Acero aleado:composiciones, tipos, propiedades, usos

Efectos de los elementos de aleación

Para seleccionar el acero aleado que mejor se adapte a un diseño dado, los efectos de los elementos de aleación primarios debe ser tomado en cuenta. Ellos son:

Níquel proporciona tenacidad, resistencia a la corrosión y endurecimiento profundo.

Cromo mejora la resistencia a la corrosión, la tenacidad y la templabilidad.

Manganeso desoxida y, contribuye a la resistencia y dureza, disminuye la velocidad crítica de enfriamiento.

silicio desoxida y promueve la resistencia a la oxidación a alta temperatura, eleva la temperatura crítica para el tratamiento térmico, aumenta la susceptibilidad del acero a la descarburación y grafitización.

Molibdeno Promueve la templabilidad, aumenta la resistencia a la tracción y a la fluencia a alta temperatura.

Vanadio desoxida y promueve la estructura de grano fino. El cobre aumenta la resistencia a la corrosión y actúa como agente fortalecedor.

Aluminio desoxida y promueve la estructura de grano fino y ayuda a la nitruración

Boro aumenta la templabilidad,

En la Tabla 4.6 se proporciona un resumen de los efectos de los principales elementos de aleación en el acero.

Acero de baja aleación

Un acero de baja aleación es una aleación de metal hecha de acero y metales adicionales que tienen cualidades deseables. Alrededor del 1% al 5% de los elementos de aleación están presentes en el acero de baja aleación. Como resultado, tiene composiciones químicas precisas que brindan cualidades mecánicas mejoradas para resistir la corrosión.

Durante la fabricación, los aceros de baja aleación suelen ser tratados térmicamente, normalizados y templados. También se pueden soldar. El tratamiento térmico de soldadura, por otro lado, es necesario para evitar el agrietamiento de la soldadura.

Los aceros de baja aleación brindan una serie de ventajas sobre el acero dulce, que incluyen:

• Límite elástico excepcional
• Capaz de soportar temperaturas extremas
• Buena resistencia a la fluencia
• Resistencia a la oxidación
• Resistencia al hidrógeno
• Ductilidad a bajas temperaturas

Tipos de acero aleado o clasificación del acero aleado

Aceros aleados pueden clasificarse según su composición química , clase estructural y propósito .

Clasificación según composición química

En este aspecto los aceros aleados se dividen en aceros de tres componentes , que contienen un elemento de aleación además de hierro y carbono:Aceros de cuatro componentes , que contiene dos elementos de aleación, etc.

Clasificación según Clase Estructural

Sobre la base de la estructura obtenida cuando las muestras de pequeña sección transversal se enfrían al aire. Los aceros aleados pueden clasificarse como:1. Perlitico 2. Martensítico 3. Austenítico 4. Ferrítico y 5. Carbídico .

Clasificación según finalidad

En cuanto a los usos para los que sus propiedades les convienen, los aceros aleados pueden clasificarse:

1. Aceros estructurales 2. Aceros para herramientas 3. Aceros con propiedades físicas especiales.

1. Aleación de acero estructural

Se dividen en tres grupos:baja aleación (hasta un 5 por ciento de elementos de aleación), aleación media (más del 5 por ciento) y alta aleación (más del 10 por ciento). ES:7598-1974.

Los aceros estructurales aleados se emplean ampliamente en la industria de la ingeniería para piezas que están sujetas a cargas estáticas y dinámicas. aceros especialmente para artículos de gran sección transversal. Los elementos de aleación fortalecen la ferrita, que es el principal constituyente de la estructura de estos aceros; aumentar la templabilidad, refinar el tamaño de grano; y aumentar la resistencia al reblandecimiento al calentar a temperaturas moderadas.

Los principales elementos de aleación de los aceros estructurales son el cromo, el níquel y el manganeso. El tungsteno, el molibdeno, el vanadio y el titanio no suelen emplearse como adiciones independientes. Se añaden junto con cromo, níquel y manganeso.

2. Aleación de acero para herramientas

Se emplean en la fabricación de herramientas en los casos en que la vida útil que proporciona el acero al carbono es insuficiente.

La industria de las herramientas se abastece de:

1. Aceros de baja aleación que conservan una alta dureza a temperaturas de hasta 250°C.

2. Aceros de aleación media y alta, por ejemplo, aceros rápidos que retienen una alta dureza a temperaturas de hasta 620°C. Adquieren altas propiedades de corte solo después de un tratamiento térmico adecuado.

Los aceros aleados para herramientas se funden en hornos eléctricos y de hogar abierto y pertenecen a clases de alta calidad.

3. Aceros aleados con propiedades físicas especiales

Se pueden dividir en varios grupos como (1) Aceros inoxidables (2) Aceros resistentes a la escala y al calor (3) Aceros resistentes al desgaste (4) Aceros magnéticos y (5) Aceros con propiedades térmicas especiales como aceros resistentes a la fluencia, etc.

Acero de aleación especial

En situaciones de servicio donde los aceros deben resistir altas temperaturas, corrosión, golpes, etc., los aceros de aleación especial son invaluables. Los grupos más importantes de aceros aleados especiales se describen a continuación.

Aceros magnéticos

Los aceros con alto contenido de cobait, cuando se tratan térmicamente correctamente, se utilizan con frecuencia en la fabricación de imanes permanentes para magnetos, altavoces y otras máquinas e instrumentos eléctricos. Los aceros que tienen composiciones del 15 al 40 por ciento de cobalto y del 0,4 al 10 por ciento de tungsteno poseen propiedades magnéticas mejoradas.

Aceros resistentes al calor

Aceros resistentes al calor son los que están especialmente indicados para trabajar a altas temperaturas. Dichos aceros deben resistir las influencias que conducen a la falla de los aceros ordinarios cuando se les pone a trabajar a altas temperaturas. Un acero controlado (desarrollado para la serie de acero inoxidable) proporciona una combinación útil de propiedades antidesgaste y de retención de resistencia junto con una resistencia a la corrosión ácida comparable con la de los aceros inoxidables.

Los aceros aleados que contienen del 23 al 30 por ciento de cromo con menos del 0,35 por ciento de carbono se utilizan principalmente para servicio a temperaturas entre 815°C y 1150°C. Las piezas de hornos, cajas de recocido y otros equipos que requieren resistencia a altas temperaturas suelen estar fabricados con estos aceros.

Acero resistente a los golpes

Aceros resistentes a los golpes son aquellos que resisten esfuerzos de choque y fatiga severos. Un grado de acero para este propósito contiene 0,50 por ciento de carbono, 2,25 por ciento de tungsteno, 1,50 por ciento de cromo y 0,25 por ciento de vanadio. Otro grado de acero resistente a los golpes, conocido como acero al manganeso al silicio, contiene 0,55 por ciento de carbono, 2,00 por ciento de silicio, 0,80 por ciento de manganeso y 0,30 por ciento de molibdeno. Este tipo de acero se utiliza principalmente para ballestas y muelles helicoidales.

Acero inoxidable

Aceros inoxidables son esencialmente los que contienen cromo, junto con otros elementos como el níquel, y se agrupan como sigue.

Acero inoxidable austenítico. Probablemente el más importante de este grupo es el que contiene del 15 al 20 por ciento de cromo y del 7 al 10 por ciento de níquel. Un acero que contiene un 18 % de cromo y un 8 % de níquel se usa mucho y se conoce comúnmente como acero inoxidable 18/8.

Acero inoxidable martensítico. Este grupo a menudo se denomina tipos de cromo simple de acero inoxidable, que contienen de 10 a 14 por ciento de cromo y, con la extraña excepción, no tienen otro elemento de aleación importante. Todos estos aceros son templables por tratamiento térmico.

Acero inoxidable ferrítico. Este grupo contiene principalmente de 14 a 18 o de 23 a 30 por ciento de cromo nuevamente sin ningún otro elemento de aleación importante. No pueden ser endurecidos por tratamiento térmico.

Acero martensítico

Son aleaciones a base de hierro que contienen 18 Ni 8 Co 5 Mo con pequeñas cantidades de Al y Ti y menos del 0,03 por ciento de C. La resistencia se mantiene con el aumento del espesor de la sección y también hasta los 350 °C. Estos aceros se utilizan para aire componentes del bastidor y del motor, moldes de inyección y troqueles.

Al enfriarse desde la condición austenítica, la aleación se transforma en una martensita de tipo listón fino, y el endurecimiento por precipitación se induce por martensita a 480°C.

Los aceros tienen una alta tenacidad a la fractura debido a una combinación del tamaño de grano fino de la martensita y la alta densidad de dislocaciones, lo que da lugar a una precipitación fina.

Acero de alta velocidad

Aceros rápidos (HSS) obtienen su nombre del hecho de que pueden utilizarse como herramientas de corte a velocidades de corte mucho más altas de lo que es posible con los aceros al carbono para herramientas. Los aceros rápidos operan a una velocidad de corte de 2 a 3 veces mayor que los aceros al carbono.

Cuando un material duro se mecaniza a alta velocidad con cortes pesados, se puede desarrollar suficiente calor para hacer que la temperatura del borde de corte alcance un calor rojo. Esta temperatura ablandaría el acero al carbono para herramientas que contiene incluso hasta un 1,5 por ciento de carbono hasta el punto de destruir su capacidad de corte. Por lo tanto, se han desarrollado ciertos aceros altamente aleados, designados como aceros rápidos, que deben conservar sus propiedades de corte a temperaturas de hasta 600 °C a 620 °C.

Hemos intentado cubrir todos los detalles del tema Acero aleado en mayor medida que van desde Definición, Composición, Propiedades y Usos. Si le gusta este artículo, compártalo con sus amigos y dé su opinión en el comentario a continuación.