Un Poco De Historia - eva.fing.edu.uy
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Un Poco De Historia Ø los primeros trabajos realizados para la fabricación de aceros inoxidables datan del siglo XIX. Ø en 1865 se hacían en cantidades limitadas aceros con 25 y 35 % de Níquel. Ø En 1872 Woods y Clarck fabricaron aceros con 5 % de Cromo. Ø Entre los años 1904 y 1910 se realizaron en Francia estudios sobre las micro estructuras y tratamientos térmicos consiguiendo fabricar aceros inoxidables muy similares a los de hoy. Ø En la primera Guerra mundial y en los años 20 se utilizaron para proteger los cilindros de los cañones y en la industria petrolera.
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Importancia De Los Aceros Inoxidables
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Importancia relativa de las aplicaciones
Equipamiento industrial
Plantas de potencia y químicas 34 %
Industria de comida y bebidas 18 %
Transporte 9 %
Arquitectura 5 %
Artículos de consumo
Aplicaciones domésticas 28 %
Aplicaciones eléctricas y electrónicas 6%
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¿ Porque Son Inoxidables ?
Ø Son inoxidables porque contienen 10 a 20 % cromo. Ø Cr es un metal reactivo que se combina con el oxigeno del aire formando una capa. Ø Es continua, insoluble y adherente. Ø En este estado se dice que esta en estado de “pasivación”. Ø Retiene su apariencia inmaculada llamada “stainless” en ingles.
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Efecto del cromo en la corrosión atmosférica de los aceros
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Resistencia a la oxidación de los aceros a altas Temperaturas (1000 º C)
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Sistemas De Numeración Ø 2xx cromo níquel, manganeso no endurecibles, austeníticos
no magnéticos.
Ø 3xx cromo níquel, no endurecibles, austeníticos, no magnéticos.
Ø 4xx cromo endurecibles, martensíticos, magnéticos.
Ø 4xx cromo no endurecibles, ferríticos, magnéticos.
Ø 5xx cromo, bajo cromo resistentes al calor.
Ø El costo de un acero inoxidable puede ser 5 a 10 veces más que el de un acero al carbono.
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Designación de las aleaciones fundidas
Una de las designaciones usadas es de la Asociación de fundidores de aceros conocida como ACI.
Un ejemplo de designación: es CF-8M
La primera letra: identifica el uso primario de la aleación de la forma:
C : aleaciones destinadas al servicio en líquidos corrosivos
H : aleaciones destinadas al servicio en alta temperatura.
La segunda letra: identifica los contenidos de Cr y Ni nominales de acuerdo a un cuadro de contenidos
El número o numerales: indica el contenido de carbono /100
Letra o letras siguientes: indican los elementos de aleación adicionados
La aleación CF-8M es para resistencia a la corrosión 19Cr – 9 Ni, contiene 0.08% de C y además contiene Mo
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Cuadro de contenidos de Cr y Ni según la designación ACI para aleaciones fundidas
CG-8M - AISI 317
CF-8C - AiSI 347
CH-20 - AISI 309
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COMO INFLUYEN LOS ELEMENTOS DE ALEACION EN LOS DIAGRAMA DE FASES
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Ø Cuanto mas cromo se reduce el área austenítica y aumentan las temperaturas críticas. Ø Con la cantidad de carbono adecuado, se pueden tratar térmicamente y obtener una estructura martensítica.
Diagrama Cr 12% Y Carbono Variable
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¿Cómo Incide El % De Carbono? Ø Si el contenido de carbono es bajo no se formara austenita en el calentamiento. Ø Si el contenido aumenta al calentar el acero esta en la zona δ + γ alguna dureza resultara al templar. Ø Si este aumenta mas al calentar tendremos γ + Cm el templado producirá dureza total.
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Diagrama Fe – Cr – C
13 % Cr Diagrama Fe – Cr – C
17 % Cr
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Micro Estructuras De Un Acero Al 18 % Cr. Y Carbono Variable
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Incidencia Del Níquel
Produce modificaciones en el diagrama
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Ø La austenita formada a alta temperatura es una fase particularmente estable. Ø Se retiene después del recocido.
Estructura Austenitica
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Los Tres Grandes Grupos 1-Aceros inox. Austeniticos (resistentes a la corrosión)
2-Aceros inox. Ferriticos (resistentes a la corrosión, mas baratos)
3-Aceros inox martensiticos (dureza elevada)
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1-Aceros Inoxidables Austeniticos
Ø Cromo níquel 3xx. Ø Cromo níquel manganeso 2xx.
Ø Contenido total de Ni y Cr. es de más o menos 23%
Ø No son magnéticos.
Ø No pueden ser endurecidos por tratamiento térmico son , muy dúctiles y presentan excelente soldabilidad
Ø Resistentes al impacto
Ø Difíciles de maquinar
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Limitaciones de los austeníticos
Ø Precipitación de carburos
Ø Corrosión en medios clorados
Ø Formación de fase σ
Ø Endurecimiento por deformación
Ø Formación de martensita
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Causas de la precipitación
Ø Calentamiento a altas temperaturas 425 a 870 °C
Ø Tiempo de permanencia
Ø Composición química
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Consecuencia
Ø Formación de carburos M23C6 (hasta 94 %
de Cr)
Ø Sensibilización
Ø Corrosión del borde de grano
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Posibles remedios
SELECCIÓN DEL MATERIAL Ø Aceros de bajo carbono Ø Aceros aleados con Ti o Nb Ø Mayor contenido de cromo
TRATAMIENTOS TERMICOS Ø Disolución de carburos Ø Difusión de cromo
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Aplicaciones Generales Ø equipos para la industria química y petroquímica
Ø equipos para la industria alimenticia y farmacéutica
Ø construcción civil
Ø Vajillas y utensilios domésticos
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2-Aceros Inoxidables Ferriticos Ø Cromo 4xx. Ø Los podemos encontrar con 14 a 27 % de cr
Ø No se endurecen por tratamiento térmico
Ø Son magnéticos
Ø Mediante trabajo en frío de pueden endurecer parcialmente, su máxima ductilidad y resistencia a la corrosión es en la condición de recocido.
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Limitaciones de los ferríticos
Ø Precipitación de carburos
Ø Fragilización a 475 ºC
Ø Crecimiento de grano.
Ø Fragilización-temperatura de transición
Ø Fragilización asociada a intersticiales
Ø Fragilización por hidrógeno
Ø Formación de fase sigma
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Fragilización a 475 °C
Ø Calentamiento a 475 °C
Ø Formación de fase α’ (61 % Cr)
Ø Tiempo de permanencia (cortos)
σ LF IK
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Remedio para la fragilización a 475 º C
Ø Recocido para redisolver la fase α’
Ø La temperatura de recocido está limitada por el crecimiento de grano
Rango de temperaturas recomendados (º C)
405 S40500 650-815 409 S40900 870-925 430 S43000 705-790 430F S43020 705-790 434 S43400 705-790 446 S44600 760-830 439 S43035 870-925
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Aplicaciones Ø Electrodomésticos (cocinas heladeras microondas). Ø Mostradores frigoríficos Ø Monedas Ø Industria automovilística Ø cubiertos
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3-Aceros Inoxidables Martensiticos Ø Cromo 4xx Ø Tienen entre 11.5 y 18 % de cromo Ø Son magnéticos Ø Se pueden tratar térmicamente Ø Pueden trabajarse en frío Ø Se maquinan satisfactoriamente Ø Gran resistencia a la corrosión atmosférica
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Limitaciones de los aceros martensíticos
Ø Fragilización por revenido
Ø Pobre conformabilidad
Ø Pobre soldabilidad
Ø Poco aptos a bajas o altas temperaturas
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Metalurgia de los aceros martensíticos
Ø Los aceros con estructura martensítica son obtenidos a partir de la transformación de austenita mediante enfriamiento que por lo general es rápido.
Ø Debido a que el contenido de elementos de aleación es alto (particularmente Cr) la velocidad requerida para la transformación no suele ser tan alta como en los aceros de baja aleación.
Ø La estructura de equilibrio de estos aceros a temperatura ambiente es ferrita + carburos. Debido a esto, la martensita puede ser transformada con lo cual se consigue modificar las propiedades mecánicas de la aleación.
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Obtención de martensita
Diagrama TI para acero AISI 410
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Respuesta al revenido de distintos aceros
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Usos Y Aplicaciones Ø Cuchillería
Ø Instrumentos quirúrgicos como bisturí y pinzas
Ø Cuchillos de corte Ø Discos de freno
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Ø -aparecieron en la 2ª Guerra Mundial
Ø -menor contenido de níquel
Ø -generalmente se tratan con un recocido en acería
Ø -después de formados se envejecen para alcanzar el valor en dureza y resistencia deseados
17-7PH 17-4PH PH15-7MO 17-10P
Aceros Inoxidables Endurecidos Por Precipitación
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17-4PH t. Térmico a 1900ºF Y enfriada en aire luego envejecida Durante 4 horas a 925ºF y enfriada en aire
Envejecida a 1100ºF
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Aceros Marenvejecibles Ø Bajo contenido de carbono y 18 a 25 % de Ni
Ø Se pusieron a la venta en 1960
Ø Son martensíticos en el estado de recocido y alcanzan una ultra alta resistencia al ser envejecidos en las condiciones de recocido
Ø Son totalmente soldables
Ø Buena maquinabilidad
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Diagrama de un ciclo de Tratamiento Térmico
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Ø Acero grado 250 al 18 % de níquel marenvejecido después de envejecer a 900 º F durante 3 horas
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Usos de los aceros marenvejecidos Ø Puentes mecánicos livianos para usos militares Ø Engranajes y ejes de usos especiales Ø Dados y matricería Ø Herramientas de corte especial Ø Recubrimiento de cohetes y aviones supersónicos
Conclusiones Los aceros marenvejecidos presentan excelentes propiedades tenacidad y resistencia además de poseer buena soldabilidad, pero su gran desventaja es su alto costo, lo que los hace ser aplicables a usos muy especiales, donde el costo no sea muy importante en virtud de los requerimientos buscados.
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Aplicaciones de los aceros inoxidables
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Cañerías de agua
Escaleras
Puertas
Aplicaciones de los aceros inoxidables
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DIFERENCIAS ENTRE DESCASCARRILLADO, DECAPADO Y PASIVADO
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DESCASCARILLADO l Eliminación de una gruesa capa de oxido
visible en la superficie l Se realiza en planta siderúrgica antes de
entregar el acero l Primero se desprende mecánicamente la
cascarilla producto de la laminación y luego se retira la cascarilla suelta de la superficie
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DECAPADO
l Es la eliminación de una fina capa de metal de la superficie.
l Se utiliza para eliminar las manchas de termo coloración producidas por la soldadura que deja zonas empobrecidas en cromo
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PASIVADO
l Se suele producir de modo espontaneo, pero a veces es necesario usar ácidos oxidantes para favorecer el proceso.
l No se elimina metal de la superficie, sino que aumenta el espesor de la capa.
l En determinadas circunstancias los procesos de decapado y pasivado se pueden producir sucesivamente
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Es muy importante tratar la mancha de termo coloración con la misma intensidad y atención en todas partes, incluso en partes de la construcción de difícil acceso.
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Decapado En Piezas Soldadas O Tratadas Térmicamente
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Aplicación De Ferri-tech
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La acción combinada de limpieza, decapado y pasivado produce una superficie uniforme.
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Decapado por aspersión: Este proceso ofrece la ventaja de su ejecución en el lugar habitual, pero exige los procedimientos adecuados de seguridad y eliminación de ácido.
Decapado por inmersión en tanque: Si las dimensiones de la pieza fabricada se ajustan a las dimensiones del tanque, la pieza entera puede ser sumergida en el tanque para su decapado. La temperatura y duración de la inmersión afectan al resultado del proceso de decapado.