
C SI Mn S P V Usos comunes
0.50-1.25a 0.15-0.50 0.10-0.35 0.03 mx. 0.03 mx. B Casi universal;
Aceros para las herramientas, al cromo-vanadio o de bajo contenido de cromo (sustitutos de los aceros, al carbono para herramientas)
En su mayora de temple al agua, baja resistencia al desgaste, alta deformacin por alargamiento; ninguna dureza al rojo; temple de profundidad media.
C Si Mn Cr V Notas
0.50-1.40 0.50-1.40 0.50-1.40 0.50-1.40
0.15-0.50 0.15-0.50 0.15-0.50 0.15-0.50
0.10-0.35 0.10-0.35 0.10-0.35 0.40-0.60
0.10-0.25 0.25-0.50 0.60-1.20 0.60-1.20
. . . . . . . . . . . .
.
. . . . . . . . . . . .
. 0.10-0.20 0.10-0.20
El cromo corrige la tendencia a los puntos blandos Dureza ms intensa Temple al agua muy tenaces en los intervalos bajos de carbono Temple al aceite
Aceros para herramientas y matrices o dados, de alto carbono y bajo tungsteno (herramientas de acabado para aceros duros o aleaciones no ferrosas) Temple al aceite; mediana resistencia al desgaste; tenacidad mediana, baja deformacin por calentamiento, ninguna dureza al rojo, temple de profundidad media.
C Si Mn Cr W V (opcional)
Notas
0.90-1.10 1.15-1.25 0.90-1.10 1.15-1.30
0.20-0.40 0.20-0.40 0.20-0.40 0.20-0.40
0.15-0.30 0.15-0.30 0.15-0.30 0.15-0.30
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
0.35-0.75 0.35-0.70
1.00-1.50 1.75-2.50 1.50-2.50 1.50-2.50
. . . . . . . . . . . . . .
0.10-0.25 0.10-0.25 0.10-0.25
Un tanto errticos al ser tratados trmicamente. Temple al agua Ms dignos de confianza Temple al aceite
Aceros al manganeso, para matrices dados, temple al aceite (no deformables) (Herramientas de fines generales y especialmente dados o matrices, punzones y brochaladores)
Temple al aceite, baja resistencia
C Si Mn Cr W Mo V Notas
0.85-0.95 0.85-1.00 0.85-1.00 0.85-1.00
0.20-0.40 0.20-0.40 0.20-0.40 0.20-0.40
1.50-1.75 1.15-1.45 1.35-1.65 0.90-1.15
. . . . . . . . . . . 0.30-0.60
. . . . . . . . . . . 0.50-0.90
. . . . . . . . 0.30-0.60 . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . . 0.20.-0.35 . . . . . . . . .
0.10-0.25 0.10-0.25 0.10-0.25
. . . . . . . . . . .
Ms sujetos a crecimiento del grado Corrige lo anterior, pero la dureza es baja Alcanza la ms alta dureza El menos susceptible a grietas de temple
Aceros al tungsteno para cinceles y punzones (Aceros de temple al aceite; herramientas para cortar y debatir metal frio, matrices o dados para formar cabezas)
Resistencia mediana al desgaste; alta tenacidad; baja deformacin por calentamiento, dureza mediana al rojo; temple de profundidad media
C W Cr V Si Notas
0.45-0.60 0.45-0.60 0.45-0.60 0.45-0.60 0.55-0.65
0.75-1.25 1.50-2.00 1.00-1.75 1.75-2.25 1.75-1.25
0.75-1.25 0.75-1.25 0.50-1.00 0.75-1.25 0.75-1.25
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 0.10-0.30 0.10-0.30
1.00-1.50 1.00-1.50
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Buenas resistencia al desgaste, pero un tanto frgil El contenido mayor de tungsteno mejora la resistencia al desgaste El contenido bajo de silicio incrementa la tenacidad en un 25 por ciento Anlisis ms comunes, tenaces y de grano fino
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Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas. (Continuacin)
(Adaptada de gill, tool Steels, metals Progress, oct., 1938)
Temple al agua; mediana resistencia al desgaste; baja tenacidad, alta deformacin por calentamiento; ninguna dureza al rojo, temple profundo
C W Cr Notas
1.20-1.40
1.20-1.40 1.20-1.40 1.20-1.40
5.00-6.00 3.00-5.00 4.00-6.00 4.00-6.00
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
0.40-0.80 1.00-1.50
Resistencia al desgaste ligeramente mejor que la de los aceros de bajo contenido de tungsteno
Ligeramente ms tenas que los de alto contenido de tungsteno El cromo mejora sus condiciones para el tratamiento trmico y .reduce su volumen.
Alto movimiento; lo mejor para hileras de
estirado que deban ser templadas nuevamente
despus de desgastadas.
Aceros
C Si MN Cr Mo V Notas
0.50-0.60
0.60-0.75 0.50-0.60
0.50-0.60
0.50-0.60
1.80-2.20
1.70-2.25 1.75-2.25
1.75-2.25
0.75-1.25
0.60-0.90
0.70-0.90 0.70-0.90
0.70-0.90
0.35-0.60
. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
0.20-0.35
. . . . . . . . . . . . . .
0.20-0.40
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
0.40-0.60
0-40.060
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
0.15-0.30
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
Anlisis de acero para resortes, todos los aceros de alto contenido de silicio tienden a tener su capa superficial blanda. Ms carbn da mayor dureza Los elementos de aleacin incrementan la templabilidad y refinan el grano El molibdeno incrementa muchsimo la templabilidad El bajo contenido de silicio reduce la fragilidad y resistencia al desgaste.
Aceros de altos
C Cr V Mo Co Ni Notas
Tipos de temple al aceite (no deformables)
2.25-2.45 2.10-2.20 2.15-2.25 2.15-2.25
12.00-14.00 12.00-14.00 12.00-14.00 12.00-13.00
. . . . . . . . . . . 0.75-1.00
. . . . . . . . . . . 0.75-1.00
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
. 0.60-1.00
. . . . . . . . . . . .
. 0.50-0.75
. . . . . . . . . . . . .
Un tanto ms tenaz Se templa ligeramente al
aire;muy difcil de laborar a maquina
Ligeramente duro al rojo
Tipos de temple al aire (ms tenaces que los anteriores; se deforman menos al templar)
1.40-1.50
1.50-1.70 1.50-1.60 1.50-1.60 1.40-1.55
12.00-13.00
16.50-18.00 12.00-13.00 12.00-13.00 12.00-13.00
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 0.80-1.00 0.80-1.00
0.50-0.60
. . . . . . . . . . . 0.80-1.00 0.75-0.90 0.75-0.90
3.00-4.00
. . . . . . . . . . . . . .
0.40-0.60 . . . . . . . . . . . . .
.
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
0.60-0.80
Propiedades de dureza al rojo, Bueno para herramientas de
corte sobre materiales no ferrosos
Tiene tendencia a no templarse uniformemente
El vanadio le imparte mayor tenacidad
Muy fcil de labrar a maquina
Aceros al cromo
-
Aceros de tungsteno para herramientas de acabado e hileras de estirado o
trefilado.
Tabla 18. Clasificacin de los aceros americanos para herramientas
(conclusin)(Adaptadas de gill, Tool Steels, Metals Progress, oct., 1938)
Aceros al tungsteno para matrices o dados, para trabajo en caliente (Matrices de troquelado para discos o piezas base, conformado o rechazado, extrusin o churreado y funcin a presin
para trabajar hasta 595C.) Temple al aire o al aceite, resistencia mediana al desgaste; tenacidad media; baja deformacin por calentamiento; alta
dureza al rojo; temple profundo
C W Cr V Notas
0.25-0.35 0.35-0.45 0.40-0.50 0.25-0.35 0.35-0.50 0.50-0.60 0.50-0.60
8.00-10.00 8.00-10.00 9.00-12.00 12.00-16.00 12.00-16.00 12.00-16.00 17.00-19.00
2.50-3.50 2.50-3.50 1.25-1.75 2.50-3.25 2.50-3.25 2.50-3.25 3.00-4.50
0.30-0.60 0.30-0.60 . . . . . . . . 0.30-0.60 0.30-0.60 0.30-0.60 0.60-1.20
El uso ms general, puede usarse hasta 540C. El contenido superior de carbono le da mayor dureza El contenido de cormo se ha bajado para aumentar la tenacidad El contenido aumentado de tungsteno eleva la temperatura de servicio a 595C. La templabilidad y la fragilidad se elevan con el contenido de carbono Carbono bajo, acero de alta velocidad
Aceros al tungsteno-Cromo para trabajo en caliente y matrices de funcin a presin Temple al aire o al aceite; resistencia mediana al desgaste, buen tenacidad; baja deformacin por calentamiento; alta
dureza al rojo; temple profundo.
C W Cr V Mo Si Notas
0.40-0.50
0.35-0.45 0.30-0.40 0.35-0.40
0.65-0.75
5.50-6.50 0.75-1.25 . . . . . . . . .
6.50-7.50
5.00-6.00 4.50-5.00 4.50-5.00
0.20-0.60
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . . 1.00-1.50 1.00-1.50
0.30-0.80
0.30-0.80 0.80-1.00 0.80-1.00
Contenido mximo de aleacin para los servicios a alta temperatura (540C) Ms tenas Sustituido menos costo Propiedades similares a las del acero anterior
Aceros de alta velocidad (Herramientas de corte de todos tipos; herramientas para trabajo severo en caliente)
Temple al aire o al aceite; alta resistencia al desgaste; baja tenacidad; baja deformacin por calentamiento; alta dureza al rojo; temple profundo
C W Cr V Mo Co Notas
C Cr Mo Notas
0.85-1.00 0.85-1.00 0.65-0.75 0.85-1.00
3.75-4.00 3.25-3.75 3.75-4.25 3.75-4.25
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 0.40-0.60
Enfriado generalmente por inmersin en chorro ligero de aire El contenido menor de cromo reduce las grietas durante el temple por inmersin al aceite Enfriado por inmersin al aceite (carbono ms bajo) pero no tan rgido a 260C El mejor para temple al aire
-
0.55-0.75 0.55-0.75 0.75-0.85 0.55-0.75
17.00-19.00 19.00-21.00 17.00-19.00 13.00-15.00
3.50-4.50 3.75-4.50 3.50-4.50 3.50-4.50
0.75-1.25 0.75-1.25 1.75-2.25 1.75-2.25
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.40-0.90 . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
El ms usado; la fragilidad y las propiedades cortantes varan en razn directa del contenido de carbono. Mejores propiedades cortantes, pero ms frgil Mejores propiedades cortantes; excelentes para cortes de acabado Herramientas para desbastar; un poco errtico al templar.
Aceros de alta velocidad, al molibdeno
0.60-0.85 0.70-0.90
1.00-2.50 . . . . . . . . . .
3.50-4.50 3.50-4.50
0.75-1.25 1.75-2.50
6.00-8.00 6.00-9.00
. . . . . . . .
. . . . . . . . Menos costoso; se emplea en el elemento de aleacin estratgico.
Aceros de alta velocidad, al cobalto
0.65-0.80 0.65-0.80 0.65-0.80 0.65-0.80
17.00-19.00 17.00-19.00 18.00-21.00 12.00-15.00
3.50-4.50 3.50-4.50 3.50-4.50 3.50-4.50
0.75-1.25 1.50-2.25 1.75-2.25 1.75-2.25
. . . . . . . . 0.50-1.00 0.50-1.00 . . . . . . . .
3.50-5.00 6.00-9.00 10.00-13.00 5.00-8.00
Para cortar materiales duros, arenosos o tenaces Su disposicin para que sea forjable Contenido mximo de aleacin para que se forjable Buen servicios en trabajos especiales
-
Aceros para resortes
Para resortes pequeos, el acero se suministra frecuentemente a los
fabricantes de recortes en forma que no requiere tratamiento trmico alguno,
excepto quiz un recocido a baja temperatura para aliviar al material de las
deformaciones del conformado.
Algunos tipos de alambre de acero tratado previamente son el alambre para
msica o pianos, el cual recibe un tratamiento trmico especial llamado
patentizado y luego es estirado en frio para desarrollar una alta resistencia de
fluencia, el alambre de estirado en duro o en frio, que es calidad inferior al alambre
de msica, ya que se fabrica generalmente con material de grado inferior y es
raras veces patentizado, y un alambre revenido en aceite que sufre primero una
operacin de templado por inmersin y luego la de revenido.
El alambre tiene generalmente una dureza Brinell comprendida entre 352 y 415,
aunque sta depender de la aplicacin del resorte y de la operacin de
conformado. El acero para pequeos resortes de placa o planos puede ser
estirado en frio o templado y revenido a una dureza similar.
El acero que se emplea tanto para resortes helicoidales como de placas o planos
que es templado o revenido despus de conformado, se suministra generalmente
en estado recocido. El acero al carbono simple es satisfactorio para resortes
pequeos; para resortes grandes es necesario usar aceros especiales o aleados,
tales como acero al cromo-vanadio o al silicio-manganeso, con el fin de obtener
una estructura uniforme en toda la seccin transversal.
La tabla 19 de la composicin qumica y el tratamiento trmico de varios aceros
para resortes (vase la pg. 577 para mayor informacin sobre el tratamiento
trmico). Para los resortes, es de particular importancia que la superficie del acero
est exentada de todo defecto.
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Tabla 19. Tipo de aceros y tratamiento trmico para resortes grandes, planos, de hojas
o ballestas y helicoidales formados en caliente
Aceros AISI Temp. de normalizado, * grados C
Temp. de temple por inmersin, grados C
Temp. de revenido, grados C
C 1 074 C 1 095 4 068 6 150 9 260 5 150 8 650
829-857 857-885 843-871 871-899 871-899 871-899 871-899
788-829 801-829 815-829 871-899 871-899 801-829 871-899
371-454 454-565 454-565 454-565 454-565 454-565 454-565
*Estas temperaturas de normalizado deben usarse como temperaturas de
conformado siempre que sea posible
Enfriamiento por inmersin en aceite de 43 a 60C.
Aceros inoxidables
Aceros resistentes a la corrosin y al calor. Ciertas aleaciones de hierro y
cromo son altamente resistentes y a la oxidacin a temperaturas elevadas y
mantienen una resistencia considerable a estas temperaturas. Estas aleaciones
contienen aveces nquel y pequeos porcentajes de silicio, molibdeno, tungsteno o
cobre. Este grande y complejo grupo de aleaciones se conoce con el nombre
colectivo de aceros inoxidables, aunque ninguno de ellos es verdaderamente
inoxidabley muchos no son aceros en el sentido de que no toman temple al ser
calentados y enfriados bruscamente. Vase l obra de Thumthe Book of
StainlessSteels (ASM 1935), para de la produccin, fabricacin y propiedades de
estas aleaciones.
Los aceros inoxidables pueden clasificarse, segn su microestructura, como sigue:
A) aleaciones que pueden templarse, las cuales contienen hasta 26 por ciento
de cromo y 0.70 por ciento de carbono que toma la forma martensta
durante el temple; B) aleaciones de bajo contenido de carbono que no
pueden templarse, las cuales son ferritas y contienen ms de 16 por ciento
de cromo; C) aleaciones al cromo nquel, que son austenticas. Algunas de
las propiedades de estos tres grupos diferentes de aceros inoxidables son
las siguientes:
B) Ferritico. Mas alrededor de 16% de cromo; el carbono es bastante bajo pero
puede aumentarse a medida de que aumente en cromo. Pueden contener
pequeos porcentaje de nquel, silicio, molibdeno, tungsteno este grupo es
magntico.
-
C) Austeniticos. Contienen bastante cromo y nquel para hacer el acero
austen