I.- ALEACIÓN. Una Aleación, es una sustancia compuesta por dos o más metales. Las aleaciones, al igual que los metales puros, poseen brillo metálico y conducen bien el calor y la electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales por los que están formadas. Las sustancias que cont contie iene nen n un meta metall y cier cierto tos s no meta metale les, s, part partic icul ular arme ment nte e las las que que contienen carbono, también se llaman aleaciones.
II.- ALEACIONES FÉRREAS. Las aleaciones férreas, cuyo principal componente es el hierro, son las que mas se producen y las que tienen mayor interés como material para la const constru rucci cción ón de apar aparato atos. s. Este Este uso gener generali alizad zado o se debe debe a tres tres factores • •
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En la corteza de la tierra abundan los compuestos de hierro. Los Los aceros aceros se fabrican fabrican mediante mediante técnicas técnicas de e!tracc e!tracción, ión, agino, agino, aleación y conformación relati"amente económicas. Las aleaciones férreas son e!tremadamente "ersátiles, ya que se pueden adaptar para que tengan una gran "ariedad de propiedades f#sicas y mecánicas.
El principal incon"eniente de las aleaciones férreas es la susceptibilidad a la corrosión.
III.- TIPOS DE ALEACIONES FÉRREAS SEGÚN SU CONTENIDO
DE CARBONO. III.I.- HIERRO.
El $ierro, es un elemento metálico, magnético, maleable y de color blanco plateado. %iene de n&mero atómico '( y es uno de los elementos de transición del sistema periódico. %ambién, es uno de los elementos metálicos más abundantes en el planeta. )onstituye apro!imadamente el *.+ de la corteza terrestre. -eneralmente es encontrado en forma de ó!ido de magnetita /e01*2, hermatita /e'102, limonita, u ó!idos hidratados /e'10 3 4$'12 %ambién e!isten peque5as cantidades de hierro combinadas con aguas naturales, en las plantas, y además es un componente de la sangre.
III.I.I.- ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE ESTE METAL El hierro puro tiene una dureza que oscila entre * y +. Es blando, maleable y d&ctil. 6e magnetiza fácilmente a temperatura ordinaria, y es dif# dif#ci cill magn magnet etiz izar arlo lo en cali calien ente te.. A unos unos 781 781 9) desa desapa parrecen ecen las las propiedades propiedades magnéticas. El punto de fusión del hierro, es de unos :.+0+
9), un punto de ebullición de '.7+1 9). La densidad relati"a de este metal es de 7,;(. 6u masa atómica es ++,;*7.
III.I.II.- APLICACIONES Y PRODUCCIÓN El hierro puro, preparado por la electrólisis de una disolución de sulfato de hierro <<2, tiene un uso limitado. El hierro comercial contiene in"ariablemente peque5as cantidades de carbono y otras impurezas que alteran sus propiedades f#sicas, pero éstas pueden me=orarse considerablemente a5adiendo más carbono y otros elementos de aleación. La mayor parte del hierro se utiliza en formas sometidas a un tratamiento especial, como el hierro for=ado, el hierro colado y el acero. )omercialmente, el hierro puro se utiliza para obtener láminas metálicas gal"anizadas y electroimanes. Los compuestos de hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia, es decir, cuando desciende la cantidad de hemoglobina o el n&mero de glóbulos ro=os en la sangre.
III.II.- ACERO. Los aceros son aleaciones hierro>carbono con concentraciones apreciables de otros elementos aleantes. E!isten miles de aceros que tienen distintas composiciones y?o tratamientos térmicos. Las propiedades mecánicas dependen del contenido en carbono, que suele ser inferior al :. Los aceros más comunes se clasi@can seg&n el contenido en carbono ba=o, medio y alto en carbono. Además, en cada grupo e!isten subclases de acuerdo con la concentración de otros elementos de aleación.
III.II.I.- ACEROS AL CARBONO. Los aceros al carbono solo contienen concentraciones residuales de impurezas distintas al carbono. Los aceros al carbono, constituyen una proporción importante de los aceros producidos en las plantas sider&rgicas. )on esa denominación se incluye a aquellos aceros en los que su propiedad fundamental es la resistencia a distintas solicitaciones fuerzas tanto estáticas como dinámicas2. e esta forma se los separa respecto a los aceros ino!idables, a los aceros para herramientas, a los aceros para usos eléctricos o a los aceros para electrodomésticos o partes no estructurales de "eh#culos de transporte. $istóricamente un 81 de la producción total producida mundialmente corresponde a aceros al carbono y el :1 restante son aceros aleados.
III.II.II.- ACEROS BAJOS EN CARBONO. La mayor parte de todo el acero fabricado es ba=o en carbono. Este tipo de acero contiene menos del 1,'+ ), no responde al tratamiento térmico para formar martensita y es endurecible por acritud. La microestructura consiste en ferrita y perlita. )omo consecuencia, estos
aceros son relati"amente blandos y poco resistentes, pero con e!traordinaria ductilidad y tenacidadB además, son de fácil mecanizado, soldables y baratos. 6e utilizan para fabricar carrocer#as de automó"iles, "igas en forma de <, canales y ángulos2 y laminas para construir tuber#as, edi@cios, puentes y latas esta5adas. Estos aceros suelen tener un l#mite elástico de '7+ CDa, una resistencia a la tracción comprendida entre *:+ y ++1 CDa y una ductilidad del '+ EL. tro grupo de aceros ba=os en carbono está constituido por los aceros de alta resistencia y ba=a aleación $6LA2, que contienen elementos de aleación como cobre, "anadio, n#quel y molibdeno en concentraciones combinadas de apro!imadamente el :1 en peso y poseen mucho mayor resistencia mecánica que los aceros ba=os en carbono. 6e aumenta la resistencia por tratamiento térmico y el l#mite elástico e!cede de *;1CDaB además son d&ctiles, hechurables y mecanizables. En el ambiente atmosférico, los aceros $6LA son más resistentes a la corrosión que los aceros al carbono, a los que suelen reemplazar en muchas aplicaciones donde la resistencia mecánica es cr#tica puentes, torres, columnas de soporte de altos edi@cios y recipientes a presión.
III.II.III.- ACEROS MEDIOS EN CARBONO. Los aceros medios en carbono tienen porcenta=es en carbono comprendidos entre 1,'+ y 1,(. Estos aceros pueden ser tratados térmicamente mediante austenizacion, temple y re"enido para me=orar sus propiedades mecánicas. 6e suelen utilizar en la condición de re"enidos, con microestructura de martensita re"enida. 6e trata de aceros de ba=a templabilidad, solo tratables en piezas de delgada sección y "elocidades de temple muy rápidas. Las adiciones de cromo, n#quel y molibdeno me=oran la capacidad de estas aleaciones para ser tratados térmicamente, generando as# gran "ariedad de combinaciones resistencia>ductilidad. Estos aceros tratados térmicamente son más resistentes que los aceros ba=os en carbono, pero menos d&ctiles y tenaces. 6e utilizan para fabricar ruedas y ra#les de trenes, engrana=es, cigFe5ales y otros componentes estructurales que necesiten alta resistencia mecánica, resistencia al desgaste y tenacidad. La G6ociety of Automoti"e EngineersH 6AE2, el GAmerican
III.II.IV.- ACEROS ALTOS EN CARBONO.
Los aceros altos en carbono normalmente contienen entre 1,(1 y :,* ) y son más duros, resistentes y aun menos d&ctiles que los otros aceros al carbono.
III.II.V.- ACEROS ALEADOS. Los aceros aleados son aquellos aceros que además de los componentes básicos del acero carbono, manganeso, fósforo, silicio y azufre, forman aleaciones con otros elementos como el cromo, n#quel, molibdeno, etc. que tienen como ob=eti"o me=orar algunas de sus caracter#sticas fundamentales especialmente la resistencia mecánica y la dureza. %ambién puede considerarse aceros aleados los que contienen alguno de los cuatro elementos básicos del acero, en mayor cantidad que los porcenta=es que normalmente suelen contener los aceros al carbono, y cuyos l#mites superiores suelen ser generalmente los siguientes 6iI1.+1B CnI1.81B DI1.:11 y 6I1.:11.
Los elementos de aleación que más frecuentemente suelen utilizarse para la fabricación de aceros aleados son n#quel, manganeso, cromo, "anadio, Jolframio, molibdeno, cobalto, silicio, cobre, titanio, circonio, plomo, 6elenio, aluminio, boro y niobio. Utilizando aceros aleados es posible fabricar piezas de gran espesor, con resistencias muy ele"adas en el interior de las mismas. En elementos de máquinas y motores se llegan a alcanzar grandes durezas con gran tenacidad. Es posible fabricar mecanismos que mantengan ele"adas resistencias, a&n a altas temperaturas. Es posible preparar troqueles de formas muy complicadas que no se deformen ni agrieten en el temple, etc.
E!isten in@nidad de aceros aleados, pero a modo de e=emplo, estos son parte de los principales aceros aleados que se fabrican Aceros al )r>4i de :11 Kgf?mm' Este acero tiene como "ariantes 1,01 de ), :,'+ de )r y *,'+ de 4i. %emplado y re"enido alcanza una resistencia mecánica de :11Kg?mm' y una dureza de ';1>01+$. Aplicaciones )igFe5ales, bielas, e=es muy cargados, piezas de gran resistencia y grandes dimensiones. •
Aceros al )r>Co de 81 Kgf?mm' Este acero tiene como "ariante 1,0+ ), :,'1 )r y 1,0 Co. %emplado y re"enido alcanza una resistencia mecánica de :1+Kg?mm' y una dureza de '8+>0'+ $. Aplicaciones Diezas de resistencia media, piezas de maquinaria y motores de poco espesor, gran resistencia y buena tenacidad. •
Aceros al )r>4i>Co de :'1 Kgf?mm' Este acero tiene como "ariante 1,01 ), 1,(+ )r, ',+1 4i y, *1 Co. %emplado y re"enido tiene una resistencia de :1+ Kg?mm', y una dureza de '8+>0'+ $. Aplicaciones Diezas peque5as de gran resistencia y responsabilidad.. Adecuado hasta temperaturas de 0+1 9). •
Aceros al )r>Ma de co=inetes de bolas Este acero tiene como "ariante :,:1 ), :,(1 )r y 1,'+ M. %emplado y re"enido tiene una resistencia de '11>''1 Kg?mm' y una dureza (1>(0 Nc. %iene poca ductilidad pero gran resistencia al desgaste y la fatiga. Aplicaciones )o=inetes de bolas, rodillos, piezas de gran dureza másica. •
III.III.- FUNDICIONES. -enéricamente, las fundiciones se clasi@can como aleaciones férreas con un contenido en carbono superior al ',:B sin embargo, en la práctica, la mayor#a de las fundiciones contienen entre 0 y *,+ de ) y otros elementos de adición.
La obser"ación del diagrama de fases hierro>carburo de hierro /igura 8.'12 re"ela que las aleaciones comprendidas en este tramo de composiciones funden a temperaturas incluidas entre ::+19) y :0119), considerablemente más ba=as que los aceros. Dor este moti"o las fundiciones funden y se moldean con facilidad. Además, algunas fundiciones son frágiles y el moldeo es la técnica de conformación más con"eniente. La cementita /e 0)2 es un compuesto metaestable y, en algunas circunstancias, se disocia a dos componentes, en ferrita O y gra@to, de acuerdo con la reacción Fe3 C → 3 Fe ( α )+ C ( grafito )
La tendencia a la gra@tización formación de gra@to2 se regula mediante la composición y la "elocidad de enfriamiento. La presencia de silicio, en porcenta=es superiores al :, facilita la gra@tización, al igual que la "elocidad más lenta de enfriamiento durante la solidi@cación. En la mayor#a de las fundiciones el carbono aparece como gra@to y la microestructura y las propiedades mecánicas dependen de la
composición y del tratamiento térmico. Los tipos más comunes de fundiciones son gris, esferoidal, blanca y maleable.
III.III.I.- TIPOS DE FUNDICIONES. •
Fund!"n #$%& los contenidos de carbono y de silicio de la fundición gris "ar#an entre ',+ a *,1 y :,1 a 0,1.
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Fund!"n d'!() *+ ,%,$+d)/& adiciones de peque5as cantidades magnesio y?o cerio a la fundición gris en estado l#quido producen diferentes microestructuras, en las que el gra@to en lugar de escamas forma esferoides, que originan distintas propiedades mecánicas.
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Fund!"n 0)n! 1 und!"n 2),0),& en la fundiciones ba=as en carbono que contenga menos del :,1 de 6i2 a ele"adas "elocidades de enfriamiento, la mayor#a del carbono aparece como cementita en lugar de gra@to. La super@cie de la rotura de esta aleación tiene una tonalidad blanca y se denomina fundición blanca. -eneralmente la fundición blanca se obtiene como producto de partida para fabricar fundición maleable.