Libro a Ceros 2016

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DEMÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN

DIVISIÓN DE CIENCIAS FÍSICO-MATEMÁTICASY DE LAS INGENIERÍAS

INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

“ACEROS”

DR. JAVIER JIMÉNEZ GARCÍA

DOCUMENTO DE TRABAJONo. 34

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Índice

Página

Prefacio 1

I. Aceros 2

I.1. Reacciones Isotérmicas 3

I.2. Microestructuras en aleaciones Fe- Fe3C

I.2.1. Acero hipoeutectoide

I.2.2. Acero eutectoide

I.2.3. Acero hipereutectoide

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I.3. Líneas de temperaturas críticas 13

I.4. Condiciones de no equilibrio de la austenita 15

I.5. Elementos de aleación

I.5.1. Azufre

I.5.2. Manganeso

I.5.3. Fósforo

I.5.4. Silicio

I.5.5. Cobalto

I.5.6. Cromo

I.5.7. Manganeso

I.5.8. Molibdeno

I.5.9. Níquel

I.5.10. Plomo

I.5.11. Tungsteno

I.5.12. Vanadio

I.5.13. Aluminio

I.5.14. Titanio

I.5.15. Cobre

I.5.16. Boro

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I.6. Clasificación de los Aceros

I.6.1. Aceros al carbono

I.6.1.1. Aceros bajos en carbono

I.6.1.2. Aceros medios en carbono

I.6.1.3. Aceros altos en carbono

I.6.2. Aceros aleados

I.6.2.1. Estructurales

I.6.2.2. Aceros ordinarios al carbono

I.6.2.3. Aceros de bajo contenido de carbono

I.6.2.4. Tratamientos térmicos de aceros estructurales

I.6.2.5. Aplicaciones de los distintos tipos de aceros al carbono

I.6.2.5.1. Acero 1010

I.6.2.5.2. Acero 1015

I.6.2.5.3. Acero 1018I.6.2.5.4. Acero 1020

I.6.2.5.5. Acero 1022

I.6.2.5.6. Acero 1030

I.6.2.5.7. Acero 1040

I.6.2.5.8. Acero 1045

I.6.2.5.9. Acero 1050

I.6.2.5.10. Acero 1055

I.6.2.5.11. Acero 1060

I.6.2.5.12. Acero 1070I.6.2.5.13. Acero 1095

I.6.2.5.14. Aceros resulfurados

I.6.2.5.15. Acero1213

I.6.2.5.16. Acero 1541

I.6.2.5.17. Acero 4130

I.6.2.5.18. Acero 4340

I.6.2.5.19. Acero 5160

I.6.2.5.20. Acero 8620

I.6.2.5.21. Acero 9840 I.6.3. Aceros para Herramientas

I.6.3.1. Aceros al carbono

I.6.3.2. Aceros rápidos

I.6.3.3. Aceros indeformables

I.6.3.4. Aceros al corte no rápidos

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I.6.3.5. Grupos y subgrupos principales

I.6.3.5.1. Aceros grupo W

I.6.3.5.2. Aceros grupo S

I.6.3.5.3. Aceros grupo O

I.6.3.5.4. Aceros grupo A

I.6.3.5.5. Aceros grupo D

I.6.3.5.6. Aceros grupo H

I.6.3.5.7. Aceros grupo T

I.6.3.5.8. Aceros grupo M

I.6.3.5.9. Aceros grupo L

I.6.3.5.10. Aceros grupo P

I.6.3.6. Selección de los aceros para herramientas

I.6.3.7. Penetración del temple

I.6.3.8. Dureza en calienteI.6.3.9. Maquinabilidad

I.6.3.10. Resistencia a la descarburación

I.6.3.11. Tratamiento térmico de los aceros para herramientas

I.6.3.12. Fractura de las herramientas

I.6.4. Aceros inoxidables

I.6.4.1. Clasificación de los aceros inoxidables

I.6.5. Aceros de baja aleación ultrarresistentes

I.6.6. Clasificación de los aceros por su producción

I.6.6.1. EfervescentesI.6.6.2. Calmados

I.6.6.3. Semicalmados

I.6.7. Clasificación de los aceros por su uso

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I.7. Características generales de los aceros

I.7.1. Densidad

I.7.2. Dureza

I.7.3. Conductividad eléctrica

I.7.4. CorrosiónI.7.5. Dilatación

I.7.6. Propiedades mecánicas

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http://enciclopedia.us.es/index.php/Densidadhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Durezahttp://enciclopedia.us.es/index.php/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Corrosi%C3%B3n&action=edithttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Dilataci%C3%B3n&action=edithttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Dilataci%C3%B3n&action=edithttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Corrosi%C3%B3n&action=edithttp://enciclopedia.us.es/index.php/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://enciclopedia.us.es/index.php/Durezahttp://enciclopedia.us.es/index.php/Densidad

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II. Fundiciones

II.1. Fundición gris

II.2. Fundición dúctil o esferoidal

II.3. La fundición blanca

II.4. Fundición maleable

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Bibliografía 84

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“Aceros” FES- Aragón 2016

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Prefacio

Como profesor universitario es un verdadero placer plasmar en este libro las

experiencias docentes y profesionales sobre una temática tan importante como esla de los aceros, para contribuir de una forma estratégica en la vinculación del

desarrollo tecnológico de la industria, la academia y la formación profesional de

nuestros egresados.

Cabe destacar que este libro tiene un doble objetivo, formar parte de la

enseñanza universitaria o tecnológica en el área de materiales, y propiciar la

construcción de aprendizajes significativos que todo ingeniero requiere en función

de la necesidad de resolver problemas.

La importancia que tienen los aceros desde el punto de vista industrial, por ser el

producto derivado de uno de los sectores fundamentales del desarrollo económico

(la industria siderúrgica), su disponibilidad, bajo costo, notables propiedades que

ningún otro metal y aleación posee, que lo hacen insustituible para muchas

aplicaciones y por constituir el mayor tonelaje de metal utilizado por el hombre en

el siglo XX; hace que sea ineludible el contar con los datos técnicoscorrespondientes a sus propiedades, características, tipos y sobre todo

aplicaciones, con el fin de que la versatilidad de estos materiales pueda

aprovecharse óptimamente.

En el caso de los aceros de fabricación nacional existe una gran carencia de estos

datos, lo cual ocasiona que nos se les pueda conferir las características deseadas

y, por lo tanto, no se obtenga el comportamiento esperado.

Por ello, el material de este libro se presenta en dos temáticas que incluyen a los

aceros y fundiciones, con base en el estudio del diagrama de equilibrio de fases

Fe - Fe3C, que es muy valioso, no sólo porque permite explicar las propiedades de

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los aceros, sino porque es el mejor medio para comprender las reacciones en

estado sólido.

Como se podrá observar a través de esta descripción, mediante ajustes en la

composición y diversos tratamientos térmicos, químicos y mecánicos pueden

conseguirse aceros con combinaciones y características diversas para una

infinidad de aplicaciones.

Es importante mencionar que este libro puede ser consultado por alumnos

universitarios, técnicos, empresarios, fabricantes de maquinaria y proveedores de

aceros, que requieran del control de calidad de los tipos de aceros que manejan.

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I. Aceros

Los aceros son aleaciones de hierro con carbono y, con base en la influencia de

los elementos aleantes, se denominan aceros al carbono, cuando es mínima suproporción y aceros aleados, si su presencia modifica las propiedades y sus

características.

Los aceros al carbono están comprendidos en el extremo rico en hierro como se

muestra en el diagrama de equilibrio de fases Fe - Fe3C, figura 1, hasta el 2% de

carbono. Por encima de 2% y hasta 6.67% de carbono están incluidos los hierros

fundidos o fundiciones de hierro.

El estudio del diagrama Fe - Fe3C, es muy valioso, no sólo porque permite

explicar las propiedades de los aceros, sino que es un medio para comprender las

reacciones en estado sólido.

Cabe destacar que no es un diagrama completo puesto que solamente está

trazado para concentraciones (porcentaje en peso de carbono) menores de 6.67%

de carbono, el compuesto intermetálico Fe3C, cementita. La parte del diagramacon contenidos mayores al 6.67% tiene poca importancia tecnológica y se ignora.

Figura 1. Diagrama de equilibrio de fases Fe- Fe3C.

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I.1. Reacciones Isotérmicas

El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa condiciones

metaestables, se puede considerar que en situaciones de calentamiento y

enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.

Como se puede observar en el diagrama Fe - Fe3C, aparecen tres líneas

horizontales, que son las reacciones isotérmicas, las cuales indican las

transformaciones de fase del hierro como elemento alotrópico.

La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura 1, se

denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la

temperatura de 1495°C como la típica línea de una reacción peritéctica. Laecuación de esta reacción puede escribirse en la siguiente forma, tabla 1.

Tabla 1. Reacción peritéctica.

La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrada en el

cuerpo) es de 0,10 % de C. En cuanto al valor industrial de esta región es muy

pequeño, ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de

temperaturas.

Tal reacción da origen a la fase γ, que es una solución sólida, cúbica de caras

centradas, de carbono en hierro, con una solubilidad máxima de 2.11% a 1148°C.

Esta temperatura coincide con una reacción eutéctica, tabla 2, para una

composición de 4.3% de carbono, que nos indica el punto instantáneo de la

solidificación.

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Tabla 2. Reacción Eutéctica.

Es decir, por encima de 1148°C y entre 2 y 6.67% de carbono se tendrá una

mezcla de fases sólida y líquida. Mientras que para concentraciones de carbono

por debajo del 2% de carbono, la temperatura a la cual comienzan a fundir las

aleaciones se va incrementando.

A la temperatura de 727°C hay una reacción eutectoide con una concentración de

0.77% de carbono. Esta reacción es la descomposición de una fase sólida en dosfases sólidas nuevas: ferrita (α) y cementita o carburo de hierro (Fe3C), tabla 3.

Tabla 3. Reacción Eutectoide.

A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los

aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición

eutectoide (0,77 %C) los cuales se designan como aceros hipoeutectoides, y la

otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra comprendido entre

0,77 y 2 %, y que se denominan como aceros hipereutectoides.

Asimismo en la figura 1, se muestran las distintas zonas en que se divide eldiagrama de equilibrio Fe - Fe3C.

a) La fase δ, de alta temperatura que tiene muy poca importancia industrial.

b) La zona de solución sólida γ, denominada austenita, que es la fase más

dúcti del diagrama Fe-Fe3C, su estructura es cúbica centrada en las caras.

http://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/x-19.htmlhttp://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/x-20.htmlhttp://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/x-20.htmlhttp://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/x-19.html

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Esta fase permite un proceso de difusión con el carbono mucho más rápido,

tiene una solubilidad máxima de carbono del 2.11 % a 1148°C. Desaparece

por debajo de 727°C en los aceros al carbono pero que puede ser retenida

hasta la temperatura ambiente por el agregado de aleantes.

Su aspecto metalográfico se muestra en la figura 2.

Figura 2. Fotomicrografía de un acero inoxidable

austenítico SAE 316L.

Su solubilidad es aproximadamente 100 veces superior a la de la ferrita.

Las transformaciones de fase de la austenita son muy importantes en los

tratamientos térmicos de los aceros.

Sin embargo, si se enfría lentamente una aleación desde la región

austenítica, esta austenita se descompone en cristales primarios y

eutectoide, según su composición química.

c) El eutectoide llamado perlita, es una mezcla de cristales de solución sólida

α, con una concentración máxima de carbono en solución de 0.025%,

llamada ferrita y de cristales de intermetálico con 6.67% de carbono,

llamado cementita o carburo de hierro (Fe3C).

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d) La ferrita es relativamente blanda y dúctil. Su estructura cristalina es cúbica

centrada en el cuerpo, ferromagnética por debajo de 768ºC, cuya densidad

es de 7.87 g/cm3.

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I.2. Microestructuras en aleaciones Fe- Fe3C

La microestructura que se desarrolla en las aleaciones Fe - Fe3C depende tanto

del hierro como del contenido de carbono, así como del tratamiento térmico. Si el

enfriamiento es muy lento se dan condiciones de equilibrio, pero si los

enfriamientos son muy rápidos se generan procesos que modifican la

microestructura y por tanto las propiedades mecánicas.

El hierro es el constituyente fundamental de la aleación. Como ya se indicó, el

hierro es un elemento alotrópico, por lo que puede existir en más de una

estructura reticular dependiendo fundamentalmente de la temperatura.

Es uno de los metales más útiles debido a su gran abundancia en la corteza

terrestre (constituyendo más del 5% de ésta, aunque rara vez se encuentra en

estado puro, lo más normal es hallarlo combinado con otros elementos en forma

de óxidos, carbonatos o sulfuros), ya que se obtiene con gran facilidad y con una

gran pureza comercial. Posee propiedades físicas y mecánicas muy apreciadas y

de la más amplia variedad.

El hierro técnicamente puro, es decir, con menos de 0.008% de carbono, es un

metal blanco azulado, dúctil y maleable. Funde de 1536.5°C a 1539°C

reblandeciéndose antes de llegar a esta temperatura, lo que permite forjarlo y

moldearlo con facilidad. El hierro es un buen conductor de la electricidad y se

imanta fácilmente.

A continuación se describirán los aspectos metalográficos y los cambios de la

microestructura que se presentan en el diagrama Fe - Fe3C.

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I.2.1. Acero hipoeutectoide

La figura 3 muestra el aspecto metalográfico de un acero de composición

hipoeutectoide (SAE 1038), en la fotografía se reconoce la ferrita como la fase

clara y la perlita (ferrita + cementita) como la zona obscura.

Figura 3. Acero hipoeutectoide recocido (SAE 1038).

Los aceros hipoeutectoides son aquellos en los que la fase austenítica sólida tiene

un contenido en carbono inferior a la del eutectoide 0.77 %.

Los cambios en la microestructura de un acero de esta composición se pueden

observar en el diagrama Fe – Fe3C, figura 4.

Figura 4. Representación esquemática de las microestructuras

de un acero hipoeutectoide.

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero_hipoeutectoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_hipoeutectoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_hipoeutectoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_hipoeutectoide

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Para una temperatura aproximada de 875°C, la microestructura de la fase γ es

homogénea con granos orientados al azar (punto 1 de la línea AB).

Al enfriar se desarrolla la fase α y nos encontramos en una región bifásica α + γ

(punto 2 de la línea AB). En este punto se ha segregado un poco de fase α, al

bajar en temperatura (punto 3 de la línea AB) aumenta el contenido en fase α

(aunque la proporción depende de la composición inicial del acero hipoeutectoide).

La mayor cantidad de fase α se forma en los límites de grano de la fase inicial γ. A l

enfriar pasamos a través de la temperatura del eutectoide al punto 4 de la línea

AB. En esta transformación de fases, la ferrita no cambia prácticamente y la

austenita que queda se transforma en perlita dando la microestructuracaracterística de los aceros hipoeutectoides. La ferrita de la perlita se denomina

ferrita eutectoide.

I.2.2. Acero eutectoide

En la figura 5 se puede observar la composición eutectoide de un acero (SAE

1080), en donde la matriz esta formada por ferrita y la fase dispersa es cementita.

Figura 5. Acero eutectoide recocido (SAE 1080).

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Esta microestructura de ferrita y cementita se conoce como perlita, su nombre

deriva de la apariencia de madreperla bajo el microscopio. Es el

microconstituyente eutectoide que se forma a los 727°C a partir de austenita con

0.77 % de carbono. Es una mezcla bifásica de ferrita y cementita de morfología

laminar. Mecánicamente, las perlitas tienen propiedades intermedias entre la

blanda y dúctil ferrita y la dura y quebradiza cementita.

Si un acero con microestructura perlítica se calienta a una temperatura inferior a la

del eutectoide durante un largo tiempo, por ejemplo, a una temperatura de 700°C;

y tiempos de 16 a 24 h, se forma una nueva microestructura denominada

esferoidita, que es cementita globular o esferoidal.

Las partículas de Fe3C aparecen como pequeñas esferas incrustadas dentro de la

matriz ferrítica-α. Esta transformación tiene lugar mediante la difusión del carbono

pero sin cambiar las proporciones relativas de la fase ferrita y cementita.

Los cambios en la microestructura de un acero eutectoide se pueden observar en

el diagrama Fe - Fe3C, figura 6.


de un acero eutectoide (0.77%).

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I.2.3. Acero hipereutectoide

En la figura 7 se muestra un acero de composición hipereutectoide, en donde los

primitivos límites de grano están demarcados por una red de cementita; el resto de

la estructura es perlita.


de un acero hipereutectoide recocido (1.4 %C).

Es importante destacar que en los casos descritos, las fases y microestructuras

presentes, solo se producen en condiciones de equilibrio, esto es, enfriamientos y

calentamiento extremadamente lentos.

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I.3. Líneas de temperaturas críticas

A nivel tecnológico las líneas de temperaturas críticas de transformación se

conocen como A3, Acm y A1.

A3 es la línea que marca el comienzo de la descomposición austenítica en los

aceros hipoeutectoides, mientras que la línea Acm es el comienzo de la

descomposición austenítica en los aceros hipereutectoides, y esta denominación

proviene de la separación de la cementita. La línea que marca el final de la

descomposición austenítica se llama A1.

Cabe destacar que en todas las transformaciones que suceden en las aleaciones

cuando están solidificadas hay una diferencia en las líneas A3, Acm y A1, ya seaque estas se determinen por calentamiento o por enfriamiento.

La figura 8 muestra cómo pueden variar estas líneas, según las condiciones en

que se determinan.

Figura 8. Líneas de temperaturas críticas del diagrama Fe - Fe3C.

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Las líneas obtenidas por calentamiento agregan en su denominación una c (de

chauffage, en francés, calentamiento), y las determinadas por enfriamiento

agregan una r (de refroidissement, en francés, enfriamiento).

Como se observa en el gráfico hay tres líneas por cada una de las líneas del

diagrama. Las curvas de calentamiento están siempre por encima de las curvas de

equilibrio, mientras que las de enfriamiento están siempre por debajo de las de

equilibrio.

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I.4. Condiciones de no equilibrio de la austenita

Como se ha descrito la austenita se descompone por debajo de la temperatura

crítica y se transforma en el eutectoide perlita cuando se ha alcanzado cierto

grado de subenfriamiento, es decir, cuando el acero alcanza una temperatura

inferior a 727°C.

Sin embargo en muchos casos estas transformaciones son tan lentas como

impracticables e innecesarias. En estos casos se prefieren las condiciones de no

equilibrio, modificando los medios de enfriamiento (base de los tratamientos

térmicos) para obtener otro tipo de estructuras cristalinas y, por tanto, cualidades

del acero, distintas.

Para poder representar gráficamente este proceso, se construye un diagrama para

cada acero. Esto se realiza enfriando rápidamente muestras de acero en un baño

de tratamiento térmico a la temperatura de transformación, las que posteriormente

son retiradas en tiempos crecientes, para ser templadas en agua y detener con

ello la reacción.

Una vez de haber realizado este proceso utilizando diferentes temperaturas, se

elabora una gráfica en la cual el eje vertical representa las temperaturas (T1, T2,

T3,..etc.), y el eje horizontal el logaritmo de los tiempos.

La gráfica resultante se denomina abreviadamente TTT (Tiempo, Temperatura,

Transformación) o curva de la S. En dicha grafica se puede observar claramente el

comienzo, desarrollo y las transformaciones de fase finales, figura 9.

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Figura 9. Diagrama TTT (Temperatura-Tiempo-Transformación)

representativo de un acero al carbono, (curva en S).

Es importante destacar que dichos diagramas son la base fundamental para

planear los tratamientos térmicos, existiendo un diagrama TTT para cada acero y

fundición.

Como se observa en la figura 9, en la zona superior se forman las estructuras

perlíticas ya comentadas con anterioridad. Antiguamente se identificaron también

la sorbita y la troostita que han resultado ser en realidad perlitas de muy pequeña

distancia interlaminar, por lo que dichas denominaciones han caído en desuso.

En la zona inferior se forma martensita. La martensita es el constituyente típico de

los aceros templados y se obtiene de forma casi instantánea al enfriar

rápidamente la austenita. Es una solución sobresaturada de carbono en hierro

alfa, siendo una fase metaestable, ya que al calentarla, se transforma en ferrita y

cementita que son las fases estables de baja temperatura, figura 10.

En comparación con la cementita (y los carburos de otros metales de aleación) es

el constituyente más duro de los aceros.

http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Martensita&action=edithttp://enciclopedia.us.es/index.php/Templehttp://enciclopedia.us.es/index.php/Templehttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Martensita&action=edit

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Figura 10. Fotomicrografía de un acero con

microestrutura martensítica.

Los granos en forma de aguja son la martensita y las regiones blancas es

austenita retenida.

Como ya se indicó la martensita es una estructura de no equilibrio de la

transformación de la austenita pero sin difusión de carbono, y se produce al

enfriarse rápidamente.

Así, los átomos de carbono permanecen como soluto intersticial dentro de la

estructura tetragonal sin que se segregue el carbono en forma de cementita.

Este sólido sobresaturado se transforma rápidamente a otras estructuras más

estables si se calienta, pero a temperatura ambiente es estable casi

indefinidamente.

Asimismo si un acero eutectoide se enfría rápidamente desde la temperatura

austenítica hasta una temperatura intermedia que puede estar entre 250 y 550°C yse deja transformar isotérmicamente, la microestructura obtenida se denomina

bainita, figura 11.

http://es.wikipedia.org/wiki/Solutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Solutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n_Intersticialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n_Intersticialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n_Intersticialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Soluto

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Figura 11. Fotomicrografía de un acero con microestrutura bainítica.

La bainita puede definirse según su microestructura como el producto de unareacción eutectoide no laminar, en oposición con la perlita la cual es producto de

una reacción eutectoide laminar, lo que indica que es una perlita modificada.

Debido a que la transformación se realiza a menor temperatura que la perlítica, la

bainita pierde la característica laminar de ésta y tiende a formar agujas, (en una

vista plana), en las cuales se entremezclan las fases: α + Fe3C, figura 12.

Figura 12. Fotomicrografía de un acero bainítico

en forma de agujas.

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La bainita tiene una aspecto plumoso eutectoide o en forma de agujas

dependiendo del rango de transformación elegido cuando se efectúan los

tratamientos isotérmicos.

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I.5. Elementos de aleación

Además de los componentes principales indicados, los aceros incorporan otros

elementos químicos, algunos perjudiciales, provenientes de la chatarra, el mineral

o el combustible empleado en el proceso de fabricación, como el azufre y el

fósforo, mientras que otros se añaden intencionalmente para mejorar algunas de

las características del acero, bien para incrementar la resistencia, ductilidad,

dureza, etc. o para facilitar algún proceso de fabricación como puede ser el

mecanizado; tal es el caso de los elementos de aleación como el níquel, cromo y

molibdeno.

A continuación se describe la influencia que ejercen en las características ypropiedades de los aceros los elementos de aleación.

I.5.1. Azufre (S)

En los aceros comerciales, el azufre se mantiene generalmente por debajo del

0.05%. Este metaloide se combina con el hierro para formar sulfuro de hierro

(FeS), una aleación eutéctica de bajo punto de fusión, con hierro que tiende a

concentrarse en las fronteras de grano.

Cuando el acero se forja o lamina a altas temperaturas, se hace frágil debido a la

fusión del eutéctico sulfuro de hierro, que impide la cohesión de los granos

permitiendo que se desarrollen grietas. En presencia de manganeso, el azufre

tiende a formar sulfuro de manganeso (MnS), en vez de sulfuro de hierro. El MnS

suele permanecer como inclusiones bien distribuidas por toda la estructrura. Así la

presencia del Mn es un inhibidor del efecto que produce el S.

http://enciclopedia.us.es/index.php/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Chatarra&action=edithttp://enciclopedia.us.es/index.php/Mineralhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Combustiblehttp://enciclopedia.us.es/index.php/Azufrehttp://enciclopedia.us.es/index.php/F%C3%B3sforohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Ductilidadhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Durezahttp://enciclopedia.us.es/index.php/Mecanizadohttp://enciclopedia.us.es/index.php/N%C3%ADquelhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Cromohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Molibdenohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Molibdenohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Cromohttp://enciclopedia.us.es/index.php/N%C3%ADquelhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Mecanizadohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Durezahttp://enciclopedia.us.es/index.php/Ductilidadhttp://enciclopedia.us.es/index.php/F%C3%B3sforohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Azufrehttp://enciclopedia.us.es/index.php/Combustiblehttp://enciclopedia.us.es/index.php/Mineralhttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Chatarra&action=edithttp://enciclopedia.us.es/index.php/Elemento_qu%C3%ADmico

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Con la presencia del azufre se mejora la maquinabilidad, esto se debe a la

presencia de inclusiones sulfurosas más numerosas, que hacen pedazos las

rebabas, reduciendo de esta manera el desgaste de la herramienta.

I.5.2. Manganeso (Mn)

Este metal está presente en todos los aceros comerciales al carbono en el

intervalo de 0.03 a 1.00%. Cuando existe una cantidad de Mn mayor que la

requerida para formar MnS, el exceso se combina con carbono para formar el

compuesto (Mn3C) que se asocia con el carburo de hierro (Fe3C).

El manganeso también promueve la solidez de las piezas fundidas al acero a

través de su acción de desoxidación en acero líquido.

I.5.3. Fósforo (P)

El contenido de fósforo se mantiene por debajo del 0.04%, cantidad que tiende a

disolverse en ferrita, incrementando ligeramente la resistencia y la dureza. En

algunos aceros, una cantidad de fósforo entre el 0.07 y el 0.12%, parece mejorar

las propiedades del corte. En mayores proporciones, el fósforo reduce la

ductilidad, aumentando con ello la tendencia del acero a agrietarse cuando se

trabaja en frío.

I.5.4. Silicio (Si)

La mayoría de los aceros comerciales tienen entre el 0.05 y el 0.3% de Si. Este

metaloide tiende a disolverse en ferrita aumentando la resistencia del acero, sin

disminuir mucho la ductilidad. Promueve la desoxidación del acero líquido a través

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de la formación de dióxido de silicio, SiO2, dando mayor solidez en la pieza

fundida, es por ello que el Si resulta fundamental en los aceros fundidos.

Este elemento aparece en todos los aceros, al igual que el manganeso, se añade

intencionalmente durante el proceso de fabricación. Es un desoxidante más

enérgico que el manganeso y se emplea como elemento desoxidante

complementario del manganeso con objeto de evitar que aparezcan en el acero

poros y defectos internos.

Las adiciones de silicio que se realizan durante la fabricación, suelen ser

relativamente pequeñas y variables de 0,2 hasta 0,35%.

En los aceros, el silicio permite incrementar ligeramente la templabilidad y elevar

sensiblemente el límite elástico y la resistencia a la fatiga, sin reducir su tenacidad.

Se emplean aceros con contenidos de silicio de 1 a 4,5% para la fabricación de

chapa magnética y de 1,5 a 2,25% en la fabricación de muelles.

I.5.5. Cobalto (Co)

El cobalto se emplea casi exclusivamente en los aceros rápidos de más elevada

calidad. Este elemento, al ser incorporado a los aceros, se combina con la ferrita,

incrementando su dureza y resistencia. En los aceros con alto porcentaje de

carbono reduce la templabilidad. En los aceros al tungsteno endurece la ferrita,

con lo que facilita el mantenimiento de la dureza y de la aptitud de corte de las

herramientas a elevada temperatura.

El cobalto se suele emplear en los aceros rápidos al tungsteno de máxima calidad

en porcentaje variable de 3 a 10%.

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Los aceros para imanes con cobalto, contienen además cromo y tungsteno.

I.5.6. Cromo (Cr)

Es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros

aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de

herramientas, en los inoxidables y en los de resistencia en caliente.

Se emplea en cantidades diversas desde 0,3 hasta 30% de Cr según los casos, y

sirve para incrementar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora

la templabilidad, impide las deformaciones en el temple, mejora la resistencia aldesgaste y la inoxibilidad.

I.5.7. Manganeso (Mn)

Se utiliza fundamentalmente como desoxidante y desulfurante de los aceros.

El manganeso aparece prácticamente en todos los aceros, debido, principalmente,

a que se añade como elemento de adición para neutralizar la perniciosa influencia

del azufre y del oxigeno, que siempre suelen contener los aceros cuando se

encuentran en fase líquida en los hornos durante el proceso de fabricación.

El manganeso actúa como desoxidante y evita, en parte, que en la solidificación

del acero se desprendan gases que den lugar a la formación de porosidades

perjudiciales en el material.

Aunque también se puede utilizar como elemento de aleación. Ya que al

incrementar el porcentaje de manganeso de 0,6 a 1,6%, se incrementa

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ligeramente su resistencia y se mejora su templabilidad, siendo un elemento de

aleación relativamente barato.

I.5.8. Molibdeno (Mo)

El molibdeno mejora la resistencia a la tracción, templabilidad y la resistencia a la

fluencia de los aceros. Añadiendo pequeñas cantidades a los aceros cromo-

níquel, se disminuye o elimina la fragilidad Krupp, que se presenta cuando estos

aceros son revenidos en la zona de los 450 a 550°C.

Asimismo incrementa la resistencia de los aceros en caliente y reemplaza altungsteno en la fabricación de aceros rápidos, pudiendo emplear para las mismas

aplicaciones aproximadamente una parte de molibdeno por cada dos de

tungsteno.

I.5.9. Níquel (Ni)

El níquel mejora considerablemente las propiedades de los aceros. Su empleo

permite la construcción de piezas de máquinas y motores que requieren una

elevada calidad.

Una de las ventajas más importantes que reporta el empleo del níquel, es evitar el

crecimiento del grano en tratamientos térmicos, lo que sirve para conseguir

siempre con ellos gran tenacidad.

Los aceros al níquel sometidos a temperaturas demasiado elevadas, quedan

después del temple y revenido con muy buena tenacidad. El níquel, hace

descender los puntos críticos y por ello los tratamientos térmicos pueden hacerse

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a temperaturas ligeramente mas bajas que las correspondientes a los aceros

ordinarios.

Experimentalmente se observa que con los aceros aleados con níquel se obtiene

para una misma dureza, un límite de elasticidad ligeramente más elevado y

mayores alargamientos y resistencias que con aceros al carbono.

También es muy interesante señalar que para la misma dureza su resistencia a la

fatiga es un 30% superior a la de los aceros de baja aleación.

Entre todos los elementos aleados, el níquel, que cristaliza como la austenita en

cúbica de caras centradas, es el único que forma con el hierro una serie continuade soluciones sólidas.

Así, el níquel hace descender la temperatura de transformación gamma-alfa y, por

lo tanto, tiende a estabilizar a bajas temperaturas la fase austenítica cúbica de

caras centradas.

Las aleaciones con un porcentaje mayor al 30% de níquel son austeníticas a la

temperatura ambiente, y poseen ciertas propiedades magnéticas.

El níquel es un elemento de extraordinaria importancia en la fabricación de aceros

inoxidables y resistentes a altas temperaturas. La aleación hierro-níquel con

menos de 0,10% de carbono y 36% de níquel tiene una dilatación muy baja, casi

nula, entre 0 y 100°C y recibe el nombre de invar.

Los aceros al níquel más utilizados son los siguientes:

Aceros al níquel: 2,3% - 5% de Ni, 0,1-0,25% de C (para carburización) y

con 0,25-0,4% de C (para piezas de gran resistencia).

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Aceros cromo-níquel y aceros cromo níquel molibdeno: con porcentajes

variables (0,1-0,22 % de C) se emplean para carburización y con 0,25-0,4%

de C se emplean para piezas de gran resistencia. En estos aceros los

porcentajes de cromo-níquel suelen tener una relación aproximada de 1%

Cr y 3% Ni.

Aceros de media aleación níquel-molibdeno y níquel manganeso: 0,25-

0,4% de C para piezas de gran resistencia y con 0,1-0,25% para piezas

cementadas, Ni de 1-2%, Mn 1-1,5%, Molibdeno 0,15-0,4%.

Aceros inoxidables y resistentes al calor cromo-níquel: con 8-25% de Ni.

I.5.10. Plomo (Pb)

El plomo no se combina con el acero, se encuentra en él en forma de

pequeñísimos glóbulos, como si estuviese emulsionado, lo que favorece la fácil

mecanización por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado, etc.), ya que

el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0.15 y 0.30 %

debiendo limitarse el contenido de carbono a valores inferiores al 0.5 % debido a

que dificulta el templado y disminuye la tenacidad en caliente.

I.5.11. Tungsteno (W)

El tungsteno forma con el hierro carburos muy complejos, estables y durísimos, lo

que le permite soportar en trabajo elevadas temperaturas. En porcentajes del 14 al

18 %, proporciona aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de

corte de los aceros al carbono para herramientas.

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Es un elemento muy utilizado para la fabricación de aceros para herramientas,

empleándose en especial en los aceros rápidos, aceros para herramientas de

corte, y aceros para trabajos en calientes.

Debido a que permite incrementar la dureza a elevadas temperaturas, evita que se

desafilen o ablanden las herramientas, aunque éstas lleguen a calentarse a 500 ó

600°C.

I.5.12. Vanadio (V)

El vanadio posee una enérgica acción desoxidante y forma carburos complejoscon el hierro, proporcionando al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción y

poder cortante en los aceros para herramientas. Se emplea principalmente para

la fabricación de aceros de herramientas, tiende a afinar el grano y disminuir la

templabilidad.

I.5.13. Aluminio (Al)

El aluminio se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruración,

que suelen contener aproximadamente 1% de aluminio.

Es un elemento desoxidante muy enérgico y es frecuente añadir 300gr por

tonelada de acero para desoxidarlo y afinar el grano.

I.5.14. Titanio (Ti)

Se suelen añadir pequeñas cantidades de titanio a algunos aceros muy especiales

para desoxidar y afinar el grano. El titanio tiene gran tendencia a formar carburos y

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a combinarse con el nitrógeno. En los aceros inoxidables cromo-níquel, actúa

como estabilizador de los carburos y evita la corrosión ínter cristalina.

I.5.15. Cobre (Cu)

El cobre se suele emplear para mejorar la resistencia a la corrosión de aceros de

0,15 a 0,30% de carbono, que se usan para grandes construcciones metálicas.

I.5.16. Boro (B)

El boro es un elemento de aleación cuyo empleo es muy reciente.

Experimentalmente se ha visto que cantidades pequeñísimas de boro del orden

0,001 a 0,006%, mejoran notablemente la templabilidad, siendo en este aspecto el

mas efectivo de los elementos aleados y el de mayor poder templante de todos.

Sin embargo su incorporación al baño metálico es difícil, ya que por ser un

desoxidante enérgico es un elemento que se oxida fácilmente.

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I.6. Clasificación de los Aceros.

De todas las normas para clasificar aceros, tal vez la que más se emplea y sobre

todo la más clara, es la norma SAE “Society of Automotive Engineers”.

La designación SAE consta de cuatro dígitos. Los dos primeros indican el tipo de

acero y los dos últimos expresan el contenido de carbono del acero, multiplicado

por 100.

En la tabla 4 se resume dicha nomenclatura.

Tipo SAE Nombre Aleantes10xx Aceros al Carbono11xx Aceros al Carbono Altos en azufre y bajos en fósforo13XX Aceros al Carbono Altos en azufre y altos en fósforo23xx Aceros al Mn 1.6 a 1.9% Mn25xx Aceros al Ni 3,5 % Ni31xx Aceros al Ni-Cr 1,25 % Ni; 0,65 % Cr33xx Aceros al Ni-Cr 3,5 % Ni; 1,55 % Cr40xx Aceros al Mo 0.25% Mo41xx Aceros al Cr-Mo 1.00% Cr y 0.20% Mo43xx Aceros al Ni-Cr-Mo 0,55 % Ni; 0,5 % Cr; 0,2 %Mo46xx Aceros al Ni-Mo 1,8% Ni; 0,25 % Mo48xx Aceros al Ni-Mo 3,5 % Ni; 0,25 % Mo51xx Aceros al Cr 0,8 Cr61xx Aceros al Cr-V 0,95 % Cr; 0,15 % mín V86xx Aceros al Ni-Cr-Mo 0,55 % Ni; 0,50 % Cr; 0,20 %Mo87xx Aceros al Ni-Cr-Mo 0,55 % Ni; 0,50% Cr; 0,25 %Mo94xx Aceros al Ni-Cr-Mo 0,45 % Ni; 0,4 % Cr; 0,12 %Mo98xx Aceros al Ni-Cr-Mo 1 % Ni; 0,8 % Cr; 0,25 %Mo

Tabla 4. Nomenclatura SAE para aceros aleados.

Los diferentes tipos de acero se pueden clasificar con base en los distintos

elementos de aleación que modifican su comportamiento, lo que a continuación se

describe.

http://www.infoacero.cl/acero/efectos.htmhttp://www.infoacero.cl/acero/efectos.htm

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I.6.1. Aceros al carbono

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. Entre los productos fabricados con aceros al carbono

figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de

construcción de acero, cascos de buques y horquillas.

Asimismo los aceros al carbono se pueden clasificar en aceros de bajo, medio y

altos en carbono.

I.6.1.1. Aceros bajos en carbono

Los aceros bajos en carbono constituyen la mayor parte de todo el acero

fabricado. Contienen menos del 0.25 % en peso de C, no responde al tratamiento

térmico para obtener martensita, ni se pueden endurecer por acritud. La

microestructura consiste en ferrita y perlita. Por lo tanto, son relativamente blandos

y poco resistentes pero con extraordinaria ductilidad y tenacidad.

Son de fácil mecanizado, soldables y baratos. Se utilizan para fabricar vigas,

carrocerías de automóviles, y láminas para tuberías edificios y puentes. Otro grupo

de aceros de bajo contenido en carbono son los de alta resistencia y baja

aleación. Contienen concentraciones variables de Cu, V, Ni y Mo totalizando ≈ 10

% en peso. Poseen mucha más resistencia mecánica, que puede aumentar por

tratamiento térmico y mantienen las propiedades de fácil mecanizado. Se emplean

en componentes donde la resistencia mecánica es crítica: puentes, torres,

columnas de soportes de edificios altos, bastidores de camiones y vagones de

tren.

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I.6.1.2. Aceros medios en carbono

Estos aceros contienen entre el 0.25 y 0.60 % en peso de C. Pueden ser tratados

térmicamente mediante austenización, temple y revenido para mejorar las

propiedades mecánicas. Su microestructura generalmente es martensita revenida.

Las adiciones de Cr , Ni y Mo facilitan su tratamiento térmico que en su ausencia

es difícil y útil solo para secciones de pieza relativamente delgadas. Son más

resistentes que los aceros bajos en carbono pero menos dúctiles y maleables. Se

suelen utilizar para fabricar cinceles, martillos, cigüeñales, pernos, etc.

I.6.1.3. Aceros altos en carbono

Los aceros altos en carbono contienen entre el 0.60 y 1.4 % en peso de C. Son

más duros y resistentes (y menos dúctiles) que los otros aceros al carbono. Casi

siempre se utilizan con tratamientos de templado y revenido, lo que provoca que

sean muy resistentes al desgaste, pero con la factibilidad de que pueden ser

conformados en herramientas de corte.

Generalmente la adición de Cr , V, W y Mo, les proporciona la formación de

carburos muy duros como Cr23C6, V4C3 y WC. Por ello, se emplean en la

fabricación de herramientas de corte, matrices para herrería y carpintería,

cuchillos, navajas, hojas de sierra, brocas para cemento, corta tubos, troqueles,

herramientas de torno, muelles e hilos de elevada resistencia.

I.6.2. Aceros aleados

Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros

elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los

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aceros al carbono normales. A continuación se describirán cada uno de ellos, con

base en su clasificación respectiva.

I.6.2.1. Estructurales

Los aceros estructurales son los aceros que se emplean para las estructuras de

edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y diversas partes

de máquinas, tales como sistemas de engranes, motores, ejes y palancas.

Considerando la siguiente descripción.

1. Los aceros al carbono se usan en bruto de laminación para construcciones

metálicas y para piezas de maquinaria en general.

2. Los aceros de baja aleación y alto límite elástico para grandes

construcciones metálicas, puentes, torres etc.

3. Aceros de fácil mecanización para trabajarlos en tornos automáticos.

I.6.2.2. Aceros ordinarios al carbono

Los aceros ordinarios al carbono se utilizan en bruto de forja o laminación, cuyas

propiedades dependen principalmente del porcentaje de carbono que contienen.

Se emplean en grandes cantidades para la construcción de estructuras metálicas

de edificios, para elementos y piezas de maquinaria, motores, ferrocarriles, etc., y

su contenido de carbono suele variar desde 0.03 a 0.70%.

Además siempre contienen pequeñas cantidades de manganeso y silicio que se

emplean como elementos auxiliares en los procesos de fabricación, fósforo y

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azufre que son impurezas perjudiciales que provienen de las materias primas

(lingotes, chatarra, combustibles y minerales).

En general los aceros ordinarios contienen: Mn < 0.90%, Si < 0.50%, P < 0.10% y

S < 0.10%.

Con base en las propiedades mecánicas, se establecen una serie de grupos de

aceros ordenados por su resistencia a la tracción.

a. 38 a 55 Kg/mm2 (aceros en bruto de forja o laminación).

b. 55 a 80 Kg/mm2 (aceros al carbono en bruto de forja y laminación, y aceros

al carbono tratados (templados y revenidos)).c. Resistencias superiores a 80 Kg/mm 2 (aceros tratados).

I.6.2.3. Aceros de bajo contenido de carbono

Estos aceros contienen menos del 0.25% de carbono, no adquieren dureza

sensible con un temple.

Su resistencia media en estado normalizado varia de 35 a 53 Kg/mm2 con

alargamientos de 33 a 23%. Teniendo en cuenta sus características, se suelen

agrupar en tres clases: semidulces, dulces y extradulces.

Con aceros de 0.06 a 0.25% de carbono, se fabrican los puentes de ferrocarril, las

grandes estructuras de las estaciones, las columnas metálicas de las líneas

eléctricas, los cascos de los buques, las estructuras de las casas, las carrocerías

de los automóviles, los tubos de las bicicletas, los clavos, los alfileres, las

cerraduras de las puertas y muchos objetos más que utilizamos diariamente.

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En la mayoría de los casos se utiliza el acero tal como viene de las acerías, sin

darle ningún tratamiento térmico especial.

Los aceros ordinarios de contenido en carbono comprendido entre 0.25 y 0.70%

de C que se emplean en estado bruto de forja o laminación se suelen emplear

para piezas de maquinaria en general.

Aceros de 0.30% de C, se utilizan para ejes, vagones, ruedas, piezas de

maquinaria, etc. (R=57 Kg/mm2, A = 23%).

Aceros de 0.40% de C se utilizan en elementos de maquinas y motores, alambres

para cables, ejes para locomotoras, etc. (R = 65 Kg/mm2, A = 19%).

Aceros de 0.50% de C. Bandejas, alambres, flejes, herramientas agrícolas

forjadas etc. (R = 74 Kg/mm2, A=17%).

Aceros de 0.60% de C. Para fleje duro, alambre, herramientas para agricultura,

etc. (R = 82 Kg/mm2, A = 15%).

I.6.2.4. Tratamientos térmicos de los aceros

estructurales

a) Recocido; el objeto de este tratamiento es ablandar el acero, homogenizar su

estructura y composición química e incrementar su ductilidad. Se presentan

cuatro formas:

a.1) Recocido de regeneración: Cuando después de la forja o laminación

se desea mecanizar en las mejores condiciones posibles los aceros

con porcentajes de carbono variables de 0.35 a 0.60%.

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a.2) Recocido de ablandamiento: En algunos casos en que interesa

disminuir la dureza de los aceros al carbono.

a.3) Recocidos contra acritud: Se emplea para aceros de bajo contenido

en carbono (inferior a 0.30%) que han sufrido un fuerte trabajo en frío

por laminado o estirado y en los que la dureza ha aumentado por

deformación de los cristales, habiéndose disminuido al mismo tiempo

la ductilidad y el alargamiento hasta limites tan bajos que no se

puede seguir el proceso mecánico de transformación en frío porque

se rompe el acero.

a.4) Recocido globular: En algunos casos excepcionales en que seinteresa que los aceros queden con estructuras globulares debe

calentarse durante largo tiempo el acero a temperaturas entre 700º a

740ºC y luego enfriar lentamente. De esta forma el material tiene una

extraordinaria ductilidad.

b) Normalizado: Este tratamiento consiste en calentar el acero a unos 50ºC

por encima de la temperatura crítica Ac y enfriarlo luego al aire. Su empleo

es importante cuando la estructura cristalina del acero es gruesa por haber

sufrido calentamientos a temperaturas muy elevadas, o porque el trabajo de

forja ha sido insuficiente para destruir la estructura en bruto de colada o la

estructura cristalina no es la correcta.

c) Temple y revenido: Al dar a los aceros al carbono un temple y revenido se

consiguen muy buenas características cuando el perfil es delgado. En un

acero al carbono bien templado o revenido, el valor del límite elástico suele

llegar a ser un 75% de la carga de ruptura.

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Como se indicó anteriormente, para la fabricación de piezas con aceros de bajo

carbono, que requieren una resistencia específica de 38 a 55 Kg/mm2, no se les

puede aplicar un tratamiento térmico de temple y revenido, lo que conviene es

utilizar aceros en bruto de forja, laminados o normalizados.

Sin embargo en casos excepcionales cuando se desea conseguir la mejor

combinación de características (resistencia, alargamiento y elevado limite elástico)

se pueden templar y revenir los aceros de 0.15 a 0.30% de C obteniéndose,

resistencias variables de 38 a 55 Kg/mm2, alargamientos y limites de elasticidad

ligeramente superiores a los que corresponden al estado normalizado.

Cuando se trata de piezas de gran espesor, el tratamiento térmico esprácticamente inútil porque no se puede lograr la templabilidad adecuada.

Los aceros al carbono templados y revenidos con porcentajes de carbono

variables de 0.25 a 0.55%, se utilizan con resistencias comprendidas entre 55 y 90

Kg/mm2 y, en ocasiones como en la fabricación de muelles, se pueden manejar

resistencias de 150 a 200 Kg/mm2.

El empleo de los aceros al carbono templados y revenidos para la fabricación de

piezas con dichas resistencias tiene varias ventajas. Una muy importante es que el

límite de elasticidad es más elevado que en los aceros normalizados o recocidos,

y otra que la combinación de características (resistencia y alargamiento) también

se mejora.

En cambio si esa resistencia se consigue templando y reviniendo la pieza después

de mecanizada, el trabajo de torno o fresadora se podrá efectuar sin dificultad

cuando el material esta recocido.

Por lo tanto, es más factible mecanizar en estado de recocido y luego templar y

revenir, dejando generalmente un exceso de medidas en el material, que

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posteriormente tendrá que ser eliminado por las deformaciones que se producen

en el temple y revenido.

Cuando la cantidad de material a eliminar por mecanizado es pequeña, puede ser

conveniente templar y revenir el material y luego mecanizar las piezas, ya que al

final del proceso se tendrán las tolerancias definidas.

I.6.2.5. Aplicaciones de los distintos tipos de aceros

al carbono

A continuación se describen las aplicaciones de los distintos tipos de aceros alcarbono, para tener una idea clara de cómo se pueden utilizar.

I.6.2.5.1. Acero 1010

El acero 1010 se emplea para piezas pequeñas cuyo tamaño y forma son muy

sencillas, por ejemplo, en bujes y pasadores, en las cuales no se requieren

elevados valores de resistencia mecánica.

Se puede utilizar en estado normalizado o laminado para fabricar piezas

embutidas o estampadas en frío.

I.6.2.5.2. Acero 1015

Este acero también se utiliza para construcciones mecánicas de baja resistencia.

Y se emplea preferentemente cuando se requiere un corazón más duro y tenaz.

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I.6.2.5.3. Acero 1018

Entre los aceros de bajo carbono, el 1018 es el más versátil por sus

características; análisis controlado, mejores propiedades mecánicas que otros

aceros del mismo tipo por su alto contenido de manganeso, buena soldabilidad y

maquinabilidad.

Cuando se requiera una superficie muy dura pero un centro tenaz, este acero

carburizado cumple perfectamente. Estirado en frío mejora sus valores de

resistencia mecánica y su maquinabilidad, haciéndose muy popular para un sin

número de aplicaciones.

Se utiliza en la fabricación de partes para maquinaria; automotriz, línea blanca y

equipo de proceso, que no estén sujetas a grandes esfuerzos. Por su ductilidad es

ideal para procesos de transformación en frío como doblar, estampar, recalcar.

Se emplea en flechas, tornillos, pernos, sujetadores, y ya carburizados en

engranes y piñones.

I.6.2.5.4. Acero 1020

Esta clase de acero puede ser empleado en piezas que no estén sometidas a

elevados esfuerzos mecánicos. Considerando la escasa penetración de temple

que tiene, generalmente se usa en estado normalizado.

Puede emplearse en estado templado y revenido para piezas de pequeño

espesor. Pudiendo ser carburizado cuando se requieren en el núcleo propiedades

mecánicas más elevadas en comparación con el acero 1015.

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I.6.2.5.5. Acero 1022

El acero 1022 se utiliza para partes de vehículos y maquinaria que no sean

sometidas a grandes esfuerzos mecánicos. Posee mejor resistencia en el núcleo

que el acero 1015.

I.6.2.5.6. Acero 1030

Acero para temple y revenido para los más amplios usos, tales como: ejes, árboles

y todas aquellas piezas que no estén sometidas a grandes esfuerzos mecánicos.

Como no tiene gran penetración de temple, este tipo de acero es aconsejable

solamente para piezas templadas y revenidas de tamaño pequeño.

I.6.2.5.7. Acero 1040

La templabilidad de este acero es mejor que la de los dos anteriores; se usa para

piezas de maquinas de pequeño y mediano espesor y sirve para piezas que deban

ser templadas a inducción, o con soplete.

I.6.2.5.8. Acero 1045

Es un acero muy apropiado para piezas de pequeño tamaño que deban templarse

a inducción, obteniéndose una dureza superficial de 54 a 56 Rc.

Por sus características de temple, se tiene una amplia gama de aplicaciones

automotrices y de maquinaria en general, en la elaboración de piezas como ejes y

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semiejes, cigüeñales, herramientas forjadas de todo tipo, como: hachas,

azadones, rastrillos, picas y martillos de varios usos.

I.6.2.5.9. Acero 1050

Gracias a la buena penetración de temple que tiene este acero, es apto para

piezas de máquinas que deban soportar elevados esfuerzos, longitudinales y

transversales, pero sin impactos continuos.

Para piezas de pequeño espesor es preferible el temple en aceite para evitar

distorsiones.

I.6.2.5.10. Acero 1055

Con el acero 1055 se fabrican pasadores que deban soportar esfuerzos muy

elevados. En este caso se pueden templar las piezas por inducción.

Se utiliza para herramientas agrícolas.

I.6.2.5.11. Acero 1060

Como acero estructural tiene las mismas aplicaciones que el acero 1055. Como

acero de corte sirve para herramientas de trabajos plásticos, madera y materiales

no ferrosos como el latón y bronce.

Este acero tiene una buena penetración de temple, aun en piezas de tamaño

medio y con temple en aceite. Con temple de inducción y con temple al soplete se

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pueden obtener buenos resultados en piezas de no muy alta resistencia mecánica

que sean sometidos a desgaste.

Este acero se puede emplear para la fabricación de resortes.

I.6.2.5.12. Acero 1070

El acero 1070 se emplea en piezas que requieren una elevada resistencia y que

están sometidas a fuertes esfuerzos mecánicos, por ejemplo: partes móviles de

molinos, trituradoras y cuchillas que permiten moler materiales blandos.

Al igual que el 1060, éste acero es útil para piezas que requieren de una gran

dureza, como algunas herramientas de mano, implementos agrícolas, flejes y

resortes.

Como acero para herramientas se utiliza en piezas que requieren dureza,

tenacidad y resistencia al desgaste.

Es importante mencionar que las temperaturas de revenido para este acero

dependiendo de la aplicación son:

Acero estructural 560 a 640°C

Acero de resortes 420 a 480°C

Acero de herramientas 200 a 350°C

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I.6.2.5.13. Acero 1095

Este es el acero al carbono de mayor resistencia, usado para la fabricación de

resortes de todos los tipos y para todos los usos. Puede ser trefilado a través de

tratamientos térmicos adecuados, o emplearse en frío para la construcción de

resortes especiales.

La tabla 5 relaciona la nomenclatura SAE con los valores de resistencia, ductilidad

y dureza, para relacionar la composición química y las propiedades mecánicas de

la mayoría de los aceros descritos.

Tabla 5. Propiedades Mecánicas de barras de acero en caliente.

SAE Resistencia a

la Tracción

Kg/mm2

Límite

de

Fluencia

Kg/mm2

Alargamiento

en 40mm

%

Dureza

Brinell

1010 41 31 40 110

1015 42 32 40 127

1020 46 33 36 143

1030 57 35 32 1781040 64 42 25 200

1050 74 42 20 230

1060 84 49 17 241

1070 91 54 15 267

1080 99 60 12 293

1095 104 65 10 297

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I.6.2.5.14. Aceros resulfurados

Esta clase de aceros se utiliza en casos donde la maquinabilidad es el factor más

relevante en el proceso de fabricación.

Debido a que su empleo permite disminuir los costos de producción, ya que con

mayores velocidades de maquinado y mejor vida de la herramienta, se eliminan

operaciones secundarias.

Por otro lado la adición de azufre ocasiona algún sacrificio en las propiedades de

soldabilidad, forja y conformado en frío. Algunos ejemplos de estos aceros son:

a. SAE 1110 - 1111 - 1112 – 1113

Tienen excelentes características de maquinabilidad y buena resistencia

estirados en frío. Estos aceros se pueden carburizar o cianurizar.

La maquinabilidad se incrementa en este grupo al añadirse mayor cantidad

de azufre, el cual se combina principalmente con el manganeso del acero y

precipita como inclusiones de sulfuros, las cuales favorecen la

maquinabilidad al proporcionar la formación de virutas pequeñas, y al

suministrar un lubricante propio evita que las virutas se adhieran a la

herramienta y emboten el filo.

Cabe mencionar que al disminuir esta adherencia, se necesita menor

potencia, se mejora la superficie y la velocidad de maquinado se puede

duplicar en comparación de un acero no resulfurado.

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b. SAE 1108 - 1109 - 1116 - 1117 - 1118 - y 1119

Los aceros de este grupo se utilizan cuando se requiere una adecuada

combinación de maquinabilidad y respuesta a tratamiento térmico. En

variedades de bajo carbono se usan para partes pequeñas que deben

cianurarse o carbonitrurarse.

c. SAE 1117 - 1118 y 1119

Estos aceros contienen más cantidad de manganeso lo que permite mejorar

la templabilidad, logrando con ello que se pueda templar en aceite despuésde la carburización.

d. SAE 1132 - 1137 - 1140 - 1141 - 1144 - 1145 - 1146 y 1151

Cada tipo de estos aceros tienen características comparables a los aceros

al carbono. Se emplean para piezas donde es necesario una gran cantidad

de maquinado, o donde la presencia de roscas, estrías, u otra operación

ofrece problemas especiales de herramental.

e. SAE 1132 -1137 - 1141 – 1144

Los aceros 1132 -1137 - 1141 – 1144 se consideran de alto manganeso, lo

que mejora considerablemente su respuesta a la templabilidad, pudiéndose

templar en aceite, inducción o temple con llama.

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I.6.2.5.15. Acero 1213

Es un acero con elevados contenidos de azufre y fósforo que confieren

características de maquinabilidad importantes.

Forma parte del grupo de aceros llamados de libre maquinado. La maquinabilidad

la adquiere por un rompimiento fácil de la rebaba, manteniendo fría la herramienta.

Normalmente se utiliza estirado en frío.

Se emplea en trabajos donde la maquinabilidad es el factor primordial, por ejemplo

en tornos automáticos para la elaboración de piezas para bujías, armas de fuego,

cerrajería, y tornillería.

I.6.2.5.16. Acero 1541

El acero 1541 (0.36 - 0.44% de C), se emplea en componentes que requieren un

límite de fluencia elevado y gran resistencia al desgaste. Es particularmente apto

para forjar herramientas agrícolas y de mano.

Se utiliza para fabricar tornillería de alta resistencia y es uno de los aceros más

apropiados para la fabricación de grapas en automotores.

I.6.2.5.17. Acero 4130

Por tener un contenido de 0.30% de carbono, éste acero alcanza una magnífica

penetración al temple. Puede soldarse mediante cualquiera de los procesos

comunes de soldadura.

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Se emplea normalmente tratado; principalmente en la industria automotriz, para

discos de turbinas a vapor, cigüeñales, rotores, ejes, árboles y tornillos de

resistencia. También se utiliza para juntas de herramientas, abrazaderas y

fabricación de herramientas manuales.

I.6.2.5.18. Acero 4340

Se caracteriza por su alta templabilidad y resistencia a la fatiga. Es capaz de

ofrecer buenas propiedades en piezas de grandes secciones. No presenta

fragilidad de revenido. No se aconseja soldarlo; únicamente con soldadura

especial.

Se utiliza en la fabricación de tornillería de alta resistencia, levas de mando, discos

para frenos y ejes para camiones.

I.6.2.5.19. Acero 5160

Este acero se caracteriza por su elevada templabilidad, resistencia a la fatiga y

fractura, en razón de su contenido de carbón, manganeso y cromo. Se trata de un

grado difícil de maquinar.

Se recomienda para piezas que requieran de una elevada dureza y tenacidad al

mismo tiempo, especialmente para la industria automotriz. Se emplea en barras de

torsión, resortes, muelles. Se le conoce popularmente como "acero para muelle".

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I.6.2.5.20. Acero 8620

Acero típico para carburización y para templar superficialmente manteniendo una

gran tenacidad en el núcleo. Se puede soldar por métodos comunes.

Se utiliza en la fabricación de engranes, piñones, árboles de levas, moldes para la

industria del plástico, mordazas, coronas y satélites.

I.6.2.5.21. Acero 9840

Por tener un nivel de aleación más bajo que el 4340, tiene mayor tenacidadaunque alcanza al templarse durezas elevadas con una alta penetración, así como

una magnífica resistencia a la fatiga.

Ampliamente utilizado en la industria automotriz, en piezas sujetas a grandes

esfuerzos, como flechas de transmisión y engranes, así como en pernos de alta

resistencia y dispositivos de perforación. En la industria petrolera, es tratado con

una resistencia de 105 kg /mm², para piezas que deban soportar fatiga.

I.6.3. Aceros para herramientas

Estos son aceros de alta calidad que se emplean para construir herramentales,

tales como taladros, escariadores, fresas, cuchillas, punzones, machos de roscar,

entre otros.

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, presión o por arranque de viruta.

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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%).

Hay diversos procedimientos que pueden servir para agrupar los aceros para

herramientas.

Uno de ellos los clasifica en función del medio de temple utilizado: así se tiene

aceros de temple en agua, aceros de temple en aceite y aceros de temple al aire.

El contenido en elementos de aleación también puede servir para agrupar los

aceros, y en función de él se dividen en aceros de herramientas al carbono,aceros de baja aleación y aceros de aleación media.

Finalmente, en función de la aplicación que van a tener, se clasifican en aceros

rápidos y aceros para trabajos en frío.

A continuación se indican los principales tipos de aceros para herramientas.

I.6.3.1. Aceros al carbono

Para la fabricación de herramientas en 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 de 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.

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I.6.3.2. Aceros rápidos

La característica fundamental de estos aceros es conservar su filo en caliente,

pudiéndose trabajar con las herramientas casi al rojo (600°C), sin disminuir su

rendimiento. Algunas composiciones típicas de los aceros rápidos son: C = 0.75%,

W = 18%, Cr = 4% y V = 1%.

I.6.3.3. 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 dimensionesprácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento.

Esto se consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como

elementos de aleación. Estos aceros se templan con un simple enfriamiento al aire

o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5%; y C =

1% y Mn = 1%.

I.6.3.4. Aceros al corte no rápidos

En los aceros al corte no rápidos, se agrupan varios aceros aleados,

principalmente aquellos que contienen cromo y tungsteno, Se emplean en la

fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy

forzadas.

Presentan 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.

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I.6.3.5. Grupos y subgrupos principales

Los aceros para herramientas han sido clasificados en seis grupos principales, los

cuales se identifican por una letra, como se puede observar en la tabla 6.

Aceros para Herramientas. Grupo

I. Aceros de temple al agua. W

II. Aceros para trabajos de choque. S

III. Aceros para trabajos en frío. Aceros de temple en aceite. O

IV. Aceros de media aleación temple aire. A

V. Aceros altos en cromo y en carbono. D VI. Aceros para trabajos en caliente. Aceros del tipo H. H

VII. Aceros rápidos al tungsteno. T

VIII. Aceros rápidos al molibdeno. M

IX. Aceros para usos especiales. Aceros de baja aleación. L

X. Aceros para moldes. P

Tabla 6. Clasificación AISI de aceros para herramientas.

Para su comprensión y reconocimiento de sus aplicaciones se describirán cada

uno de ellos.

I.6.3.5.1. Aceros grupo W

Este grupo está formado fundamentalmente por aceros ordinarios al carbono,

aunque algunos de los aceros de mayor contenido llevan pequeñas cantidades de

cromo y vanadio con el fin de incrementar la templabilidad y mejorar la resistencia

al desgaste.

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El contenido en carbono de este tipo de aceros varía de 0,6 a 1,4%, pudiendo

subdividirse de una manera general en función del porcentaje de carbono, en los

subgrupos siguientes.

0,6 a 0,75% de carbono; estos aceros se utilizan en los casos en que

principalmente interesa la tenacidad, como en los martillos, martillos

neumáticos, y troqueles de carrera corta.

0,75 a 0,95% de carbono; estos aceros se utilizan cuando se requiere no

sólo tenacidad sino también dureza, como en el caso de los punzones,

cinceles, matrices y cuchillas de cizalla.

0,95 a 1,4% de carbono; estos aceros se emplean en los casos en que se

exige a las herramientas gran resistencia al desgaste y conservación de las

condiciones de corte. Se utilizan en la fabricación de herramientas para

madera, brocas, escariadores, terrajas y herramientas de torno.

Cabe destacar que sometiéndoles al tratamiento térmico adecuado, se logra

obtener una estructura martensítica dura en la superficie conservando un núcleo

tenaz.

Para que alcancen las cifras de dureza que se les exigen, tienen que templarse en

agua, son los que mejor maquinabilidad y resistencia a la descarburación tienen,

aunque su resistencia en caliente es pequeña.

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Aplicaciones

AISI/NOM, W1

Se emplea en matrices de corte y modelo, herramientas de roscar, estampar y

desbastar, cuchillas de cizallas, punzones y herramientas destinadas a trabajar

madera, entre otros.

I.6.3.5.2. Aceros grupo S

Estos aceros son generalmente bajos en carbono, con porcentajes comprendidosentre 0,45 y 0,65%, siendo sus principales elementos de aleación el silicio, cromo,

tungsteno y algunas veces el molibdeno o el níquel.

El silicio y el níquel incrementan la resistencia de la ferrita, mientras que el cromo

y el tungsteno, contribuyen para elevar la templabilidad y la dureza en caliente,

respectivamente. Los contenidos elevados de silicio tienden a acelerar la

descarburación.

A la mayor parte de los aceros para choque se les templa en aceite, aunque en

algunas ocasiones tienen que ser templados en agua para lograr un temple total.

Aplicaciones

AISI/NOM, S1

Los aceros pertenecientes a este grupo se emplean en la fabricación de matrices

remachadoras de estampar y acuñar, punzones, cinceles, herramientas

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neumáticas y cuchillas de cizallas, herramientas de corte para rebanado en

caliente, frío y extrusión.

I.6.3.5.3. Aceros grupo O

Los aceros de baja aleación de temple en aceite (grupo O) contienen manganeso

y cantidades menores de cromo y tungsteno.

Estos aceros destacan por su gran indeformabilidad y porque en el tratamiento

térmico es menos probable que se doblen, retuerzan, deformen o agrieten, como

los aceros que son templados en agua.

Entre sus características principales podemos señalar su buena resistencia al

desgaste, maquinabilidad y resistencia a la descarburación; la tenacidad es solo

regular y su dureza en caliente tan baja como la de los aceros de herramientas al

carbono.

Aplicaciones

AISI/NOM, O1

Se emplea en matrices para estampar, cortar y punzonar; así como en

herramientas de corte y forma a baja temperatura. También se utiliza en

herramientas para filetear, instrumentos de precisión, calibres y matrices para

plástico, escariadores expansivos y rodillos de laminar roscas, entre otros.

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I.6.3.5.4. Aceros grupo A

Los aceros de aleación media (grupo A) contienen un 1% de carbono, 3% como

máximo de manganeso, 5% como máximo de cromo y un 1% de molibdeno.

El aumento del contenido en elementos aleados, particularmente de manganeso y

molibdeno, confiere a estos aceros unas propiedades características del temple al

aire muy acusadas, y aumentan la templabilidad.

Los aceros de este grupo se destacan por su excelente indeformabilidad,

presentando una adecuada resistencia al desgaste y una maquinabilidad que va

de regular a mala.

Aplicaciones

AISI/NOM, A1

Se emplean para matrices de corte, estampado y rebarbado, como cuchillas y

herramientas de prensa que requieran de buena resistencia al desgaste, así como

para rodillos de laminar roscas.

I.6.3.5.5. Aceros grupo D

Los aceros altos en carbono y en cromo (grupo D) contienen hasta un 2,35% de

carbono y un 12% de cromo, pudiendo también contener molibdeno, tungsteno,

vanadio y cobalto.

La combinación del carbono y cromo en cantidades elevadas proporciona una

excelente resistencia al desgaste e indeformabilidad.

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Se caracterizan también por su buena resistencia a la abrasión y mínima variación

de dimensiones en el temple.

Aplicaciones.

AISI/NOM, D2

Se emplea para fabricar matrices cortantes, punzones, cuchillas, matrices para

estampado y acuñado; rodillos laminadores y roscadores, así como para patrones

de medida.

I.6.3.5.6. Aceros grupo H

Los aceros para trabajos en caliente pueden subdividirse en los tres grupos

siguientes.

1) Aceros al cromo (H11 a H16).

2) Aceros al tungsteno (H20 a H26).

3) Aceros al molibdeno (H41 a H43).

Estos aceros se caracterizan por su buena tenacidad debida a su bajo contenido

en carbono, por su dureza en caliente que va de buena en unos a excelente en

otros, y por una resistencia y maquinabilidad regulares. Su resistencia a la

descarburación es solamente entre regular y mala, se templan al aire.

Por ser autotemplables, estos aceros eliminan en gran parte el que las matrices y

dados se pandeen o deformen durante el tratamiento térmico.

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Aplicaciones

AISI/NOM, H12 (cromo - molibdeno con tungsteno)

Se emplea para fabricar dados de extrusión, dados de forja, portamatrices,punzones y cuchillas para corte en caliente y dados para recalcar, troqueles y

cabecear, partes móviles de los moldes utilizados en la metalurgia de polvos,

moldes para materiales plásticos.

AISI/NOM, H13 (cromo – molibdeno con vanadio)

Se emplea para fabricar matrices para forjado, extrusión y fundición a presión,

sobre todo en aluminio; punzones y cuchillas de cizallado en caliente y

herramientas para estampar pernos y rótulas.

AISI/NOM, H19 (cromo – tungsteno con cobalto)

Se emplea para fabricar dados de extrusión de tubos de latón, dados para prensar

en caliente, insertos para dados de forja, dados para trabajar acero y latón en

caliente, punzones y mandriles.AISI/NOM, H21 (cromo – tungsteno – cobalto)

Se emplea en dados para extrusión, insertos para dados de forja, punzones,

matrices para prensa, cuchillas para cortar en caliente, suajes, dados para

formado, dados para extrusión, válvulas y moldes permanentes.

I.6.3.5.7. Aceros grupo T

Entre los aceros de herramientas, este tipo es el que más elementos de aleación

contiene, y los aceros que lo forman normalmente presentan grandes cantidades

de tungsteno o molibdeno junto con cromo, vanadio y a veces cobalto.

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El contenido de carbono varía entre 0,7 y 1%, aunque en algunos casos ha

llegado a tener hasta un 1,5%.

Presentan una dureza en caliente excelente y una resistencia al choque bastante

buena. Entre sus cualidades tenemos buena indeformabilidad, buena resistencia

al desgaste, maquinabilidad regular, y una resistencia a la descarburación entre

regular y baja, pudiendo templarse en aceite, al aire o en sales fundidas.

Los aceros rápidos se pueden clasificar en dos grupos:

1) aceros con tungsteno (grupo T).

2) aceros con molibdeno (grupo M).

Aplicaciones

AISI/NOM, T1

La principal aplicación de estos aceros es la fabricación de herramientas de corte,

brocas, rimas, machuelos y seguetas, aunque también se utilizan en la

construcción de matrices de extrusión y estampado., herramientas para bruñir,

punzones y cuchillas de corte.

I.6.3.5.8. Aceros grupo M

Es el más común de los aceros rápidos. Tienen elevada resistencia al desgaste,

dureza en caliente y al revenido, con buena tenacidad a la temperatura, pudiendo

obtener en ellos la dureza requerida.

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Aplicaciones

AISI/NOM, M1

Se emplea para fabricar mechas, brocas, fresas de todo tipo, hojas de sierra y

machos. Se recomienda para herramental de trabajo en frío.

I.6.3.5.9. Aceros grupo L

Los aceros de baja aleación (grupo L) especialmente los que contienen níquel,

destacan por su tenacidad, presentan facilidad al temple profundo, excelentedureza, resistencia al choque y al desgaste, y gran elasticidad. Puede enfriarse al

agua durante el trabajo a fin de utilizarse para producciones reducidas.

Aplicaciones

AISI/NOM, L6

Se emplea en sierras de disco, cinceles, matrices, moldes para plástico, dados

para fundir a presión, moldes de baquelita, cuchillas y matrices para forjar, rodillos

de laminar roscas, algunas piezas de los embragues y trinquetas y uñas de los

divisores.

I.6.3.5.10. Aceros grupo P

Los aceros para moldes (grupo P) se utilizan para la fabricación de troqueles para

la industria de plásticos, los cuales se conforman por punzonado o por un proceso

mixto de punzonado y mecanizado.

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Es un acero de dureza media, de elevada tenacidad y con gran resistencia a la

descarburización.

Aplicaciones

AISI/NOM, P20

Su principal aplicación reside en la fabricación de moldes para procesos de

inyección plástica. Cabe mencionar que los moldes pueden ser carburizados o

nitrurados para lograr las características requeridas.

I.6.3.6. Selección de los aceros para herramientas

En la mayoría de los casos, se ha determinado que son varios los tipos e incluso

las familias de aceros que nos resolverían satisfactoriamente un determinado

problema de herramientas, lo que hace que la selección se base en otros factores,

tales como productividad prevista, facilidad de fabricación y costo.

Cabe destacar que en última instancia es el costo de las herramientas por unidad

de producto fabricado el que determina la selección de un determinado acero.

Los aceros de herramientas, además de utilizarse para la fabricación de

elementos de máquinas, se emplean para la fabricación de útiles destinados a

modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales por arranque de viruta,

cortadura, conformado, embutición, extrusión, laminación y choque.

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De todo lo dicho se deduce que, en la mayoría de los casos, la dureza, tenacidad,

resistencia al desgaste y dureza en caliente constituyen los factores más

importantes a considerar en la elección de los aceros de herramientas.

No obstante, en cada caso en particular hay que considerar también otros muchos

factores, tales como la deformación máxima que puede admitirse en la

herramienta; la descarburización superficial tolerable; la templabilidad o

penetración de la dureza que se puede obtener; las condiciones en que tiene que

efectuarse el tratamiento térmico, así como las temperaturas, atmósferas e

instalaciones que requiere dicho tratamiento; y, finalmente, la maquinabilidad.

I.6.3.7. Penetración del temple

La mayor o menor penetración del temple depende exclusivamente de la

templabilidad de cada clase de acero en particular. Y ésta se incrementa al

agregarse mayor cantidad de elementos aleantes, excepto en el caso del cobalto,

único elemento que la hace disminuir.

Cabe destacar que la clasificación en la tabla 6, se estableció en función de la

templabilidad 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 (grupo W), los aceros al tungsteno (grupo T) y varios de

los aceros de carburización del grupo P, se templan por lo general en agua.

Para tener la seguridad de que en una sección grande la tenacidad se mantenga

constante en toda el área, es necesario utilizar aceros aleados.

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Es importante mencionar que en el caso de los aceros para herramientas, el

término tenacidad se refiere más a la capacidad de sufrir golpes sin fractura, que a

la facultad de absorber energía durante la deformación.

La mayor part

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