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SELECCIÓN DE ACEROS PARA APLICACIONES INDUSTRIALES ,ACEROS PARA MATRICERIA , ACEROS INOXIDABLES Y ALEACIONES ESPECIALES

Autor: Ing Eduardo Viva

San Nicolás, Setiembre 2013

Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases Estructura Cristalina:

Estructura de los metales

Interna. Los metales son sólidos cristalinos con propiedades típicas debidas al ordenamientos de sus átomos según sistemas geométricos determinados . Estos átomos a su vez están unidos entre sí de un modo particular, característico de los metales. Esta estructura solo es revelada por medio de Rayos X .y es caracteristica de cada metal Estructura granular: Es visible macrográficamente y puede observarse micrográficamente. Es la que determina las propiedades del metal ó aleación, pudiéndose modificar por tratamientos térmicos ó mecánicos

Selección de aceros

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases SISTEMAS CRISTALOGRAFICOS: En una red cristalográfica siempre es posible elegir ocho puntos próximos que unidos forman un cuerpo geométrico que se repite a lo largo de la red

Fig1

Selección de aceros

Fig 2

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases FORMACIÓN Y CRECIMIENTO DENTRITICO Los materiales metálicos se presentan casi siempre con estructuras policristalinas. Esto se debe a que la cristalización comienza al mismo tiempo en diversos puntos y progresa hasta que cada parte se tocan e impiden su ulterior crecimiento. Cada porción se denomina Grano y su límite ¨Limite de grano¨

Nucleación: Formación de diferentes centros de solidificación Selección de aceros

Crecimiento según sistema cristalográfico en las tres direcciones

Estructura granular y límite de grano. Observación micrográfica Instituto Argentino de Siderurgia

Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases Los bordes de grano son sitios donde cambian las direcciones de los planos cristalográficos,

Grano fino ( gran cantidad de borde de grano ) es menos deformable plásticamente y tiene mayor resistencia mecánica También aumenta la tenacidad ( resistencia a los esfuerzos dinámicos)

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases REDES CRISTALOGRAFICAS En los metales los sistemas cristalográficos más frecuentes encontrados son el cúbico y el Hexagonal.

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases ALEACIONES Se denomina aleación a la unión de dos ó más metales. Cuando se dice que un metal B es soluble en otro metal A , significa que la estructura cristalográfica de la aleación corresponde a la que caracteriza al metal puro A. Los átomos de B se encuentran dispersos dentro de la red cristalográfica del metal A y se llama SOLUCIÓN SÓLIDA. Las soluciones solidas pueden ser SUSTITUCIONAL ó INTERSTICIAL. Cualquiera de ellas posee una red cristalográfica menos simétrica que el solvente puro El metal puro y las SS de baja concentración son las más deformables. COMPUESTO INTERMETALICO . En general estos son duros y frágiles.

Selección de aceros

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases Compuestos intermetalicos: Se caracterizan por responder a una formula química. Se presentan en aleaciones de solubilidad limitada ó insolubilidad total. Constituyen compuestos rígidos y duros , por consiguiente se oponen a toda desformación plástica , difícil de maquinar. Las aleaciones que los contienen resultan así muy FRÁGILES. Metales Puros: Se presentan en los casos de solubilidad parcial ó insolubilidad total en estado sólido. La solidificación conduce a cristales mezclados orientados al azar y cada uno con su red característica..

Los metales puros y Las soluciones sólidas de baja concentración , confieren plasticidad ( pueden laminarse , forjarse, estamparse) , baja resistencia mecánica Selección de aceros

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases Estructuras Eutecticas ó de Coprecipitación. Aleaciones que en determinadas condiciones de temperatura y concentración ,producen una precipitación conjunta de dos ó más constituyentes metalográficos Caracteristicas: a- Se produce a una única y determinada concentración de los componentes. b- La temperatura de solidificación es la más baja de toda la serie. c- La transformación eutéctica ocurre simultaneamente en toda la masa. d- Se obtiene una juxtaposición de dos componentes. e- Durante la solidificación se mantiene constante la temperatura como un metal puro. f- Poseen estructura globular ó laminar No son plásticos como los metales puros ó las SS. Son mas duros y resistentes.

Eutéctico : Líquido que se transforma en dos sólidosEutectoide: Sólido que se transforma en dos sólidos Selección de aceros

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ThysseKrupp

Estructura Cristalográfica de la Fe alfa (BCC) y Fe gama (FCC)

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ThysseKrupp

FASES PRESENTES EN EL ENFRIAMIENTO DE UN ACERO EUTECTOIDE

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ThysseKrupp

FASES PRESENTES EN EL ENFRIAMIENTO DE ACERO HIPEREUTECTOIDE

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ThysseKrupp

Fases presentes durante el enfriamiento de un acero Hipoeutectoide, de 0,40 % de C (AISI 1040)

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases PUNTOS CRITICOS Y TRANSFORMACION DE FASES PUNTO CRITICO

TRANSFORMACION

ACEROS EN QUE SE PRODUCE

Ac1 A1

Austenita

Ferrita+Cementita ( Perlita )

Todos

Ar1 Ac3 A3

Austenita

Ferrita

Hipoeutectoides C%< 0,8

Cementita

Hipereutectoides C% > 0,8

Ar3 Accm Acm

Austenita Arcm

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases Propiedades Mecánicas de un acero al carbono Tenacidad Dureza

Resistencia a la Rotura

Estricción Alargamiento

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ThysseKrupp

Lìmite.Elástico

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases Diagrama TTT (Isotérmico) para un Acero Eutectoide, en relación al Diagrama de Equilibrio Fe-C

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases Templado y Revenido de un acero no Aleado

Bonificado (Hardened and Tempered)

ThysseKrupp

Martensita

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases FACTORES QUE RIGEN EL FENOMENO DE TEMPLE 1- COMPOSICIÓN QUIMICA DEL ACERO

2- TAMAÑO DE GRANO.

3- MASA Ó VOLUMEN DE LA PIEZA

4- MEDIO DE ENFRIAMIENTO

5- TEMPERATURA Y AGITACIÓN DE ESE MEDIO

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases

(Cr%1; Ni%1,8; Mo%0,2) (Cr%0,8 ; Ni%1,8 ;Mo%0,25) (Cr%1 ; Mo% 0,2 ) (Cr%0,5; Ni% 0,6 ;Mo%0,2 ) (Cr%0,8)

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases

Conclusiones: a- La máxima dureza se obtiene en el extremo de máxima velocidad de enfriamiento. b- Esta es función del contenido en carbono del acero. c- Un acero tendrá tanto mas templabilidad cuanto menor sea la caída de dureza. d- La curva Jominy es una propiedad del acero y depende de su composición química y del tamaño de grano del mismo. e- Los puntos de un redondo enfriados en un medio H y los puntos de la probeta Jominy de un mismo acero tienen la misma dureza y se enfrían con la misma velocidad y viceversa. En consecuencia se puede establecer una equivalencia entre las distancias al extremo de una probeta Jominy y los puntos interiores de un redondo que se enfrían con igual velocidad en distintos H GRAFICOS HECHOS POR J.L.LAMONT

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ThysseKrupp

CURVAS DE LAMONT

Fig.3

Selección de aceros

Fig.4

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases

Fig.5

Selección de aceros

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases

RESPUESTA EJERCICIO N°2 1- Entrando al grafico Dureza /%C /%martensita , entramos el contenido de Carbono y cortamos la curva de 90% y obtenemos en ordenada la dureza.

2- En la curva Jominy del acero y por dureza encontramos en abcisas la distancia al extremo templado.

3- En la curva de Grasmann para r/d 0,1( 90% Martensita), entramos esa distancia hasta cortar la curva de H 0,35 aceite y en ordenadas nos da el diámetro máximo pedido.

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Diagramas De equilibrio-Transformación de Fases

1-Con que Dia alcanzo una dureza determinada en distintos puntos de la pieza y distintos medios de enfriamiento

ThysseKrupp

2- Cual es la dureza alcanzada en un Dia de 2, para distintas posiciones y severidades de temple

Fig.6

Selección de aceros

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Clasificación de los Aceros Acero: Aleacion de Fe-C , con la presencia de elementos extraños como impurezas ó adiciones necesarias para el proceso de elaboración. Impurezas: P y S 10%

Bajo C 0.55%

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Clasificación de los Aceros : INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION DE LOS ACEROS Solubilidad Efecto sobre la ferrita

Influencia sobre la austenita (templabilidad)

Influencia debido a los Carburos

Elemento

En Hierro gamma

En Hierro alfa

Aluminio

1.1 % (aumentad a por el C)

36 %

Muy endurecedor cuando está en solución sólida

Aumenta ligeramente cuando está diluido en la autenita

Negativa (grafitizante)

Cromo

12.8 % (20 % con 0.5 % de C)

Ilimitada

Endurece ligeramente. Mejora la resistencia a la corrosión

Aumenta moderadament e

Mn < Cr < W

Mediana resistencia al ablandamiento

1. Aumenta la resistencia a la corrosión y oxidación 2. Aumenta la templabilidad 3. Aumenta algo la resistencia a altas temperaturas 4. Mejora la resistencia a la abrasión y al desgaste (con contenidos de carbono altos)

Cobalto

Ilimitada

75 %

Muy endurecedor cuando esta en solución sólida

Disminuye la templabilidad cuando está disuelto

Similar al hierro

Mantiene la dureza cuando esta en solución sólida

1. Mejora la dureza en caliente al aumentar la dureza de la ferrita

Manganes o

Ilimitada

3%

Muy endurecedor, disminuye la plasticidad ligeram.

Aumenta moderadament e

Fe < Mn < Cr

Tiene poca influencia en porcentajes normales

1. Contrarresta la fragilidad debida al azufre 2. Aumenta la templabilidad siendo su empleo muy económico

Selección de aceros

Acción durante el revenido

Principales funciones

1. Acción desoxidante 2. Limita el crecimiento del grano por formación de óxidos y nitruros 3. Es el elemento de aleación fundamental de ciertos aceros de nitruración

ThysseKrupp

Tendencia a la formación

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Clasificación de los Aceros : INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION DE LOS ACEROS Influencia debido a los carburos

Elemento

Molibdeno

En hierro gamma

En hierro alfa

3% (8 % con 0.3 % C)

37.5 % (disminuye al descender la temperatura)

Efecto sobre la ferrita

Origina envejecimiento en las aleaciones altas en Fe-Mo

Influencia sobre la austenita (templabilidad)

Aumenta mucho la templabilidad (mayor que el Cr)

Tendencia a la formación Grande: mayor que el cr

Principales funciones Acción durante el revenido Se opone al ablandamiento Y aparece la dureza secundaria

1. Eleva la temperatura de crecimiento de grano de la austenita 2. Aumenta la templabilidad 3. Contrarresta la fragilidad de revenido 4. Mejora la resistencia en caliente y al creep. aumenta la dureza en caliente 5. Aumenta la resistencia a la corrosión en los aceros inoxidables 6. Forma partículas resistentes a la abrasión

Muy poca en pequeños porcentajes

1. Aumenta la resistencia de los aceros recocidos 2. Aumenta la tenacidad de los aceros perlíticos – ferríticos (especialmente a baja temperatura) 3. Hace austeníticos los aceros altos en cromo

. Níquel

Ilimitada

10 % (independiente del % de C)

Endurece y mejora la tenacidad

Aumenta ligeramente. Tiende a retener austenita en los aceros altos en carbono.

Negativa (grafitizante)

Fósforo

0.5 %

2.8 % (independiente del % de C)

Muy endurecedor cuando está en solución sólida

Aumenta moderadamente

Nula

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Solubilidad

1. Aumenta la resistencia en los aceros bajos en carbono 2. Mejora la resistencia a la corrosión 3. Mejora la maquinabilidad en los aceros bajos en C

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Clasificación de los Aceros : INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION DE LOS ACEROS Efecto sobre la ferrita

Elemento En hierro gamma

En hierro alfa

Silicio

2% (9 % con 0.35 % de carbono)

18.5 % (no ejerce gran influencia el contenido de carbono)

Endurece con pérdida de plasticidad (Mn < Si < P)

Titanio

0.75 % (1 % ± con 0.20 % de carbono)

6%± (disminuye al descender la temperatura)

Origina envejecimiento en las aleaciones Fe – Ti altas en Ti

Selección de aceros

Influencia sobre la austenita (templabilidad)

Influencia debido a los carburos Principales funciones Tendencia a la formación

Acción durante el revenido

Aumenta moderadamente

Negativa (grafitizante)

Mantiene la dureza cuando esta en solución sólida

1. Se usa como elemento desoxidante 2. Es el elemento de aleación fundamental de la chapa magnética y de la utilizada en aplicaciones eléctricas 3. Mejora la resistencia a la oxidación 4. Aumenta la templabilidad en los aceros con elementos no grafitizantes 5. Aumenta la resistencia de los aceros de baja aleación

Aumenta muy fuertemente cuando se disuelve. Disminuye cuando está en forma de carburos.

La mayor conocida (un 2 % de Ti hace intemplable un acero de 0.5 % de C)

En forma de carburos no ejerce influencia importante. Hay lago de endurecimiento secundario

1. Fija el carbono en forma de partículas inertes a. Reduce la dureza martensítica y la templabilidad en los aceros con contenido medio en cromo b. Dificulta la formacion de austenita en los aceros altos en cromo C. Evita la pérdida de cromo en ciertas zonas de los aceros inoxidables durante el calentamientos muy prolongados

ThysseKrupp

Solubilidad

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Clasificación de los Aceros INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION DE LOS ACEROS Solubilidad Elemento

Efecto sobre la ferrita

Influencia sobre la austenita (templabilidad)

Influencia debido a los carburos

Principales funciones

En hierro gamma

En hierro alfa

Tungsteno

6% (11 % con 0.25 % de carbono )

33 % (disminuye al descender la temperatura)

Origina envejecimi -ento en las aleaciones altas en W

Aumenta muy fuertemente cuando está es pequeñas cantidades

Muy fuerte

Se opone al ablandamient o y aparece la dureza secundaria

1. Forma partículas duras y resistentes a la abrasión en los aceros de herramientas 2. Mejora la dureza y resistencia de los aceros a altas temperaturas

Vanadio

1% (4 % con 0.2 % de carbono )

Ilimitada

Endurece moderadamente cuando esta en solución sólida

Aumenta muy fuertemente cuando esta disuelto

Muy fuerte (V < TiOCb)

Favorece en gran medida la aparición de la dureza secundaria

1. Eleva la temperatura de crecimiento de grano de la austenita (favorece las estructuras de grano fino) 2. Aumenta la templabilidad cuando se encuentra disuelto 3. Dificulta el ablandamiento en el revenido y da lugar de una manera muy acusada al fenómeno de dureza secundaria.

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Tendencia a la Acción durante formación el revenido

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Clasificación de los Aceros NORMAS DE FABRICACION DE PRODUCTOS CON SUS PROPIAS DENOMINACIONES DE ACEROS American Iron and Steel Institute AISI Association of American Railroads AAR American Bureau of Shipbuilding ABS American Petroleum Institute API American Railway Engineering Association AREA

Argentina Normas IRAM -IAS

American Society of Mechanical Engineers ASME American Society for Testing and Materials ASTM Society of Automotive Engineers SAE Aerospace Material Specification (of SAE) AMS Selección de aceros

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Clasificación de los Aceros CLASIFICACION DE ACEROS SEGÚN OTRAS NORMAS INTERNACIONALES Alemania-

W.N°

Francia -

AFNOR

Gran Bretaña-

B.S.

Italia-

UNI

Japón-

JIS

Suecia-

SS

Rusia -

GOST

España-

UNE

China-

GB

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DIN

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Clasificación de los Aceros CLASIFICACION DE LOS ACEROS SEGÚN AISI

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Clasificación de los Aceros

Fig.7

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Clasificación de los Aceros SAE : Es una norma para la fabricación de autopartes, y que toma aquellos aceros de la norma AISI , que son aprobados para la fabricación de estos componentes .

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Clasificación de los Aceros ACEROS ALEADOS SEGÚN AISI ACEROS INOXIDABLES serie 400 300

ACEROS DE HERRAMIENTAS

Letra + Nº

M- Aceros Rápidos al Mo HSS T - Aceros Rápidos al T H -Aceros para trabajos en Caliente A- Aceros de Herramientas de temple al Aire D- Aceros de Trabajos e frio de Alto C y Alto Cr O- Aceros de Herramientas de temple al aceite S- Aceros resistente a los golpes L- Aceros de herramientas de baja aleación P-Aceros para moldes de plástico W-Aceros para temple al agua Selección de aceros

Ej. M2 Ej. T1 Ej. H13 Ej. A2 Ej. D2 Ej. O1 Ej. S1 Ej. L6 Ej. P20 Ej.W1

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Clasificación de los Aceros NOMENCLATURA SEGÚN DIN Aceros al Carbono No Aleados Ej

C35C

C indica que es acero al carbono 35. Indica el Contenido de C x 100 La letra detrás del Nº tiene el siguiente significado C - Para Desformado en Frío D - Para Alambre Estirado E- Contenido Azufre max.especificado R- Contenido de S S- Para resortes U- Para herramientas W- Alambre para Soldadura

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Clasificación de los Aceros Aceros de baja Aleación Ej. 21CrMoV5-7

Acero con 0,21%C ; 1,25% Cromo ; 0,7%Mo y V

Indica el Abreviaturas de los Contenido de Aleantes en Cx100 Orden a su %

Indica el % del elemento de aleación Dividido un factor multiplicador Factor 4- Cr; Co; Mn ;Ni ; S Factor 10- Al;Be; Cu; Nb; Pb; Ta; Ti;V Factor 100- C;N;P;S Factor 1000- B

Aceros Alta Aleación Ej. X5CrNi18-10 La X indica que es un acero alta aleación. Los Elementos de aleación figuran sus abreviaturas. Los Nº finales indican sus % Selección de aceros

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Clasificación de los Aceros Nomenclatura WNº

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Aceros Medio Carbono para TyR

Aceros de medio carbono y baja aleación para tratar Térmicamente por temple y Revenido

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Aceros Medio Carbono para TyR

(Cr%1; Ni%1,8; Mo%0,2) (Cr%0,8 ; Ni%1,8 ;Mo%0,25) (Cr%1 ; Mo% 0,2 ) (Cr%0,5; Ni% 0,6 ;Mo%0,2 ) (Cr%0,8)

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Aceros Medio Carbono para TyR

Fig.8

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Fig9

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Clasificación de los Aceros

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Aceros Medio Carbono para TyR ACEROS BONIFICABLES SEGÚN NORMAS INTERNACIONALES

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Aceros Medio Carbono para TyR Guía de Selección de Aceros de Elevada Solicitación: Templado en ACEITE y Revenido Aceros que obtienen 80% martensita, minimo, para distintos sectores y diámetros Dureza de Revenido

½

Centro

Mpa

HRC

HB

≤ 13 mm

620 – 860 (a)

23 - 30

241 - 285

1330H 5132H 4130H 8630H

860 – 1030 (c)

30 - 36 (d)

285 - 341

1335H 5135H

4135H 8640H 94B30H 8740H

1030 -1170 (e )

36 – 41 (f)

331 - 375

1340H 5140H 4135H 8637H 94B30H 3140H

1170 - 1275 (g)

41 – 46 (h)

375 - 429

>127 (i)

46 mín (j)

429 mín

Selección de aceros

13 - 25 mm

25 - 38 mm

¾ Radio

Radio 38 - 50 mm

50 - 63 mm

63 - 75 mm

4137H

4142H

9840H

50B40H 4137H 8642H 8645H 8742H

4140H 94B40H

4145H 9840H

86B45H 4337H

50B46H 5145H 50B40H 4140H 8640H 8642H 8645H 8740H 8742H

5155H 50B44H 5147H 94B40H 6150H

81B45H 4142H 4145H 8650H 8655H 4337H

86B45H 9840H

4147H 4340H

4150H

5150H 5155H 50B44H 5147H 9260H 81B45H 8650H 86B45H 6150H

5160H 50B50H 9262H 4147H 8655H

50B60H 51B60H 8660H

4150H

75 - 89 mm

89 - 102 mm

94B30H

4337H 4340H

4340H

9805H E4340H

ThysseKrupp

Resistencia a la tracción deseada

9850H

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Aceros Medio Carbono para TyR Guía de Selección de Aceros de Elevada Solicitación: Templado en AGUA y Revenido Aceros que obtienen 80% martensita, minimo, para distintos sectores y diámetros

Dureza de Revenido

½

Centro

Mpa

HRC

HB

620 – 860 (a)

23 - 30

860 – 1030 (c)

¾ Radio

Radio

13 - 25 mm

25 - 38 mm

241 - 285

5130H 5132H 4130H 8630H

5135H

30 - 36 (d)

285 – 341

1330H 5135H

1335H

4135H(l) 8640H(l) 8740H(l) 3140H(l)

1030 -1170 (e )

36 – 41 (f)

331 – 375

1330H 1335H 5130H 5132H 5135H 4130H 8630H

4042H 4047H

1340H 50B46H 5140H 4135H 8637H 94B30H 3140H

1170 - 1275 (g)

41 – 46 (h)

375 – 429

5140H 4037H 4042H 4137H 8637H

1340H 50B46H 3140H

5145H 50B40H 8640H 8642H 8740H

>127 (i)

46 mín (j)

429 mín

5046H 50B46H 5145H 4047H 4142H 8642H

5147H 4145H 8645H 86B45H

50B44H

Selección de aceros

≤ 13 mm

38 - 50 mm

50 - 63 mm

63 - 75 mm

75 - 89 mm

4135H

94B30H

1340H(m) 8637H(m)

50B40H 8642H 94B30H

4137H 4140H

94B40H

50B40H(l) 4137H(l) 8642H(l) 8745H(l)

8640H(m) 8740H(m)

50B44H 5147H 4140H 8645H 8742H

94B40H

81B45H 4142H 4337H

50B44H(l) 5147H(l) 81B45H(l) 94B40H(l)

4140H(m) 8645H(m) 8742H(m)

4142H

81B45H (m)

4147H

ThysseKrupp

Resistencia a la tracción deseada

81B45H 4337H

89 - 102 mm

4145H 4147H 86B45H 9840H 4340H E4340H

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros Medio Carbono para TyR Guía de Selección de Aceros de Moderada Solicitación : Templado en ACEITE y Revenido Aceros que obtienen 50% martensita, minimo, para distintos sectores y diámetros Dureza de Revenido

½

Centro

¾ Radio

Radio

Mpa

HRC

HB

≤ 13 mm

13 - 25 mm

25 - 38 mm

38 - 50 mm

620 – 860 (a)

23 – 30

241 - 285

1330H 5132H 4130H 8630H

8737H

50B40H 8642H 94B30H 8740H 3140H

4140H 94B40H

860 – 1030 (c)

30 - 36 (d)

285 - 341

1335H 4042H 4047H 5135H

4135H 8640H 94B30H 8740H 3140H

50B44H 5147H 4137H 8645H 8742H

1030 -1170 (e )

36 – 41 (f)

331 - 375

1340H 5140H 4135H 8637H 94B30H 3140H

5150H 50B40H 4137H 8642H 8645H 8742H

5160H 50B50H 4140H 94B40H 6150H

1170 - 1275 (g)

41 – 46 (h)

375 - 429

5145H 50B40H 50B46H 4063H 4140H 8640H 8642H 8745H 8740H 8742H

5155H 50B44H 5147H 94B40H 6150H

>127 (i)

46 mín (j)

429 mín

5150H 5155H 50B44H 5147H 9260H 81B45H 8650H 86B45H 6150H

5160H 50B50H 9262H 4147H 8655H

Selección de aceros

50 - 63 mm

63 - 75 mm

75 - 89 mm

89 - 102 mm

4337H 4340H

4142H

4142H

4145H

4147H 86B45H 9840H

51B60H 8655H

4145H 9840H

4147H 86B45H 4337H

4150H 4340H

81B45H 4142H 4145H 8650H 8655H 4337H

86B45H 9840H

4147H 8660H 4340H

4150H

50B60H 51B60H 8660H

4150H

ThysseKrupp

Resistencia a la tracción deseada

9805H E4340H

9850H

Instituto Argentino de Siderurgia 3

Aceros Medio Carbono para TyR Guía de Selección de Aceros de Moderada Solicitación : Templado en AGUA y Revenido Resistencia a la tracción deseada

Aceros que obtienen 50% martensita, minimo, para distintos sectores y diámetros

Dureza de Revenido

½

Centro

Mpa

HRC

HB

620 – 860 (a)

23 - 30

860 – 1030 (c)

13 - 25 mm

25 - 38 mm

38 - 50 mm

50 - 63 mm

63 - 75 mm

75 - 89 mm

89 - 102 mm

241 - 285

4037H 5130H 5132H 4130H 8630H

5135H

8637H

5140H

4135H

50B40H 8642H 94B30H 3140H

4137H

30 - 36 (d)

285 - 341

1330H 5135H

1335H

4135H(l)

1340H(m)8 637H(m)

50B40H 8640H 8642H 94B30H 8740H 3140H

50B44H 5147H 4137H 8645H 8742H

4140H 94B40H

1030 -1170 (e )

36 – 41 (f)

331 - 375

1330H 1335H 5130H 5132H 5135H 4130H 8620H

4042H 4047H

1340H 50B46H 5140H 4135H 8637H 94B30H 3140H

50B40H(l) 4137H(l) 8642H(l)

8640H(m)8 740H(m)

50B44H51 47H 4140H 8645H 8742H

94B40H

81B45H 4142H 4337H

1170 - 1275 (g)

41 – 46 (h)

375 - 429

5140H 4037H 4042H 4137H 8637H

1340H 50B46H 3140H

5145H 50B40H 8640H 8642H 8740H

50B44H(l) 5147H(l) 94B40H(l)

4140H(m)8 645H(m)87 42H(m)

4142H

81B45H 4337H

4145H 4147H 86B45H 9840H 4340H E4340H

>127 (i)

46 mín (j)

429 mín

5046H 50B46H 5145H 4047H 4142H 8642H

5147H 4145H 8645H 86B45H

50B44H

81B45H(m)

4147H

Selección de aceros

≤ 13 mm

¾ Radio

Radio

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación Aceros para tratamientos Térmicos superficiales No siempre se requieren que las propiedades sean más o menos homogéneas en todas la sección y en algunos casos se requiere superficies duras y núcleos tenaces( engranajes)

Absorción, difusión +C= Cementación Con variación y combinación de +C+N= Carbonitruración comp. química Elementos endurecedores +N = Nitruración

Recubrimiento duro

Sin variación superficial de la Temple superficial Composición química Selección de aceros

Galvanoplastia= Cromado Aporte duros por soldadura Recubrimientos por Plasma (NCr/NTi). Temple a la llama Temple por Inducción

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación ACEROS DE CEMENTACIÓN Caracteristicas de los aceros para cementar:




Núcleo Tenaz Aptitud para absorber C; Velocidad. de penetración adecuada. Templabilidad.

Influencia de elementos de Aleación: Ni :soluble en alfa , retarda la cementación ; < profundidad %C en la capa Cr mayor dureza y Resistencia desgaste

Se clasifican según su composición química en: • No aleados • Aleados al Cr • Aleados al Mn-Cr • Aleados al Cr-Mo • Aleados al Ni-Cr • Aleados al Ni-Cr-Mo • Aleados al Cr-Ni-Mo Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación Todos los procesos de cementación se basan en la formación de carbono naciente en la superficie y su posterior difusión hacia el interior. Como se vio el acero en estado ferrítico disuelve poco carbono ( 1,5 mm Cualquiera que sea el medio carburante , se aconseja que el tenor de carbono no supere el 0,9% de C, ya que se formaría una capa externa HIPEREUTECTOIDE y formación de redes de cementita que provocan fragilidad y tendencia al descascarillado

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación 1ª Fase: Producción de carbono naciente (carbono atómico), en las proximidades de la superficie de las piezas de acero. Con cementante sólido:

2 C + O2 = 2 CO 2 CO + calor = C + CO2

Con cementante líquido:

2 NaCN + BaCl2 = Ba(CN)2 + 2 NaCl Ba(CN)2 + calor = BaCN2 + C (BaCN2 cianamida de sodio)

Con cementante gaseoso:

CH4 + calor = C + 2 H2

2ª Fase: absorción del carbono naciente en la periferia de la pieza de acero. C + 3 Fe + calor = CFe3 3ª Fase: difusión del carbono naciente hacia el interior de la pieza. Factores que intervienen:

Selección de aceros

Fe gamma (solvente) Carbono (soluto) Temperatura en campo austenítico

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación PRINCIPALES ACEROS DE CEMENTACION SEGÚN DIN

Pag.23

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

Pag24

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

A- Carburación y Temple directo: Propiedades de la Capa : Grano sin refinar , favorece la solubilidad de los carburos. Poca ó media distorsión, Tenacidad reducida. Propiedades del Núcleo: Grano sin refinar, Completamente templado. Tenacidad reducida. Donde y cuando se aplica : En sales ó Atmosfera. Piezas de poco responsabilidad . Carburación poco profundas ( 0,2-0,6mm) y nucleo de baja exigencia mecánica. Aceros al carbono ó baja aleación de grano fino. Mayor distorsiones por su brusco enfriamiento desde temperaturas mayores

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

B- Carburación-Enfriamiento Lento, Temple desde encima de A3 Propiedades de la Capa: Grano Algo refinado , solubilidad de exceso de carburos. Favorece retención de austenita en aceros muy aleados. Tenacidad reducida. Propiedades del Nucleo: Grano Refinado. Máxima dureza y resistencia. Buena Tenacidad. Donde y Cuando lo aplico: Aceros de baja Aleación y grano fino

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

C- Carburación, Enfriamiento lento , Temple entre Ac3 y Ac1 Propiedades de la Capa : Grano completamente refinado. Solubilidad parcial de exceso de carburos. Poco deformación . Tenacidad intermedia entre B y D Propiedades del Núcleo: Grano sin refinar. Dureza y resistencia mínima . Dónde y cuándo se aplica: Aceros de grano fino

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

D- Carburación, Enfriamiento lento , Temple desde encima de Ac1. Propiedades de la Capa: Grano Completamente refinado. Solubilidad parcial de exceso de carburos. Poco deformación . Buena tenacidad. Propiedades del Núcleo: Grano sin refinar. Dureza y resistencia minima. Donde se aplica: Aceros de grano fino

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

E-Carburación, Enfriamiento lento , 1º temple desde AC3 – 2º Temple desde Ac1 Propiedades de la Capa: Grano refinado. Solubilidad parcial del exceso de carburos. Retención mínima de Austenita. Alta dureza y Tenacidad. Propiedades del Núcleo: Grano refinado , Dureza y Resistencia mínima. Alta tenacidad Donde y cuando se aplica: Piezas de alta responsabilidad. Aceros de grano grueso. Proceso costoso

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

F- Carburación, temple martensitico interrumpido Propiedades de la Capa: Grano sin refinar, Retención de austenita . Distorsión y tensiones mínimas Propiedades del Núcleo: Grano sin refinar- Dureza elevada. Donde se aplica: Cuando se requiere mínima deformación.

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación ALGUNOS ACEROS PARA CEMENTACION •

Aceros para cementación al carbono: Cementación 900º-950º, primer temple 880º-

•

910º en agua o aceite, segundo temple 740º-770º en agua. Revenido 200º máx. Aplicaciones: Piezas poco cargadas y de espesor reducido, de poca responsabilidad y escasa tenacidad en el núcleo.

•

Aceros para cementación al Cr-Mo de 95 kg/mm2: Tiene en su composición un

•

1,15% de Cr y un 0,20% de Mo. Cementación 890º-940º; primer temple 870º-900º en aceite, segundo temple 790º-820º en aceite. Revenido 200º máx. Aplicaciones: Piezas para automóviles y maquinaria de gran dureza superficial y núcleo resistente. Piezas que sufran gran desgaste y transmitan esfuerzos elevados. Engranajes, levas, etc.

•

Aceros para cementación al Cr-Ni de 125kg/mm2: Tiene en su composición un 1%

•

• •

de Cr y un 4,15% de Ni. Cementación 850º-900º, primer temple 900º-830º en aceite, segundo temple 740º-780º en aceite. Revenido 200º máx. Aplicaciones: Piezas de gran resistencia en el núcleo y buena tenacidad. Elementos de máquinas y motores. Engranajes, levas etc.

Aceros para cementación al Cr-Ni-Mo de 135 kg/mm2: Tiene en su composición un 0,65% de Cr, 4% de Ni y 0,25% de Mo. Cementación 880º-930º; primer temple 830º-860º aire o aceite; segundo temple 740º-770º aceite. Revenido 200º máx. Aplicaciones: Piezas de grandes dimensiones de alta resistencia y dureza superficial. Máquinas y motores de máxima responsabilidad, ruedas dentadas, etc.

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Cementación

REVENIDO Independientemente del proceso anterior aplicado, el revenido es realizado en el rango de temperaturas entre 150-220°C, para eliminar tensiones y no reducir la dureza de la capa cementada.

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros para Resortes Resiliencia Elástica: Area debajo de Límite elástico

Tenacidad: Capacidad de resistir tensiones en el campo plástico sin romper: Resistencia Mecánica más Ductilidad

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros para Resortes ACEROS PARA RESORTES

Caracteristicas: Capacidad de deformar elásticamente y volver a recuperar su estado cuando ceda la carga. Alto límite elástico- 90-180 kg/mm2. Alta resistencia a la fatiga. Tipos de aceros: Al carbono ( 0,45 a 0,8 %C) AISI 1070 Cr-MnAISI 5160 Mn-Si AISI 9260 Si y Mn son elementos que aumentan el límite Elástico.

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Nitruración

ACEROS DE NITRURACION NITRURACIÓN • Capa de alta dureza superficial , obtenible si TT.posterior. •Durezas variables entre 600-1200 Hv •Espesor de capa de hasta 0,6mm •Aplicables a aceros de C>0,25-0,45 % •Alta dureza debido a la formación de nitruros.

•Elementos de aleación:

Al-Cr-Mo-V

•Acero Cr-Al-Mo- WN 1.8550- 1.8509

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Nitruración

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Nitruración

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Nitruración

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros de Nitruración

-Buenas propiedades antiengrane

Nitruración IONICA Bajo Plasma – 450-500ºC Nitruración en Sales – 580ºC Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros para Aplicaciones Criogenicas

ThysseKrupp

ACEROS PARA APLICACIONES CRIOGENICAS Aceros que en condiciones normales de temperatura presentan una rotura dúctil (con deformación), pueden convertirse en frágiles bajo determinadas condiciones. Factores: Estado triaxial de tensiones (Entalla) Baja temperatura Velocidades elevadas de carga

Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros para Aplicaciones Criogenicas CURVA DE TEMPERATURA DE TRANSICIÓN Rotura dúctil, con deformación

Temperatura de Transición Rotura mixta Acero A: Más tenaz a Temp. ambiente, pero su tránsito a frágil ocurre a una temperatura más elevada que el Acero B. Deben preferirse materiales con temperatura de transición más baja. Rotura frágil, Sin deformación previa Selección de aceros

Instituto Argentino de Siderurgia

Aceros para Aplicaciones Criogenicas FACTORES METALÚRGICOS: Composición química: >%C

>Tt

>%Mn