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• Kevin horvath

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5.1 Introducción En el diagrama de equilibrio o de fases Fe-C, se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado es el ACERO. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones.Los materiales No Ferrosos son: aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones como el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales y se les denomina aleaciones No ferrosas. El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (intervalo de carbono de 0,08% – 1,76%), las aleaciones en cambio poseen una concentración de carbono mayor a 1,76% lo que permite crear fundiciones que en oposición al acero son quebradizas y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas. Nota: Los porcentajes de carbono y los niveles de temperatura en un diagrama de equilibrio Fe – C, varían según el tipo de autor ( ya sea Askeland, Smith, etc). A lo largo de este blog se hablarán de porcentajes de carbono, niveles de temperatura con algunos ejemplos y/o formas a utilizar esta valiosa herramienta (diagrama de equilibrio Fe – C) la cual se muestra en la  Figura 5.1. 5.2 Diagrama Hierro  – Carbono (Fe-C) Para el estudio de las estructuras de los aceros industriales se necesita, en primer lugar, conocer y manejar con soltura el diagrama hierro-carbono, que se muestra en la Figura 5.1. Esta figura representa en realidad dos diagramas, el metaestable hierrocarbono y el diagrama estable hierro-grafito. La cementita no es una fase estable, aunque dada la lentitud de su transformación, el diagrama metaestable es el que tiene un mayor interés práctico para el estudio de los aceros. El diagrama estable hierro-grafito solo tiene interés en el estudio de las fundiciones al silicio. En el diagrama de fase de Hierro – Carbono se observan las formas alotrópicas del hierro sólido, BCC y FCC, a distintas temperaturas: Hierro alfa (α): Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatómica de 2.86 Å. Su temperatura va desde 0º- 910ºC, es relativamente blanda, prácticamente no disuelve en carbono. Hierro gamma (γ): También conocida como Austenita. Se presenta de 723 ºC a 1492 ºC. Cristaliza en la estructura cristalina FCC con mayor volumen que la estructura hierro alfa. Disuelve fácilmente en carbono (más deformable que la ferrita). Sus propiedades mecánicas dependen del contenido de carbono, pero podríamos dar como valores medios representativos: Una dureza de 300HB, una carga de rotura de 900MPa a 1100 MPa y alargamientos comprendidos entre 30 y 60%.

Hierro delta (δ): Está localizada desde 1400 ºC y presenta una reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.08% a 1492 ºC. No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1539 ºC se inicia la fusión del Hierro puro. Tomando como base el diagrama metaestable hierro-carbono, se denominan aceros a las aleaciones binarias con contenidos en carbono menor que 1,76%, mientras que las fundiciones de hierro tienen contenidos en carbono superiores a 1,76% (hasta aproximadamente 6,67%). Este diagrama muestra con claridad el comportamiento fuertemente gammáge no del carbono: la adición de carbono al hierro γ aumenta el dominio térmico de estabilidad de la austenita. Así, por ejemplo, la temperatura de transformación del hierro γ en hierro α aumenta hasta 1492°C para un contenido en carbono del 0.18% (punto peritéctico del diagrama), mientras que la de la transformación de la austenita en ferrita disminuye hasta 723°C para la aleación con 0.89% de carbono. El diagrama metaestable hierro-carbono muestra tres puntos invariantes característicos: Punto peritéctico(1492°C): Fase líquida(0.4%C) + Fe δ (0.08%C) —>Fe γ (0.18% C)  Punto eutéctico(1130°C):Fase líquida(4.3%C) –>Austenita(1,76%C)+Fe3C (6.67%C)  Punto eutectoide(723°C):Austenita(0.89%C)–> Ferrita (0.025%C) + Fe3C (6.67%C) Las lineas que delimitan las diferentes regiones del diagrama hierro-carbono identifican las situaciones en las que tienen lugar cambios estructurales: Las temperaturas de transformación se denominan temperaturas críticas, existiendo así tres temperaturas de especial interés: A1, A3 Y Acm. Las temperaturas A1 y A3 son las que respectivamente representan el inicio y el final de la transformación de la austenita desde el dominio donde están presentes las fases ferrita y cementita, mientras que se llama temperatura Acm a aquella que separa el dominio de estabilidad de la austenita de la zona bifásica austenita+cementita. Dado que estas transformaciones no ocurren exactamente a la misma temperatura al calentar y al enfriar, se denotan a veces como Ar o Ac para describir la transformación en el enfriamiento o en el calentamiento respectivamente. 

Figura 5.1 Diagrama  de fases Hierro – Carbono que muestra la relación entre equilibrios estables de Hierro – Grafito (líneas discontinuas) y las reacciones metaestables de Hierro – Cementita (líneas continuas).

El carbono se puede encontrar en las aleaciones hierro-carbono, tanto en estado ligado (Fe3C), como  en  estado  libre  (C,  es  decir,  grafito),  por  eso,  el  diagrama comprende dos sistemas: 1. Fe-Fe3C  (metalestable): Este sistema está representado en el diagrama con líneas llenas gruesas y comprende aceros y fundiciones blancas, o sea, las aleaciones con el carbono ligado, sin carbono libre (grafito). 2. Fe-C  (estable): En el diagrama se representa con líneas punteadas; este sistema expone el esquema de formación de las estructuras en las fundiciones grises y atruchadas donde el carbono se encuentra total o parcialmente en estado libre (grafito). Para estudiar las transformaciones que tienen lugar en aceros y fundiciones blancas se emplea el diagrama Fe-Fe3C, y para estudiar fundiciones grises, ambos diagramas (FeFe3C y Fe-C). El carbono puede presentarse en tres formas distintas en las aleaciones Fe-C:   

En solución intersticial. Como carburo de hierro. Como carbono libre o grafito.

5.3 Fases Del Diagrama Hierro Carbono 5.3.1 Fase Austenítica (0% hasta 1,76% C) La austenita es el constituyente más denso de los aceros y está formado por una solución sólida por inserción de carbono en hierro gamma, como lo muestra la Figura 5.2. La cantidad de carbono disuelto, varía de 0% a 1,76%, que es la máxima solubilidad de carbono en esta fase a temperaturas de 1130 °C. La austenita no es estable a la temperatura ambiente pero existen algunos aceros al cromo-níquel denominados austeníticos cuya estructura es austenita a temperatura ambiente. La austenita presenta las siguientes características:    

Baja temperatura de fusión. Buena tenacidad. Excelente soldabilidad. No es magnética.

Figura 5.2     Microestructura interna de la austenita: a) Estructura típica de la austenita (FCC), b) Micrografía interna de la fase austenítica.

5.3.2 Fase Ferrítica 5.3.2.1 Ferrita alfa α (0% hasta 0,025%C) Es el nombre dado a la solución sólida α. Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatómica de 2.86 Å. Prácticamente no disuelve en carbono, como se puede observar en la Figura 5.3, donde se tiene un acero con bajo porcentaje de carbono. La máxima solubilidad es 0,025% C a 723 °C, y disuelve sólo 0,008% de C a temperatura ambiente.

Figura 5.3     Microestructura interna de la ferrita. 5.3.2.2 Ferrita delta δ (0% hasta 0,08%C) Se inicia a los 1400ºC y presenta una reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.08% a 1492ºC. Las características de la ferrita δ son: Muy blanda. Estructura cristalina BCC Es magnética. Muy poca posibilidad de disolución del carbono. No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1538ºC se inicia la fusión del Fe puro.    

La ferrita δ es como la ferrita α, sólo se diferencian en el tramo de temperaturas en el cual existen. 5.3.3 Fase Cementita (0,025% hasta 6,67%C) Se forma cementita (Fe C) cuando se excede el límite de solubilidad del carbono en ferrita α por debajo de 723°C (la composición está comprendida en la región de fases α+Fe C). La cementita, desde el punto de vista mecánico, es dura y frágil, y su presencia aumenta considerablemente la resistencia de algunos aceros. La cementita se presenta de forma oscura al ser observada al microscopio como se puede ver en la Figura 5.4. Estrictamente hablando, la cementita es sólo metaestable; esto es, permanece como compuesto a temperatura ambiente indefinidamente. Pero si se calienta entre 650 y 700°C, cambia gradualmente o se transforma en hierro α y carbono, en forma de grafito, que permanece al enfriar hasta temperatura ambiente. Es decir, el diagrama de fases no está verdaderamente en equilibrio porque la cementita no es un compuesto estable. Sin embargo, teniendo en cuenta que la velocidad de descomposición de la cementita es extraordinariamente lenta, en la práctica todo el carbono del acero aparece como Fe C en lugar de grafito y el diagrama de fases hierro-carburo de hierro es, en la práctica, válido. 3

3

3

Figura 5.4    Microestructura interna de la cementita. Las zonas oscuras corresponde a cementita que es el mayor constituyente en la fundición blanca, las zonas claras corresponden a perlita.

La cementita posee las siguientes propiedades:   

Alta dureza. Muy frágil. Alta resistencia al desgaste.

5.3.4 Fase Ledeburita La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono. La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, descomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita. Está formada por 52% de cementita y 48% de austenita. La ledeburita no existe a temperatura ambiente en las fundiciones ordinarias debido a que en el enfriamiento se transforma en cementita y perlita; sin embargo en las fundiciones se puede conocer las zonas donde existió la ledeburita por el aspecto eutéctico con que quedan las agrupaciones de perlita y cementita. [17] En la Figura 5.5 se muestra la microestructura de la ledeburita la cual fue descrita anteriormente.

Figura 5.5     Microestructura interna de la ledeburita. 5.3.5 Fase Perlita Es la mezcla eutectoide que contiene 0,89 % de C y se forma a 723°C a un enfriamiento muy lento. Es una mezcla muy fina, tipo placa o laminar de ferrita y cementita. Se le da este nombre porque tiene la apariencia de una perla al observarse microscópicamente a pocos aumentos.

Cuando esta estructura laminar es muy fina (las láminas son muy delgadas) la perlita se ve al microscopio óptico como negra. Sin embargo ambas fases, ferrita y cementita en condiciones normales de ataque son blancas. El color oscuro o negro lo producen el gran número de límites de grano existentes entre la matriz ferrítica y las láminas de cementita. Se comprende que cuanto más anchas sean las láminas (se habla entonces de perlita abierta o basta) la tonalidad se irá aclarando hasta poder distinguirse las distintas láminas, no por ello la perlita pierde su carácter de microconstituyente. Hay dos tipos de perlita: Perlita fina: dura y resistente. Perlita gruesa: menos dura y más dúctil. La perlita gruesa es más dúctil que la perlita fina a consecuencia de la mayor restricción de la perlita fina a la deformación plástica. Mecánicamente las perlitas tienen las propiedades intermedias entre la blanda y dúctil ferrita y la dura y quebradiza cementita(Figura 5.6).  

Figura 5.6    Micro-estructura interna de la perlita. 5.3.6 Fase Grafito Cuando las aleaciones hierro carbono, exceden el 1,76% de carbono se tiende a formar grafito, en la matriz de la aleación. Es especialmente cierto en la fundición gris, donde el grafito aparece en forma de escamas y es una característica predominante de la microestructura. En la Figura 5.7 se observa la forma típica del grafito, que muestra la formación de este, con un aspecto de esferas.

Figura 5.7   Microestructura interna del grafito.

Es bastante duro, por lo que una cantidad elevada de grafito hace que la aleación sea muy dura pero a la vez, muy frágil, además los copos de grafito imparten una buena maquinabilidad actuando como rompe virutas, y también presentan una buena capacidad de amortiguación.

El grafito se puede clasificar en varios tipos: 

  

El grafito tipo A: Es obtenido cuando son utilizadas bajas velocidades de solidificación. Una fundición que presente este tipo de grafito adquiere propiedades como superficie mejor acabadas, respuesta rápida a algunos tratamientos térmicos, baja dureza, alta tenacidad y alta ductilidad. El grafito tipo B: Se presenta en una fundición que muestra una composición casi eutéctica. El grafito tipo C: Aparece en hierros hipereutécticos, preferiblemente con altos contenidos de carbono. Los grafitos tipo D y E: Se forman cuando las velocidades de enfriamiento son altas pero no tan altas como para formar carburos. Sus propiedades son alta dureza y resistencia a la tracción, baja ductilidad y baja tenacidad.

5.4Regla de la Palanca. La regla de la palanca, es un método que permite conocer la composición química de las fases y las cantidades relativas de cada una de ellas.Para determinar la composición química de las fases primero se debe trazar una línea de enlace o isoterma, la cual es una línea horizontal en una región de dos fases como se muestra en la figura 54, esta línea une dos puntos de la línea de liquidus y solidus en este caso. Los extremos de esta línea representan las composiciones de las dos fases. A continuación prolongar los puntos hasta tocar la línea de composición en los puntos Ca y Cl. El punto Ca quiere decir que la aleación considerada a la temperatura (T) contiene líquido de una composición química de % del elemento B y el restante del elemento A. El punto Cl quiere decir que la aleación considerada contiene sólido de una composición química de % del elemento B y el restante del elemento A.[32]

Figura 5.8 Regla de la palanca. Se basó  en la figura 5.8 para determinar las siguientes  ecuaciones las cuales permitirán encontrar las proporciones de cada una de las fases.

(1) (2)

5.5  Aceros El acero – el metal más utilizado en nuestro siglo y el que en mayor grado ha posibilitado el desarrollo actual -, desde un punto de vista químico, es una aleación o mezcla de dos elementos, hierro y carbono; con una composición de éste último en un intervalo de 0,008% – 1,76%. El hecho de que estos dos elementos abunden en la Naturaleza ha posibilitado su fabricación  en cantidades industriales. Aunque el hierro es su componente predominante, el acero se distingue del hierro común o fundición por su templabilidad, esto es, calentando un acero a cierta temperatura y enfriado rápidamente, por ejemplo en agua, las características del metal cambian, volviéndose en este caso más duro y frágil. 5.4.1 Acero Eutectoide En la figura 5.9 se explica con sumo detalle y resumen la composición, temperatura y/o caracteristicas que componen el acero eutectoide.

Figura 5.9 Esquema del proceso acero eutectoide. 5.4.2 Acero Hipoeutectoide Se denomina acero hipoeutectoide a las aleaciones entre 0,008% y 0,89% de carbono según el diagrama hierro-carbono. El acero hipoeutectoide está formado por una mezcla de ferrita más perlita. Presentan una fase austenítica sólida a una composición inferior a 0.89% C con granos orientados al azar. La Figura 5.10 es una representación microestructural, esquematica y analitica del acero hipoeutectoide. Los aceros hipoeutectoides pueden ser usados en elementos de máquinas (Elementos de sujeción y transmisión de potencia) y tienen las siguientes características:   

Al carbono y también aleados. Son plásticos y poseen buena resistencia mecánica. Bajo carbono hasta 0.2 % C, medio carbono 0.2%-0.5% C y alto carbono 0.5 %C.

5.5.3 Acero hipereutectoide Se denomina acero hipereutectoide a aquellos aceros que en su composición y de acuerdo con el diagrama hierro-carbono tienen un porcentaje de carbono entre 0,89% y 1,76%. Su constituyente principal es la cementita (Carburo de hierro (Fe C)). Es un material duro y de difícil mecanización. Si una muestra de acero al carbono simple con 1.2% C (acero hipereutectoide) es calentada a casi 950°C y se mantiene así el suficiente tiempo, toda su estructura llegará a estar formada esencialmente por austenita (punto a de la figura 5.11 a)). Después, si ese acero se enfría muy lentamente hasta la temperatura b de la figura 5.11 a) , la cementita proeutectoide empezará a nuclearse y crecerá principalmente en los límites del grano de la austenita. Si se sigue enfriando lentamente hasta llegar al punto c de la figura 5.11 a) , el cual se encuentra apenas arriba de los 723°C, se producirá más cementita proeutectoide lo que sucederá en las fronteras de grano de la austenita. Si las condiciones próximas al equilibrio se mantienen mediante enfriamiento lento, el contenido general de carbono de la austenita restante en la aleación cambiará de 1.2% a 0.89%. Si el enfriamiento lento continúa hasta 723°C o muy ligeramente por debajo de esa temperatura, la austenita restante se transformará en perlita por la reacción eutectoide, según se indica en el punto d de la figura 5.11 a) . La cementita formada por la reación eutectoide se llama cementita eutectoide para distinguirla de la cementita proeutectoide que se forma a temperaturas arriba de los 723°C. Asimismo, la ferrita formada por la reacción eutectoide se denomina ferrita eutectoide . La figura 5.11 b) es una micrografía óptica de la estructura de un acero hipereutectoide con 1.2% C que fue austenitizada y enfriada lentamente hasta la temperatura ambiente. [1] Los aceros hipereuctectoides presentan las siguientes características: 3

   

Generalmente aleados. Muy alta resistencia mecánica. Mayor módulo de Young, muy elásticos. Alta resistencia mecánica y muy alta dureza.

Figura 5.11      a) Representación esquemática de las microestructuras de un acero

hipereutectoide

de

composición

entre

0,89%

y

1,76% 

de Carbono, b) Microestructura de un acero hipereutectoide con 1.2% C, enfriado lentamente desde la región de austenita. En esta estructura, la cementita proeutectoide se muestra como el componente blanco que se ha formado en los límites del grano de la austenita anterior. La estructura restante está formada por perlita laminar gruesa.

5.6  Clasificación De Los Aceros Existe una gran variedad en la forma de identificar y clasificar a los aceros. Sin embargo, la mayoría de los aceros utilizados industrialmente presentan una designación normalizada expresada por medio de cifras, letras y signos. Hay dos tipos de designaciones para cada tipo de material, una simbólica y otra numérica. La designación simbólica expresa normalmente las características físicas, químicas o tecnológicas del material y, en muchos casos, otras características suplementarias que permitan su identificación de una forma más precisa. Por otro lado, la designación numérica expresa una codificación alfanumérica que tiene un sentido de orden o de clasificación de elementos en grupos para facilitar su identificación. En este caso, la designación no tiene un sentido descriptivo de características del material. En general, cuando se acomete el tema de hacer una clasificación de los aceros, ésta dará resultados diferentes según el enfoque que se siga. Así, se puede realizar una clasificación según la composición química de los aceros, o bien, según su calidad. También se pueden clasificar los aceros atendiendo al uso a que estén destinados, o si se quiere, atendiendo al grado de soldabilidad que presenten. La alta variedad de aceros ha hecho surgir una alta gama de normatividad que puede cambiar de un país a otro algunas de estas son: ANSI – (American National Standards Institute) ACI – (American National Standards Institute) AWS – (American Welding Society) ASME – (American Society of Mechanical Engineers) CENIM – (Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas) 5.6.1 La Norma AISI-SAE AISI es el acrónimo en inglés de American Iron and Steel Institute (Instituto americano del hierro y el acero), mientras que SAE es el acrónimo en inglés de Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros Automotores) esta utiliza un esquema general para realizar la clasificación de los aceros de 4 dígitos (Y Z XX).     

También pueden incluir un prefijo mediante letras para indicar el tipo de proceso de manufactura. XX: Nos indica el porcentaje (%) contenido de carbono multiplicado por 100 Z: Para aceros de aleación simple indica el porcentaje aproximado del elemento predominante de aleación. Y: Nos indica el tipo de acero o de la aleación(Figura 5.12) y Puede tomar valores de 1 a 8 para designar tipo de aceros o aleación a continuación veremos según el número que significa. Y=1: aceros al Carbono (corriente u ordinario); Y=2: aceros al Níquel;

Y=3: aceros al Níquel-Cromo; Y=4: aceros al Molibdeno, Cr-Mo, Ni-Mo, Ni-Cr-Mo; Y=5: aceros al Cromo; Y=6: aceros al Cromo-Vanadio; Y=7: esta numeración indica que son aceros resistentes al calor, pero estos no se fabrican habitualmente. Y=8: al Ni-Cr-Mo;

Figura 5.12   Esquema General Clasificación aceros. [7] Ejemplos de aplicación para la correcta interpretación de la norma AISI- SAE. Designar los siguientes tipos de aceros. AISI 1020: 1: Para indicar que se trata de un acero corriente u ordinario Como se representa en la Figura 5.13. 20: Contenido máximo de carbono del 0.20%C. 

Figura 5.13   Ejemplo de esquema para un acero 1020. [7]  AISI 1045: 1: acero corriente u ordinario. 0: no aleado. 45: 0.45 %C.  AISI 3215: En la Figura 5.14 podemos apreciar un ejemplo. 3: acero al Níquel-Cromo; 2: contenido del 1.6% de Ni, 1.5% de Cr. 15: contenido del 0.15% de carbono (C).

Figura 5.14   Ejemplo de esquema para un acero 3215. [8] En la Tabla 5.1 podemos encontrar una completa comparación entre las normas AISI, SAE y UNS para la clasificación de aceros con aleantes, no obstante, la composición de los aceros no es exacta, sino que existe un rango de tolerancia aceptable en referencia a los valores indicados en normas o catálogo.

Tabla 5.1   Clasificación de los aceros según diferentes tipos de normas [11] Viendo la gran variedad de aceros que existen en la industria las normas se vieron obligadas a crear nuevas formas de designar los aceros que iban sufriendo para dar una correcta información tanto de su composición química como el uso o la forma como debe ser tratada es así como en la Tabla 5.2 se pueden observar la designación o símbolo para cada tipo acero rápido según su aplicación.

Tabla 5.2 Códigos para la designación de aceros rápidos según la norma AISI.]

Tabla 5.3  Relación entre la nomenclatura AISI-SAE con las propiedades mecánicas del acero. [10] 5.6.2 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, somieres y horquillas. 5.6.3 Aceros Aleados Estos aceros contienen un proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros de aleación se pueden subclasificar en: 5.6.3.1 Aceros Estructurales Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia. Y el fósforo, azufre, sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Es un material usado para la construcción de estructuras, de gran resistencia, producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. Entre sus ventajas está la gran resistencia a la tensión y compresión y el costo razonable. A pesar de la susceptibilidad al fuego y a la intemperie es el material estructural más usado, por su abundancia, facilidad de ensamblaje y costo razonable. La alta resistencia del acero por unidad de peso, permite estructuras relativamente livianas, lo cual es de gran importancia en la construcción de puentes, y edificios altos. Sus propiedades no se alteran con el tiempo, ni varían con la localización en los elementos estructurales.

Es el material que más se acerca a un comportamiento linealmente elástico, hasta alcanzar esfuerzos considerables. Permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensión, ayudando a que las fallas sean evidentes. Tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energía en deformación (elástica e inelástica) y de unirse fácilmente con otros miembros (en perfiles se puede conectar fácilmente a través de remaches, tornillos o soldadura). La resistencia del acero puede disminuir cuando se somete a un gran número de inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensión (cargas pulsantes y alternativas). 5.6.3.2 Aceros para herramientas. 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, por presión o por arranque de viruta. Son aquellos aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar. 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%). La templabilidad de los aceros aumenta con el contenido en elementos de aleación, excepto en el caso del cobalto, el cual es único elemento que la hace disminuir. En el caso de los aceros de herramientas, el término tenacidad se refiere más a la capacidad de sufrir golpes sin rotura que a la facultad de absorber energía durante la deformación. Los aceros de herramientas con contenidos en carbono medios y bajos, son los que presentan mejor tenacidad y constituyen el material utilizado en la fabricación de herramientas resistentes al choque. El acero de herramienta que presenta mejor maquinabilidad tiene un índice aproximadamente igual al 30%, por lo tanto como referencia para comparar la maquinabilidad de los distintos aceros de herramientas. La maquinabilidad y facilidad de trabajo de los aceros de herramientas disminuye al aumentar el contenido de carbono y elementos de aleados. Los aceros para herramientas se pueden clasificar como: 



Aceros al carbono: Para la fabricación de herramientas para 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 0.50 a 0.70%. Para herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; calidades intermedias de 0.70 a 1%. Aceros rápidos: La característica fundamental de estos aceros es conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas casi al rojo (Temperatura = 600ºC) sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones típicas de los aceros

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

rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1% ; otra C = 0.75%, W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%. 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 dimensiones prácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento. Esto se consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como elementos de aleación. Estos aceros templan con un simple enfriamiento al aire o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C = 1% y Mn = 1%. Aceros al corte no rápidos: se agrupan varios aceros aleados, principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy forzadas. Pueden considerarse como unas 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.