METALES FERROSOS

METALES FERROSOS:

FUNDICION GRIS:

Son aleaciones hipoeutecticas que contienen entre 2,5 y 4% de Carbono, funde entre los 1200-1300ºC, su aspecto en la superficie exterior es de color gris oscuro y su peso especifico puede ser de 7-7,2. El proceso de grafitizacion se realiza con mayor facilidad si el contenido de carbono es elevado, las temperaturas elevadas y si la cantidad de elementos grafitizantes presentes, especialmente el silicio, es la adecuada, ademas de controlar la velocidad de enfriamiento para obtener una estructura perlitica o ferritica y en ella laminas de grafito que se clasifican segun so forma distribucion y tamaño.La fundicion gris es muy mecanizable en todo tipo de maquinas de herramientas excepto en rectificadoras, admiten bien el taladrado, el roscado y son soldables. Segun su composicion la fundicion gris posee mayor fluidez llenando bien los moldes.* Propiedades:Resistencia a la tracción: la fundiciíon gris tiene una carga de rotura a la tracción pequeña, entorno a los 15 kg/mm² y llega a los 30 , 40 y 45 kg/ mm² según sea su composición.Resistencia a la comprensión: esta resistencia es mayor, y para las fundiciones grises normales resulta cerca de tres veces la de la tracción, por eso, sus aplicaciones principales se da en piezas sometidas a esfuerzos de compresión, más bien que a los de tracción. Resistencia a la flexión: puesto que en la flexión las fibras del elemento quedan tensas en la parte convexa, y comprimidas en la cóncava, la resistencia a la flexión varia según la orientacion de la sección. Resistencia al choque: el choque y la resiliencia son solicitaciones dinámicas, y en su confrontación la fundición se comporta de un modo particular. Las fundiciones grises , resisten muy mal los choques y son frágiles porque no sufren deformaciones plásticas.

Dureza: la dureza de la fundición gris es relativamente elevada, esta varía entre 130 a 300 Brinell según sea su composición. A pesar de su elevada dureza se puede mecanizar fácilmente, porque la viruta se desprende mejor y por la presencia de grafito liberado, que lubrica el paso de la viruta sobre el corte de la herramienta.

Resistencia química: la fundición tiene poca resistencia química, y se deteriora con los ácidos, los álcalis y las oxidaciones. Otras propiedades: la fundición gris no es dúctil, no es maleable; se puede soldar al latón; en la soldadura oxiacetilénica y en la eléctrica de arco. La fundición puede recibir baños galvánicos (ser niquelada, por ejemplo), ser galvanizada en caliente, estañada y esmaltada al fuego (piezas de uso doméstico y para la industria química).

- FUNDICION NODULAR: Metal que funde a 1100ºC, su peso especifico esta entre 7,3-7,4,la mayor parte del contenido de carbono en el hierro nodular, tiene forma de esferoides. Para producir la estructura nodular el hierro fundido que sale del horno se inocula con una pequeña cantidad de materiales como magnesio, cerio, silicio y cromo, los cuales se adicionan al caldero antes de colar el metal en los moldes, la cantidad de ferrita presente en la matriz depende de la composición y de la velocidad de enfriamiento. Este tipo de fundición se caracteriza por que en ella el grafito aparece en forma de nodulos y así la continuidad de la matriz se interrumpe mucho menos que cuando se encuentra en forma laminar, esto da lugar a una resistencia a la tracción y tenacidad mayores que en la fundición gris ordinaria.

* Propiedades:La fundicion nodular presenta en ciertos casos propiedades comparables con las de los aceros, por ejemplo el modulo de elasticidad, que puede alcanzar valores de hasta 17500 Kg/mm2 cuando se encuentra en estado recocido; presentan, además, valores de resiliencia y porcentaje de elongación muy por encima de las fundiciones pero por debajo de los aceros. Los valores de límite de elasticidad varían entre un 65 y un 85% de la última carga de acuerdo al tratamiento que se le realice a la fundición después de la inoculación. Cuando la fundición es empleada en estado bruto de colada presenta una resistencia a la tracción de aproximadamente unos 70 Kg/mm2 y un 3% de alargamiento. Cuando se desea una relativamente buena dureza y una aceptable ductilidad se recomienda utilizar fundiciones esferoidales que hayan sido sometidas a normalizado y revenido o bien a temple y revenido ya que se pueden obtener por medio de estos tratamientos resistencias a la tracción que varían entre 80 y 90 Kg/mm2 y porcentajes de alargamiento entre 1.5 y 2.0%.

FUNDICION BLANCA:

La fundicion blanca contiene de 2,5 a 3% de carbono, funde entre los 1100º y 1200ºC, es menos fluida que la gris, se contrae algo al solidificarse y el carbono se presenta en forma de carburo de hierro (cementita). Es muy dura, carece de maleabilidad, es fragil y de estructura fibrosa de grano chico; la superficie de fractura es de color blanco, el peso especifico es de 7,4-7,6,. La formacion del grafito combinado o cementita se da por un bajo porcentaje de C y Si, ademas de una rapida velocidad de enfriamiento. Estas fundiciones se caracterizan por su dureza y resistencia al desgaste, siendo sumamente quebradiza y difícil de mecanizar. Esta fragilidad y falta de maquinabilidad limita la utilización industrial de las fundiciones " totalmente blancas ", quedando reducido su empleo a aquellos casos en que no se quiera ductilidad como en las camisas interiores de las hormigoneras, molinos de bolas, algunos tipos de estampas de estirar y en las boquillas de extrusión.Se clasifican en:- fundicion blanca perlitica: Tiene una resistencia a la traccion de 21kg/mm2, una tenacidad de 1,27-1,87 kgf y una dureza: 500-600 Brinell.- fundicion blanca martensitica: Tiene una resistencia a la traccion de 35-42 kg/mm2, tenacidad:1,60-1,72 kgf y una dureza: 600 Brinell

ACERO ESTRUCTURAL

- Descripcion: Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre, sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Es un material usado para la construcción de estructuras, de gran resistencia, producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. Entre sus ventajas está la gran resistencia a tensión y compresión y el costo razonable.A pesar de la susceptibilidad al fuego y a la intemperie es el material estructural más usado, por su abundancia, facilidad de ensamblaje y costo razonable.

- Propiedades:Alta resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso, permite estructuras relativamente livianas, lo cual es de gran importancia en la construcción de puentes, edificios altos y estructuras cimentadas en suelos blandos.

Homogeneidad: las propiedades del acero no se alteran con el tiempo, ni varían con la localización en los elementos estructurales.

Elasticidad: el acero es el material que más se acerca a un comportamiento linealmente elástico, hasta alcanzar esfuerzos considerables.Precisión dimensional: los perfiles laminados están fabricados bajo estándares que permiten establecer de manera muy precisa las propiedades geométricas de la sección.Ductilidad: el acero permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensión, ayudando a que las fallas sean evidentes.

Tenacidad: el acero tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energía en deformación (elástica e inelástica).Facilidad de unión con otros miembros: el acero en perfiles se puede conectar fácilmente a través de remaches, tornillos o soldadura con otros perfiles.Rapidez de montaje: la velocidad de construcción en acero es muy superior al resto de los materiales.Disponibilidad de secciones y tamaños: el acero se encuentra disponible en perfiles para optimizar su uso en gran cantidad de tamaños y formas.Costo de recuperación: las estructuras de acero de desecho, tienen un costo de recuperación en el peor de los casos como chatarra de acero.

Reciclable: el acero es un material 100 % reciclable además de ser degradable por lo que no contamina.Permite ampliaciones fácilmente: el acero permite modificaciones y/o ampliaciones en proyectos de manera relativamente sencilla.Corrosión: el acero expuesto a intemperie sufre corrosión por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes alquidálicos (primarios anticorrosivos) exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable.

- Clasificacion:
Planchas: Es un producto plano de acero laminado en caliente con anchos de 203 milímetros y 1219 milímetros, y espesores mayores de 5,8 milímetros y mayores de 4,5 milímetros, respectivamenteNormas técnicas ASTM A-569, A-36, A-283 grado C. Descripción y uso Planchas de acero laminadas en caliente, destinadas a la construcción de silos, embarcaciones pesqueras, vagones, estructuras y otros usos en general.

ACERO PARA HERRAMIENTAS

En este grupo se incluyen todos los aceros que normalmente se emplean para la fabricación de útiles o herramientas destinados a modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales por cortadura, por presión o por arranque de viruta.Los aceros de herramientas tienen generalmente un contenido en carbono superior a 0.30%, aunque a veces también se usan para la fabricación de ciertas herramientas, aceros de bajo contenido en carbono (0.1 a 0.30%).-

Propiedades:
Penetración del temple:La mayor o menor penetración del temple es función de la templabilidad de cada clase de acero en particular. La clasificación dada en función de la templabilidad está establecida en el supuesto de que se utilicen los medios de temple recomendados. Los aceros de temple superficial, entre los que se encuentran los aceros de herramientas al carbono, los aceros al tungsteno, se templan por lo general en agua. La templabilidad de los aceros aumenta con el contenido en elementos de aleación, excepto en el caso del cobalto, el cual es único elemento que la hace disminuir. Para que en una sección grande la tenacidad tenga en toda ella un valor elevado, conviene elegir un acero de alta aleación.Tenacidad:En el caso de los aceros de herramientas, el término tenacidad se refiere más a la capacidad de sufrir golpes sin rotura que a la facultad de absorber energía durante la deformación. La mayor parte de las herramientas tienen que ser piezas rígidas, y por lo general cualquier deformación que presenten, por pequeña que sea, las hace inservibles. Los aceros de herramientas con contenidos en carbono medios y bajos, son los que presentan mejor tenacidad y constituyen el material utilizado en la fabricación de herramientas resistentes al choque.Dureza en caliente:Esta propiedad expresa la resistencia que presenta el acero al ablandamiento a temperaturas elevadas, y viene reflejada, en cierto modo, por la resistencia que ofrece el material al revenido, la cual constituye un factor importante a considerar en la elección de los aceros de herramientas que trabajen a más de 500ºC es fundamental que posean aleación

.Maquinabilidad:Esta propiedad indica la mayor o menor facilidad que presenta el material a su mecanización y a la obtención de un acabado perfecto. Los factores que influyen en la maquinabilidad de los aceros de herramientas son la dureza en estado de recocido, la micro estructura del acero y la cantidad de carburos presentes.En comparación con los aceros aleados normales, los aceros de herramientas son mucho más difíciles de mecanizar. El acero de herramienta que presenta mejor maquinabilidad tiene un índice aproximadamente igual al 30%, por lo tanto como referencia para comparar la maquinabilidad de los distintos aceros de herramientas. La maquinabilidad y facilidad de trabajo de los aceros de herramientas disminuye al aumentar el contenido de carbón y elementos de aleados. Conforme aumenta el contenido en carbono y elementos de aleación en los aceros, carbono en combinación con elementos que tienen gran tendencia a formar carburos, como el vanadio, el tungsteno, el cromo y el molibdeno, reduce la maquinabilidad al formarse gran número de partículas duras de carburo, que no se disuelven en el recocido.Resistencia a la descarburación:Ya que ésta determina la instalación a utilizar en el tratamiento térmico, y la cantidad de material que es necesario quitar de la superficie después del temple. La descarburación tiene lugar normalmente cuando los aceros se calientan a temperaturas superiores a 704ºC t salvo que el material se proteja en el calentamiento por algún procedimiento, como, por ejemplo, mediante la utilización de una atmósfera protectora, es probable que la superficie del acero pierda algo de carbono. Esta descarburación es la causa de que en el temple la superficie no se endurezca, sino que quede blanda.Los aceros de herramientas al carbono son los que menos se descarburan. Los aceros para la fabricación de herramientas para trabajos de choque presentan una resistencia a la descarburación baja; los utilizados en las herramientas para trabajos en caliente se consideran que tienen una resistencia mediana, y la mayoría de los restantes aceros de herramientas ofrecen una resistencia a la descarburación buena.

- Clasificacion:
-Aceros al carbono: para la fabricación de herramientas para los usos más diversos, se emplean aceros sin elementos de aleación con porcentajes de carbono variables de 0.50 a 1.40%. para herramientas que deban tener gran tenacidad como martillos y picas; se emplean medios contenidos en carbono 0.50 a 0.70%. para herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; calidades intermedias de 0.70 a 1%. Para conseguir en cada caso la máxima dureza, deben ser templados en agua.-Aceros rápidos: la característica fundamental de estos aceros es conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas casi a l rojo (600º) sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones típicas de los aceros rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1% ; otra C = 0.75%, W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%.-Aceros indeformables: reciben este nombre los aceros que en el temple no sufren casi deformaciones y con frecuencia después del temple y revenido quedan con dimensiones prácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento. Esto se consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como elementos de aleación. Estos aceros templan con un simple enfriamiento al aire o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C = 1% y Mn = 1%.-Aceros al corte no rápidos: se agrupan varios aceros aleados, principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy forzadas. Pueden considerarse como unas calidades intermedias entre los aceros rápidos y los aceros al carbono, y la mayoría de herramientas fabricadas con ellos suelen quedar con durezas comprendidas entre 60 y 66 Rockwell-C.

ACEROS DE CEMENTACION

La cementación es un tratamiento termoquímico en el que se aporta carbono a la superficie de una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición, impregnando la superficie hasta una profundidad adecuada y sometiéndola a continuación a un tratamiento térmico.Según sean los requisitos de dureza y resistencia mecánica existen varios tipos de aceros adecuados para recibir el tratamiento de cementación y posterior tratamiento térmico.


- Caracterisiticas de la cementacion:

-Endurece la superficie-No le afecta al corazón de la pieza-Aumenta el carbono de la superficie-Su temperatura de calentamiento es alrededor de los 900 ºC-Se rocía la superficie con polvos de cementar ( Productos cementantes)-El enfriamiento es lento y se hace necesario un tratamiento termico posterior-Los engranajes suelen ser piezas que se cementan


- Propiedades:

- Tenaz y maleable.

-Dureza.

-Resistencia al desgaste.

-Resistencia a la fatiga.


- Clasificacion:

Aceros para cementación al carbono: Cementación 900º-950º, primer temple 880º-910º en agua o aceite, segundo temple 740º-770º en agua. Revenido 200º máx.Aplicaciones: Piezas poco cargadas y de espesor reducido, de poca responsabilidad y escasa tenacidad en el núcleo.Aceros para cementación al Cr-Ni de 125kgf/mm2: Tiene en su composición un 1% de Cr y un 4,15% de Ni. Cementación 850º-900º, primer temple 900º-830º en aceite, segundo temple 740º-780º en aceite. Revenido 200º máx.Aplicaciones: Piezas de gran resistencia en el núcleo y buena tenacidad. Elementos de máquinas y motores. Engranajes, levas etc.Aceros para cementación al Cr-Mo de 95 kgf/mm2: Tiene en su composición un 1,15% de Cr y un 0,20% de Mo. Cementación 890º-940º; primer temple 870º-900º en aceite, segundo temple 790º-820º en aceite. Revenido 200º máx.Aplicaciones: Piezas para automóviles y maquinaria de gran dureza superficial y núcleo resistente. Piezas que sufran gran desgaste y transmitan esfuerzos elevados. Engranajes, levas, etc.Aceros para cementación al Cr-Ni-Mo de 135 kgf/mm2: Tiene en su composición un 0,65% de Cr, 4% de Ni y 0,25% de Mo. Cementación 880º-930º; primer temple 830º-860º aire o aceite;segundo temple 740º-770º aceite. Revenido 200º máx. Aplicaciones: Piezas de grandes dimensiones de alta resistencia y dureza superficial. Máquinas y motores de máxima responsabilidad., ruedas dentadas, etc.

ACERO PARA NITRURACION

La nitruración es un tratamiento termoquímico, que modifica la composición superficial del acero incorporando nitrógeno, dentro del proceso de tratamiento térmico.El objetivo principal de la nitruración iónica es mejorar las propiedades superficiales de piezas para maquinaria, herramientas y matrices, obteniendo una mayor dureza superficial, resistencia al desgaste, fatiga y corrosiónDicho proceso es aplicable con total eficiencia en aceros, fundiciones, materiales sinterizados y aceros inoxidablesEl tratamiento se realiza en vacío y bajo el efecto de un campo eléctrico, las moléculas de nitrógeno se disocian. A causa de una diferencia de potencial (300-1000 V), los iones positivos son lanzados sobre el cátodo constituido por las piezas a tratar, sobre las que se provoca un calentamiento por transformación de energía cinética de los iones, defectos en la red, pulverización de átomos en la superficie y una limpieza superficial lo que favorece la reactividad fisicoquímica necesaria para la formación de nitruros metálicos en la capa superficial.


- Caracteristicas:

-Endurece la superficie de la pieza-Aumenta el volumen de la pieza-Se emplean vapores de amoniaco-Es un tratamiento muy lento-Las piezas no requieren ningún otro tratamiento.


- Propiedades:

- Alta resistencia al desgaste por adhesion.

- Dureza de superficie alta.

- Reduccion de los coeficientes de friccion.

- Mejor resistencia a la corrosion.

- Resistencia a altas temperaturas.

- Resistencia a la fatiga.

- Resistencia a la abrasion.


- Clasificacion:

Acero para nitruración al Cr-Mo-V de alta resistencia: La composición extra de este acero es la siguiente: 0,32% C, 3,25% Cr, 0,40% Mo y 0,22%V. Una vez tratado alcanza una resistencia mecánica de 120 kg/mm2. La capa nitrurada se adhiere muy bien al núcleo sin temor a descascarillamiento. Se utiliza para construir piezas de gran resistencia y elevada dureza superficial para resistir el desgaste.Acero para nitruración al Cr-Mo-V de resistencia media: la composición extra de este acero es 0,25% C, 3,25%Cr, 0,40% Mo y 0,25% Mo. Tiene características y aplicaciones parecidos al anterior, solamente que su resistencia mecánica es de 100kg/mm2.Acero para nitruración al Cr-Al-Mo de alta dureza: la composición extra de este acero es 0,40% C, 1,50% Cr, 0,20% Mo y 1% Al. La capa nitrurada de este acero puede descascarillarse y es de gran fragilidad. Se utiliza para piezas que soporten una resistencia media y la mayor dureza superficial posible.

ACEROS INOXIDABLES

Los Aceros Inoxidables son una gama de aleaciones que contienen un mínimo de 11% de Cromo. El Cromo forma en la superficie del acero una película pasivante, extremadamente delgada, continua y estable. Esta película deja la superficie inerte a las reacciones químicas. Esta es la característica principal de resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables.El extenso rango de propiedades y características secundarias, presentes en los aceros inoxidables hacen de ellos un grupo de aceros muy versátiles.La selección de los aceros inoxidables puede realizarse de acuerdo con sus características:· Resistencia a la corrosión y a la oxidación a temperaturas elevadas. · Propiedades mecánicas del acerol · Características de los procesos de transformación a que será sometido. · Costo total (reposición y mantenimiento).


- Propiedades: Los aceros inoxidables tienen una resistencia a la corrosión natural que se forma automáticamente, es decir no se adiciona. Tienen una gran resistencia mecánica, de al menos dos veces la del acero al carbono, son resistentes a temperaturas elevadas y a temperaturas criógenicas. Son fáciles de transformar en gran variedad de productos y tiene una apariencia estética, que puede variarse sometiendo el acero l a diferentes tratamientos superficiales para obtener acabado a espejo, satinado, coloreado, texturizado, etc.