Clasificacion de Los Aceros

TRABAJO CLASIFICACION DE EL ACERO

PRESENTADO POR: JHON FREDDY DIAZ Código 2008132112

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES (ECCI) MECANICA INDUSTRIAL TRATAMIENTOS TERMICOS CUARTO SEMESTRE GRUPO 4AN

CLASIFICACIÓN DEL ACERO

1. Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales: aceros al carbono, aceros aleados, aceros de baja aleación ultrarresistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas. Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono, estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.

Clasificación por su contenido de Carbono: - Aceros Extrasuaves: El contenido de carbono varia entre el 0.1 y el 0.2 % - Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 % - Aceros semisuaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 % - Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 % - Aceros duros: La presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 % - Aceros extraduros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 0.7 %

REACCION QUIMICA

     E      D      I       O      T      E      T       O      P      I      H

CLASIFICACION ACERO SEGÚN CONTENIDO DE CARBONO BAJO CONTENIDO DE CARBONO MICROCONSTITUYE 0,05% A 0,3% APLICACIONES NTES % SAE Carbono AISI BUJES PASADORES 1006 0,06 % C1006 1008 0,08 % C1008 1009 0,09 % C1009 1010 0,1 % C1010 CONSTRUCCIONES 1012 0,12 % C1012 MECANICAS DE BAJAS 1015 0,15 % C1015 RECISTENCIA 1016 0,16 % C1016 PARA PIEZAS MECANICAS 1017 0,17 % C1017 QUE NO ESTES 1018 0,18 % C1018 SOMETIDAS A FUERTES 1019 0,19 % C1019 ESFUERSOS MECANICOS 1020 0,2 % C1020 PARA PARTES DE 1021 0,21 % C1021 VEHICULOS Y 1022 0,22 % C1022

      S       O       C      I      T      I      R      R      E      F

1023 0,23 % C1023 1024 0,24 % C1024 1025 0,25 % C1025 1026 0,26 % C1026 1027 0,27 % C1027 1030 0,3 % C1030 MEDIO CONTENIDO DE CARBONO 0,35% A 0,5% % SAE Carbono AISI 1033 0,33 % C1033 1035 0,35 % C1035 1036 0,36 % C1036 1037 0,37 % C1037 1038 0,38 % C1038 1039 0,39 % C1039 1040 0,4 % C1040 1041 0,41 % C1041 1042 0,42 % C1042 1043 0,43 % C1043 1044 0,44 % C1044 1045 0,45 % C1045 1046 0,46 % C1046 1048 0,48 % C1048 1049 0,49 % C1049 1050 0,5 % C1050 ALTO CONTENIDO DE CARBONO 0,55% A 1,1% % SAE Carbono AISI 1055 0,55 % C1055 1060 0,6 % C1060 1064 0,64 % C1064 1065

     I      H

1070 1074 1078 1080 1084

0,65 0,7 0,74 0,78 0,8 0,84

% % % % % %

C1065 C1070 C1074 C1078 C1080 C1084

MAQUINARIA, REQUIERAN CORAZON DURO

PARA PIEZAS QUE VAN A SER USADAS EN TEMPLES  Y REVENIDOS, USOS ARBOLES, EJES, Y TODAS PIEZAS QUE NO ESTEN SOMETIDAS A EZFUERSOS MECANICOS PARA PIEZAS MECANICAS DE PEQUEÑO Y MEDIANO ESPESOR, Y SIRVE PARA PIEZAS QUE TIENEN QUE SER TEMPLADAS CON SOPLETE PARA PIEZAS PEQUEÑAS QUE DEBEN SER  TEMPLADAS POR INDUCCION, QUE LOGREN DUREZAS DE 54 - 56R PARA PIEZAS QUE TIENEN QUE SOPORTAR EXFUERSOS ALTOS LONGITUDINALES, PERO SIN INPACTOS CONTINUOS

     P

ACERO PARA CONTRUCCION DE PIEZAS QUE TIENE QUE SOPORTAR ALTA RESISTENCIA MECANICA ACERO PARA CONTRUCCION DE TODO  TIPO DE PIEZAS QUE REQUIERAN RESISTENCIAS ELEVADAS, Y QUE ESTEN SOMETIDOS A ALTOS

1085 1086 1090 1095

0,85 %

C1085

0,86 % 0,9 % 0,95 %

C1086 C1090 C1095

ESFUERZOS MECANICOS COMO MOLINOS,

PARA FABRICACION DE RESORTES

     E       S      D       O      I       C      I       O      T      T      I      E      L      T      R      Rbajo en carbono Acero      E      E El porcentaje de carbono en estos aceros no supera el 0,2%, se llaman      P ferríticos, son muy suaves, dúctiles, deformables y de baja resistencia.

aceros

Acero medio en carbono A este grupo pertenecen la mayoría del acero comercial que se produce, su porcentaje de carbono está comprendida entre el 0,2% y el 0,5%, sus propiedades dependen de la cantidad de ferrita y perlita que tienen y varían sus prestaciones en un rango muy amplio.

Aceros de alto carbono Estos aceros tienen un porcentaje de carbono comprendido entre el 0,5% y el 0,77%, se denominan aceros perlíticos. Su resistencia y dureza son elevadas pero su ductilidad y tenacidad son bajas.

2. ACEROS ALEADOS El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas especificas para su utilización en la industria metalmecánica. Aunque el Carbono es el elemento básico a añadir al Hierro, los otros elementos, según su porcentaje, ofrecen características específicas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etc.

• Aceros aleados de baja aleación: aquellos aceros en que los elementos residuales están presentes arriba de cantidades normales, o donde están presentes nuevos elementos aleantes, cuya cantidad total no sobrepasa un valor  determinado (normalmente un 3,0 al 3,5%). En este tipo de acero, la cantidad total de elementos aleantes no es suficiente para alterar la microestructura de los aceros resultantes, así como la naturaleza de los tratamientos térmicos a que deben ser sometidos. • Aceros aleados de alta aleación: aquellos aceros en que la cantidad total de elementos aleantes se encuentra, en el mínimo, de un 10 a 12%. En estas condiciones, no sólo la microestructura de los aceros correspondientes puede ser  profundamente alterada, sino que igualmente los tratamientos térmicos comerciales sufren modificaciones, exigiendo técnicas, cuidados especiales y frecuentemente, múltiples operaciones. ELEMENTOS DE ALEACIÓN: Aluminio - Al: EL Aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. El Aluminio también reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros. Azufre - S : El Azufre se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar porosidad en las soldaduras. Carbono - C: El Carbón es el elemento de aleación mas efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero. Boro - B : El Boro logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero esta totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto marcado en el endurecimiento del acero, ya que también se combina con el carbono para formar los carburos que dan al acero características de revestimiento duro. Cobalto - Co : El Cobalto es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la capacidad de endurecimiento. Cromo – Cr: El Cromo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento. Así mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la

corrosión. El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y debido a su capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.

Fósforo - P : Fósforo se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el Azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad. Manganeso - Mn: El Manganeso es uno de los elementos fundamentales e indispensables, esta presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de austenita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento. Molibdeno - Mo: El Molibdeno también es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la profundidad de endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. El Molibdeno es el elemento mas efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por  templado. Los aceros inoxidables austeíticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión. Nitrógeno - N : El Nitrógeno puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la formación de austenita. Niquel - Ni : Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la resistencia a la corrosión. El Níquel ofrece propiedades únicas para soldar Fundición. Plomo - Pb : El Plomo es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se añade plomo a muchos tipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad. Titanio - Ti: El Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras. Tungsteno - W : El Tungsteno se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura. Vanadio - V : El Vanadio facilita la formación de grano pequeño y reduce la perdida de resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de endurecimiento.

3. GRADO DE DESOXIDACIÓN: El Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de ser vertido en moldes; contiene muchas sopladuras pero no aparecen grietas.

Acero efervescente: Se emplea para grandes requisitos superficiales; suele usarse en perfiles, chapas finas y alambres. En los aceros efervescentes sólo se ha eliminado una pequeña parte del oxígeno mientras dura el proceso de solidificación, lo que deja una capa exterior o cerco relativamente libre de carbono, o sea que el centro del lingote tiene un mayor  contenido de carbono que el exterior. Esta superficie con una porción de carbono extremadamente baja es muy dúctil, tiene excelentes cualidades de su superficie y muy buenas características para su conformado en frío. •

Acero Calmado o Reposado: Es aquel que ha sido desoxidado por completo previamente a la colada, por medio de la adición de metales. Mediante este procedimiento se consiguen piezas perfectas pues no produce gases durante la solidificación, evitando las sopladuras. Este tipo de acero es sometido a un tratamiento mediante la adición de manganeso, silicio o aluminio antes de la colada. El acero calmado se emplea generalmente para piezas solicitadas dinámicamente, por ejemplo, en la construcción de maquinaria o para piezas que deben ser sometidas a fuertes conformaciones o para mecanizado con arranque de viruta. •

•

Aceros semicalmados: Tienen una composición y propiedades mecánicas que varían entre las de los aceros efervescentes y los calmados. Los aceros calmados combinan las características de los aceros efervescentes y las de los semicalmados o sea, el cerco de carbono se forma en la superficie del acero, y el grueso de la sección transversal interior tiene las características del acero semicalmado.

4. MICROCONSTITUYENTES Aceros ferriticos: Estructura ferritica a cualquier temperatura (o se convierte en estructura ausenitica en el calentamiento). El grano no se regenera

Composición: 15-18% de cromo y una máxima de 0,12% de carbono. A.

B. C. D.

Resistencia a la corrosión superior a la de los martensiticos 20-80% de cromo y una máxima de 0,35% de carbono Aceros al cromo-aluminio hasta un 4% más resistentes a la oxidación

Son difíciles de soldar y se usan en embuticion profunda por su gran ductilidad. Son magnéticos.

Aceros martensiticos Gran dureza cuando se los enfría rápidamente una vez austenizados. A.

12 - 14 % de cromo, 0,20 – 0,50% de carbono

Principalmente en cuchillería. B. 16-18% de cromo, 0,60-1; 20% de carbono Por temple adquieren grandes durezas.Resistentes a la corrosión y al desgaste Tipo normalizado AISI –311: acero inoxidable extra dulce. Menos del 0,1% de carbono, 13% de cromo y 0,30 % de níquel. Resiste a la corrosión atmosférica, la del agua corriente y la de los ácidos y álcalis débiles. Fácilmente sondable Usos: utensilios domesticos, griferia, ornamentacion, cuberteria, etc.

Aceros austeniticos: Estructura auseniticos a cualquier temperatura

Baja conductividad calorífica Es el tipo de aceros más utilizados Tipo normalizado AISI –314 Acero inoxidable ausenitico al cromo níquel conocido como18/8.Contiene 0,08% de carbono, 18% de cromo y 9% de níquel. Muy dúctil y resistente a la corrosión atmosférica, al agua de mar, al ataque de productos alimenticios, ciertos ácidos minerales y de la mayoría de los ácidos orgánicos.

5. REACCIÓN QUÍMICA: Acero hipoeutectoide: Aceros que según el diagrama hierro-carbono tienen un contenido en carbono inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 % de C). El acero hipoeutectoide está formado por una mezcla de ferrita más perlita. Acero hipereutectoide: Aceros que en su composición y de acuerdo con el diagrama hierro-carbono tienen un porcentaje de carbono entre el 0,77% y el 2%.

Su constituyente principal es la cementita (Carburo de hierro (Fe3C)). Es un material duro y de difícil mecanización. El producto microestructural de la aleación hierro-carbono de composición eutectoide es la perlita. La perlita y la cementita proeutectoide constituyen los microconstituyentes de los aceros hipereutectoides con un contenido en carbono superior al de la composición del eutectoide que es de 0,77% hasta el límite del 2% donde el producto de la aleación hierro-carbono pasa a denominarse fundición.

Aceros eutectoides: Son aquellos en los que la fase austenítica sólida tiene composición del eutectoide 0.77 %. Una reacción eutectoide es un proceso metalúrgico que ocurre en las aleaciones binarias con cierta concentración de los aleantes. La aleación con composición eutéctica en estado líquido, al ser enfriada lentamente, llega a una temperatura de solidificación denominada temperatura eutéctica, en donde ocurre la reacción: Líquido→solución sólida alfa + solución sólida beta, llamada reacción eutéctica. Es una reacción invariante, ya que tiene lugar bajo condiciones de equilibrio a temperatura específica y a composición de la aleación invariable (de acuerdo con la regla de Gibbs, F  = 0). Durante la reacción eutéctica coexisten tres fases y están en equilibrio, por lo que se presenta una estabilización térmica horizontal en la temperatura eutéctica en la curva de enfriamiento de la aleación de composición eutéctica.  Aleaciones principales

La aleación principal que indica el primer dígito es la siguiente: Manganeso 2. Niquel 3. Niquel-Cromo, principal aleante el cromo 4. Molibdeno 5. Cromo 6. Cromo-Vanadio, principal aleante el cromo 7. Esta numeración indica que son aceros resistentes al calor, pero estos no se fabrican habitualmente. 8. Niquel-Cromo-Molibdeno, principal aleante el molibdeno 9. Silicio 1.

Sistemas SAE, AISI y UNS para clasificar aceros

Designación AISI – SAE

UNS

TIPOS DE ACEROS

10XX G10XXX Aceros al Carbono comunes 11XX G11XXX Aceros maquinables, con alto S 12XX G12XXX Aceros maquinables, con alto P y S 13XX G13XXX Aceros al Manganeso, con 1,75 % Mn 15XX G15XXX Aceros al Manganeso, con Mn sobre 1% 40XX G40XXX Aceros al Molibdeno, con 0,25% Mo 41XX G41XXX Aceros al Cromo-Molibdeno, con 0,40 a 1,1% Cr y 0,08 a 0,35% Mo 43XX G43XXX Aceros al Ni-Cr-Mo, con 1,65 a 2% Ni, 0,4 a 0,9% Cr y 0,2 a 0,3% Mo 46XX G46XXX Aceros Ni-Mo, con 0,7 a 2% Ni y 0,15 a 0,3% Mo 47XX G47XXX Aceros Ni-Cr-Mo, con 1,05% Ni, 0,45% Cr y 0,2% Mo 48XX G48XXX Aceros NI-Mo, con 3,25 a 3,25% Ni y 0,2 a 0,3%Mo 51XX G51XXX Aceros al Cromo, con 0,7 a 1,1% Cr  E51100 G51986 Aceros al Cromo (horno eléctrico), con 1,0% Cr  E52100 G52986 Aceros al Cromo (horno eléctrico), con 1,45% Cr  61XX G61XXX Aceros Cr-V, con 0,6 a 0,95% Cr y 0,1 o 0,15% V mínimo 86XX G86XXX Aceros Ni-Cr-Mo, con 0,55% Ni, 0,5% Cr y 0,2% Mo 87XX G87XXX Aceros Ni-Cr-Mo, con 0,55% Ni, 0,5% Cr y 0,25% Mo 88XX G88XXX Aceros Ni-Cr-Mo, con 0,55% Ni, 0,5% Cr y 0,3 a 0,4% Mo 9260 G92XXX Aceros al Silicio, con 1,8 a 2,2% Si 50BXX G50XXX Aceros al Cr, con 0,2 a 0,6% Cr y 0,0005 a 0,003% boro 51B60 G51601 Aceros al Cr, con 0,8% Cr y 0,0005 a 0,003% boro 81B45 G81B51 Aceros Ni-Cr-Mo, con 0,3% Ni, 0,45 de Cr, 0,12% Mo y 0,0005 a 0,003% B 94BXX G94XXX Aceros Ni-Cr-Mo, con 0,45% Ni, 0,4 de Cr, 0,12% Mo y 0,0005 a 0,003% B

7. CLASIFICACIÓN DEL ACERO EN FUNCIÓN DE SU USO: Acero para herramientas: Acero diseñado para alta resistencia al desgaste, tenacidad y fuerza, en general el contenido de carbono debe ser superior a 0.30%, pero en ocasiones también se usan para la fabricacién de ciertas herramientas, aceros con un contenido de carbono más bajo (0.1 a 0.30%); como ejemplo para fabricar una buena herramienta de alto contenido de carbono el acero debe ser de 0.75%, y la composición del acero en general para este tipo de herramientas debe ser: carbono 0.75 %, silicio 0.25 %, manganeso 0.42 %, potasio 0.025 %, sulfuro 0.011 %, cromo 0.03 %, niquel 2.60 %.

Acero para la construcción: El acero que se emplea en la industria de la construcción, bien puede ser el acero de refuerzo en las armaduras para estructuras de hormigón, el acero estructural para estructuras metálicas, también se usa en cerramientos de chapa de acero o elementos de carpintería de acero. Acero estructural y acero de refuerzo: Barras de acero para refuerzo del hormigón: Se utilizan principalmente como barras de acero de refuerzo en estructuras de hormigón armado. A su vez poseen su propia clasificación generalmente dada por su diámetro, por su forma, por su uso: * Barra de acero corrugado. * Barra de acero helicoidal se utiliza para la fortificación y el reforzar rocas, taludes y suelos a manera de perno de fijación. * Malla de acero electrosoldada o mallazo * Perfiles de Acero estructural laminado en caliente * Ángulos de acero estructural en L * Perfiles de acero estructural tubular: a su vez pueden ser en formas rectangulares, cuadradas y redondas. * Perfiles de acero Liviano Galvanizado: Estos a su vez se clasifican según su uso, para techos, para tabiques, etc.