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COLABORATIVO 2
ACTIVIDAD GRUPAL
PRESENTADO POR
LUIS MIGUEL CARMONA ZAPATA Código: 1.116.256.438
REINALDO NUÑEZ ÑAÑEZ Código: 16.866.845
ANGEL ROSERO CARDONA Código: 94392905
DEIBER FABIO RODRIGUEZ Código : 94231049
TUTOR DE CURSO
DIEGO ALEJANDRO ALRCON
CURSO
MATERIALES INDUSTRIALES
CODIGO: 256599_42
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
PROGRAMA DE INGENIERIA INDUSTRIAL
CEAD PALMIRA
OCTUBRE DE 2015
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INTRODUCCION
Los avances materiales radicales pueden conducir a la creación de nuevos
productos o incluso nuevas industrias, pero las industrias estables también
emplean materiales científicos para hacer mejoras incrementales y solucionar
problemas con los materiales utilizados actualmente. Las aplicaciones industriales
de la ciencia de los materiales incluyen el diseño de los materiales y las ventajas y
desventajas del costo y los beneficios en la producción industrial de materiales.
A continuación realizaremos una investigación acerca de los diagramas de fases y
sus respectivas aplicaciones, realizaremos un ejercicio práctico donde pondremos
en funcionamientos todos los conocimientos adquiridos hasta a través del
desarrollo del curso.
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OBJETIVOS
Asumir una disciplina de estudio autónomo y colaborativo, que permita el
entendimiento significativo de los contenidos de la unidad 2, apoyándose en la
revisión de fuentes de información y ejecución de actividades como trabajos
escritos y resolución de ejercicios
Estudiar las propiedades y tratamientos de cada uno de los materiales
industriales más utilizados para llegar así a entender mucho más la
estructura de la empresa industrial y sus procedimientos.
Por medio de este trabajo colaborativo, buscamos conocer las
propiedades de los metales, su clasificación y las aplicaciones adecuadas
de acuerdo a la norma.
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Objetivos Específicos
Profundizar sobre el modulo a trabajar para así esclarecer muchas dudas
que surgen a través de la carrera profesional.
Asemejar la relación que existe entre la las propiedades y la estructura de
los materiales
Identificar los diferentes usos y tratamientos que se pueden generar con
estos materiales
Identificar la función y la importancia de los diagramas de fases en las
transformaciones de los metales.
Comprender la función de las estructuras cristalina metálicas en los
metales.
Comprender la importancia de la clasificación y usos de los diferentes tipos
metales y sus aleaciones.
Analizar las diferencias que se logran con los tratamientos superficiales y
los tratamientos térmicos que se le realizan a los metales.
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2. PROCESOS DE FABRICACION DE LOS MATERIALES
A. ALUMINIO
Aunque el aluminio es un material muy abundante en la corteza terrestre (8%),
raramente se encuentra libre debido a su alta reactividad, por lo que normalmente
se encuentra formando óxidos e hidróxidos, que a su vez se hallan mezclados con
óxidos de otros metales y con sílice.
El mineral del que se extrae el aluminio casi exclusivamente se llama bauxita. Una
vez obtenida la bauxita, se refina y reduce mediante lavados hasta lograr polvo de
alúmina. El proceso de fundición comienza con una técnica llamada Hall-Héroult ,
en la cual la alúmina (Al2O3) es disuelta dentro de una cuba con criolita mineral
fundida (Na3AlF6), revestida interiormente de carbón en un baño electrolítico
La alúmina se descompone en aluminio y oxígeno molecular. Como el aluminio
líquido es más denso que la criolita se deposita en el fondo de la cuba, de forma
que queda protegido de la oxidación a altas temperaturas. El oxígeno se deposita
sobre los electrodos de carbón, quemándose y produciendo el CO2. El aluminio
fundido se enfría en moldes para dales forma de lingote y se vende a los
fabricantes con esta forma, sin embargo Son necesarios más de 2.000° C para
fundir el aluminio recién producido, por lo que Hoy en día, la receta se adapta a la
aplicación final; Con la ayuda de aditivos (magnesio, silicio, manganeso, etc.), se
preparan distintas aleaciones que posteriormente conforman las propiedades
mecánicas. Por lo tanto, las posibilidades de procesado del cliente pueden
establecerse en una fase muy temprana.
Otra forma de presentar el aluminio en el mercado es en forma de tochos de
extrusión, esto es una especie de barra gruesa de material puro que tiene la forma
precisa para introducirse en una prensa de extrusión. Esta técnica es muy común,
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debido a la gran gama comercial del aluminio en perfiles para ventanas, puertas
corredizas, etc. La extrusión consiste en hacer pasar un tocho de aluminio
precalentado (450-500ºC) a alta presión (1600-6500) toneladas, dependiendo del
tamaño de la prensa) a través de una matriz, cuya abertura corresponde al perfil
transversal de la extrusión.
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B. ACEROS
La fabricación del acero en horno eléctrico se basa en la fusión de las chatarras
por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido. El horno
eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa (15 a 30 mm de
espesor) forrado de material refractario que forma la solera y alberga el baño de
acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados
por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través
de unas cestas adecuadas.
La bóveda está dotada de una serie de orificios por los que se introducen los
electrodos, generalmente tres, que son gruesas barras de grafito de hasta 700 mm
de diámetro. Los electrodos se desplazan de forma que se puede regular su
distancia a la carga a medida que se van consumiendo. Los electrodos están
conectados a un transformador que proporciona unas condiciones de voltaje e
intensidad adecuadas para hacer saltar el arco, con intensidad variable, en función
de la fase de operación del horno. Otro orificio practicado en la bóveda permite la
captación de los gases de combustión, que son depurados convenientemente para
evitar contaminar la atmósfera. El horno va montado sobre una estructura
oscilante que le permite bascular para proceder al sangrado de la escoria y el
vaciado del baño. El proceso de fabricación se divide básicamente en dos fases: la
fase de fusión y la fase de afino. 5.2.1. Fase de fusión Una vez introducida la
chatarra en el horno y los agentes reactivos y escorificantes (principalmente cal)
se desplaza la bóveda hasta cerrar el horno y se bajan los electrodos hasta la
distancia apropiada, haciéndose saltar el arco hasta fundir completamente los
materiales cargados. El proceso se repite hasta completar la capacidad del horno,
constituyendo este acero una colada. 5.2.2. Fase de afino El afino se lleva a cabo
en dos etapas. La primera en el propio horno y la segunda en un horno cuchara.
En el primer afino se analiza la composición del baño fundido y se procede a la
eliminación de impurezas y elementos indeseables (silicio, manganeso, fósforo,
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etc.) y realizar un primer ajuste de la composición química por medio de la adición
de ferroaleaciones que contienen los elementos necesarios (cromo, níquel,
molibdeno, vanadio o titanio). El acero obtenido se vacía en una cuchara de
colada, revestida de material refractario, que hace la función de cuba de un
segundo horno de afino en el que termina de ajustarse la composición del acero y
de dársele la temperatura adecuada para la siguiente fase en el proceso de
fabricación. 5.2.3. La colada continua Finalizado el afino, la cuchara de colada se
lleva hasta la artesa receptora de la colada continua donde vacía su contenido en
una artesa receptora dispuesta al efecto. La colada continua es un procedimiento
siderúrgico en el que el acero se vierte directamente en un molde de fondo
desplazable, cuya sección transversal tiene la forma geométrica del semiproducto
que se desea fabricar; en este caso la palanquilla. La artesa receptora tiene un
orificio de fondo, o buza, por el que distribuye el acero líquido en varias líneas de
colada, cada una de las cuales dispone de su lingotera o molde, generalmente de
cobre y paredes huecas para permitir su refrigeración con agua, que sirve para dar
forma al producto. Durante el proceso la lingotera se mueve Capítulo 5 46
alternativamente hacia arriba y hacia abajo, con el fin de despegar la costra sólida
que se va formando durante el enfriamiento. Posteriormente se aplica un sistema
de enfriamiento controlado por medio de duchas de agua fría primero, y al aire
después, cortándose el semiproducto en las longitudes deseadas mediante
sopletes que se desplazan durante el corte. En todo momento el semiproducto se
encuentra en movimiento continuo gracias a los rodillos de arrastre dispuestos a
los largo de todo el sistema. Finalmente, se identifican todas las palanquillas con
el número de referencia de la colada a la que pertenecen, como parte del sistema
implantado para determinar la trazabilidad del producto, vigilándose la cuadratura
de su sección, la sanidad interna, la ausencia de defectos externos y la longitud
obtenida. 5.2.4. La laminación Las palanquillas no son utilizables directamente,
debiendo transformarse en productos comerciales por medio de la laminación o
forja en caliente. De forma simple, podríamos describir la laminación como un
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proceso en el que se hace pasar al semiproducto (palanquilla) entre dos rodillos o
cilindros, que giran a la misma velocidad y en sentidos contrarios, reduciendo su
sección transversal gracias a la presión ejercida por éstos. En este proceso se
aprovecha la ductilidad del acero, es decir, su capacidad de deformarse, tanto
mayor cuanto mayor es su temperatura. De ahí que la laminación en caliente se
realice a temperaturas comprendidas entre 1.250ºC, al inicio del proceso, y 800ºC
al final del mismo. La laminación sólo permite obtener productos de sección
constante, como es el caso de las barras corrugadas. El proceso comienza
elevando la temperatura de las palanquillas mediante hornos de recalentamiento
hasta un valor óptimo para ser introducidas en el tren de laminación.
Generalmente estos hornos son de gas y en ellos se distinguen tres zonas: de
precalentamiento, de calentamiento y de homogeneización. El paso de las
palanquillas de una zona a otra se realiza por medio de distintos dispositivos de
avance. La atmósfera en el interior del horno es oxidante, con el fin de reducir al
máximo la formación de cascarilla. Alcanzada la temperatura deseada en toda la
masa de la palanquilla, ésta es conducida a través de un camino de rodillos hasta
el tren de laminación. Este tren está formado por parejas de cilindros que van
reduciendo la sección de la palanquilla. Primero de la forma cuadrada a forma de
óvalo, y después de forma de óvalo a forma redonda. A medida que disminuye la
sección, aumenta la longitud del producto transformado y, por tanto, la velocidad
de laminación. El tren se controla de forma automática, de forma que la velocidad
de las distintas cajas que lo componen va aumentando en la misma proporción en
la que se redujo la sección en la anterior.
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C. POLIMEROS
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas
pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas
más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más
se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.
Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón,
formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los
tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro
polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana,
proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y
de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.
Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas
propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena
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resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que
están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo
del tipo de plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas (se
ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoendurecibles (se
endurecen con el calor).
La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o
moléculas gigantes llamadas polímeros.
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas
pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas
más diferentes. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, otras, globos,
etc. Algunas se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes
tridimensionales.
La mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales
sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.
Procesos de producción del PVC
Las principales materias primas para la producción de PVC son el petróleo y la sal
común o cloruro sódico, sin embargo existen otros ingredientes, como
plastificantes, catalizadores y pigmentos colorantes que mejoran sus propiedades.
En su composición, el PVC contiene un 57% de cloro, proveniente de la sal común
y un 43% de hidrocarburos (gas y/o petróleo). El refino del petróleo da lugar a una
fracción, las naftas, que, por medio de un proceso denominado craking, producen,
entre otras sustancias gaseosas, el etileno, una de las bases para la fabricación
de PVC. Paralelamente el cloruro sódico se descompone por electrólisis,
obteniéndose cloro y además hidróxido sódico e hidrógeno. Aproximadamente el
35% del cloro obtenido en este proceso se destina a la producción de PVC.
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D. CERAMICOS
Fabricación de los Cerámicos.
Los procesos básicos que se deben seguir para la elaboración de piezas de
cerámica, estos involucran: la preparación de la pasta, la formación o moldeo de
las piezas, el secado, el vidriado en caso de requerirse, la cocción, el enfriamiento
y el almacenaje del producto final.
Preparación de la Pasta.- La preparación de la pasta (arcilla + agua) depende de
la técnica de moldeo o formación de las piezas cerámicas. Las mezclas pueden
ser secas donde el porcentaje de agua de mezcla no sobrepasa el 10% en peso,
las mezclas aguadas que contienen entre 20-30% de agua y las mezclas de
consistencia mediana con porcentajes entre 12-15%. En cualquiera de los casos
se requiere un mezclado eficiente que solo puede ser logrado con mezcladoras
mecánicas. En la elaboración de piezas de campo, el mezclado frecuentemente se
hace a mano o con los pies, consecuentemente la variabilidad en la calidad de las
piezas suele ser muy grande.
Formación de las Piezas.- Existen diversas técnicas para dar forma a las piezas
cerámicas entre las cuales se encuentran las siguientes:
Técnica de la pasta aguada o método tradicional.- La consistencia aguada (25-
30% de agua) facilita el llenado a mano de los moldes, casi siempre se adicionan
desgrasantes. Hecha la mezcla, se toma una bola de lodo lo suficientemente
grande para llenar el molde, se impregna con polvo de tabique y se llena el molde,
de esta manera la pieza no se pegará al molde a la hora de desmoldar, el exceso
de lodo se quita con un alambre para dejar la superficie lisa. Esta técnica es
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común en la elaboración de tabiques, tejas, ladrillos y otras piezas. La técnica de
campo está siendo desplazada por el empleo de maquinaria que simula el trabajo
del hombre, las piezas elaboradas con maquinaria emplean mezclas ligeramente
más aguadas, como consecuencia se provocan pequeñas depresiones en el
centro de la superficie debido a un ligero asentamiento y contracción durante el
secado. Puesto que las mezclas entre más aguadas son más porosas y menos
resistente, el proceso mecánico de simulación no garantiza una mejor
calidad del producto final.
Técnica de extrusión con corte de alambre.- En esta técnica se emplea una
pasta con contenidos de agua entre 20-25%, la pasta de consistencia suave es
forzada a presión (extrusión) a través de un dado metálico conteniendo la forma o
sección de la pieza por crear, como se aprecia en la Figura 3.1, la columna
formada se corta a continuación con alambre para separar las piezas según el
ancho preestablecido. El proceso es continuo gracias a que los cortes con alambre
pueden ser múltiples. La mezcla debe tener la humedad óptima para que la
columna formada no se colapse en el proceso.
Una variación de esta técnica consiste en reducir el contenido de humedad entre
10-15% para lograr una consistencia firme pero no tan seca que no pueda ser
forzada a través del dado formador, el resultado es que las piezas formadas son
más precisas y uniformes en sus dimensiones, además, se secarán más rápido y
podrán resistir mejor cualquier apilamiento antes de la cocción.
Técnica del prensado en seco.- La pasta empleada en el proceso es de
consistencia seca, con contenidos de humedad no mayores del 10%. En el
proceso de fabricación se emplean máquinas que forman las piezas cerámicas en
moldes metálicos a base de presión, proceso semejante al que se emplea en la
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fabricación de bloques de concreto, salvo que la maquinaria no aplica vibración.
Secado.- Una vez que las piezas cerámicas han sido formadas se les transporta
al lugar donde deberán secarse, en el caso de que el proceso de elaboración sea
intermitente, el lugar secado es generalmente un espacio techado y protegido del
viento, en el caso de un proceso continuo la etapa siguiente será el secado
automático o controlado. Dependiendo de la temperatura de secado el tiempo
mínimo para esta etapa oscila entre 24 y 48 horas, cuando se emplean cámaras
de secado, en el caso de piezas de campo el tiempo es cuestión de varios días.
En ocasiones, al final del secado se aplica un vidriado a las piezas cerámicas que
así lo ameriten, el propósito del tratamiento es el de proporcionar impermeabilidad
a una o más caras de la pieza cerámica. Los productos empleados son esmaltes
preparados a base de vidrio molido y fundido, el cual es chupado por la pieza
sellando las porosidades, este tratamiento evita la apertura de grietas y da una
mayor durabilidad a la superficie tratada.
Cocción y Enfriamiento.- Una vez secas, las piezas cerámicas se someten a
temperaturas elevadas para lograr la cocción de los minerales arcillosos. En las
técnicas rústicas o de campo se emplean los hornos intermitentes, el horno se
carga con piezas secas, apilándolas de tal manera que el aire caliente pase al
través de ellas, el fuego se enciende en la parte inferior (leña, diesel, etc.) y se
mantiene por las horas que sea necesario hasta que las piezas se cocen,
posteriormente se dejan enfriar y se sacan para constituir lo que se llama una
horneada.
Las técnicas modernas emplean hornos de tipo continuo, donde las piezas
cerámicas son sometidas a diferentes temperaturas. Inicialmente las piezas
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reciben un calentamiento paulatino para evitar los cambios térmicos bruscos,
luego, según avanzan las piezas en el proceso, se aumenta la temperatura hasta
producirse el fenómeno de la deshidratación entre 149-982°C, luego sigue la etapa
de oxidación entre 532-982°C y finalmente el de vitrificación entre 871-1315°C. A
continuación las piezas pasan por otras secciones donde la temperatura
desciende poco a poco hasta una temperatura lo suficientemente baja para poder
mover las piezas al área de enfriamiento final. El proceso completo puede durar
entre 48 y 72 horas.
E. MATERIALES COMPUESTOS
Un material compuesto está formado por dos o más componentes y se caracteriza
porque las propiedades del material final son superiores a las que tienen los
materiales constituyentes por separado.
Los materiales compuestos están formados por dos fases; una continua
denominada matriz y otra dispersa denominada refuerzo. El refuerzo proporciona
las propiedades mecánicas al material compuesto y la matriz la resistencia térmica
y ambiental. Matriz y refuerzo se encuentran separado por la interface.
Las propiedades de los materiales compuestos dependen de una serie de
factores:
a) propiedades de la matriz y del refuerzo
b) contenido de refuerzo
c) orientación del refuerzo
d) método de producción del material compuesto
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Clasificación de los materiales compuestos
1.- Clasificación según la forma de los constituyentes
Compuestos fibrosos: el refuerzo es una fibra, es decir, un material con una
relación longitud-diámetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o
discontinuas (estas últimas pueden ser aleatorias o unidireccionales). Ejemplo:
epoxi con fibra de vidrio.
Compuestos particulados: el refuerzo son partículas equiaxiales, es decir, las
dimensiones de las partículas son aproximadamente iguales en todas las
direcciones. Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.
Compuestos estructurales: son materiales constituidos por la combinación de
materiales compuestos y materiales homogéneos. Se clasifican a su vez en
materiales laminados (constituidos por apilamiento de láminas paralelas) o
paneles sándwich (compuestos de núcleo y tapas)
Clasificación según la naturaleza de los constituyentes
Compuestos de matriz orgánica (polímeros).
- presentan baja densidad
- posibilidad de obtención de piezas complicadas
- son los más utilizados en la actualidad
Entre sus desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.
Compuestos de matriz metálica (aleaciones de aluminio, titanio y magnesio)
- mayor duración
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- elevada conductividad térmica y eléctrica
- no absorben humedad
- mayor resistencia al desgaste
Su principal desventaja es su alto precio
Compuestos de matriz mineral (cerámica): alúmina, CSi (carburo de silicio), etc.
Destacan porque resisten temperaturas elevadas y su principal desventaja su
fragilidad y baja resistencia a choques térmicos.
3.- Clasificación según el tamaño de la fase dispersa
Microcomposites o composites convencionales: el tamaño del refuerzo es del
orden de la micra (10-6 m). A pesar de las mejores propiedades mecánicas de
estos composites, también presentan problemas:
- dificultad de procesado
- no se pueden procesar para obtener láminas o fibras
Estos problemas son consecuencia de la diferencia de tamaño entre el refuerzo y
los componentes de la matriz (cadenas de polímero en el caso de los composites
de matriz orgánica). Esta diferencia da lugar a interacciones débiles entre la matriz
y la interfase.
Para evitar este problema y mejorar las interacciones se ha desarrollado un nuevo
tipo de composite:
Nanocomposites: el tamaño del refuerzo es del orden del nanómetro (10-9 m=10-
3micras). En este caso, las interacciones matriz-refuerzo se dan a nivel molecular.
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Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos
Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja densidad y buenas
propiedades mecánicas (elevada rigidez y resistencia). Esta combinación de
propiedades no se puede conseguir con los materiales convencionales: metales,
polímeros y cerámicos. El desarrollo de los composites ha permitido la mejora de
las propiedades de los materiales.
Ventajas que presentan los materiales compuestos
- Alta resistencia específica (resistencia/densidad) y rigidez específica
(rigidez/densidad)
- Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropía
Los materiales compuestos de matriz polimérica se utilizan en la industria
automovilística, naval, aeronáutica, aeroespacial, electrónica, de material
deportivo y de la construcción, reemplazando a los metales y otros materiales en
muchas aplicaciones.
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3. TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS MATERIALES
a) Principales propósitos de los tratamientos térmicos
Se trata de variar la temperatura del material pero sin variar la composición
química.
El objetivo es mejorar las propiedades de los metales y aleaciones, por lo
general, de tipo mecánico. En ocasiones se utiliza este tipo de tratamientos
para, posteriormente, conformar el material.
Ejemplo:
El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del
metal de manera uniforme a la temperatura correcta luego enfriarlo con
agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce
una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción
(tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas
se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se
adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica
cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta
el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura
de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera
brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es
muy duro y frágil.
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b) Tratamientos de los metales (térmicos, termoquímicos, mecánicos y
superficiales)
TERMOQUIMICOS
Mediante este tipo de tratamientos, el metal sufre procesos de calentamiento y
enfriamiento y se varía la composición química superficial de los aceros,
adicionando otros elementos para mejorar las propiedades en la superficie,
principalmente la dureza o resistencia a la corrosión, sin modificar otras
propiedades esenciales tales como ductilidad.
- Cementación: Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior
de los aceros. Se mejora la dureza superficial y la resiliencia. Se aplica a piezas
que deben ser resistentes a golpes y la vez al desgaste. Se aplica a los aceros.
- Nitruración: Consiste en endurecer la superficie de los aceros y fundiciones.
Las durezas son elevadas y tienen alta resistencia a la corrosión. El componente
químico añadido es nitrógeno, que se obtiene del amoniaco.
- Cianuración o carbonitruración: Se trata de endurecer la superficie del
material introduciendo carbono y nitrógeno. Es una mezcla de cementación y
nitruración. La temperatura es intermedia entre la utilizada para la cementación y
la nitruración, que es mucho menor que aquella. Se aplica a los aceros.
- Sulfinación: Se trata de introducir en la superficie del metal azufre, nitrógeno y
carbono en aleaciones férricas y de cobre. Se aumenta la resistencia al desgaste,
favorecer la lubricación y disminuir el coeficiente de rozamiento.
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TERMICOS
-Temple, se someten los aceros al carbono y aleados con contenido de carbono
mayor de 0.35%, y el procedimiento en síntesis consiste en calentar la pieza a
altas temperaturas, (rojo vivo) y luego enfriarla rápidamente hasta temperaturas
próximas a la ambiente. Durante este proceso la pieza se endurece notablemente
y adquiere mayor rigidez pero resulta muy frágil, por lo que vuelve a calentarse a
temperaturas menores de 300 grados centígrados y se deja enfriar lentamente,
procedimiento conocido como revenido. Este revenido, reduce notablemente la
fragilidad sin afectar en mucho la dureza, haciendo finalmente la pieza dura pero
que pueda soportar las cargas dinámicas sin quebrarse.
Hay en la industria muchos tipos de aceros con diferente composición y además
hay muchas aplicaciones para un mismo tipo de acero, por tal motivo los
fabricantes proporcionan tablas con los valores óptimos de temperatura y tiempo
de permanencia a ella de la pieza, así como la velocidad de enfriamiento durante
el temple y también para el revenido posterior, para obtener los diferentes valores
de dureza y resistencia que el constructor de maquinaria usa según su propósito.
En ocasiones (especialmente para los aceros aleados) este temple resulta un
complejo proceso de calentamientos y enfriamientos a largas horas de
permanencia.
-Normalización , Se conoce como normalización a un proceso similar al
temple pero en el que el revenido final se hace a temperaturas mas altas, el
propósito de la normalización es lograr una pieza con la máxima resistencia
mecánica sin aumentar apreciablemente la dureza permitiendo un mecanizado
posterior al tratamiento térmico. Se someten a normalización con frecuencia los
tornillos, pasadores etc.
-Recocido, consiste en calentar un material hasta una temperatura dada y,
posteriormente, enfriarlo lentamente. Se utiliza, al igual que el caso anterior, para
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suprimir los defectos del temple. Se persigue: – Eliminar tensiones del temple. –
Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del acero. ¿Cómo se practica el
recocido? – Se calienta el acero hasta una temperatura dada – Se mantiene la
temperatura durante un tiempo – Se enfría lentamente hasta temperatura
ambiente, controlando la velocidad de enfriamiento. Si la variación de temperatura
es muy alta, pueden aparecer tensiones internas que inducen grietas o
deformaciones. El grado de plasticidad que se quiere dotar al metal depende de la
velocidad de enfriamiento y la temperatura a la que se elevó inicialmente
TRATAMIENTOS MECÁNICOS
Son operaciones de deformación permanente de los metales medianteesfuerzo
mecánico. Estos tratamientos mejoran la estructura interna aleliminar
posibles fisuras y cavidades internas, y homogeneizar el metal.Pueden
llevarse a cabo en frío o en caliente.
Tratamientos mecánicos en frío
L o s m á s c o n o c i d o s s o n l a l a m i n a c i ó n , l a e s t a m p a c i ó n e n
f r í o , e l estirado y el trefilado. Se emplean en la obtención de chapas, hilos y
cables.
Tratamientos mecánicos en caliente
L o s m á s c o n o c i d o s s o n l a f o r j a , l a e s t a m p a c i ó n e n
c a l i e n t e y l a extrusión. Se utilizan para fabricar herramientas y en artesanía.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
C o m o s u n o m b r e i n d i c a , c o n s i s t e e n l a m e j o r a d e l a s
c u a l i d a d e s super f i c i a l es de l os me ta l es . Los más cono c idos son
l a me ta l i zac i ón y e l cromado duro.
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Metalización
S e p r o y e c t a u n m e t a l f u n d i d o s o b r e l a s u p e r f i c i e d e o t r o
p a r a conseguir dar a la superficie del metal base las características del
metal proyectado. Se emplea para aumentar la resistencia al desbaste o a la
corrosión.
Cromado duro
Se efectúa mediante un proceso electrolítico especial para lograr quel a c a p a
d e c r o m o s e a d e m a y o r e s p e s o r q u e l a q u e s e
o b t i e n e e n l o s tratamientos decorativos. La capa así conseguida aporta
al metal base algunas características del cromo, como el menor coeficiente
de rozamiento y la mayor resistencia al desgaste.
c) Tipos de enfriamiento en los tratamientos térmicos
RECOCIDO TOTAL
Este proceso consiste en el calentamiento del acero a la temperatura adecuada
durante un tiempo y luego enfriar muy lentamente en el interior del horno o en
algún material aislaste del calor. Debido al enfriamiento lento el proceso puede ser
asociado al diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro, que en nuestro caso
se trata de una muestra de acero hipoeutectoide y corresponde el proceso al
diagrama siguiente representado en la figura.
El propósito general del recocido es refinar el grano, proporcionar suavidad,
mejorar las propiedades eléctricas y magnéticas y, en algunos casos, mejorar el
maquinado
RECOCIDO PARA LA ELIMINACIÓN DE ESFUERZOS
Este proceso se utiliza para eliminar esfuerzos residuales debidos a un fuerte
maquinado u otros procesos de trabajo en frío. Este recocido, también
denominado subcrítico, se lleva a cabo a temperaturas por debajo de la línea
crítica inferior A3. RECOCIDO DE PROCESO
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Es un proceso muy parecido al recocido para eliminar esfuerzos, ya que se
calienta el acero a una temperatura por debajo de la línea crítica inferior. La
utilización de este tipo de tratamiento se orienta hacia las industrias de láminas y
cable. Si se aplica después del proceso en frío se suaviza el acero por medio de la
re cristalización, para un posterior trabajo.
ESFEROIDIZACIÓN
Es un proceso por el cual se mejora la maquinabilidad. El método que suele
emplearse es el mantenimiento durante un tiempo prolongado a una temperatura
ligeramente inferior a la línea crítica inferior. Este tipo de proceso se emplea para
obtener una mínima dureza, una máxima ductilidad o una máxima maquinabilidad
en aceros al alto carbono. Los aceros al bajo carbono (como lo son nuestras
muestras) rara vez esferoidizan por maquinado, porque en la condición de
esferoidizados son excesivamente suaves.
d. Curvas de enfriamiento de los tratamientos térmicos
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e) Posibles defectos en los materiales tratados
Falta de dureza, Posiblemente motivada por una descarburación superficial, por
falta de velocidad de enfriamiento o una austenización incompleta. Grietas.
Posiblemente motivadas por una velocidad de calentamiento incorrecta o una
velocidad de enfriamiento excesiva. Irregularidad en los puntos de dureza del
ensayo Jominy. Motivadas posiblemente por salpicaduras de agua,
descarburación, y a veces es posible la detección de mayor dureza en el punto de
apoyo (extremo opuesto al chorro del agua) que en puntos próximos. Esto está
motivado por enfriamiento más rápido por conducción o a través del soporte
metálico si no está colocada la arandela aislante. 2.6.- OBSERVACIONES
ADICIONALES. Con una lima nueva, se le hace al alumno arrancar material de las
piezas tratadas, haciéndole ver que puede ser una medida práctica y sólo
cualitativa del estado de dureza de la probeta, pues sabiendo la dureza de la lima,
se puede deducir la dificultad de mecanizado del acero en cuestión y que llegue
un momento en que la lima “no entra en el material” a partir de cierta dureza.
4. ALUMINIO , COBRE, NIQUEL, MAGNESIO, TITANIO Y SUS
ALEACCIONES, Complete la siguiente matriz apoyado en la unidad 2,
(modulo 2 pdf) del contenido del curso
MATERIAL ALEACCION CARACTERISTICAS
CUBRE
-Dureza-peso y mala resistencia a al corrosión.
-Lugares donde sea necesario alta relación dureza-
peso (ruedas de camiones y aviones)
- Es muy poco soluble en el aluminio (0.2% a
temperatura ambiente y 5.7% a 548°C) y forma con
el aluminio el compuesto intermetálico Al2Cu
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ALUMINIO
producto de una reacción eutéctica. Facilita la
colabilidad y desgasificación, disminuyendo la
resistencia a la corrosión. Se emplea tanto en las
aleaciones para colada como para forja.
MAGNESIO
Como es un elemento de muy baja densidad, sus
aleaciones con el aluminio resultan más ligeras que
éste. Se disuelve sólo parcialmente (17.4% a 450°C)
y forma el compuesto intermetálico Al2Mg3. Facilita
la colabilidad, mejora las características mecánicas y
la resistencia a la corrosión.
NIQUEL Confiere buenas características mecánicas a las
aleaciones de forja. Disminuye la colabilidad
SILICIO
Este elemento es insoluble en el aluminio, hace que
la contracción de solidificación sea inferior a la de las
restantes aleaciones de moldeo. Mejora las
características mecánicas.
COBRE
CINC
Estas aleaciones tienen, además del Zn, pequeñas
cantidades de Pb, Sn o Al, elementos que tienen la
finalidad de modificar alguna propiedad del material,
como ser el color, 12 resistencia mecánica,
ductilidad, maquinabilidad, resistencia a la corrosión
o una mezcla de dichas propiedades. Las aleaciones
de Cu-Zn industrialmente importantes se encuentran
comprendidas dentro de los límites de composición
de 0 a 50% de Zn.
NIQUEL Las aleaciones de cobre-níquel (C70100 a C72950)
se encuentran en el extremo final del sistema de Cu-
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Ni binario rico en cobre que también incluye el Monel
(67Ni-30Cu); además, sus propiedades son similares
a las aleaciones ricas en níquel. Las monedas de
cobre están entre los materiales más resistentes a la
corrosión y térmicamente estable de todas las
aleaciones de cobre, y son prácticamente inmunes a
la SCC. Al igual que las aleaciones a base de níquel,
las monedas de cobre muestran una alta resistencia
a la oxidación en vapor y aire húmedo. Su
resistencia se conserva bien en temperaturas
elevadas
ESTAÑO
Alrededor de 90% de Cu y 10% de Sn.
Dependioendo la cantidad de estaño, la aleación
tendra propiedades diferentes. Con un bronce de 5-
10% de estaño se genera un producto de alta dureza
usado en el pasado para la fabricación de espadas y
cañones; el bronce que contiene entre 17-20% de
estaño tiene alta calidad de sonido, ideal para la
elaboración de campanas
BERILIO
Son aleaciones en las cuales el contenido de berilio
oscila entre 0.6 y 2%.Son las aleaciones de cobre
con mayor resistencia y alta dureza, adicionalmente
son resistentes a la corrosión, buenas y propiedades
de fatiga. Por esa razón son usadas para fabricar
resorte, engranajes, diafragmas y válvulas.
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NIQUEL
HIERRO
Contienen generalmente entre 32% - 67% de Hierro,
de 15% a 22% de Cromo y de 9% a 38% de Ni. Las
aleaciones comunes de este grupo son la serie
Incoloy
COBALTO
Contienen generalmente entre 35% y 65% de
Cobalto, 19% - 30% de Cromo y hasta 35% de Ni.
Mantienen su resistencia a alta temperatura pro son
menos fuerte que las anteriores.
NIQUEL
Son las superaleaciones mas comunes y de mas
amplio uso. Contienen generalmente entre 38% -
76% de Níquel, hasta 27% de Cromo y 20% de
Cobalto. Las aleaciones comunes de este grupo son
las series Incomel, Hastelloy, nicomic, René, Udimet,
Astroloy y Waspaloy
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5. Efecto de la temperatura de deformación
Explique los diferentes procesos y efectos de la temperatura de deformación para
materiales industriales a través de:
a) Trabajo en frío
DEFORMACION EN FRIO
La deformación en frío se produce cuando el material endurece
progresivamente a medida que aumenta la deformación plástica, esto implica
que no se presentan fenómenos de recuperación ni recristianización. El rango
de trabajo en frío esta· limitado entre las temperaturas de transición dúctil,
frágil y de recristianización.
El concepto de deformación en frío no está relacionado con la temperatura de
trabajado. Por ejemplo, el plomo funde a 326ºC (599ºK) y su temperatura de
recristianización es la ambiente o aún inferior, según la pureza del metal. Por
otra parte, el tungsteno funde a 3410ºC (3683 ºK) y recristaliza a 1100ºC. Por
lo anterior, el plomo se trabaja en caliente a temperatura ambiente mientras
que el tungsteno en frío a 8000 C.
El trabajo en frío tiene los siguientes inconvenientes:
1. La resistencia que presenta el metal a ser deformado es, por lo común,
elevada y aumenta durante el proceso debido al endurecimiento por
deformación.
2. La ductilidad, en general, es reducida, por lo que no se pueden alcanzar
grandes deformaciones plásticas sin recurrir a recocidos intermedios. Las
ventajas que presenta la deformación en frío son:
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1. No se requiere energía para el calentamiento del metal,
2. No hay pérdidas de material por oxidación,
3. Se obtienen buenas tolerancias dimensionales,
4. El acabado superficial de las piezas es excelente,
5. Se puede endurecer al metal por deformación plástica para mejorar su
resistencia en servicio.
En este tipo de deformación se generan dislocaciones que interactúan entre sí
y con otras barreras (precipitados, bordes de grano, etc.) para producir
endurecimiento por deformación. Así, un metal recocido contiene de 106 a 108
dislocaciones por centímetro cuadrado, mientras que un metal levemente
deformado 1012 (Dieter,). Como las dislocaciones representan una distorsión
de la red cristalina, entonces el incremento en la densidad de dislocaciones
aumenta la energía de deformación del metal (Reed-Hill). Este incremento en
la densidad de dislocaciones produce un aumento en el esfuerzo requerido
para deformar al metal, lo cual se observa en la curva esfuerzo-deformación
obtenida por una prueba tensor y generalmente se representa, con
limitaciones, por la ecuación de Hollomon.
b) Trabajo en tibio
RANGOS DE TEMPERATURAS EN LA DEFORMACIÓN
No existe una ecuación del tipo: ep = f(σo, T, t estructura). Sin embargo, es
posible describir cualitativamente el comportamiento de los metales de acuerdo a
los mecanismos de endurecimiento o ablandamiento que puedan actuar a
diferentes temperaturas. Se pueden definir los rangos de temperaturas en el
comportamiento mecánico como:
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T. HOMÓLOGA CARACTERÍSTICAS
0-0.1 Fragilidad a baja temperatura
0.1-0.2 Temperatura de transición
0.2 - 0.4 Deformación en frío
0.4 Temperatura de re cristalización
0.4-0.7 Deformación en tibio
0.7-~0.9 Deformación en caliente
1 Fusión del metal
Para el conformado de metales los rangos de deformación interesantes son en frío
y caliente.
c) Trabajo en caliente
DEFORMACION EN CALIENTE
Se deforma en caliente un material cuando se produce recuperación y
recristianización simultáneamente con la deformación. El rango de trabajado en
caliente esta· comprendido entre la temperatura de recristianización y la de fusión
del metal.
Como el metal no endurece durante el proceso, tampoco se fragiliza, por lo que la
ductilidad es prácticamente ilimitada. La elevada ductilidad y ausencia de
endurecimiento por deformación se debe a que la temperatura permite una mayor
difusión de vacancias e intersticiales y al trepado de dislocaciones, lo que conduce
a la recristianización del metal.
Los procesos de trabajado en caliente son muy comunes como operaciones
primarias o de desbaste.
Las ventajas del trabajado en caliente son:
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a) El metal presenta menor resistencia a la deformación y, por ende, se requiere
menor potencia necesaria para deformar,
b) Una ductilidad prácticamente ilimitada en el metal,
c) Posibilidad de mejorar la estructura afinando el tamaño de grano,
d) Homogeneización química.
Entre las desventajas están:
a) Son necesarias instalaciones complementarias para el calentamiento de las
piezas,
b) Las altas temperaturas favorecen las reacciones del metal con el medio
ambiente, por lo que las oxidaciones son importantes.
Ello involucra la posibilidad de defectos superficiales y pérdidas de material. En los
aceros estas pérdidas oscilan entre el 2 y el 3%.
La mayor parte de las operaciones en caliente se efectúan en una serie de
pasadas o etapas. En general, se mantiene la temperatura de trabajo en las
pasadas intermedias bastante por encima de la mínima a efecto de aprovechar la
menor resistencia ofrecida por los metales. Esto podría dar lugar a un crecimiento
de grano excesivo durante la recristianización, por lo que es práctica común bajar
la temperatura de la ˙última pasada hasta un valor tal que el crecimiento de grano
sea mínimo. Se recomiendan reducciones severas en este paso, con el mismo
objeto de obtener grano fino en la pieza.
Quemado El rango de conformado en caliente esta· limitado por la temperatura de
fusión del metal. Esta temperatura puede ser diferente a la establecida en los
diagramas de fase debido a que las aleaciones comerciales son solidificadas en
condiciones industriales. Se pueden presentar las siguientes características:
a) Segregación en la solidificación (coring), por lo que pueden haber zonas del
material cuya temperatura de fusión esta· por debajo de la establecida para la
composición media. Puede haber en alguno casos, zonas con composición
eutéctica donde, según el diagrama, no debiera haberlas.
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b) Presencia de impurezas de punto de fusión inferior al de la aleación base. Para
evitar el quemado, normalmente se trabaja de 50 a 100ºC por debajo de la
temperatura de sólidos.
6. Tipos de aceros de aleación
Explique los siguientes enunciados relacionados con aceros de aleación
a) Como se clasifican los aceros, según norma SAE
Clasificación de los aceros según la norma aisi-sae
NORMA AISI-SAE
Aceros para Herramienta
La norma AISI/SAE es una clasificación de aceros y aleaciones de materiales no
ferrosos.
La clasificación es la identificación específica de cada grado, tipo, o clase de acero
dado por un número, letras, símbolos, nombre, o su combinación para la completa
designación de un acero en particular.
En el sistema AISI-SAE, los aceros se clasifican con cuatro dígitos. El primer dígito
especifica la aleación principal, el segundo modifica al primero y los dos últimos
dígitos, dan la cantidad de carbono en centésimas. En algunos aceros al cromo de
alto carbono hay números de cinco dígitos, los tres últimos dan el porcentaje de
carbono.
Como el proceso de fabricación de acero afecta los elementos residuales, tales
como óxidos, sulfuros, silicatos, nitrúros; los que a su vez afectan las propiedades
del acero, a veces se añade una letra como prefijo al numero AISI-SAE:
1. ACEROS AL CARBONO
La denominación que emplea la normativa SAE para los aceros al carbono es
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según el siguiente esquema:
SAE 10XX, donde XX indica el contenido de Carbono (C).
La norma SAE clasifica los aceros en distintos grupos, a saber:
Ejemplos:
SAE 1010 (con un contenido en carbono entre 0,08 - 0,13 %C)
SAE 1040 (0,3 - 0,43 %C)
Son aceros al Mn, y su denominación según SAE es del tipo SAE 15XX, donde el
porcentaje de Mn varía entre 1,20 y 1,65, según el %C.
Son aceros de alta maquinabilidad. La presencia de gran cantidad de sulfuros
genera viruta pequeña y dado que los sulfuros poseen alta plasticidad, éstos
actúan como lubricantes internos. No son aptos para soldar, ni para someterlos a
tratamientos térmicos, ni forja debido a su bajo punto de fusión.
3. ACEROS DE FÁCIL MAQUINABILIDAD Ó ACEROS RESULFURADOS
2. ACEROS DE MEDIA ALEACIÓN
Ejemplos:
SAE 1524, con contenido en el rango de 1,20 - 1,50 %Mn, y son empleados para
construcción de engranajes;
SAE 1542, indica un contenido del 1,35 - 1,65 %Mn, y son empleados para
temple.
4. ACEROS INOXIDABLES:
Ejemplos:
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AISI 302XX, donde XX no es el porcentaje de C
17-19 % Cr ; 4-8 % Ni ; 6-8 % Mn
5. ACEROS DE ALTA RESISTENCIA Y BAJA ALEACIÓN
La denominación SAE de estos aceros es del tipo 9XX, donde XX · 103 lb/pulg2,
indica el límite elástico del acero.
W:
Templables al agua. No contienen elementos aleantes y son de alto % de carbono
(0,75 a 1.00%)
Para trabajos en frío se usan los siguientes:
0
para indicar que sólo son aptos para trabajo en frío, dado que si se aumenta la
temperatura disminuye la dureza.
A
si están templados al aire.
D
o de alta aleación. Contienen alto % de carbono para formar carburos de Cr (1,10
- 1,80 %C).
Para trabajo en caliente:
H
Aceros rápidos:
T
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en base a tungsteno,
M
en base a molibdeno
S son aceros para herramientas que trabajan al choque. No se pueden usar en
grandes secciones o formas intrincadas.
b) Tipos de aceros para herramientas
Para los diversos tipos de herramientas se utilizan aceros distintos, estos se
dividen según las siguientes categorías:
De baja templabilidad (principalmente al Carbono)
De alta templabilidad (aleados)
Para matrices
Rápidos
Acero de baja templabilidad para herramientas
A este grupo pertenecen todos los aceros al Carbono para herramientas y los
aceros con pequeño contenido de elementos de aleación y que, no difieren mucho
por su templabilidad de los aceros al carbono. Reúne estos aceros en un grupo su
propiedad tecnológica más importante: la baja templabilidad.
Todos los aceros de este grupo deben templarse en agua, y la herramienta
fabricada con ellos, por lo general, no tiene templado en núcleo.
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Los aceros de baja templabilidad para herramientas su contenido de carbono es
de 0,6 a 1,15 % de carbono y sus principales aleado es el Mn y Cr.
Acero de alta templabilidad para herramientas
A este grupo pertenecen los aceros que contienen elementos aleados en cantidad
del 1 – 3 % y, por esto, poseen mayor templabilidad. Las herramienta fabricadas
con estos aceros se templan en aceite (y si el temple es escalonado, en sal) y por
lo general, a corazón.
Aceros para matrices
Para el trabajo de metales por presión se utilizan herramientas troqueles,
punzones, rodillos, cilindros, etc. Que deforman el metal. Loa metales que se
emplean para hacer herramientas de este tipo se llaman aceros de matrices.
Los aceros de matrices se dividen en dos grupos:
Para deformar metal en frío
Para deformar metal en caliente.
Aceros rápidos
A este grupo pertenecen los aceros que se fabrican para herramientas de corte
que trabajan a grandes velocidades. El acero rápido debe tener en primer lugar
una gran dureza en caliente y estabilidad al rojo.
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c) Clasificación de los aceros inoxidables
El acero inoxidable puede ser clasificado en cinco familias diferentes, cuatro de
ellas Corresponden a las particulares estructuras cristalinas formadas en la
aleación:
austenita, ferrita, martensita y dúplex (austenita mas ferrita); mientras que la quinta
son las aleaciones endurecidas por precipitación, que están basadas más en el
tipo de tratamiento térmico usado que en la estructura cristalina.
Aceros inoxidables martensíticos
Son la primera rama de los aceros inoxidables simplemente al cromo.
Representan una porción de la serie 400, sus características son:
Moderada resistencia a la corrosión
Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden desarrollar altos
niveles de resistencia mecánica y dureza
Son magnéticos
Debido al alto contenido de carbono y a la naturaleza de su dureza, es de
pobre soldabilidad
Los Martensíticos son esencialmente aleaciones de cromo y carbono. El contenido
de
cromo es generalmente de 10.5 a 18% y el de carbono es alto, alcanzando valores
de
hasta 1.2%.
Aceros inoxidables ferríticos
Estos aceros inoxidables de la serie 400 AISI (American Iron & Steel Institute)
mantienen una estructura ferrítica estable desde la temperatura ambiente hasta el
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punto de fusión, sus características son:
Resistencia a la corrosión de moderada a buena, la cual se incrementa con el
contenido de cromo y algunas aleaciones de molibdeno
Endurecidos moderadamente por trabajo en frío: no pueden ser endurecidos
por tratamiento térmico.
Son magnéticos
Su soldabilidad es pobre por lo que generalmente se eliminan las uniones por
soldadura a calibres delgados Usualmente se les aplica un tratamiento de recocido
con lo que obtienen mayor suavidad, ductilidad y resistencia a la corrosión Debido
a su pobre dureza, el uso se limita generalmente a procesos de formado en frío
Los Ferríticos son esencialmente aleaciones con cromo. El contenido de cromo es
usualmente de 10.5 a 30%, pero contenidos limitados de carbono del orden de
0.08%.
Algunos grados pueden contener molibdeno, silicio, aluminio, titanio y niobio que
promueven diferentes características.
Aceros inoxidables austeníticos
Los aceros inoxidables austeníticos constituyen la familia con el mayor número de
aleaciones disponibles, integra las series 200 y 300 AISI. Su popularidad se debe
a su excelente formabilidad y superior resistencia a la corrosión. Sus
características son las siguientes:
Excelente resistencia a la corrosión
Endurecidos por trabajo en frío y no por tratamiento térmico
Excelente soldabilidad
Excelente factor de higiene y limpieza
Formado sencillo y de fácil transformación
Tienen la habilidad de ser funcionales en temperaturas extremas
Son no magnéticos.
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Los Austeníticos se obtienen adicionando elementos formadores de austenita,
tales como níquel, manganeso y nitrógeno. El contenido de cromo generalmente
varía del 16 al 26% y su contenido de carbono es del rango de 0.03 al 0.08%.
El cromo proporciona una resistencia a la oxidación en temperaturas aproximadas
de 650º C en una variedad de ambientes.
Esta familia se divide en dos categorías:
SERIE 300 AISI.- Aleaciones cromo-níquel
SERIE 200 AISI.- Aleaciones cromo-manganeso-nitrógeno
SERIE 300 AISI
Es la más extensa, mantiene alto contenido de níquel y hasta 2% de manganeso.
También puede contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio,
elementos que son adicionados para conferir ciertas características. En ciertos
tipos se usa azufre o selenio para mejorar su habilidad de ser maquinados.
SERIE 200 AISI
Contiene menor cantidad de níquel. El contenido de manganeso es de 5 a 20%.
La adición de nitrógeno incrementa la resistencia mecánica.
Aceros inoxidables dúplex
Son aleaciones cromo-níquel-molibdeno, sus características son las siguientes:
Son magnéticos
No pueden ser endurecidos por tratamientos térmicos
Buena soldabilidad
La estructura dúplex mejora la resistencia a la corrosión de fractura bajotensión en
ambientes con iones de cloruro.
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d) Enumere los 10 aceros más utilizados en la industria, su aplicación y
justificación.
Aceros inoxidables dúplex
Aceros con estructura ferrítica-austenítica Cr: 18 a 28 % -Ni: 4,5 a 8% -Mo: 2,5 a
4%Buena resistencia mecánica/ductilidad Buena resistencia a la corrosión
Usos
Industria de gas y petróleo
Nuclear
Atmosfera
Marina
Aceros inoxidables martensíticos( usos)
Cuchillería
Instrumentos quirúrgicos
Industria automotriz
Pistones de bombas
Ejes de bombas centrifugas
Pernos para cadenas
Moldes industria plástica
Resortes
Aceros inoxidables austeníticos
Industria petroquímica
Industria automotriz
Industria Textil
Industria lechera
Industria de la carne
Página 43
Industria del caucho
Cirugía
Alambres
Resortes
Construcciones
Marítima
Aceros inoxidables ferríticos
Acero inoxidable tipo 430 ferrítico .
Matriz de ferrita y partículas de carburos dispersos x 100 La presencia de carburos
disminuye la resistencia a la corrosión.
( USOS )
Industria alimenticia
Industria petroquímica
Industria automotriz
Hogar
Decoraciones
Industria automotriz
Bulonería
Tornillería
Estanterías
Mesadas
Menaje
Aceros inoxidables
Principal elemento de aleación : n Cromo > a 12%Forma una capa de Oxido de Cr
, impermeable , dura , resistente que impide la corrosión PASIVADO
Clasificación Ferríticos –C ( 0,08 a 0,12% ) Cr ( 12 a 18 % )Norma AISI 430
Martensítico –C ( 0,4 a 0,7% ) Cr ( 12 a 14 % )Norma AISI –Serie 420
Austenítico –C (0,08 a 0,12%), Cr(18 a 26 %), Ni(3 a 20%) y Mo
Página 44
Dúplex y Endurecidos por precipitación Adición de Ti o Nb p/evitar corrosión
intergranular soldadura o bien Bajo contenido de Carbono Norma AISI –Serie 300.
Aceros para herramientas de corte (rápidos)
Los aceros de herramientas más comúnmente utilizados han sido clasificados en
seis grupos principales, y dentro de ellos en subgrupos, todos los cuales se
identifican por una letra en la forma siguiente:
Aceros de temple al agua W
Aceros para trabajos de choque S
Aceros para trabajos en frío O Aceros de temple en aceite
A Aceros de media aleación temple aire
D Aceros altos en cromo y en carbono
Aceros para trabajos en caliente H Aceros del tipo H
Aceros rápidos T Aceros al tungsteno
M Aceros al molibdeno
Aceros para usos especiales L Aceros de baja aleación
F Aceros al tungsteno
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P Aceros para moldes
Aceros aleados con Cromo Vanadio Wolframio Conservan su filo a altas
temperaturas ( 600ºC casi al rojo ) Principales elementos de aleación :n
Wolframio ( 18% ) , Cromo ( 4% ), Vanadio ( 1% ) , Normalización : Según
fabricante SAE M1 o T1Cromo ( 11,5% ), C ( 2% ) Especial K Herramientas de
corte Matrices y punzones Aceros con alto contenido en Carbono aprox. 1% se
utilizan para herramientas de corte de materiales blandos espec. Brocas
Aceros para usos mecánicos
Aceros aleados con Cromo Molibdeno Níquel Principales elementos de aleació
:n Cromo ( 0,8 a 1,1% ), Molibdeno ( 0,15 a 0,25% )Normalización : Serie
41XXSAE 4140,mediana templabilidad engranajes , paliers , ejes y usos en la ind.
Automotriz en general Cromo ( 1% ), Níquel ( 1,5% ) Normalización : Serie
31XXSAE 3115,buena templabilidad y tenacidad, cardanes ejes Cromo ( 0,5% ),
Níquel ( 0,55% ) , Molibdeno ( 0,20% )Normalización : Serie 86XXSAE 8620,
mediana templabilidad, piezas solicitadas a fatiga piñones y coronas.
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BIBLIOGRAFIA
Ejemplo: de proceso tratamiento térmico. Recuperado de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t%C3%A9rmico#Ejemplos_de_trat
amientos
Tratamientos mecánicos,Tratamientos superficiales. Recuperado de:
https://es.scribd.com/doc/45666044/7/TRATAMIENTOS-MECANICOS
o https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3319/55868-
7.pdf?sequence=7
o https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/09/tratamientos
-termicos.pdf
o ASM Handbook volume 2, Properties and selection: Nonferrrous Alloys and
SpecialPurpose Materials, 10º edition 1991.
o www.cidaut.es/es/procesado-de-materiales-compuestos-avanzados
o https://es.wikipedia.org/wiki/Fabricación_de_materiales_compuestos