Acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para la utilización en la industria metalmecánica.
Los principales elementos de composición son el Cromo, Manganeso, Níquel, Vanadio, Molibdeno, Cobre, Azufre y Fosforo. Estos elementos según su porcentaje ofrecen características específicas para determinadas aplicaciones.
Propiedades mecánicas del acero
- Resistencia al desgaste. Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material
- Tenacidad. Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras.
- Maquinabilidad. Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
- Dureza. Es la resistencia que ofrece un material para dejarse penetrar.
Elementos de aleación en los aceros
- Aluminio – Al : El aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. También reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros.
- Azufre – S : El azufre se considera un elemento perjudicial en las aleaciones del acero. Sin embargo en ocasiones se agrega hasta 0.25% para mejorar la maquinabilidad.
- Cobre – Cu : Aumenta la resistencia a la corrosión de aceros al carbono.
- Cromo – Cr : Es formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento. Así mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión.
- Manganeso – Mn : Es un formador de austenita, también se utiliza para desoxidar.
- Molibdeno – Mo : Aumenta la profundidad de el endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. Los aceros austeníticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.
- Níquel – Ni : Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y la resistencia al impacto. Titanio – Ti : Se utiliza para estabilizar y desoxidar acero.
- Vanadio – V : Facilita la formación de grano pequeño y reduce la perdida de resistencia durante el templado aumentando por tanto la capacidad de endurecimiento. Es formador de carburos que imparten resistencia.
Aceros de bajo carbono
De entre 0.08 hasta 0.25% en peso de carbono. Son blandos pero dúctiles, muy trabajables.
Aplicaciones:
- Tuberías.
- Elementos estructurales en edificios
- Varillas de refuerzo
- Corazas de barcos
Según la norma SAE los aceros al carbono se denominan: 10XX, donde XX es el porcentaje de carbono
Aceros de medio carbono
Entre 0.25 – 0.60% en peso de carbono. Son más resistentes que el acero de bajo carbono, pero menos dúctiles. Se emplean en la manufactura de piezas que requieren una alta resistencia mecánica y al desgaste.
Aplicaciones:
- Engranes.
- Ejes.
- Chumaceras.
Aceros aleados
Se considera un acero aleado cuando contienen los siguientes elementos Mn, Si, Cu, Ni y Cr, en un porcentaje determinado y no como residuales.
Se usan principalmente cuando se pretende:
- desarrollar el máximo de propiedades mecánicas con un mínimo de distorsión y fisuración
- promover en un grado especial: resistencia al revenido, incrementar la tenacidad, disminuir la sensibilidad a la entalla
- mejorar la maquinabilidad en condición de temple y revenido, comparándola con un acero de igual % de carbono en la misma condición
Grados y aplicaciones típicas
Al Ni 23XX 25XX
El Ni aumenta la tenacidad de la aleación; pero como no se puede mejorar la templabilidad, debe adicionarse otro elemento aleante (Cr, Mo). Por este motivo prácticamente no se utilizan.
Al Cr-Ni 31XX 32XX 33XX 34XX
Gran tenacidad y templabilidad; pero el excesivo Ni dificulta la maquinabilidad.
Al Mo 4OXX 44XX
Aumenta levemente la templabilidad.
Al Cr-Mo 41XX
Poseen 1,00 %Cr y 0,15 a 0,30 %Mo. Se utilizan para nitrurado, tornillos de alta resistencia, etc.
Al Cr-Ni-Mo 86XX
Poseen 0,40 a 0,70 %Cr, 0,40 a 0,60 %Ni y 0,15 a 0,30 %Mo. Son las aleaciones más usadas por su buena templabilidad. Por ejemplo: SAE 8620 para cementación SAE 8640 para temple y revenido
Al silico—Mn 92XX
Poseen aproximadamente 1,40 %Si y 1,00 %Mn. Son aceros para resortes; tienen excelente resistencia a la fatiga y templabilidad. (Para resortes menos exigidos se utiliza el SAE 1070).
Aceros de grado herramienta
Se emplean para fabricar herramientas, cabezales de corte y modelad de maquinas. Contienen elementos que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.
Aplicaciones:
- Cortadores.
- Brocas.
Grados y aplicaciones típicas
W: Templables al agua: no contienen elementos aleantes y son de alto % de carbono (0,75 a 1.00%). Son los más económicos y se utilizan principalmente en mechas. En general tienen limitación en cuanto al diámetro, debido a su especificación de templabilidad.
Para trabajo en frio:
O: Sólo son aptos para trabajo en frío pues al aumentar la temperatura disminuye la dureza.
A templados al aire. No soportan temple en aceite pues se figurarían; se usan para formas intrincadas (matrices) pues el alto contenido de cromo otorga temple homogéneo.
D: alta aleación. Contienen alto % de carbono para formar carburos de Cr (1,10-1,80 %C). Gran resistencia al desgaste.
Para trabajo en caliente: H
Aceros rápidos:
T en base a tungsteno
M en base a molibdeno
Los tres mantienen su dureza al rojo (importante en cuchillas); tienen carburos estables a alta temperatura; el Cr aumenta la templabilidad ya que se encuentra disuelto; el tungsteno y el molibdeno son los 6 formadores de carburos. El más divulgado es el conocido como T18-4—1, que indica contenidos de W, Cr y Mo respectivamente. S: Aceros para herramientas que trabajan al choque. Fácilmente templables en aceite. No se pueden usar en grandes secciones o formas intrincadas.
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