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ACEROS PARA PIEZAS Y HERRAMIENTAS DE CORTE GUIA PARA EL CURSO DE TROQUELADO. TOMO I HERNANDO VILLA ESCUDERO
2014-1
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CONTENIDO ACEROS Propiedades: mecánicas, tecnológicas, físicas, químicas Elementos de aleación y elementos accidentales en los aceros Carbono, Manganeso, Silicio Azu fre, Fósfo ro , Cro m o, Níqu el Volframio, Molibdeno, Vanadio Cob alto, Plom Plom o, Boro , Selenio, Titanio Al um ini o, Cob re, Niob io, Zirco nio , Ar sé nic o Es tañ o, An tim on io , Nit róg en o, Hid róg eno , Ox íge no
Tabla 1. Efecto de los elementos de aleación en las propiedades del acero Clasificación de los aceros Normas y países de origen Marcas de aceros y su presentación comercial Nomenclatura de los aceros. Sistemas AISI-SAE Aceros de herramientas Aceros inoxidables Aceros inoxidables endurecibles por precipitación
2 4 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17 21 25
Acero Hadfield 27 Orientación granular de los aceros 28 Descarburación superficial de los aceros 31 Aceros Finos 35 Dimensiones de aceros para la construcción de matrices y punzones de corte ASSAB DF2/ARNE AISI O1 37 ASSAB XW10/RIGOR AISI A2 38 ASSAB XW41/SVERKER 21 AISI D2 38 ASSAB XW5/SVERKER 3 AISI D3-D6 39 SLEIPNER 39/40 ASSAB M4/REMA 4 39 ASSAB HSP 41 AISI M2 39 CALMAX 40 BOHLER K 460 AISI O1 41 BOHLER K 100 AISI D3 41 Dimensiones de aceros para moldeado de plásticos ASSAB 718/IMPAX AISI P20 42 ASSAB IMPAX SUPREME - IMPAX Hi Hard 43 ASSAB STAVAX ESR AISI 420 42/44 ASSAB STAVAX SUPREME AISI 420 Modificado 42/44 SELECCIÓN DEL ACERO PARA PUNZONES Y MATRICES DE CORTE 45 LAMINAS HOT ROLLED 49 LAMINAS COLD ROLLED 50 LAMINAS DE ACERO INOXIDABLE AISI 304/LAMINAS GALVANIZADAS 51 LAMINAS GRABADAS o ALFAJOR 52 LÁMINAS Y FLEJES COLD ROLLED ASTM 52 NORMAS ASTM 52 FUNDICIONES 53
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ACEROS PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES MATERIALES METALICOS Las principales propiedades características de los materiales metálicos, pueden ser clasificadas en distintos grupos:
1. PROPIEDADES MECANICAS; referentes al comportamiento del material en relación con los diversos esfuerzos que pueden actuar sobre el mismo, por ejemplo: tracción, compresión, flexión, cortadura, torsión, su dureza, su resistencia a los choques y a los esfuerzos repetidos y su resistencia al desgaste.
2. PROPIEDADES TECNOLOGICAS; referentes a la adaptabilidad de un material dado a los distintos métodos de trabajo y a determinadas aplicaciones, por ejemplo: la elasticidad, la colabilidad, la ductibilidad, la maleabilidad, la templabilidad, la soldabilidad, la maquinabilidad.
3. PROPIEDADES FISICAS; referentes a las características generales de un material, por ejemplo: color, calor específico, peso específico, conductibilidad eléctrica, conductibilidad térmica, temperaturas de cambio de estado físico -sólido, líquido, gaseoso-, dilatabilidad, características magnéticas, etc.
4. PROPIEDADES QUIMICAS; referentes al comportamiento del material frente al ambiente en el que se encuentra, por ejemplo: resistencia a los agentes químicos y en especial la corrosión, capacidad de sufrir modificaciones en sus propiedades por efecto de las reacciones químicas.
ELEMENTOS DE ALEACION Y CLASIFICACION DE LOS ACEROS INTRODUCCION El acero es una aleación de hierro y carbono con otros elementos, pero son el hierro y el carbono los que determinan sus propiedades fundamentales. El carbono es el elemento dominante puesto que la resistencia y las otras características del acero dependen de la microestructura, la cual está definida por el porcentaje de carbono y el tratamiento térmico aplicado. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que sólo en condiciones de laboratorio podría obtenerse una aleación Fe-C pura; normalmente en los procesos de fabricación -especialmente en la fusión- se incorporan al acero otros elementos: oxígeno, nitrógeno e hidrógeno; el silicio, el manganeso y el fósforo que provienen de los minerales y refractarios y el azufre que viene del coque especialmente. También están presentes algunas ppm de muchos otros elementos y a veces su efecto puede ser muy grande, como en el caso del boro. Los aceros se llaman ordinarios o al carbono si contienen como elementos principales sólo hierro y carbono. Sin embargo, siempre contienen algunos elementos secundarios o residuales en pequeñas cantidades consideradas normales : manganeso, silicio, fósforo y azufre. Mientras que el silicio y el manganeso tienen una acción generalmente beneficiosa, el fósforo y el azufre son dañinos si están contenidos por encima de cierto límite, provocando fragilidad. La composición de estos aceros al carbono suele oscilar entre los siguientes límites:
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C Mn Si P S
0.03% 0.20% menor a menor a menor a
2.25% 0.90% 0.50% 0.05% 0.05%
Hierro crudo: C 3 – 4% Si 1.50 - 2.50% (Bessemer) P < 0.08% (arrabio silicioso) P 1.50 - 2.50% (arrabio fosforoso) S 0.05 - 1.00%
Las propiedades del acero se ven influidas por los elementos de aleación cuando el manganeso, el silicio, el fósforo y el azufre están en cantidades mayores a las anotadas para los aceros al carbono, o cuando se han añadido otros elementos con fines específicos. Los aceros se llaman especiales, principalmente cuando contienen además del hierro y el carbono, cantidades apreciables de otros metales que le confieren características especiales -aceros aleados-. Los metales que más corrientemente se unen al hierro y el carbono para la formación de aceros especiales son: níquel, cromo, molibdeno, tungsteno, vanadio, silicio, manganeso, cobalto, cobre, aluminio, azufre, etc. También pueden considerarse en la categoría de aceros especiales una serie de aceros al carbono que por el cuidado puesto en su fabricación -menores cantidades de azufre y fósforopermiten alcanzar mejores características mecánicas. Estos se emplean generalmente después de un tratamiento de cementación o bonificación. Los aceros especiales se llaman terciarios cuando contienen un solo elemento especial, cuaternarios si contienen dos y complejos si contienen más de dos. Normalmente, los aleantes se agregan para mejorar la resistencia química del acero, para alterar sus propiedades eléctricas y magnéticas o para condicionar su respuesta a los tratamientos térmicos y mecánicos proporcionando diversas propiedades tecnológicas.
Los aceros aleados se pueden dividir en tres tipos: 1. Aceros de baja aleación: la cantidad total de elementos aleantes es inferior a 2.5%. 2. Aceros de media aleación: el porcentaje de aleantes está entre 2.5% y 10%. 3. Aceros de alta aleación: el contenido de elementos aleantes es superior a 10%. En resumen, hay un gran número de elementos que están en el acero, sea por diseño o por accidente. No hay dos elementos que reaccionen igual, pero su distribución general y la forma que toman es diferente en el acero templado y en el acero recocido, depende de la cantidad presente y en muchos casos hay interacción entre los efectos de varios aleantes. Ha sido costumbre discutir los elementos de aleación en función de las propiedades que confieren al acero, por ejemplo, se dice que el cromo endurece el acero, mientras que el níquel y el manganeso lo hacen tenaz; esto solo es cierto cuando dichos elementos están en suficientes cantidades; en general, los efectos de los aleantes no se pueden establecer tan simplemente y aunque aquí solo se tratarán aspectos básicos de los aleantes, se aspira a dar una idea de su acción tan compleja. Examinando los catálogos detallados de los distintos fabricantes de acero, se pueden encontrar las características de éstos, las condiciones que deben respetarse en la ejecución de los distindisti ntos tratamientos térmicos y las aplicaciones más correctas de los aceros.
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ELEMENTOS DE ALEACION Y ELEMENTOS ACCIDENTALES EN LOS ACEROS
CARBONO
C
El carbono es fundamental en los aceros. Determina la dureza, resistencia y ductilidad del metal. Su efecto sobre estas propiedades puede variar ampliamente con el tratamiento térmico. Los efectos del carbono son efectivos sólo en secciones pequeñas. Cuando se requieren durezas y resistencias homogéneas en toda la sección transversal de una pieza o herramienta, es necesario que el acero sea aleado con otros elementos, para que la templabilidad sea total.
Un acero al carbono sin otra aleación tiene una profundidad de temple de unos 12 mm, como máximo, aunque se trate de porcentaje elevado de carbono. MANGANESO
Mn
Contenido en pequeñas cantidades en todos los aceros, se considera elemento de aleación sólo cuando está presente en porcentajes superiores al 1%. En los aceros de construcción se puede tener como máximo de 2% a 3% de manganeso. Confiere una buena templabilidad a los aceros, una elevada dureza y buena resistencia a los choques. En porcentajes mayores (12%) es utilizado para dar al acero elevadísima resistencia al desgaste.
El manganeso actúa como desulfurante y desoxidante en la obtención del acero. El manganeso se combina con todos los demás elementos aleantes.
SILICIO
Si
El silicio es un fortalecedor de la ferrita, elevando la resistencia sin sacrificar ductilidad y tenacidad, cuando los porcentajes llegan hasta el 1%. Ordinariamente se considera el silicio como
un desoxidante en la obtención del acero y desempeña el papel de elemento termógeno en el procedimiento de afinado del arrabio en convertidor Bessemer. En los aceros de construcción los porcentajes en silicio alcanzan un máximo de 0.60%, dado que este elemento, retarda la cementación, aumenta el tamaño del grano y reduce la profundidad de temple. En porcentajes hasta el 2% mejora la dureza y la elasticidad del acero, por lo cual es empleado
en los aceros para la fabricación de muelles. El silicio aumenta la resistibilidad eléctrica. Aceros con 3% de silicio tienen grandes aplica-
ciones en circuitos magnéticos de corriente alterna. Con porcentajes hasta del 5% se fabrican las chapas para núcleos de transformadores.
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AZUFRE
S
En cantidades superiores al 0.12% el azufre hace que los aceros sean frágiles durante los procesos de forja o laminación, rasgándose o bien agrietándose; en algunos casos, sin embargo, basta un porcentaje del 0.06% para que surta los mismos efectos. El manganeso combinán-
dose con el azufre elimina este efecto perjudicial en los aceros. En algunos aceros dulces destinados a torneado rápido -aceros resulfurados-, se añade intencionalmente porcentajes de azufre superiores al 0.12%, para formar -por efecto del laminadounas fibras de sulfuros, que bajo la acción de la herramienta de corte rompen, evitando que se forme viruta continua, prolongando la duración de la arista de corte.
FOSFORO
P
Las últimas investigaciones han demostrado que porcentajes hasta del 0.08% no son perjudiciales en la mayoría de las veces. Mayores porcentajes en los aceros al carbono, producen fragilidad en frío, dada su tendencia a originar estructuras groseras -bastas- y segregadas. Desem-
peña el papel de elemento termógeno en el afinado del arrabio en convertidor Thomas. El cromo y el cobre aumentan la tolerancia para el fósforo . El fósforo actúa en el acero como el carbono, dando aumento de resistencia, dureza y límite elástico y disminuyendo la ductilidad. En consecuencia los aceros con bajos contenidos de carbono, toleran mejor los contenidos en fósforo. Igualmente que el azufre , el fósforo eleva la resistencia al desgaste y mejora la
maquinabilidad en los aceros de corte rápido. CROMO
Cr
El cromo puede estar contenido hasta el 5% en los aceros de construcción, dando a estos una notable dureza. Los mejores resultados en tal caso se obtienen después de haber cementado el material y del tratamiento de bonificación. El cromo es un elemento formador de carburos, fortalece a la ferrita y aumenta la dureza, tenacidad y resistencia a la tracción de los aceros. El cromo reduce la velocidad de temple, disminuye el crecimiento del grano, retarda la descarburación periférica y da mayor profundidad de dureza. Los aceros al cromo deforman bien en caliente, se mecanizan bien y son adecuados para endurecimientos superficiales o por inducción. En porcentajes elevados superiores al 12% y hasta el 30% les da resistencia a los ácidos y al calor, constituyendo los aceros inoxidables.
NIQUEL
Ni
El níquel puede estar contenido hasta un máximo de un 5% en los aceros de construcción. Confiere a estos una elevada dureza acompañada de una buena tenacidad y hace a los aceros más templables, permitiéndoles alcanzar con el temple valores elevados de dureza, incluso en profundidad. El níquel se caracteriza por su tenacidad a temperaturas por debajo de los cero grados.
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El níquel apoya los efectos del cromo, molibdeno, etc., retarda el crecimiento del grano aún a elevadas temperaturas, disminuye la deformación y el peligro de grietas de temple. Contenidos de níquel hasta el 25% se tienen en los aceros inoxidables, a los cuales proporciona una elevada resistencia mecánica en caliente. Estos últimos materiales, por la estructura especial que toman, son difíciles de mecanizar.
TUNGSTENO
VOLFRAMIO
W
Es empleado más que ningún otro elemento en los aceros de herramientas ( rápidos) a los cuales les proporciona la característica de conservar una dureza elevada incluso a altas temperaturas debido a la formación de carburos. Se emplea en contenidos hasta el 18% y 20%, generalmente junto con otros elementos de aleación. El volframio sin otros elementos de aleación, se utiliza para fabricación de material eléctrico de alta remanencia y permeabilidad magnética.
MOLIBDENO
Mo
El molibdeno, por lo general es empleado junto a otros elementos en porcentajes muy poco elevados de 1.5% a 4%. Mejora la templabilidad del acero y sobre todo lo hace más resistente al
desgaste en caliente. Es un formador de carburos y un estimulante de los demás elementos de aleación. Aleado solamente con el carbono ya incrementa la templabilidad y aumenta la resistencia a la tracción a temperaturas normales y altas. El molibdeno es uno de los elementos que más favorece el tratamiento térmico, puesto que aumenta la penetración de temple, amplía los márgenes de forja y del tratamiento térmico , permite elevadas temperaturas de revenido lográndose estructuras idóneas, aún a temperaturas elevadas, aumentando la resiliencia y el límite de fatiga, el molibdeno facilita el mecanizado, principalmente cuando el acero contiene cromo y níquel.
Desde el punto de vista de la resistencia al calor un 1% de Mo iguala al 2% de W. VANADIO
V
Este elemento de aleación en los aceros consigue que el grano sea afinado y que el tratamiento térmico responda fácilmente. Igualmente tiene un valor muy apreciable como desoxidante disminuyendo las segregaciones, etc., limpiando el acero en el proceso de colada, si cabe, me jor que el manganeso o el silicio. Para conseguir estos resultados son suficientes porcentajes del 0.15% a 0.20%. El vanadio además aumenta la resistencia al choque, la resistencia a los movimientos alternos o fatiga, a la abrasión y la resistencia a la tracción sin disminuir sensiblemente la ductilidad.
El vanadio se combina con el carbono para formar carburos , y por su afinidad con el nitrógeno, hace que los aceros al vanadio puedan ser endurecidos superficialmente por cementación o carbonitruración.
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El vanadio se encuentra en casi la mayoría de los aceros de herramientas, dado que produce aceros compactos y de grano fino y facilita en gran manera los tratamientos térmicos.
COBALTO
Co
Aumenta la resistencia en caliente de todos los tipos de aceros rápidos. Es indicado para las herramientas que se calientan considerablemente en pasadas de fuerte espesor.
PLOMO
Pb
El plomo incluido en el acero, facilita su maquinabilidad. Este elemento no forma aleación con el hierro, ni con los demás componentes del acero. El plomo no afecta ninguna de las propiedades mecánicas del acero, contrariamente de lo que ocurre con el azufre. Algunos autores establecen que los aceros automáticos -corte libre- al plomo, son superiores a los obtenidos con azufre -resulfurados-.
BORO
B
Es considerado como uno de los llamados aleantes de adición, el cual actúa como intensificador de la templabilidad. La adición adecuada en los aceros no solo mejora la templabilidad sino que también mejora las propiedades de tracción. Igualmente es mejorada la resiliencia mediante la adición de boro en los aceros, que así se pueden utilizar templados a elevadas durezas, con revenidos a bajas temperaturas. Es un agente de capacidad de endurecimiento muy eficaz. Varios investigadores han comunicado que es de 250 a 750 veces más efectivo que el níquel, 75 a 125 veces más efectivo que el molibdeno y alrededor de 100 veces más que el cromo. Su efecto parece ser mucho más pronunciado con aceros de bajo carbono, que con aquellos de más alto porcentaje de carbono. Es costoso, pero ya que se usa en pequeñísimas cantidades, no más del 0,003%, su uso es comparativamente económico. Demasiada cantidad de boro produce fragilidad y <>.
SELENIO
Se
Facilita la mecanización de los aceros altamente aleados. Tiene efectos similares al azufre. Los porcentajes de selenio en los aceros son del 0.15% al 0.20% .
TITANIO
Ti
Es un elemento que facilita la obtención de aceros compactos, disminuyendo las segregaciones. Hace que la solidificación de los lingotes sea acelerada. Igualmente es un enérgico desoxidante y retrasa considerablemente el aumento de tamaño de grano en el tratamiento térmico a elevadas temperaturas. Por su fuerte afinidad para el carbono, reduce la penetración de temple, dado que el titanio dificulta la dispersión de los carburos y la formación de cementita.
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ALUMINIO
Al
El aluminio facilita la obtención de un acero con tamaño de grano controlado. No obstante es necesario un riguroso control en su dosificación, dado que un exceso tiende a dar fragilidad en el acero, descomponiendo durante el recocido el carburo de hierro ( cementita) transformándose en carbono grafito. En combinación con el cromo, se elimina esta tendencia, ya que, aleados juntamente, forman importantes elementos de los aceros destinados a la nitruración.
El aluminio es igualmente uno de los mejores agentes desoxidantes en la obtención de los aceros. COBRE
Cu
El cobre puede decirse que se encuentra, aunque en pequeñas cantidades, en los aceros disuelto en la ferrita. El cobre, aleado en el acero en cantidades del 0.60%, aumenta la resistencia del acero a la corrosión atmosférica. Igualmente con este porcentaje, la templabilidad del acero es aumentada; por encima del 0.60%, el cobre empieza a producir efectos de endurecimiento por precipitación. Se usa extensivamente en aceros de bajo carbono especialmente en calibres finos y en algunos aceros para estructuras.
COLUMBIO
Cb. NIOBIO
Nb
Es uno de los llamados elementos raros. En la obtención de los aceros inoxidables, se emplea principalmente para evitar la corrosión intergranular. El niobio es aleado en aceros de herramientas que en su utilización requieren elevadas temperaturas, evitando la tendencia de autotemplarse.
ZIRCONIO
Zr
Ataca principalmente al oxígeno y al azufre. Como elemento de aleación residual, tiene los mismos efectos que el vanadio, aumentando la tenacidad y refinando la estructura granular.
ARSENICO
As
Su presencia en los aceros es debida siempre por contaminación. En los aceros al cromo-níquel tratados, la presencia de insignificantes cantidades de arsénico, produce una fuerte pérdida de tenacidad. Este efecto es prácticamente nulo en los aceros al cromo-molibdeno. En los aceros al carbono el arsénico es más tolerable, llegando hasta porcentajes del 0.50%. El arsénico en los aceros provoca efectos de envejecimiento y reduce la tenacidad a bajas temperaturas.
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ESTAÑO
Sn
Su presencia en el acero es debida a la chatarra contaminada por el estaño, difícil de separar, dado que se encuentra en los cojinetes, soldaduras, etc., de los paquetes comprimidos de la chatarra. Es un elemento que origina superficies defectuosas en las operaciones de trabajo en caliente y hace frágil el acero. En los aceros templados y revenidos los efectos del estaño son menos pronunciados que en los brutos de laminación. En proporción de cuatro a uno, el estaño tiene los mismos efectos que el fósforo; es decir, que 0.10% de estaño equivalen a 0.025% de fósforo
ANTIMONIO
Sb
Este elemento en proporciones del 0.40% a 0.50% reduce la tenacidad y la ductilidad, no afectando prácticamente la resistencia. En los aceros al carbono hipoeutectoides, donde el antimonio se encuentra en porcentajes hasta del 0.60%, pueden laminarse y forjarse sin mayores dificultades, porcentajes más elevados producen fragilidad del acero en caliente.
NITROGENO
N
Es formador de nitruros, cuando se combina con el aluminio, vanadio o cromo, dando al acero una dureza elevada y resistencia frente al desgaste. Provoca envejecimiento en los aceros.
HIDROGENO
H
Este elemento se encuentra en casi la mayoría de los aceros en porcentajes de 0.0003% y aún menores. El hidrógeno se puede combinar con el C para formar metano (CH 4) y causar fisuras. El hidrógeno es el que provoca las grietas de forja, copos o manchas brillantes y también la fragilidad que algunas veces se produce como consecuencia del uso de álcalis, ácidos y otros compuestos químicos en la elaboración del acero. El hidrógeno es reducido manteniendo el acero durante cierto período de tiempo a elevadas temperaturas.
OXIGENO
O
Se encuentra en los aceros en forma de silicatos o de óxidos. Los efectos de envejecimiento en los aceros con bajo contenido de carbono se cree que son producidos por el oxígeno o el nitrógeno. El aluminio elimina los efectos nefastos del oxígeno en el acero.
En la tabla 1 se puede apreciar el efecto de los elementos de aleación sobre las propiedades de los aceros.
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Tabla 1
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Mf
FIGURA 1. Influencia de los elementos de aleación sobre la curva TTT: a) Aceros al carbono, aceros al níquel, aceros con bajo Mn; b) Aceros al Cr-Ni y al Cr-Ni-Mo con bajo Cr y Mo; c) Aceros de alto Cr, Mo, V, sin o con poco Ni.
CLASIFICACION DE LOS ACEROS Hay varias maneras de clasificar los aceros; las principales son: de acuerdo con su composición, de acuerdo con su utilización y de acuerdo con su calidad.
De acuerdo con su composición, se pueden dividir en aceros al carbono y en aceros aleados, éstos a su vez se subdividen en aceros de baja, media y alta aleación.
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Según su utilización -aplicación, uso o empleo- los aceros se pueden dividir en varios grupos: a. Aceros estructurales al carbono -aceros de construcción, aceros de maquinaria-. - Extradulce extrasuave 0.05 - 0.15%C extra bajo C R tracción 32 - 38 kgf/mm 2 - Dulce suave 0.15 - 0.25%C bajo C - Semidulce semisuave 0.25 - 0.35%C medio bajo C - Semiduro medio duro 0.35 - 0.45%C medio C
38 - 45 45 - 55 55 - 65
b. Aceros estructurales de alta resistencia y baja aleación. Estos son aceros microaleados. c. Aceros al carbono para herramientas y matrices:
- Duros y tenaces 0.45 - 0.60%C medio alto C R tracción 65 - 75 kgf/mm 2 - Muy duros 0.60 - 0.75%C alto C 75 - 85 - Extraduros y baja tenacidad 0.75 - 1.20%C muy alto C 85 - 95
d. Aceros aleados para herramientas y matrices: - Aceros para trabajo en frío o indeformables. - Aceros resistentes al impacto. - Aceros rápidos. - Aceros para trabajo en caliente.
e. Aceros para propósitos especiales: - Inoxidables. - Resistentes a la oxidación a alta temperatura -aceros refractarios-. - Resistentes al desgaste. - Para muelles. - Para usos eléctricos y magnéticos.
De acuerdo con la calidad, se clasifican según el proceso de producción y van desde los aceros de calidad ordinaria obtenidos en convertidores Bessemer o Thomas, los de calidad intermedia Martin-Siemens ácido o básico , etc., hasta los aceros de elevada calidad que se producen en crisoles y hornos eléctricos, por refusión en electroescoria, por desgasificación en el vacío o por otros métodos más refinados para obtener aceros de herramientas.
ALGUNAS NORMAS Y PAISES DE ORIGEN *AISI – SAE - ASTM -para aceros de bajo carbono-: Estados Unidos DIN: Alemania
UNE - CENIM - IHA: España
JIS: Japon
UNI: Italia
AFNOR: Francia
EN: Norma europea para acero estructural
BS: Inglaterra
* SIS - Ms - SAAB: Suecia
GOST: Rusia
*Aceros para construcción y herramientas
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MARCAS DE ACEROS SIDELPA - PAZ DEL RIO - HOLASA - ACESCO - CORPACERO: Colombia ATLAS - CARPENTER: Canada BOHLER: Austria THYSSEN - ROCHLING: Alemania SANDVIK - SKF - ASSAB/UHB: Suecia PRESENTACION COMERCIAL
ESTADO DE SUMINISTRO O ENTREGA
BARRAS NEGRAS (hot rolled): redondos – cuadrados (espesor < 1 1/4 ”) – palanquillas (espesor 1 1/4”) – platinas, barras perforadas BARRAS CALIBRADAS (cold drawn): redondos – cuadrados – hexágonos – Platinas BARRAS PREMAQUINADAS: redondos BARRAS RECTIFICADAS (acero plata): redondos
Acero de herramientas AISI O1
PLATINAS RECTIFICADAS Acero de herramientas AISI O1 LÁMINAS: Chapas cold rolled (CR) con espesores hasta 3 mm Chapas hot rolled (HR) con espesores 6 mm Chapas zincadas (galvanizadas) con espesores hasta 3 mm Chapas estañadas (hojalata electrolítica). Espesor 0.12 - 0.29 mm. Composición porcentual: C 0.05 - 0.15; Mn 0.30 - 0.60; Si 0.02; P 0.02; S 0.03; Cu 0.20; Ni 0.15; Cr 0.10; Mo 0.05; Al 0.20 LÁMINAS: Planchas (espesor > 6mm) hot rolled LÁMINAS ANTIDESLIZANTES − GRABADAS− o ALFAJOR FLEJES ROLLOS O BOBINAS ACEROS ESTRUCTURALES (hot rolled): ángulos, vigas en doble T, vigas en H, canales en U, platinas etc. ALGUNAS BARRAS PUEDEN SUMINISTRARSE EN ESTADO RECOCIDO, NORMALIZADO, BONIFICADO (PRETEMPLADO), LAMINADO EN CALIENTE (HOT ROLLED), CALIBRADO. ACERO PULVIMETALURGICO.
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NOMENCLATURA DE LOS ACEROS. SISTEMAS SAE-AISI Como la microestructura del acero determina la mayoría de sus propiedades y aquella está determinada por el tratamiento y la composición química, uno de los sistemas más generalizados para nombrar los aceros es por su composición química. Todos los países y muchas instituciones tienen sistemas para clasificar los aceros. Los más usados en nuestro medio son las especificaciones de la ASTM y del AISI. Nuestras normas ICONTEC no se han terminado de elaborar y en gran parte están basadas en las mencionadas anteriormente, por eso entraremos a detallar un poco el sistema SAE-AISI para clasificar los aceros. En 1912, la Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotrices -Society of Automotive Engineers, SAE- promovió una reunión de productores de acero y consumidores para establecer una nomenclatura de la composición de los aceros. Más tarde el INSTITUTO NORTEAMERICANO DEL HIERRO Y ACERO -American Iron and Steel Institute, AISI- tomó la nomenclatura de la SAE y la expandió. En el sistema SAE-AISI, los aceros se clasifican con cuatro dígitos. El primer dígito especifica la aleación principal, el segundo modifica al primero y los dos últimos dígitos dan la cantidad de carbono con centésimas, más 0.02% menos 0.03%. En algunos aceros al cromo de alto carbono hay números de 5 dígitos, los últimos 3 dan el porcentaje de carbono. Debido al desarrollo de aceros multicomponentes hay muchos aceros que no se encontraban en el sistema original. Las convenciones para el primer dígito son:
1. Manganeso 2. Níquel 3. Níquel-cromo, principal aleante, níquel 4. Molibdeno 5. Cromo 6. Cromo-vanadio, principal aleante, cromo 7. Níquel-cromo-molibdeno, principal aleante, molibdeno 8. Níquel-cromo-molibdeno, principal aleante, níquel No hay aceros numerados 7XXX porque estos aceros resistentes al calor prácticamente no se fabrican. Se observa entonces que si el primer número de la designación es 1 se sabe que es un acero al carbono, si el dígito siguiente es 0 o sea que la designación es 10XX se trata de un acero al carbono, así 1030 significa un acero al carbono con 0.30%C. Si el segundo dígito es 1, la designación es 11XX y significa que se trata de un acero resulfurado, es decir se le añadió azufre para hacerlo más maquinable, por ejemplo, acero 1108. Si el segundo dígito es 3, la designación es 13XX y se trata de un acero con un contenido de manganeso entre 1.5% y 2%. Por ejemplo, SAE 1330.
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Si el primer dígito es 2, indica un acero al níquel, por ejemplo, acero SAE 23XX, es un acero con 3.5% de níquel. Si el primer dígito es 3, se está señalando un acero al Ni-Cr , por ejemplo, el acero SAE 31XX, con 1.25% Ni y 0.65% Cr.
Tabla 2 NOMENCLATURA DE LOS ACEROS AISI – SAE DESIGNACION 10XX 11XX 13XX 15XX 23XX 25XX 31XX 33XX 40XX 41XX 43XX 44XX 45XX 46XX 47XX 48XX 50XX 51XX 50XXX 51XXX 52XXX 61XX 8XXX 81XX 86XX 87XX 88XX 92XX 93XX 98XX XXBXX 50BXX 51BXX 81BXX XXBVXX XXLXX XXXH EX
TIPOS Aceros al carbono Aceros al carbono resulfurados de fácil maquinado o “corte libre” Aceros con 1.75% de Mn (1.5 – 2.0%) Aceros al manganeso (1.0 – 1.65%) Aceros al Níquel, 3.5% de Ni (3.25 – 3.75%) Aceros al Níquel, 5.0% de Ni (4.75 – 5.25%)
Aceros al Níquel-cromo, 1.25% Ni y 0.65% Cr Aceros al Níquel-cromo, 3.50% Ni y 1.60% Cr Aceros al molibdeno, 0.25% Mo Aceros con Cr (0.40 – 1.20%), Mo (0.08 – 0.25%) Aceros al Ni-Cr-Mo, (1.80%Ni, 0.65%Cr, 0.25%Mo) Aceros al Molibdeno, (0.40 – 0.53%) Aceros al molibdeno, (0.55%) Aceros al Ni-Mo, (1.80%Ni, 0.20%Mo) Aceros al Ni-Cr-Mo, (1.05%Ni, 0.45%Cr, 0.20%Mo) Aceros al Ni-Mo, (3.505%Ni, 0.25%Mo) Acero al cromo, (bajo cromo, 0.28 – 0.40%) Medio cromo, (0.80 – 1.05%) Acero resistente al desgaste, con 0.50%Cr Acero resistente al desgaste, medio Cr: 1.00% Acero resistente al desgaste, alto Cr: 1.45% Acero al cromo – vanadio, (0.75%Cr, 0.15%V) Aceros de triple aleación 0.30% Ni, 0.40% Cr, 0.12% Mo 0.55% Ni, 0.50% Cr, 0.20% Mo 0.55% Ni, 0.50% Cr, 0.25% Mo 0.55% Ni, 0.50% Cr, 0.35% Mo Acero al Silicio-manganeso, (2.0% Si y 0.8% Mn) Acero de triple aleación, 3.25% Ni, 1.2% Cr y 0.12% Mo Acero de triple aleación, 1.00% Ni, 0.8% Cr y 0.25% Mo Aceros con Boro, mínimo: 0.0005% B) 0.50% Cr 0.80% Cr 0.30% Ni, 0.45% Cr y 0.12% Mo Acero al boro – vanadio, ejemplo: 43BV12 Aceros con plomo, ejemplo: 10L18 Aceros con banda de templabilidad Nuevos tipos de acero con designación temporal
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En la tabla 2 se señalan las principales series de aceros AISI-SAE que se producen, una lista completa contendría centenares de aceros, pero sólo unos pocos de ellos se encuentran disponibles. Si se consiguen, a veces no se encuentran sino en determinadas formas, por ello si se necesita un determinado acero es mejor comprobar su existencia, antes de diseñar. Como el proceso de fabricación del acero afecta los elementos residuales -tales como óxidos, sulfuros, silicatos, nitruros, etc.- los que a su vez afectan las propiedades, a veces se añade una letra como prefijo al número AISI-SAE. Para la utilización de los aceros SAE-AISI, deben consultarse los catálogos de los fabricantes; en general, los aceros 10XX de bajo carbono, de 1005 a 1025 se usan para cementación y
para la fabricación de lámina -chapa-. Los aceros 1015 a 1025 se usan como estructurales en vigas, placas, perfiles, ángulos, etc., con propósitos de construcción mecánica. Los aceros 11XX son de corte libre -aceros automáticos-, pues se añade hasta 0.33% de azufre con el fin de facilitar la producción de piezas en máquinas automáticas y semiautomáticas -tornos revólver y tornos automáticos-, teniendo en cuenta que estos elementos no vayan a soportar muchas tensiones. El uso de aceros con más de 1.6% de Mn, aceros 13XX, desarrollan ductilidad y resistencia y son superiores a los aceros ordinarios al carbono. Las propiedades de los aceros, dependen de la acción de los aleantes presentes y por ello se haría necesario entrar a considerar cada tipo en particular.
LISTA PARCIAL DE LETRAS USADAS COMO PREFIJOS LETRA A…. B…. C…. CB…. D…. E…. MT…. ….F ….H
PROCESO DE FABRICACION Acero Martin-Siemens Básico Aleado Acero al carbono, Bessemer Acero al carbono, Martin-Siemens Básico Acero al carbono, Bessemer o Thomas Acero Martin-Siemens Acido Acero de Horno eléctrico Acero al carbono Martin-Siemens Básico, para tubos Acero automático Aceros con templabilidad garantizada
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ACEROS DE HERRAMIENTAS Un acero de herramientas es un acero ya sea al carbono o aleado, capaz de ser templado y revenido. Se fabrican para responder por ciertos requerimientos especiales. Se pueden usar en herramientas manuales o mecánicas; también se utilizan en aplicaciones donde la resistencia al desgaste es importante. No se incluyen los aceros que se producen en grandes tonelajes y con los cuales se manufacturan muchas herramientas, como: martillos, destornilladores, cilindros, matrices, etc. De modo que, arbitrariamente queda dicho, que muchas herramientas no se elaboran con aceros de herramientas. La principal distinción es que el acero de herramientas se fabrica bajo condiciones controladas cuidadosamente. La metalurgia de los aceros de herramientas es fundamental y su tratamiento térmico se considerará posteriormente, aquí sólo se pretende dar su nomenclatura. De los varios sistemas de clasificación vamos a presentar aquí el sistema adoptado por el AISI que es el más usado en nuestro medio. Los símbolos establecidos por el AISI cubren las composiciones de los aceros de herramientas más comerciales. Estos símbolos consisten en una letra y un número. La letra indica el grupo dentro del cual se ha clasificado el acero y el número designa la composición específica dentro de ese grupo. La composición que se da para cada tipo es sólo para identificación y no implica una especificación del acero. La clasificación está constituida por 7 grupos principales y algunos de ellos tienen subgrupos basados en las características de la composición o en las variaciones del tratamiento térmico. La clasificación del AISI es la siguiente:
GRUPO 1. ACEROS DE TEMPLE EN AGUA, símbolo: W
Water
GRUPO 2. ACEROS RESISTENTES AL IMPACTO, símbolo: S Shock resistant GRUPO 3. ACEROS PARA TRABAJO EN FRIO: de temple en aceite, símbolo: O Oil de temple al aire, símbolo: A Air Indeformables, de alto carbono y alto cromo, símbolo: D GRUPO 4. ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE, símbolo: H en base cromo, H1-H19 en base tungsteno, H20-H39 en base molibdeno, H40-H50 GRUPO 5. ACEROS RAPIDOS base tungsteno, símbolo: T Tungsteno base molibdeno, símbolo: M Molibdeno
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DESIGNACION AISI DE ACEROS DE HERRAMIENTAS GRUPO 1
ACEROS DE TEMPLE EN AGUA, (Símbolo: W) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Cr V W1 0.60 - 1.40 ------------W2 0.60 - 1.40 ------0.25 W4 0.60 - 1.40 0.25 ------W5 1.10 0.50 ------GRUPO 2 ACEROS RESISTENTES AL IMPACTO, (Símbolo: S) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Mn Si Cr W Mo *S1 0.50 ----------1.50 2.5 -----S2 0.50 -----1.00 --------0.50 S4 0.55 0.80 2.00 -------------S5 0.55 0.80 2.00 --------0.40 S6 0.45 1.40 2.25 1.50 ---0.40 S7 0.50 ----------3.25 ---1.40 GRUPO 3 ACEROS PARA TRABAJO EN FRIO: de temple en aceite, (Símbolo: O) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Mn Si Cr W Mo *O1 0.90 1.00 -----0.50 0.50 -----O2 0.90 1.60 --------------------O6 1.45 -----1.00 ----------0.25 O7 1.20 ----------0.75 1.75 -----ACEROS PARA TRABAJO EN FRIO: de temple al aire, (Símbolo: A) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Mn Si Cr V W Mo Ni *A2 1.00 ----------5.00 ----------1.00 -----A4 1.00 2.00 -----1.00 ----------1.00 -----A5 1.00 3.00 -----1.00 ----------1.00 -----A6 0.70 2.00 -----1.00 ----------1.00 -----A7 2.25 ----------5.25 4.75 1.00 1.00 -----A8 0.55 ----------5.00 -----1.25 1.25 -----A9 0.50 ----------5.00 1.00 -----1.40 1.50 A10 1.35 1.80 1.25 ---------------1.50 1.80 ACEROS PARA TRABAJO EN FRIO: (Indeformables), de alto carbono y alto cromo, (Símbolo: D) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Cr V Mo Co D1 1.00 12.00 -----1.00 -----*D2 1.50 12.00 -----1.00 -----*D3 2.25 12.00 ---------------D4 2.25 12.00 -----1.00 -----D5 1.50 12.00 -----1.00 3.00 D7 2.35 12.00 4.00 1.00 ------
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GRUPO 4. ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE: en base Cromo, (símbolos H1-H19) TIPO H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H19
COMPOSICION NOMINAL Cr V 3.25 0.40 5.00 0.40 5.00 0.40 5.00 1.00 5.00 -----5.00 -----7.00 -----4.25 2.00
C 0.40 0.35 0.35 0.35 0.40 0.40 0.55 0.40
W ----------1.50 -----5.00 -----7.00 4.25
Mo 2.50 1.50 1.50 1.50 -----5.00 -----------
ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE: en base tungsteno, (símbolos H20-H39)
TIPO H20 H21 H22 H23 H24 H25 H26
C 0.35 0.35 0.35 0.30 0.45 0.25 0.50
COMPOSICION NOMINAL Cr 2.00 3.50 2.00 12.00 3.00 4.00 4.00
V ------------------------------1.00
W 9.00 9.00 11.00 12.00 15.00 15.00 18.00
ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE: en base molibdeno, (símbolos H40-H50) TIPO H41 H42 H43
C 0.65 0.60 0.55
GRUPO 5 TIPO T1 T2 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T15
COMPOSICION NOMINAL Cr V 4.00 1.00 4.00 2.00 4.00 2.00
W 1.50 6.00 ------
Mo 8.00 5.00 8.00
ACEROS RAPIDOS: en base tungsteno, (símbolo T) C 0.70 0.80 0.75 0.80 0.80 0.75 0.75 1.20 1.50
COMPOSICION NOMINAL Cr V 4.00 1.00 4.00 2.00 4.00 1.00 4.00 2.00 4.50 1.50 4.00 2.00 4.00 2.00 4.00 4.00 4.00 5.00
W 18.00 18.00 18.00 18.00 20.00 14.00 14.00 18.00 12.00
Co ------------5.00 8.00 12.00 ------5.0 ------5.00
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ACEROS RAPIDOS: en base molibdeno, (Símbolo M) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Cr V W Mo Co M1 0.80 4.00 1.00 1.50 8.00 ------*M2 0.80 4.00 2.00 6.00 5.00 ------M3 1.05 4.00 2.40 6.00 5.00 ------CLASE 1 M3 1.20 4.00 3.00 6.00 5.00 ------CLASE 2 M4 1.30 4.00 4.00 5.50 4.50 ------M6 0.80 4.00 1.50 4.00 5.00 12.00 M7 1.00 4.00 2.00 1.75 8.75 ------M10 0.85 4.00 2.00 -----8.00 ------M15 1.50 4.00 5.00 6.50 3.50 5.00 M30 0.80 4.00 1.25 2.00 8.00 5.00 M33 0.90 3.75 1.15 1.50 9.50 8.00 M34 0.90 4.00 2.00 2.00 8.00 8.00 M35 0.80 4.00 2.00 6.00 5.00 5.00 M36 0.80 4.00 2.00 6.00 5.00 8.00 GRUPO 6 ACEROS DE USO ESPECIFICO: baja aleación, (símbolo L) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Mn Cr Ni V Mo L1 1.00 -----1.25 ---------------L2 0.50-1.00 -----1.00 ---------------L3 1.00 -----1.50 -----0.20 -----L6 0.70 -----0.75 1.50 -----0.25 L7 1.00 0.35 1.40 ----------0.40 ACEROS PARA USO ESPECIFICO: tipo carbo-tungsteno, (símbolo F) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Cr W F1 1.00 -----1.25 F2 1.25 -----3.50 F3 1.25 0.75 3.50 GRUPO 7 ACEROS PARA MOLDES: bajo carbono, (símbolos P1-P19) COMPOSICION NOMINAL TIPO C Cr Ni Mo Al P1 0.10 --------------------P2 0.07 2.00 0.50 0.20 -----P3 0.10 0.60 1.25 ----------P4 0.07 5.00 ---------------P5 0.10 2.25 ---------------P6 0.10 1.50 3.50 ----------Otros Tipos *P20 0.30 0.75 -----0.25 -----P21 0.20 -----4.00 -----1.20
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GRUPO 6. ACEROS DE USOS ESPECIFICOS baja aleación, símbolo: L Low tipo carbo-tungsteno, símbolo: F GRUPO 7. ACEROS PARA MOLDES, bajo carbono, P1-P19 Las composiciones dadas en la clasificación de AISI, no comprenden todos los tipos de aceros de herramientas producidos. Por otro lado, no todos los aceros anotados se producen, por ejemplo, muchos productores hacen los tipos: W1, S5, O1, A2, D2, H12, H13, T1, M1 y M2; mientras que muy pocos hacen los tipos: W7, S3, A5, D1, M20, T9, M6 y F3.
ACEROS INOXIDABLES Como en la sección anterior, no se estudiarán la metalurgia ni el tratamiento térmico de los aceros inoxidables, sólo se darán algunas indicaciones sobre su nomenclatura.
Los aceros inoxidables son aquellas aleaciones ferrosas que contienen un mínimo de 12% de cromo y máximo 1.2% de carbono. La base de los aceros inoxidables es el sistema Fe-Cr y la adición de elementos específicos modifican la estructura y propiedades originando diversas aleaciones. Para identificar los aceros, el AISI utiliza un sistema numérico de tres cifras; la primera indica el grupo y las dos últimas señalan la ubicación en el grupo así:
DESIGNACION 2XX 3XX 4XX 4XX 5XX
TIPO Cr-Ni-Mn Cr-Ni Cr Cr Cr
No templable, austenítico, no magnético No templable, austenítico, no magnético Templable, martensítico, magnético No templable, ferrítico, magnético Bajo en Cr, resistente a alta temperatura
ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS. Tabla 3 Estos aceros están constituídos por ferrita alfa, con un contenido de cromo entre 14.5 y 27%. No sufren transformaciones durante el calentamiento y no se pueden tratar térmicamente, pero se pueden endurecer por deformación en frío ; tienen buena resistencia a la oxidación y corrosión y también se usan a alta temperatura. Son más resistentes a la corrosión que los martensíticos pero menos que los austeníticos.
ACEROS INOXIDABLES MARTENSITICOS. Tabla 4 Estos aceros se desarrollaron para lograr un grupo de aceros inoxidables resistentes a la corrosión y endurecibles por tratamiento térmico. Esto se logra añadiendo carbono al sistema Fe-Cr, lo cual produce una aleación que responde al ciclo de temperatura usado en el temple. En la tabla 4 se indican algunos tipos de aceros inoxidables martensíticos, son menos resistentes a la corrosión que los ferríticos y los austeníticos, pero su dureza, resistencia al desgaste y resistencia mecánica son mucho más elevadas.
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Tabla 3 ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS
COMPOSICION
N° AISI
C máx.
Mn máx.
Si máx.
P máx.
S máx.
Cr
405
0.08
1.00
1.00
0.04
0.03
430
0.12
1.00
1.00
0.04
0.03
430F
0.12
1.25
1.00
0.06
430FSe
0.12
1.25
1.00
0.06
446
0.20
1.50
1.00
0.04
0.15 mín. 0.16 mín. 0.03
Otros
N° SAE
11.5 – 14.5
Al = 0.1
51405
14.0 – 18.0
----------
51430
14.0 – 18.0
Zr o Mo= 0.60
51430F
14.0 – 18.0
Se = 0.15
51430FSe
23.0 – 27.0
N = 0.25 máx.
51446
ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS. Series 200 y 300. Tablas 5 y 6 Estos aceros se logran añadiendo un estabilizador de austenita al sistema Fe-Cr, los elementos usados son el Ni y el Mn. Esto amplía el campo gamma estabilizando la austenita y suprimiendo la formación de ferrita. Por ello es posible alear los aceros al cromo con un mínimo de 8% de Ni, para obtener austenita estable a temperatura ambiente. Los aceros inoxidables austeníticos, son aleaciones Fe-C-Cr con suficiente Ni, Mn y N para lograr una estructura austenítica a temperatura ambiente. La austenita es no-magnética. Los aceros austeníticos más usados tienen Cr-Ni y son los de la serie 300, tabla 5, son los más resistentes a la corrosión. No se pueden endurecer por tratamiento térmico pero se pueden endurecer por deformación en frío. Algunos de estos aceros contienen hasta 26% de Cr y 22% de Ni y otros elementos para fines específicos. Debido a las características económicas del níquel -muy caro-, parte de éste puede reemplazarse por Mn o N, sin sacrificar demasiado la resistencia a la corrosión. Estos aceros tampoco se pueden tratar térmicamente, pero como los de la serie 300 se endurecen rápidamente por deformación en frío. Tabla 6
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Tabla 4 ACEROS INOXIDABLES MARTENSITICOS
COMPOSICION N° AISI 403
C máx. 0.15
Mn máx 1.00
Si máx. 0.5
P máx. 0.04
S máx. 0.03
410
0.15
1.00
1.0
0.04
0.03
414
0.15
1.00
1.0
0.04
0.03
416
0.15
1.25
1.0
0.06
*420
0.15 mín. 0.20
1.00
1.0
0.04
0.15 mín. 0.03
1.00
1.0
0.04
0.03
0.60 0.75 0.75 0.95 0.95 1.20
1.00
1.0
0.04
0.03
1.00
1.0
0.04
0.03
1.00
1.0
0.04
0.03
431 440A 440B 440C
Cr Rango 11.5 a 13.0 11.5 a 13.5 11.5 a 13.5 12.0 a 14.0 12.0 a 14.0 15.0 a 17.0 16.0 a 18.0 16.0 a 18.0 16.0 a 18.0
Ni Otros Rango --------- ---------
N° SAE 51403
---------
51410
---------
1.25 a --------2.50 --------- Zr o Mo 0.6 máx --------- ---------
51420
---------
51431
---------
51414 51416
--------- Mo = 51440A 0.75máx --------- Mo = 51440B 0.75máx --------- Mo = 51440C 0.75máx
Tabla 6 ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS – Tipo 200 COMPOSICIÓN N° AISI
C máx.
Mn máx.
Si
P
S
Cr
Ni
Otros máx.
N° SAE
201
0.15
7.5
1.0
0.06
0.03
16-18
3.5-5.0 N=0.25
30201
202
0.15
10.0
1.0
0.06
0.03
17-19
4.0-6.0 N=0.25
30202
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Tabla 5 ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS - Tipo 300 COMPOSICION N° AISI
C máx.
Mn máx.
Si máx.
P máx.
S máx.
Cr
Ni
Otros
N° SAE
301
0.15
2.0
1.0
0.045
0.03
16.0 a 18.0
6.0-8.0
----------
30301
302
0.15
2.0
1.0
0.045
0.03
17.0 a 19.0
8.0-10
----------
30302
*304
0.08
2.0
1.0
0.045
0.03
18.0 a 20.0
8.0-12
----------
30304
304L
0.03
2.0
1.0
0.045
0.03
18.0 a 20.0
8.0-12
----------
30304L
309
0.20
2.0
1.0
0.045
0.03
22.0 a 24.0
12-15
----------
30309
310
0.25
2.0
1.5
0.045
0.03
24.0 a 26.0
19-22
----------
30310
316
0.08
2.0
1.0
0.045
0.03
16.0 a 18.0
10-14
Mo = 2.0-3.0
30316
316L
0.03
2.0
1.0
0.045
0.03
16.0 a 18.0
10-14
Mo = 2.0-3.0
30316L
321
0.08
2.0
1.0
0.045
0.03
17.0 a 18.0
9.0-12
Ti, 5xC
30321
347
0.08
2.0
1.0
0.045
0.03
17.0 a 19.0
9.0-13
Cb-Ta, 6xC mín.
30347
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ACEROS INOXIDABLES PH. ENDURECIBLES POR PRECIPITACION Los aceros inoxidables ordinarios de la serie 300 no son tratables térmicamente por lo que pierden mecánica para lograr resistencia a la corrosión. Los de la serie 400 contienen más carbono, son más duros pero tienen menos resistencia al ambiente. La necesidad de balancear estas dos propiedades llevó al uso del endurecimiento por precipitación mediante la reintroducción de carbono y el desarrollo de matrices martensíticas de bajo carbono. Al evolucionar este tipo de aleaciones surgieron tres familias: austeníticas, semi-austeníticas y martensíticas, de las cuales se dan ejemplos en la Tabla 7. Los tipos martensíticos se basan en la composición del acero austenítico: 18Cr-8Ni, con la adición de pequeñas cantidades de carbono y una pequeña reducción de Cr, Mn y Ni. El acero se somete a solución en el rango 1000-1060°C y se enfría al aire formándose martensita por encima de la temperatura ambiente (121-38°C); esta martensita es blanda (30 Rc) y se envejece en el rango 460-650°C para precipitar compuestos de Ni con Al, Ti y Cb. Estos últimos tres elementos están solos o en combinación, también se pueden formar carburos complejos. Se obtienen durezas de 40-45 Rc y resistencias de 1400 Mpa. Los grados semi-austeníticos tienen Ms por debajo de la temperatura ambiente . Al enfriar desde 1060 oC se conserva la estructura austenítica que es relativamente blanda, dúctil y deformable. Si hay suficiente carbono, la precipitación de carburos de cromo, al calentar hasta 1000 oC, empobrece la matriz y produce martensita al enfriarse; la disminución de Cr en la matriz eleva a Ms de -18oC hasta una temperatura por encima de la ambiente. Los ciclos posteriores de endurecimiento por precipitación desarrollan las propiedades finales. Otro método es enfriando las aleaciones por debajo de su Ms. La refrigeración durante 8 horas a -73oC es típica para la aleación 15-17 PH, luego se envejece. La deformación mecánica puede inducir la transformación martensítica. Esto se puede acelerar o completar con refrigeración seguida de envejecimiento. Se obtienen resistencias mecánicas 15% mayores que las de los aceros inoxidables. Las aleaciones austeníticas son básicamente, aceros inoxidables de la serie 300 modificados con contenidos más altos de Ni, Al y Ti para producir precipitados. Las resistencias son menores, 750 Mpa, pero se pueden usar a temperaturas de servicio más altas. Su estructura es entonces una matriz austenítica sobresaturada.
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Tabla 7 ACEROS INOXIDABLES ENDURECIBLES POR PRECIPITACION COMPOSICION N°
C
Cr
Ni
Mo
Al
Mn
Si
Otros
1.00 1.00 máx. 0.10
1.00 1.00
Ti = 0.70 Cu = 2.75
0.10
-------------
0.60 1.00 máx. 1.00 0.80 0.95
0.40 1.00 máx. 1.00 0.25 0.25
-----------------------
MARTENSITICOS W 17- 4 PH 13-8
0.07 0.07 máx. 0.05
17.0 16.5
7.0 4.0
-----------------
0.20 ------
12.5
8.0
2.5
1.10
SEMI-AUSTENITICOS 17-7 PH
PH 15-7 Mo
PH 15-5 AM-350 AM-355
0.07 0.09 máx. 0.07 0.10 0.13
17.0 15.0
7.0 7.0
-------2.50
1.15 1.00
15.0 16.5 15.5
4.5 4.3 4.3
------2.75 2.75
----------------
Cb+Ta= 0.35 N = 0.10 N = 0.10
AUSTENITICOS HKM A266
0.30 0.06
18.5 15.0
9.5 26.0
------1.3
-----0.35
3.50 1.50
------0.70
17-10P
0.12
17.0
10.0
-------
------
------
-------
P = 0.23 V = 0.35 Ti= 0.20 P = 0.25
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ACERO HADFIELD Este fue uno de los primeros aceros aleados producidos comercialmente y en la actualidad se usa con las mismas composiciones que se formularon cuando se patentó. El manganeso en cantidades entre 2 y 10% puede aumentar la resistencia del acero pero le da fragilidad. Si el manganeso se aumenta hasta 10 a 14% con contenidos de carbono de 1.0 a 1.4% se puede obtener una aleación tenaz y resistente al desgaste después del tratamiento térmico. Este es el acero de alto manganeso, austenítico al manganeso o acero Hadfield. Su composición nominal es 12-13% Mn y 1.2%C. Como se sabe, el manganeso es un poderoso estabilizador de austenita, pero con porcentajes menores de 10% no se produce la austenita metaestable que se desea a temperatura ambiente; 14% es adecuado y por ello no se utilizan porcentajes mayores. La disminución del carbono tiende a reducir la resistencia a la cedencia de modo que el valor óptimo se conserva en 1.2%C. Los contenidos más altos pueden causar problema durante el tratamiento térmico por descarburación excesiva y puede dificultar el proceso de fundición y colada. La principal propiedad del acero Hadfield es su extraordinaria habilidad para endurecerse por trabajado, mucho más que los aceros inoxidables austeníticos. La razón de esto es el cambio microestructural durante la deformación en frío. En bruto de colada el acero Hadfield está constituido por pequeños granos de austenita retenida y otros productos de transformación rodeados de carburos de la forma (FeMn) 3C. En esta condición el acero es muy frágil, austenizando a 1000oC y enfriando en agua se desarrollan propiedades extraordinarias. A la temperatura de austenización el Mn y el C se disuelven en la austenita y se ven retenidos al enfriar en agua debido al efecto estabilizador del Mn y el C. Esta austenita es metaestable y se transforma parcialmente en martensita de alto carbono cuando se aplican cargas de compresión al acero. Esta martensita de alto carbono en la superficie, se ve acolchonada por la austenita metaestable que hay debajo, dándole una tenacidad extraordinaria al acero. La dureza superficial au-
menta desde 90 RB hasta más de 59 RC a una profundidad de 6 mm después de un período de servicio. Esta tenacidad y resistencia al desgaste hace que el acero hadfield sea muy útil en la fabricación de piezas sometidas a trabajos duros como excavadoras, dragas, quebrantadoras, trituradoras, molinos, palas y cruces de ferrocarril sometidos a desgaste. Como el acero es austenita metaestable no magnética se usa en los imanes de carga. Podrá pensarse que este acero no es maquinable, pero se puede maquinar con carburos a velocidades bajas usando mucho aceite de refrigeración. El taladrado es más difícil y el corte con sierra es casi imposible. El método para darle acabado es el esmerilado. La resistencia a la corrosión no es mejor que la de los aceros al carbono, pues el Mn no contribuye a eso.
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ORIENTACION GRANULAR DE LOS ACEROS
La vida útil de las herramientas de corte depende no solo de la correcta elección del acero y de la apropiada realización del tratamiento térmico sino también de una extensa serie de otros factores de importancia. Estos factores incluyen el diseño funcional de la herramienta, la correcta y en lo posible estable instalación de la misma en la máquina y el cuidado o mantenimiento, especialmente el rectificado o afilado posterior. El desgaste de la herramienta puede ser disminuido mediante una suficiente lubricación durante el trabajo de corte con producción de viruta. Otros factores mayores son el espesor y estado del material a cortar -resistencia, estructura y tamaño de grano-. Adicionalmente, las sobremedidas, cascarillas superficiales e inclusiones de alta dureza presentes en el material a cortar, reducen la vida útil de la herramienta. Con el objetivo de minimizar los cambios dimensionales durante el tratamiento térmico, tanto el punzón como la matriz deben tener una forma simétrica óptima. Deben evitarse cambios bruscos en la sección transversal así como cantos agudos y/o aristas vivas ya que esto(a)s incrementan el riesgo de fracturas ocasionadas por tensiones. Las herramientas de gran tamaño o de formas complicadas, en la medida de lo posible deben ser de diseño multiseccional con el ánimo de disminuir los cambios dimensionales.
Teniendo en cuenta la dirección del conformado -laminado- de los materiales, los aceros de alto carbono y los aceros de alto níquel sufren cambios dimensionales no uniformes. Por esta razón es necesario verificar la dirección del grano cuando la herramienta se manufactura a partir de láminas o platinas de laminación convencional. Para evitar esta dificultad, BOHLER se complace en ofrecer a sus clientes láminas obtenidas por el exclusivo proceso de laminación cruzada en el que los materiales se laminan varias veces en diferentes sentidos. Con esto se obtienen láminas con una distribución del grano uniforme y ante todo sin sentido direccional alguno. Esta ventaja permite al usuario utilizar los materiales cortados de estas láminas en cualquier sentido y adicionalmente obtener significativos ahorros en desperdicios, ya que en BOEHLER puede usted solicitar platinas en cualquier dimensión exacta evitando la necesidad de adquirir platinas laminadas o forjadas en dimensiones predeterminadas por otros proveedores.
FIGURA 2. Ilustración esquemática sobre cómo la forma en que se corta el material de trabajo influye sobre los cambios dimensionales y sus direcciones principales.
FIGURA 3. ¿Se deformará un acero indeformable en el tratamiento térmico? Sí, desafortunadamente. Todos los aceros cambian de tamaño y forma en el tratamiento térmico, algunos más, otros menos. Mire los dibujos de la figura 3. Ellos enseñan, en forma un poco exagerada, la distorsión después del temple al aire. La línea punteada indica la forma antes del temple. Note que el acero de alto carbono, alto cromo se estira en la dirección de laminado y se encoge en la dirección transversal. ASSAB XW-10 cambia menos, pero lo que es más importante: el cambio es similar en todas direcciones.
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El moderno matricero, que está acostumbrado a calcular anticipadamente los cambios dimensionales, conoce esta ventaja de ASSAB XW-10 (AISI A2), él puede trabajar con bajas tolerancias de rectificado y así reducir el costoso rectificado final de la herramienta templada
Figura 2
Figura 3
30
Figura 4. La dirección de la disposición granular es paralela a los ejes de estas barras de acero
Figura 5. Las líneas gruesas de estas barras de acero indican que la capa exterior está descarburizada y que debe eliminarse en el mecanizado. Esto es imprescindible en los aceros empleados en la fabricación de punzones y matrices.
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DESCARBURACION SUPERFICIAL DE LOS ACEROS ACCION DE LAS ATMOSFERAS DE LOS HORNOS SOBRE LOS ACEROS Con frecuencia, durante el calentamiento de los aceros a alta temperatura se modifica la composición de la capa periférica de los lingotes, palanquillas, barras, etc., por la acción de las atmósferas de los hornos, que algunas veces llegan a ocasionar graves entorpecimientos en los procesos de fabricación. Debido a la acción del oxígeno del aire o de gases oxidantes, se produce en los aceros la oxidación del hierro de las capas superficiales con formación de cascarilla -óxido de hierro-, que envuelve todo el material y que, cuando se presenta en gran cantidad, se separa con relativa facilidad. Este óxido origina importantes pérdidas de material y da lugar a irregularidades superficiales, que impiden el suministro de barras y perfiles con pequeñas tolerancias dimensionales. Dificulta la mecanización de los aceros, la embutición, la rápida y fácil sujeción de las barras con mordazas en las máquinas automáticas, etc.
La descarburación superficial es una pérdida del carbono de las zonas periféricas de los aceros, que se produce a altas temperaturas bajo la acción de determinadas mezclas - atmósferasgaseosas. Este fenómeno, que tiene relativamente poca importancia en los aceros de construcción de muy bajo contenido en carbono, destinados a la fabricación de chapas, perfiles, etc., tiene una influencia decisiva en los aceros de herramientas de 0.70% a 1.40% de carbono que se emplean para la fabricación de sierras, brocas, limas, hojas y navajas de afeitar, etc. Estas herramientas deben de quedar con durezas muy elevadas, que no se pueden conseguir cuando existen pequeñas descarburaciones superficiales. La descarburación en estos aceros es, sin duda, uno de los fenómenos que más dificultades ofrece a los fabricantes de herramientas. Zonas descarburadas en el recocido, que no se han eliminado en el mecanizado y superficies que al templar se han descarburado y que, por tanto, no adquieren la dureza conveniente después del temple, son accidentes que con frecuencia ocurren en la preparación de troqueles, cuchillas, escariadores, etc., y que ocasionan grandes perjuicios y trastornos. La descarburación superficial tiene también gran importancia en ciertas piezas como ejes, cigüeñales, bielas, muelles, etc., fabricadas con aceros de 0.30% a 0.70% de carbono, que deben resistir trabajos de fatiga. Menos conocida esta descarburación que la de los aceros de alto contenido en carbono, no es por eso menos peligrosa. Al efectuar ensayos con piezas templadas en baños de sales - sin descarburación- y con piezas templadas en hornos eléctricos de mufla, que al permanecer durante media hora a 850°C, han experimentado una descarburación de 0.15 mm de espesor, hemos observado repetidas veces, que la duración de las primeras piezas era de 500 a 900 veces mayor que la de las últimas. En los muelles también ejerce un efecto muy perjudicial la descarburación superficial. Por ello debe evitarse completamente este defecto en la fabricación de muelles de calidad.
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La resistencia a la fatiga de un acero descarburado, es frecuentemente el 40% o 70% de la del mismo acero sin descarburación. El mal comportamiento de los aceros descarburados es debido a que la ferrita de las zonas periféricas tiene una resistencia muy baja (28 a 32 Kgf/mm 2), muy inferior a la del resto del material, que suele variar de 80 a 150 Kgf/mm 2 y en ella se producen pequeñas grietas, donde se
inicia la rotura por fatiga de las piezas. La carburación superficial del acero es un accidente poco frecuente, que ocasiona menos dificultades y entorpecimientos en la industria, que la oxidación y descarburación superficial.
DESCARBURACION Branley y Allen, definen la descarburación como una pérdida de carbono en la superficie del acero, que origina luego una difusión de carbono del interior al exterior, que tiende a reemplazar al carbono perdido. Al producirse la descarburación, el carbono se difunde de una región de gran concentración a otra de menor concentración, de la misma manera que el calor se trasmite de un cuerpo caliente a otro cuerpo frío. La intensidad de la descarburación depende de la
presión parcial de los elementos carburantes de la atmósfera y de la presión parcial del carbono del acero.
Los agentes activos de la descarburación son precisamente los gases, pudiendo producirse la pérdida de carbono por oxidación o por reducción. La oxidación se produce por la acción del oxígeno o de los gases oxidantes de las atmósferas de los hornos. El oxígeno, vapor de agua
y anhídrido carbónico, son los gases que generalmente hacen desaparecer el carbono de los aceros por oxidación. La separación del carbono por reducción ocurre generalmente por la acción del hidrógeno húmedo, que es uno de los descarburantes más enérgicos. Resumiendo, vemos que los principales gases, capaces de descarburar el acero son el hidrógeno, oxígeno, anhídrido carbónico y vapor de agua.
¿QUE DIMENSION DE BARRA DE ACERO SE DEBE COMPRAR? Este es un tema importante que desgraciadamente no tiene una respuesta sencilla y única, pues la dimensión de la barra dependerá de la forma de suministro de ésta y dentro de cada forma de suministro, de la medida y de la forma de la barra -redonda, cuadrada o rectangular-. Existen tres formas generales de suministro de las barras de aceros especiales: barras negras,
barras premaquinadas y barras rectificadas. Examinaremos la manera de determinar el tamaño adecuado de las barras negras.
¿QUE SON LAS BARRAS NEGRAS? Tradicionalmente, las barras de aceros especiales se producen por laminado en caliente. Para dimensiones mayores, las acerías producen barras por forjado, para mejorar la estructura de grano del acero y así también las cualidades del acero. Decimos que las barras son negras, cuando después del laminado en caliente o del forjado, no han tenido ningún maquinado en las acerías, salvo el corte de las puntas.
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¿COMO ES LA SUPERFICIE DE LAS BARRAS NEGRAS? Inevitablemente, al laminarse las barras en caliente o forjarse, sus superficies sufren cierto grado de descarburización. Es decir, el contenido de carbono en la superficie de la barra es más bajo que el indicado por el análisis del acero. Además, con estos métodos de producción se producen pequeños agrietamientos y fisuras en las superficies de las barras. Por lo tanto, es absolutamente indispensable quitar esta cáscara descarburizada y agrietada, para obtener una barra limpia, de la cual se fabricará la pieza o herramienta. De lo contrario, al hacerse el tratamiento térmico, la superficie de la herramienta o la pieza no obtendrá la dureza deseada -por el menor contenido de carbono-, y se presentarán grandes riesgos de que esta se raje -por los agrietamientos ya existentes-.
¿CUANTO DEBERA QUITARSE DE UNA BARRA NEGRA PARA QUE QUEDE LIMPIA? Generalmente se siguen las normas recomendadas por la AISI. Estas normas indican el espesor de la capa superficial que deberá quitarse - la sobremedida para maquinado- según la forma y la dimensión de la barra. Sin embargo usted conoce la medida final de la herramienta o pieza que desea construir. Nos parece más práctico expresar la sobremedida para maquinado en términos de que tanto deberá agregársele a la medida final, para conocer la dimensión de la barra que usted deberá comprar. En las tablas del anexo adjunto hemos indicado las adiciones que deberán hacerse a las medidas finales, basándonos en las normas AISI, pero simplificando y abreviando éstas para lograr una mayor sencillez. En algunos casos, las sobremedidas para maquinado que se indican en estas tablas serán mayores que las recomendadas por la AISI, sobre todo en cuanto a las medidas menores dentro de cada rango de medidas finales. Sin embargo, consideramos que en estos casos es mejor
pecar por lo alto, teniendo en cuenta los graves riesgos que se corren cuando las sobremedidas son demasiado pequeñas. ¿QUE SIGNIFICA LA TOLERANCIA DIMENSIONAL? Resulta económicamente imposible producir por laminado en caliente, y menos aún por forjado, barras con dimensiones exactas. Las acerías laminan o forjan barras de determinada dimensión nominal, pero las barras tendrán dimensiones reales que variarán con respecto a la dimensión nominal, dentro de ciertos límites que denominamos la tolerancia dimensional. Normalmente, usted no tiene problemas con la tolerancia dimensional, puesto que resulta sencillo comprobar en los almacenes las dimensiones reales de las distintas barras. En las Tablas 8 y 9, podrá consultarse las sobremedidas recomendadas por ACEROS ASSAB para maquinado de barras negras de diferentes dimensiones y para diferentes secciones.
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Tabla 8 SOBREMEDIDAS PARA MAQUINADO DE BARRAS NEGRAS : REDONDAS, HEX AGONALES Y OCTAGONALES PARA DIMENSION FINAL DE PIEZA DE:
25 50 75 100 125 150
AGREGUESE AL DIAMETRO 2 VECES:
< 25 mm < 50 mm < 75 mm < 100 mm < 125 mm < 150 mm y más mm
1.00 mm 2.00 mm 2.50 mm 3.50 mm 4.50 mm 5.50 mm 6.50 mm
Tabla 9 SOBREMEDIDAS PARA MAQUINADO DE BARRAS NEGRAS: CUADRADAS Y RECTANGULARES PARA DIMENSION FINAL DE: GRUESO DE Ancho de Ancho de Ancho de Ancho de Ancho de GRUESO DE Ancho de Ancho de Ancho de Ancho de GRUESO DE Ancho de Ancho de Ancho de GRUESO DE Ancho de Ancho de GRUESO DE Ancho de
< 25 mm < 25 mm 25 < 50 mm 50 < 100 mm 100 < 150 mm 150 < 200 mm 25 < 50 mm 25 < 50 mm 50 < 100 mm 100 < 150 mm 150 < 200 mm 50 < 100 mm 50 < 100 mm 100 < 150 mm 150 < 200 mm 100 < 150 mm 100 < 150 mm 150 < 200 mm 150 y más mm 150 < 200 mm
Agréguese al grueso 2 veces
Agréguese al ancho 2 veces
1.25 mm 1.25 mm 1.50 mm 1.75 mm 2.00 mm
1.25 mm 1.75 mm 2.50 mm 4.00 mm 5.50 mm
1.75 mm 2.00 mm 2.00 mm 2.50 mm
1.75 mm 3.00 mm 4.00 mm 5.50 mm
3.00 mm 3.00 mm 3.50 mm
3.00 mm 4.50 mm 6.50 mm
5.00 mm 5.00 mm
5.00 mm 7.00 mm
7.00 mm
7.00 mm
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ACEROS FINOS Generalidades Bajo esta denominación se encuentran los materiales ferrosos, amparados por garantías del fabricante, en cuanto a sus propiedades mecánicas, físicas y químicas se refiere, así como también en relación con su comportamiento durante el tratamiento térmico. Las propiedades atrás señaladas, no dependen solamente del porcentaje de aleación de los diferentes elementos, sino también de la cuidadosa fusión de la materia prima seleccionada, de la manufacturación en caliente, de la observación minuciosa de determinadas reglas, de amplios controles de calidad, de los sistemas y procesos de fabricación y finalmente de los tratamientos térmicos intermedios y finales. También se pueden incluir dentro de la denominación de Aceros Finos, aquellos aceros no aleados, siempre y cuando existan las condiciones arriba enunciadas, sin importar su contenido de carbono. Por la adición de determinados elementos de aleación y un tratamiento térmico adecuado, se obtienen cualidades especiales, tales como dureza, resistencia a altas temperaturas, al desgaste, a la corrosión, a la tracción, etc. Aceros de aleación o al carbono, cuya fabricación no se ajuste a las condiciones anteriormente mencionadas y para las cuales no existe garantía del fabricante, no pueden ser considerados
Aceros Finos. MAQUINADO El maquinado mal efectuado en un Acero Fino puede ser el origen principal de las roturas durante el tratamiento térmico o en forma prematura durante la utilización de la pieza terminada.
Los aceros que se compren en barras negras deben tener una sobremedida suficientemente amplia, para que durante el proceso de fabricación pueda ser eliminada, no solamente la cáscara negra, sino también la zona descarburizada, la cual eventualmente puede contener microfisuras, las que conducen a mayores fisuras durante las altas temperaturas del tratamiento térmico. Dentro de lo posible se deben observar las siguientes sobremedidas recomendadas por ACEROS BOHLER en relación con los diámetros de las piezas a fabricar: MEDIDA ACABADA < 16 en mm SOBREMEDIDA en mm
2.0
16 a 25
25 a 40
40 a 63
63 a 80
80 a 100
100 a 125
125 a 160
160 a 200
200 a 250
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
10.0
12.0
36
Además se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:
Una superficie demasiado rudimentaria causa una disminución de la resistencia a la fatiga de aproximadamente un 23%. Todo tipo de rayaduras del maquinado, así como cambios de diámetro en ángulo recto, originan debido a las tensiones que se crean en el material, peligro de rotura. Los cuñeros de los ejes son especialmente susceptibles a las roturas por fatiga, por lo cual es de suma importancia conceder una cuidadosa atención a la medida y limpieza de las superficies. Los ejes sometidos a torsión tienen su punto débil en las perforaciones para lubricación. Es por eso que deben ser observadas las siguientes medidas: la salida de las perforaciones debe ser redondeada y tanto esta superficie como las interiores deben estar libres de rayaduras.
Al maquinar platinas es necesario poner especial atención en el desbaste, ya que debe sacarse igual cantidad de material por ambas caras. El hecho de limpiar simplemente una de las caras, y maquinar la otra hasta la medida deseada, trae como consecuencia deformaciones casi inevitables durante el tratamiento térmico. En la fabricación de matrices y punzones
debe tenerse en cuenta la fibra del acero, la cual se encuentra siempre en el sentido longitudinal de la barra . Los punzones deben trabajar con la fibra en disposición vertical, mientras que las matrices deben tener la fibra en forma horizontal -compárese la fibra del acero con la fibra de la madera-.
RECOMENDACIONES TECNICAS Todo acero tiene características muy especiales de acuerdo con su aleación. Es por lo tanto aconsejable, en caso de duda, consultar a los representantes de las marcas de aceros, quienes gustosamente le darán toda la información requerida.
IMPORTANCIA DEL TRATAMIENTO TERMICO El tratamiento térmico cuidadoso de una pieza de maquinaria o de una herramienta es de fundamental importancia para su rendimiento y duración, pues tan solo con el mismo se puede obtener el alto rendimiento que se espera de los Aceros Finos. Los elementos de aleación de un acero, son una condición parcial para obtener determinadas cualidades y no hacen obsoleto el tratamiento térmico, antes por el contrario, le otorgan una mayor importancia. Solamente a través de un tratamiento térmico adecuado estos elementos de aleación se vuelven realmente útiles. Un acero fino con un tratamiento térmico inadecuado puede dar un rendimiento inferior al de un acero de baja calidad con un tratamiento adecuado. El acero apropiado con el tratamiento térmico correcto puede dar un rendimiento hasta 2 veces superior al de un acero de baja calidad bien tratado.
Es muy común que el tratamiento térmico no se realice correctamente, especialmente en talleres donde éste se efectúa tan solo esporádicamente.
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LISTA DE ACEROS PARA LA CONSTRUCCION DE MATRICES Y PUNZONES DE CORTE ASSAB DF2/ARNE AISI O1 Código de color: amarillo
Vr. kg $39900 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 6 12.7 14 16 18 20
22 25.4 28 30 32 35
38.6 41 43 45 50.8 55
57 60 63.5 64.5 70 76.2
80 85 90 95 102 108
115 120 127 135 140 153
160 165 170 180 191 203
225 230 254 280 305 330
380
PLATINAS Y CUADRADOS mm BARRAS NEGRAS 6 x 38 45 57 8 x 30 38 57 108 10 x 30 38 57 69 86 108
10 x 133 166 490 12 x 38 57 108 260 15 x 30 38 69 108 133 158
15 x 210 260 18 x 18 38 57 69 86 108 133 158 210 260 22 x 30
22 x 45 57 69 82 108 133 158 210 260 25 x 25 63 102 127
25 x 153 210 28 x 28 38 45 57 69 86 108 133 158 210 260
35 x 35 57 69 108 133 210 260 41 x 41 57 82 158 210 260
43 x 260 51 x 51 54 x 260 63.5 x 254 76 x 254 102 x 203 205 x 600
BARRAS PERFORADAS mm 45 x 115
47 x 102
60 x 127
72 x 155
PLATINAS RECTIFICADAS 1/16” x 4” x 18”
1/8” x 1” 1/8” x 1 ½” 1/8” x 2” 1/8” x 3” 1/8” x 4”
3.5 4
4.5 5
120 x 205
Precio sin confirmar x 18” x 18” x 18” x 18” x 18”
3/16” x 2” x 18” 3/16” x 3” x 18” 3/16” x 4” x 18”
ACERO PLATA Barras rectificadas Longitud = 36” 2 3
35 x 205
5.5 6
7 8
1/4" x 2” x 18” 1/4" x 3” x 18” 1/4" x 4” x 18”
914,4 mm Precio sin confirmar 9 10
11 12
13 16
38
ASSAB XW10/RIGOR AISI A2
Color: rojo/verde
Vr. kg $43300 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 10 12.7 14
18 22 25.4
28 32 35
38 41 43
45 50.8 70
80 90 102
115 127 140
151.5 180 203
15 x 108 166 210 18 x 38 86 133
18 x 260 22 x 210 28 x 82 166 260 455
28 x 470 35 x 108 260 435 41 x 210 43 x 260
43 x 323 395 54 x 260 76 x 254 89 x 304 102 x 254
127 x 203 138 x 203 153 x 205 304
PLATINAS mm BARRAS NEGRAS 6 x 45 57 108 8 x 30 45 57
8 x 69 86 108 10 x 69 108 12 x 86
12 x 108 133 430 15 x 30 38 57
ASSAB XW41/SVERKER 21 AISI D2 Color: amarillo/blanco Vr. kg $55700 + IVA REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 10 12.7 20 22 25.4 28 32
35 38 41 45 50.8 60 63.5
70 76 80 82 90 95 102
115 120 127 135 140 150 160
165 170 180 191 203 216 225
230 250 254 260 270 280 290
305 330 340 350 356 380 457
18 x 166 22 x 57 69 82 86 108 133
22 x 210 420 28 x 57 82 86 108 133
28 x 158 260 35 x 260 41 x 57 210 260 43 x 400
54 x 260 63 x 203 66 x 258 76.2 x 254 80 x 256 92 x 254 139 x 254
PLATINAS mm BARRAS NEGRAS 6 x 30 57 8 x 57 10 x 57 86 108 12 x 30
12 x 57 69 86 108 15 x 38 57 82
15 x 86 108 158 18 x 57 86 108 133
39
ASSAB XW5/SVERKER 3 AISI D3-D6 Código de color: rojo
Vr. kg $54000 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 12.7 20 22
25.4 28 35
38 43 50.8
55 63.5 70
76.2 80 100
115 127 140
150 180 203
225 250
28 x 108 133 158 210
28 x 260 35 x 57 133 158
35 x 210 260 43 x 210 260
47 x 133 51 x 308 54 x 260 63 x 203
76 x 203 254
PLATINAS mm BARRAS NEGRAS 6 x 57 8 x 30 57 10 x 30
10 x 57 108 18 x 38 22 x 45
SLEIPNER
22 x 69 108 260 28 x 82
Sin Norma
Código de color: azul/marrón
Vr. kg $90300 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 10 20
25.4 35
43 50.8
64 70
76.2 90
120 140
150 160
180
PLATINAS mm BARRAS NEGRAS 15 x 57 22 x 108
28 x 166 35 x 260
54 x 260 63 x 254
102 x 153 153 x 203
ASSAB M4/REMA 4
153 x 407 203 x 305
Vr. kg $58600 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 12.7 16
20 22.5
ASSAB HSP 41
25.4 28.8
35.8 40.8
45.8 50.8
AISI M2
REDONDOS
61 71
90 102
Vr. kg $145200 + IVA
BARRAS NEGRAS
1/4"
5/8”
3/8”
1/2"
3/4"
1” 1 1/8”
1 3/8”
38 mm
7/8”
1 1/4"
1 5/8”
1 3/4" 50 mm 57 mm
2 1/2" 2 3/4" 76 mm
4” 6”
40
CALMAX
W. Nr. 1.2358
Color: blanco/violeta
Vr. kg $67600 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 14 22
28 35
43 50.8
55 63
80 90
100 200
52 x 355
66 x 400
100 x 400
PLATINAS mm BARRAS NEGRAS 28 x 108
28 x 260
35 x 260
* PRECIOS VIGENTES EN ABRIL 30 DE 2009 CALMAX ACERO PARA TRABAJO EN FRÍO W. Nr. 1.2358 COMPOSICIÓN: C 0.6, Si 0.35, Mn 0.8, Cr 4.5, Mo 0.5, V 0.2 Acero al cromo-molibdeno-vanadio que se caracteriza por: alta tenacidad, buena resistencia al desgaste, buena estabilidad dimensional durante el temple, buena pulibilidad, buena soldabilidad, aptitud de temple a la llama y por inducción, desgasificado al vacío. ESTADO DE SUMINISTRO: recocido blando a 200 HB APLICACIONES: moldeado de plásticos, corte y conformado en general de chapa gruesa, matrices de extrusión de geometría complicada, embutición profunda, acuñado. MEDIOS DE ENFRIAMIENTO DE TEMPLE: aire forzado/gas, martemple, aceite (el enfriamiento en aceite aumenta el riesgo de cambios dimensionales y fisuras). Temperatura de austenización: 950-970°C. Dureza obtenida en HRC: 58 2 SLEIPNER ACERO PARA UTILLAJES DE TRABAJO EN FRÍO COMPOSICION: C 0.9, Si 0.9, Mn 0.5, Cr 7.8, Mo 2.5, V 0.5 Aleado al cromo-molibdeno-vanadio caracterizado por: buena resistencia al desgaste, resistencia a las melladuras por esfuerzos de compresión; alta dureza (> 60 HRC) después del revenido a alta temperatura, buena estabilidad durante el temple, buenas propiedades para efectuar electroerosión por hilo, buenas propiedades para el tratamiento de superficie, resistencia contra la pérdida de dureza durante el trabajo. ESTADO DE SUMINISTRO: Recocido blando 235 HB. APLICACIONES: se recomienda para series medias de producción donde se requiera buena resistencia al desgaste mixto o abrasivo p. ej.: corte convencional y corte fino, cizallado, acuñado, conformado, forjado, extrusión en frío y compactación. MEDIOS DE ENFRIAMIENTO DE TEMPLE: gas forzado, martemple 200-350°C, aceite (sólo en geometrías muy simples). Temperatura de austenización: 1030-1050°C. Dureza obtenida en HRC: 62 2
41
PLATINAS Y CUADRADOS BOHLER K 460 6.4 x 25.4
15.9 x 38.1 19 x 101.6
25.4 x 127
AISI O1
31.7 x101.6
38.1x152.4
50.8x152.4
9.5x101.6
50.8
127
152.4
127
177.8
203.2
12.7x25.4
63.5
152.4
177.8
152.4
203.2
254
38.1
76.2
203.2
203.2
177.8
254
304.8
50.8
101.6 22.2 x 22.2
228.6
203.2
304.8
63.5
127
25.4 x 25.4
254
254
76.2
19 x 19
38.1
63.5 x 63.5
40 x 40
69.8 x 69.8
304.8
38.1 x 50.8
44.4 x 44.4
76.2 x 76.2
101.6
25.4
50.8 31.7 x 31.7
63.5
50.8 x 50.8
101.6
127
50.8
63.5
50.8
76.2
76.2
152.4
152.4
63.5
76.2
63.5
101.6
101.6
88.9 x 88.9
15.9 x 15.9
76.2
101.6
76.2
127
127
101.6x101.6
Toda la gama de dimensiones en ejecución recocido, sandblasted (limpieza por chorro de arena)
PLATINAS BOHLER K 100
AISI D3
6 x 20
10 x 60
15 x 35
20 x 40
25 x 25
25.4x76.2
35 x 250
45 x 45
25
70
50
50
35
152.4
38.1x76.2
50 x 50
30
80
60
60
40
101.6
90
50
90
70
70
50
120
152.4
120
8 x 20
100
80
80
65
180
30
120
100
90
80
50
12 x 40
120
100
100
10 x 25
50
150
120
130
30 x 40
32 x 32 101.6
40 x 40
50.8x203.2
50
304.8
65
55 x 55
35 x 35
80
60 x 80
30
12.7x76.2
16 x 40
130
180
120
120
90
35
101.6
20 x 20
150
200
130
130
65 x 65
40
13 x 25
25
200
250
150
200
70 x 70
50
15 x 20
30
22 x 22
300
200
250
76 x 76
42
ACEROS PARA MOLDEADO DE PLASTICOS ASSAB 718/IMPAX AISI P20
Color: Amarillo/verde
Vr. kg $38200 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 12.7 14 18 22 28
35 43 51 55 63.5
70 76.2 80 90 102
115 127 140 153 165
180 203 230 254 280
300 330 350 356 500
136 x 396 156 x 375 396 445 596
196 x 445 246 x 496 346 x 395 596 1050
446 x 796 496 x 796
PLATINAS mm BARRAS NEGRAS 25 x 250 300 50 x 250 300 56 x 496
63 x 400 66 x 596 76 x 610 796 89 x 610
ASSAB STAVAX ESR
90 x 415 102 x 420 610 116 x 596 127 x 610 AISI 420
Color: naranja/negro Vr. kg $59800 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 12.7 16
28 35
41 50.8
57 63.5
76 80
90
51 x 305 76 x 610
80 x 500 89 x 610
90 x 305
PLATINAS mm BARRAS NEGRAS 11 x 45 12 x 102
28 x 166 35 x 256
ASSAB STAVAX SUPREME
40 x 500 43 x 256
AISI 420 Modificado
Vr. kg $59800 + IVA
REDONDOS mm BARRAS NEGRAS 102 115
127 140
153 160
180 203
230 254
290 x 306 306 x 435
360 x 407 457 x 762
PLATINAS mm BARRAS NEGRAS 102 x 457 105 x 613
127 x 457 203 x 457
254 x 457 610
280
43
IMPAX SUPREME Acero pretemplado para moldes de plástico. AISI P20 + Ni COMPOSICIÓN: C 0.37, Si 0.30, Mn 1.4, Cr 2.0, Ni 1.0, Mo 0.20, S < 0.010 Aleado al cromo-níquel-Molibdeno, desgasificado al vacío, se suministra bonificado ofreciendo las siguientes ventajas: Sin riesgos de temple Sin costos por temple Ahorro de tiempo, no hay necesidad de esperar para el tratamiento térmico Menor costo de herramientas (no hay que rectificar deformaciones de temple) Las modificaciones se efectúan fácilmente Puede nitrurarse para aumentar la resistencia de su superficie al desgaste o templarlo a la llama localmente para reducir los daños en la superficie Posee un contenido de azufre muy bajo, lo cual le proporciona las siguientes características:
Excelentes aptitudes para pulido y la elaboración de fotograbados Buena mecanibilidad Gran pureza y buena homogeneidad Dureza uniforme en todas las dimensiones NOTA: IMPAX SUPREME ha sido probado ultrasónicamente en el 100%. ESTADO DE SUMINISTRO: templado y revenido a 290-330 HB Las secciones grandes se suministran pre-mecanizadas, lo cual ofrece las siguientes ventajas en comparación con el material sin mecanizar:
Ahorro de peso La superficie no está descarburada Tamaño nominal exacto (más la tolerancia) Menos mecanizado Al no existir rebabas, se reduce a un mínimo el desgaste de las herramientas APLICACIONES:
Moldes de inyección para termoplásticos Moldes de extrusión para termoplásticos Moldes de soplado Herramientas de conformar sin arranque de virutas (templadas a la llama o nitruradas) Componentes estructurales, ejes, etc.
IMPAX Hi Hard Acero para moldes pre-templado. AISI P20 modificado Es un acero para moldes pretemplado a mayor dureza (360-400 HB), que el bien conocido Impax Supreme. La mayor dureza aporta un incremento en la resistencia al desgaste, aumentando por tanto la vida del molde.
44
La composición química y el proceso de fabricación es el mismo que para Impax Supreme, por tanto, Impax Hi Hard cuenta con la misma aptitud de pulido y fotograbado, una de las grandes y reconocidas características del Impax Supreme. STAVAX ESR Acero inoxidable para moldes de plástico. AISI 420. 200 HB. COMPOSICIÓN: C 0.38, Si 0.90, Mn 0.50, Cr 13.6, V 0.30 Se fabrica empleando la técnica de ELECTRO AFINADO DE ESCORIA (ESR), que proporciona una microestructura extremadamente fina y uniforme. Acero inoxidable para utillajes, aleado al cromo, dotado de las siguientes propiedades: Buena resistencia a la corrosión/manchas Buena pulibilidad (brillo espejo) Buena resistencia al desgaste Buena mecanibilidad Buena estabilidad en el temple Los beneficios prácticos de una buena RESISTENCIA A LA CORROSIÓN en un molde para plástico pueden resumirse como sigue:
Menor costo de mantenimiento del molde. Las superficies de las impresiones con cavidades mantienen su acabado original durante largos períodos de producción. Los moldes conservados o empleados en lugares húmedos no requieren protección especial. Menor costo de producción. Debido a que los canales para el agua de refrigeración no pueden oxidarse (a diferencia de los aceros convencionales para moldes), las características de transferencia térmica y, por tanto, de eficacia en la refrigeración son constantes durante toda la vida de servicio del molde. Resistencia a la corrosión/manchas, es decir, para el moldeado de materiales corrosivos, por ejemplo, PVC, acetatos, y para moldes expuestos a condiciones de trabajo/almacenamiento húmedas. Resistencia al desgaste, es decir, para el moldeado de materiales abrasivos, incluyendo materiales termoendurecibles moldeados por inyección. Asimismo, para moldes con series de producción excepcionalmente largas, por ejemplo, componentes eléctricos/electrónicos; cubertería y envases de un solo uso. Acabado superficial de gran calidad, es decir, para la producción de piezas ópticas, tales como lentes de cámaras fotográficas y cristales de gafas de sol, y para artículos médicos, por ejemplo, jeringas y frascos de análisis. STAVAX SUPREME Acero inoxidable para utillajes. AISI 420 modificado. 270 HB. COMPOSICIÓN: C 0.25, Si 0.35, Mn 0.35, Cr 13.3, Mo 0.35, V 0.35, Ni 1.35 Aleación al Cr-Ni-Mo-V con excelentes propiedades de temple, buena tenacidad. APLICACIONES: Las mismas del Stavax ESR, adicionando alta tenacidad, para moldes complicados; características excepcionales de temple, alta templabilidad muy importante en moldes de grandes dimensiones. Tenacidad al impacto, este acero cuenta con mayor tenacidad comparando con otros aceros del tipo AISI 420. Este acero muestra la mejor resistencia a la corrosión al estar revenido a baja temperatura y un pulido hasta acabado de espejo.
45
SELECCIÓN DEL ACERO PARA PUNZONES Y MATRICES DE CORTE
ACEROS DE TRABAJO EN FRIO Calidad
AISI
ASSAB M4
S1
ASSAB DF-2/ ARNE
O1
BOHLER K460
O1
ASSAB XW-10/ RIGOR
A2
ASSAB XW-41/ SVERKER 21
D2
ASSAB XW-5/ SVERKER 3
D3
BOHLER
D3
K 100
Composición Brinell C Si Cr W V
0.50% 0.80% 1.30% 2.50% 0.20%
C 0.90% Mn 1.20% Cr 0.50% W 0.50% V 0.10% C 0.95% Mn 1.1% Cr 0.50% W 0.50% V 0.10% C 1.00% Mn 0.60% Cr 5.30% Mo 1.10% V 0.20% C 1.50% Cr 12.00% Mo 0.80% V 0.85% C Mn Cr W
2.05% 0.75% 13.00% 1.25%
C Si Mn Cr
2.00% 0.20% 0.30% 11.5%
200
195
APLICACIONES Servicio pesado (corte de chapa gruesa), temple al aceite y al agua con máxima tenacidad. Puede ser carburizado para usos largos. Acero indeformable de utilidad general con facilidad de maquinado. Temple en aceite. Temple en aceite. Mínima variabilidad dimensional. Uso en la industria de la madera, papel y metales; moldes para plásticos.
215
Acero de aleación media. Temple al aire y al aceite.
205
Acero para largas series de producción, alto carbono, alto cromo. Excelente tenacidad. Temple al aire.
240
Acero para series largas, buena resistencia al desgaste. Temple al aire y al aceite Se caracteriza por su mínima variabilidad dimensional. Matrices de cortes complicados en industria eléctrica, relojera, cartonería.
46
La selección del acero para el punzón y la matriz generalmente depende de la resistencia al desgaste y la tenacidad, pero el diseño de la herramienta puede influir en la escogencia, entre
acero de temple en aceite o al aire. La resistencia al desgaste depende de la dureza y el contenido de carburos. En la tabla anterior se clasifican los aceros en orden creciente de resistencia al desgaste y decreciente de tenacidad. Los más resistentes al desgaste son los de mayor aleación como ASSAB XW-10, XW-41, XW-5. Estos aceros contienen carburos muy duros que no se disuelven durante el temple; son esos carburos los que dan a los aceros su excelente borde de corte y la resistencia al desgaste. Los carburos son sumamente duros y toman su mayor efecto cuando la herramienta está sometida a desgaste.
La tenacidad es importante, cuando la herramienta está sometida a choques y esfuerzos de doblado. Cuando la herramienta es muy frágil, se incrementa la tenacidad reduciendo la dureza en uno o dos Rockwell; si esto no da resultado, debe escogerse un acero de mayor tenacidad. En los aceros M-4 y DF-2, el centro permanece más blando y tenaz que la superficie pudiendo así resistir los esfuerzos mejor que los aceros completamente duros. Esta es la razón por la cual se usa ASSAB M-4 para punzonar agujeros de pequeño diámetro en lámina gruesa. Generalmente hablando, podemos decir que a mayor espesor del material a ser punzonado, mayor exigencia de tenacidad del acero. La Figura 6 le ayudará a escoger la dureza adecuada en la herramienta para cortar diferentes espesores de material.
FIGURA 6. RECOMENDACIONES DE ASSAB
47
¿TEMPL E A L A CEITE O A L A IR E? Después del tratamiento térmico, se presenta alguna deformación de la herramienta. En los aceros de temple en aceite la deformación se debe principalmente a los esfuerzos que surgen durante el rápido enfriamiento, llamados tensiones de enfriamiento. El revenido en etapa (inmediatamente después del temple) reduce significativamente este tipo de deformación, pero los aceros de temple en aire, con su velocidad de enfriamiento mucho más lenta, tienen un máximo de estabilidad -dimensional y de forma-. El temple al aire también tiene la ventaja de poder enderezar la pieza durante el lento enfriamiento. Las herramientas que tienen esquinas internas en ángulo recto o agudo, o cam-
bios drásticos de sección, son muy sensibles a los esfuerzos que se producen enfriando en aceite, debiéndose recurrir en dicho caso a un acero de temple en aire.
CALIDAD
ASSAB M4 ASSAB DF-2/ARNE BOHLER K460 CALMAX SLEIPNER ASSAB XW-10/RIGOR ASSAB XW-41/SVERKER 21 ASSAB XW-5/SVERKER 3 BOHLER K-100
TEMPLE EN ACEITE MARTEMPLE (sales) X X X X X X X X X
TEMPLE EN AIRE
GAS FORZADO GAS FORZADO X X X espesor<25mm X espesor<25mm
48
Varios factores deben ser considerados cuando se va a seleccionar el acero adecuado para el punzón y la matriz, pero la tabla dada a continuación se puede usar como una rápida referencia ESPESOR DE LAMINA
RESISTENCIA AL CORTE DE LA LAMINA
< 3 mm
3 - 6 mm
6 - 10 mm
30 tsi (50 kg/mm2)
ASSAB DF-2 BOHLER K 460 ASSAB XW-10 ASSAB XW-41 ASSAB XW-5 BOHLER K100 ASSAB DF-2 BOHLER K 460 ASSAB XW-10 ASSAB XW-41 ASSAB XW-5 BOHLER K100
62 RC ↑↓
60 RC ↑↓
ASSAB M-4 ASSAB DF-2 BOHLER K 460
DUREZA > 30 tsi (50 kg/mm2)
56 RC ↑↓
ASSAB DF-2 BOHLER K 460 ASSAB XW-10 ASSAB XW-41 ↑ ↓ ASSAB XW-5 BOHLER K100 ASSAB M-4 ASSAB DF-2 BOHLER K 460 ASSAB XW-10 ↑ ↓ ASSAB XW-41 ASSAB M-4 ASSAB DF-2 BOHLER K 460
DUREZA
60 RC
56 RC
54 RC ↑↓
ASSAB XW-10 ASSAB XW-41 > 10 mm TENACIDAD ↑
ASSAB M-4
54 RC
ASSAB M-4
RESISTENCIA AL DESGASTE ↓
52 RC
49
LAMINAS -*chapas y planchas- HOT ROLLED (H.R.)- (laminadas en caliente) AISI 1020 ESPESOR * calibres MSG
Dimensión Dimensión Dimensión Dimensión Dimensión 1x2m 1x3m 1.22x2.44m 1.83x6.09m 2.44x6.09m
pulgadas
mm
kg/lamina
kg/lamina
kg/lamina
kg/lamina
kg/lamina
*Calibre 14
1.90
31.1
46.7
46.4
*Calibre 12
2.65
42.7
64.1
63.5
1/8
3.17
51.0
76.5
75
279
371
3/16
4.76
76
114
112
418
560
1/4
6.35
101.0
151.5
150.0
558.0
748.0
5/16
7.94
126.0
187.0
186.0
698.0
935.0
3/8
9.53
151.0
224.5
224.0
838.0
1122.0
1/2
12.70
202.0
299.1
299.0
1116.0
1496.0
5/8
15.88
253.0
374.0
374.0
1396.0
1870.0
3/4
19.05
303.0
448.6
448.0
1674.0
2244.0
1
25.40
403.0
598.2
597.0
2232.0
2991.0
1¼
31.75
504.0
747.7
747.0
2790.0
3739.0
1½
38.10
604.0
897.3
896.0
3348.0
4486.0
2
50.80
806.0
1196.3
1195.0
4464.0
5982.0
2¼
57.15
906.0
2½
63.50
1007.0
1495.4
1493.0
5564.5
7419.3
3
76.20
1208.0
1794.5
1792.0
3½
88.90
1410.0
4
101.6
1611.0
5
127.0
2014
2986
6
152.3
2415
3581
8
203.2
3222
4778
1344.0
2090 2392.7
2389.0
50
LAMINAS -chapas- COLD ROLLED (C.R.)-(laminadas en frío) AISI 1020 MSG
calibres
USG
mm
kg/lamina 1 x 2 metros
kg/lamina 4 x 8 pies
mm
kg/lamina 1 x 2 metros
kg/lamina 4 x 8 pies
11
3.038
48.85
72.59
3.175
49.85
74.19
12
2.657
42.72
63.48
2.778
43.61
64.92
13
2.278
36.64
54.44
2.381
37.38
55.64
14
1.897
30.51
45.34
1.984
31.15
46.36
15
1.709
27.49
40.85
1.786
28.04
41.74
16
1.519
24.43
36.29
1.588
24.93
37.11
17
1.367
21.94
32.65
1.429
22.44
33.39
18
1.214
19.52
29.01
1.270
19.94
29.68
19
1.062
17.07
25.37
1.111
17.44
25.96
20
0.912
14.66
21.79
0.952
14.95
22.25
21
0.876
13.44
19.97
0.873
13.71
20.40
22
0.759
12.21
18.15
0.794
12.47
18.55
23
0.683
10.99
16.33
0.714
11.21
16.68
24
0.607
9.76
14.51
0.635
9.97
14.84
25
0.531
8.54
12.69
0.556
8.73
12.99
26
0.455
7.31
10.87
0.476
7.48
11.12
27
0.417
6.70
9.96
0.437
6.86
10.21
28
0.378
6.09
9.04
0.397
6.23
9.28
29
0.343
5.51
8.19
0.357
5.61
8.34
30
0.305
4.90
7.28
0.318
4.99
7.43
51
LAMINAS DE ACERO INOXIDABLE AISI 304 -no magnéticoDimensión
Dimensión
Dimensión
3’ x 10’
4’ x 8’
5’ x 10’
0.91 x 3.04 m
1.22 x 2.44 m
1.52 x 3.04 m
mm
kg/lamina
kg/lamina
kg/lamina
28
0.40
9.40
10.00
15.60
26
0.48
9.88
10.50
16.40
24
0.63
13.20
14.00
22.00
22
0.75
17.00
18.20
28.40
20
0.90
20.17
21.52
33.60
18
1.20
26.71
28.50
44.53
16
1.50
33.86
36.11
56.42
14
1.90
42.65
45.47
71.05
12
2.66
59.67
63.65
99.48
11
3.00
65.40
69.76
109.01
1/8
3.17
69.11
73.72
115.18
3/16
4.75
103.12
110.00
171.87
1/4
6.35
141.92
151.38
236.53
5/16
7.94
178.12
190.00
296.87
3/8
9.53
212.19
226.33
353.65
1/2
12.70
282.77
301.62
471.2
ESPESOR * calibre MSG *Calibre
Pulgadas
LAMINAS GALVANIZADAS ESPESOR
calibres MSG
1 x 2 metros
4 x 8 pies
Calibres
mm
kg/lamina
kg/lamina
11
3.00
48.00
71.44
12
2.60
40.00
59.53
14
1.90
30.38
44.39
16
1.50
24.41
36.29
18
1.20
19.55
29.06
20
0.90
14.41
21.42
22
0.76
11.59
17.22
24
0.60
9.16
13.61
26
0.45
7.59
11.28
52
LAMINAS GRABADAS ANTIDESLIZANTES o ALFAJOR ESPESOR
Dimensión 1 x 2 metros
Dimensión 1 x 3 metros
Dimensión 4 x 8 pies
Dimensión 4 x 12 pies
Pulgadas
mm
kg/lamina
kg/lamina
kg/lamina
kg/lamina
1/8
3.175
54.95
82.42
81.70
122.50
3/16
4.76
79.90
119.85
118.90
178.38
1/4
6.35
104.85
157.27
156.05
234.08
LAMINAS Y FLEJES COLD ROLLED clase Aplicaciones
ASTM A366
JIS G 3141
Símbolo
Revenido
A568
SPCC
A
Recocido
28 mínimo 28 mínimo
HRB
1
generales
2
Estampado profundo
A619
SPCD
S
Acabado de laminación
3
Estampado extraprofundo
A620
SPCE
8 4 2 1
1/8 dureza 50-71 ¼ de dureza 65-80 ½ de dureza 74-89 85 duro
Rtracción kg/mm2
28 mínimo
NORMAS ASTM – CHAPAS Y PLANCHAS HOT ROLLED NORMA ASTM
COMPOSICION QUIMICA Cmáx
Mn
A-36
0.26
0.8-1.2
A283 Gr C
Si
Cu
Rtracción kg/mm2
aplicaciones
Smáx
Pmáx
0.15-0.4 0.2
0.05
0.04
36-51
Estructuras
0.24
0.9 máx 0.15-0.4 0.2
0.04
0.04
35-42
Tanques de almacenam.
A131 Gr A
0.26
>=0.65
0.04
0.04
37-46
Construc. navales
A285 Gr C
0.28
0.9 máx
0.035
0.035
35-48
Tanques presión
A515Gr70
0.300.35
0.85-1.2 0.15-0.4 0.3
0.035
0.035
45-58
Tanques a presión y temperatura.
*A588GrA
0.19
0.8-1.25 0.3-0.65 0.2 0.4
0.05
0.04
0.05 máx
70000psi Intemperie,
a
puentes,etc.
*No requiere pintura, resiste corrosión atmosférica Ni máx 0.40, Cr 0.40-0.65, V 0.02-0.10
53
FUNDICIONES También las fundiciones se clasifican en fundiciones ordinarias y fundiciones especiales, éstas últimas son aquellas a las cuales se les han añadido elemento de aleación para darles características especiales. Generalmente las fundiciones, que no son forjables, se utilizan en forma de piezas fundidas, o sea en forma de piezas obtenidas por fusión. Una fundición puede encontrarse, debido a la presencia de elementos de adición o según la mayor o menor velocidad con que haya sido enfriada después de la fusión, en el estado de fundición blanca o en el estado de fundición gris. La fundición blanca resulta excesivamente dura para poder ser trabajada con herramientas de corte, siendo esta elevada dureza debida a la formación de un compuesto químico de hierro
y carbono (CFe3) llamado carburo de hierro o cementita. Para obtener fundición blanca, es necesario realizar un enfriamiento rápido del material fundido. La formación de la cementita es también favorecida por la presencia de mayores porcentajes de manganeso y de cromo. La fundición gris es fácilmente mecanizable con herramientas de corte. En ésta el carbono no está químicamente unido con el hierro, si no que se encuentra en forma de grafito. Para obte-
ner fundición gris conviene enfriar lentamente el material fundido. La formación de la fundición gris también es favorecida por la presencia de mayor porcentaje de silicio y níquel. Las piezas obtenidas en fundición están constituidas por fundición gris si se cuelan en arena y por fundición blanca si se cuelan en coquilla, a causa de la mayor velocidad de enfriamiento. Las fundiciones que corrientemente se emplean, son las que tienen un contenido en carbono comprendido entre 2.5 y 4%. Las características fundamentales de las fundiciones son: una elevada resistencia a la compresión, mayor que a la tracción, y la falta de maleabilidad tanto en frío como en caliente. Con un tratamiento térmico especial, llamado maleabilización, se puede dar a las fundiciones blancas un notable grado de maleabilidad, adquiriendo por lo tanto más tenacidad.
Las fundiciones se llaman hipoeutécticas si contienen de 1.7 a 4.3% de carbono, eutécticas si contienen 4.3% de carbono e hipereutécticas si contienen de 4.3 a 6.67% de carbono. Las fundiciones ordinarias o al carbono, como los aceros, se dividen en fundiciones comunes y fundiciones de calidad, según sean sus características mecánicas. Para aplicaciones especiales, encuentran empleo las fundiciones aleadas, de las cuales forman parte elementos especiales en mayor o menor cantidad.
54
BIBLIOGRAFÍA Valencia, Asdrúbal. Tecnología del tratamiento térmico de los metales. Medellín. Editorial Universidad de Antioquia. Pascual, J. Técnica y práctica del tratamiento térmico de los metales férreos. Barcelona. Editorial Blume, 1970. Apraiz Barreiro, José. Tratamientos térmicos de los aceros. Madrid. Editorial Dossat, 1971. L., Quevron-L., Oudine. Curso de Metalurgia. Madrid. Aguilar S. A. de Ediciones, 1963. Boletines sobre aceros ASSAB/UHB Boletines sobre aceros BOHLER www.bohler.colombia.com www.holasa.com.co/productos/hojalata electrolítica/características/composición www.mundolatas.com/Información técnica/hojalata www.acesco.com/acero galvanizado/laminado en frío/laminado en caliente www.pazdelrio.com.co/Portafolio de productos/Planos en caliente www.gerdau.com/Productos y servicios/Proceso de producción del acero/Ilustración Google: Lámina galvanizada/Lámina galvanizada lisa - Corpacero Google: Historia del acero en Colombia/Historia del acero en el mundo/Qué es el acero? Google: Codiacero/Productos/Láminas/descargar archivo en pdf Google: Aceros inoxidables Pereira/7. Aceros inoxidables Universidad Tecnológica de Pereira
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