Alea Aleaci ci ne
ferr ferr sa
12-1 tntrodueelen hierro hierro fundid fundidos. os. Los reci recicl cl nd ch ta
ic lfquido,
12-2 clasltlcaclcn
320
para para
limi limi ar
Cl sifi sifica caci ci6n 6n de lo
12-2
321
cero cero
Mine Minera ra de hier hierro ro coqu coqu (car (carbo bon) n) piedr piedr caliza caliza
Homo Homo de oxig oxigen enac acio io Coque Afro
de acer acerac acio io
bdsi bdsico co
Oxfgeno
homo
Metal Ifquido
Elec Electr trod odos os de carb carbon on
Chatarra de acer acer
IGUR IGUR
2acer acer ci
ro
Peso Peso porc porcen entu tual al de carb carb no
IGUR IGUR
12-2 12-2
rc
C.
sico sico
Cl sifi sifica caci ci6n 6n de lo
12-2
321
cero cero
Mine Minera ra de hier hierro ro coqu coqu (car (carbo bon) n) piedr piedr caliza caliza
Homo Homo de oxig oxigen enac acio io Coque Afro
de acer acerac acio io
bdsi bdsico co
Oxfgeno
homo
Metal Ifquido
Elec Electr trod odos os de carb carbon on
Chatarra de acer acer
IGUR IGUR
2acer acer ci
ro
Peso Peso porc porcen entu tual al de carb carb no
IGUR IGUR
12-2 12-2
rc
C.
sico sico
322
de solu solubi bili lida da mentita
la
to fi-
~:,~: ~--:,-:
,-
(c
(b
IGUR IGUR -3 icro icrofo foto to rafi rafi lect lectr6 r6 ic de (a rlit rlit (b init init il stra stra do la if re ci en tarn tarn ri form form de la ce tita tita yent yentes es (x75 (x7500 00). ). (De he ki ha in an re ti of St l, Asso Associ ciat atio io of Iron Iron an Stee Stee Engi Engine neer ers. s.
BL
12-1 12-1 Co
AISI-SAE 1020
1040 1060 1080' 1095
1140 4140
4340 4620
521()(f 8620
9260
sici sici
acer acer
ISIISI-SA SA
Mn
sele selecc cc na
Si
Ni
(c rten rtensi sita ta reve reve st tr micr micr co stit stit
12-2
323
Clasificaci6n de los aceros
fe
10 subenfria-
fe practicamente
l a m a r te n s it a
Clasificaciones
bajo carbono,
C.
01
C.
Dlsefie un metodo
nurnero AISI alurninio
SOLUCION
estructura dos manera di tint s. mantenerlo
Fe
ah
esferas
0.0218
100
16
1.086% A'III
estructura
perlita
100
95
1.065%
COI1-
324
Ca ft lo 12
Aleac/ones ferrosas
(1)
ndurecimient
po disp rsion,
),
ra
-0
0; 1-0
Tiempo (Q)
Tiernpo
Hipoeutectoide
(b
IGUR -4 Resu sq er tico hipoeutectoides (b) hipereutectoides.
lo tr tamiento
Hipereutectoide
terr icos simp es
ra lo acer
(a
recocido intermedio.
!.
tamafio austenitizaci6n. El reco-
enfrfe
cido, normalizado
prod ciendo
100% >p
A. de A c m ;
12-3
Tratamientos termtcos simple
325
'" 14
-'" t::
.;; ;; t::
o» '""' OJ
.S:!
'-<
'OJ
'-'
VJ
.~
.:3
9; ("
.:!J
Cl.
VJ
c-, OJ
'o
'-'
'-<
'-'
-0
'-'
-0
:::::
'-<
'-' ='
<":l
.§ G.)
-0
tf:.
1.0
0.4
Peso porcentual de carbon
IGUR ro aj
-5 Ef ct ar
carb
esferoidizacion, ],
esferoidita
blanda ie
FI
id
RA
Un tr Al du ante peri do
ar larg s.
-6 sp r(De
Metal
Handbook .)
Aleacione
Ca it lo
ferrosas
01
Temperaturas crlticas
A3::::
Recocido intermedio Recocido
A,::::727°
AI:::: 727°C
830°C
::::5 57° 830
Acm::::
727°C 895°C
647° 727 30 ::::757°C 895 55 ::::950°C 7697°C
30::::757°C 55 ::::782°C 7- 0:
o se h
12-4 Tratamie tos termlcos lsotermlcos
recocido
isoterrnlc
austenitica
fo
fe
el
on
ya
ob
el di
ma
co (F,)
lo ac ro
la temperat ra
Acm.
ipoeutectoides
mentita (C,,) en lo hipereutectoides
I,
Tratamientos tetmicos isotermico
12-4
327
,-
Recocido isofermico
austenftica (bainita)
Tiempo
IGUR
-7
rata ie to
term co
re enid
la fase
uste itic
a+y Al
- - ~ - - - - - - - - - - ~ - - - ~ - - ~ - - - ---~--------'=="-----perlita
'":l
'i'5
Bainita ..:.:
f-
:100
0:
'"
OJ
Martensita
::l
10·)
10.1
lO
Tiempo (s
(a)
Fe,C :1 ':_., C':l
:l
y+ Fe,C
S()O
perlita Bainita ..:.:
f-
0:
30
C':l
::l
y+ martensita
Martensita 10
10-1
10
Tiempo (s
(b)
FI
10
RA
2-
Diagramas TTT
(b 10110.
de recocido isoterrni-
328
Aleacione
apft lo
ferrosas AI, la cementita
equilibrio, AI, perlita ri
ri
re
JEMPLO
2-
toid
Di eflo de un rata ient
terrmco
SOLUCION
la 0q
0m
segundos, Aproximadamente
pnmana Perlita
100
64%
rrita isotermico.
In er upci
de la tr nsform ci
lsotermtca
bainita.
12-5
Tr ta ie to
term co
te p/
reve id
rr
ta
329
\lO() X()O
70
::
40{)
I()~
'i
Tiempo (s
IGUR
·9
ru
FIGURA 12·1
"Plu as rt
sc ra
ini-
transformaci6n isotermica (x1500). (De Meta Handbook Vol. ., ci ty fo ta/s 1985.)
it
it te plicadas ezclas de micr constituyentes originan rara ez se roduce de manera intencio al
12-5 Tratamientos terrnlcos de templado
it nta
it
ro ie ades im redecibles
revenido
ta
te
esta estr ct ra
33
Aleacione
Ca it lo
ferrosas
~e,'i> -'"
':(\c~
C,-"c
.~300
<-:l
o.~c;
Resistencia
I!\o
cc<..~
0\)
SO ·c <-:l
::
.~
;::l
"'0
'<-:l
"'0
.;1
"'0
0\)
.
t§!.
:§
'v;
<"j
bJ) '::J
.2
.~
"'0
t§!.
.§ SO{)
Temperatur
de revenido (0C)
FIGURA 12-1 acer 1050
ra
re
is io
la
revenido
0me te
SOLUCION
A,
no
55
82SOe. M, es aproximadament
form ra
Austenit
retenida
12-5
Tratamientos termicos de templado
331
revenido
fr
FIGURA
-1
Aust
it
rete id
(b anca
re gras (x1000). (De Metals Handbook
Vol.
ri 1973.)
temperaturas
de
austenit
retenida termina-
12-13),
\;
30
'" l.J
FIGURA duce
la temperaturas
I'
Ca it lo
Aleacione
ferrosas
fu
grietas de jemplado
., (figura
12-15).
Martensita
Caliente
Templado
TempJado
Templado
FI RA 2rm ci6n de riet te lado ca sa as po sf rz resi cido ra te te la o. fi ur ilustr sarr ll sf rz s, tr sfor austenit en martensita durant el enfriamiento
li
ra
ro ula
TTT,
diseriad residuales s,
Tiempo
le rs
ci esfuerzo plado.
para redu rn
Tratamientos tetmicos de temp/ado
12-5
revenido
jo ca bo o.
tamafio
in
agua AB
lo id
de la caracteris
en salmuera 2-
Co fici
te
ci severi
te
lado
ra iv rs
di
de templado
e H
Aceite (sin
it r)
0.25
18
1.0
45
n a
Diagr ma de tr
90
sforma i6n de enfri mie to co tinuo in
_.. :::l
Tiempo
gr
TT (lln
nt
s)
(5)
ic
tr
334
pitu
Aleaciones ferrosas
100
10
10
Tiempo (s
FIGURA 12-1
terrni-
12-6
Templabilidad 0q
0q
La templabilidad
12-6
jo
rb
--------------.- ....
.;.::
;:;
'-'
'i'l ....
("l
....
Bainita
f-
C.l
:::l
y+ martensita
Martensita
Ion Ti rnpo (s (0)
.
r:I
:::l
. ;;
0.
f-
Tiempo (s
IGUR
2-
aleacion, eI modifica
la temper tura
336
Aleaciones ferrosas
Ca it lo 1000
90
60
500~~~~==.:::::E~~
0.2
0.4
0.
Peso porcentual de carbon
FIGURA fase Fe-F C.
ra
Revenido
Tiempo
FIGURA ia ra
-2 T,
ro usform
cero
12-7
Aplicaci6n de la templabilida
60
50 IJ.)
r. :::l
30
20
100
200 (Oe)
to
12-7
Apllcaclon de la templabilida te
Soporte
Distanci
Jominy
ri
pitu
338
Aleaciones ferrosas
70
50
..... s»
:s :::l
30
20 20
10
Di
FIGURA 12-2
30
mi
Curvas de templabilida
para varios aeeros
curv de templabilidad distanci Jominy
ABLA -3 elac la distanei Jominy
la
ntre la rapide
nfri
ie to
Rapide de (DC/s)
12-7
Aplicaci6n de la femplabilida
339
Dlsefio
PUIlIO
en-
apropiado.
SOLUCION
figura
12-23
(figu-
centro
Disefio
SOLUCION
POSI-
40
Aleaciones ferrosas
Ca it lo
2.0
..::
-0
10
(2 ,~
is 0.5
IGUR barr
10
16
16
16
-2 rafica rossma ti iz acer ra isti to me io
12
ra termin te la o.
la te
11/16
labili
ce tr
30 39 39
4.00
(agitada) n a
12-8 Aceros especiales
bono. Los aceros para
conformaci6n,
ademas
erramienta
4116
44
5116
42
3116
46
12-8
341
Aceros especiales
I. De
recimiento
1d
secundario
aceros.
0q
Los aceros
0q 12-25). Los ac ro al niquel,
acer
de carbono, muy bajo
SOil
austenitizados
galvanizado
ro emplomado
estafio.
FIGURA un matriz ferr ta (x S0 ). (De G. Speich, "Physica Metallurgy of Dual-Phase Steels", Founta Du l-Ph se St ls Th Metallurgi1981.)
342
12-9 Tratamientos de supe fici fati-
lent
ient
le tivo de la superficie A,
AI)'
profundida
de cementado.
gaste.
Carburizado
nitruraci6n carburizado,
ductil,
EI espe
po induccion.
t.
Ferrita perlita
Profundida (0)
FIGURA tensita.
de cementad (b)
(a En
reci ie to su
rf ci
ia te cale tamiento
ocaliz
o. (b S 6 1 0
12-9
Tratamientos de superficie
343
Alto
IGUR carbon
-2 resistente al desgaste
Dlsene
im
ra Engrane
Eje
IGUR
-2
Eje
ra
SOLUCI6N
alternative
EI EI la
ratura
pa-
344
Ca it lo
rn
Aleacione
ferrosas
ra ra
da
Al
---1.... ... (0)
( -
---I..... (b)
---I..... (c)
FIGURA 12-2 (c
struct ra
(a ra spue
ra fria ie to
un cero
lt te
labili
ru
Aceros inoxidables
12-11
en
345
te
id pued fo na
marten it se
venido.
-8
SOLUCION dura roduce la estructura 08
00
erlita
4340 Bainit it
iguiente
marten it
ac
la
12-11 Aceros inoxidable Los aceros inoxidables
elemento estabili ador de la fe rita
de solidus.
peratu
in
le
Aceros inoxidable
300/c
martensitico it
ia
346
Aleacione
apft lo
es
ferrosas
rc nt al
el carb
1500 (5
1000
0)
:=:c:
y+
0,1 es
FIGURA 12-3 te fa es hier o- ro la
0.2 rccn ua
0.3
0.4
el carb
rr -nfquel- arbono le
ra un 1B
Cr-8
Ni
jo
Aceros inoxidab/e
12-11
Composiciones
347
prop edades tfpi as de lo aceros inoxidables.
mecanica Acero
Cr
Estado
elonqacion
Austenftico:
95,000
Recocido
30,000
75,000
Recocido ma
185,000 304L
Recocido
0.03 % M
Recocido
35,000
0.08
Recocido
90,000
Recocido
Ferritico:
Recocido
0.12 0.12
Recocido
Martensftico:
I 4
Templado revenido Templado
rcvenido 440C
1.10 revenido
E nd u mi nt 17-4 17-7
or
on nd envejecimiento 240,000
0.09
nd
230,000
envejecirniento
ma mb netes
valvulas,
Aceros inoxidable
austenfticos
me
mq
mp
mi mo
mp
me
mi
mo mp Lo
mb no
bl
us ni
os
CC
ne
mi nt
nt
conforrnabilidad
re
ma ma
irnpacio
ma
me
Aleaciones ferrosas
pftulo
IGUR
-3
(a
cero noxi
le
rtensfti
(x500). (De Metals Handbook, Vol.
8,
co te ie
Ed., Am rica
ra
carbur
Soci ty fo
prim ri
tals 1972,1973.)
Lo aceros inoxidable en urecido
or precipitacio
PH contiene AI Nb
Ta
imie to po la transformacion rnartensftica. EI acer es calentad primer iad transform en martensita El recalentamient permit tene precipitados como el Ni.Al la martensita Se obtienen alta propiedade mecanicas, inclus co bajo contenidos de carbono. tu
le la
tr
posicion ir acer inoxidable duplex te de austenita. Esta combinacio proporcion un conjunto de propiedade mecanicas, resistenci la corrosion, conformabilida soldabili-
EJEMPLO
2-
inoxidables.
alto contenid
de nfquel
lo
n fq ue l D is e i e
ll
SOLUCION Result tardad
co
li lo reve ido, la urez pu ie
Pu ti esta rela
tamiento co recocido trabaj en frio tempiado cionad co la comp sici6n de lo aceros eneral austeniticos en tant qu lo aj nfquel on ferriticos rnartensfticos, Un iman comu corrient resultarfa atrafd po lo de bajo ruquel, ferriticos martensfticos, pero no sera atrafd po lo aceros austeruticos co alto contenidos de nf ue errfticos martensfticos. Para el proces de separacion se podrfa acepta esta prueba magnetica simple poco costosa.
12-12
ra
349
ndi
12-12 Las fundiciones 2% reaccion
hierros fundidos on aleaci ne 4% 3% Si, de 0.5%
hierro-carbono silici solidificacion
ue ti icamente experimentan la
eurectica. esquematica
gris io qu causan baja re istencia ductilidad La fundicio blanca fundicion maleable, de ie ro la co pr duce nodulos
aleacion
fragil, con terrnico
solidificacion.
in
compacto
dura
esferoidal contiene partiLa fundicion it ic
solidificacion. solidificacion
la
La reacci6n eutectlea (lmeas la figura Fe
Grafito en hojuelas
Perlita
N6dulo de grafit
Grafito compacto (vermicular)
••••••
••••
Esferoides de
•••• (e)
IGUR ro
-3 (e fu
ici6
rafito co
acto
Aleaciones ferrosas
Ca it lo 12
duce hierro fundid
EI sistema
blanco
(12-2)
grafito
-i
solidas -4
to
la fundici6
promueven
c1ea i6
blan a.
de grafit
fr
la
100
,--------------------
---.1l '-... .....
grafiro
4()O
120()
'grafito 0)
--
y+
oo +y
000
- - - - - - - - - - - - ~ - - - - -a
grafito
a+Fr;;,C 4(}()
Fe
FIGURA -3 ia ra fa es ierr -c rb strand la relaci entr os uili ri estables hierro-grafito (Hneas s6lidas) la reacciones metaestables hierro-cementita (lfnea punteadas.)
equivalent
EC
Si
de carbon
(EC): (12-3)
12-13
La re
i6
---t lI.
eute toid
Caracterfsticas
en lo hierro
ro
cci6
la fu dici
351
es
fu dido
la propic
1 2 -4 )
grafito
recocido (0
ie
do
matriz
bainita, miento.
Templado (rnartensita +grafi~o Logaritm
ra
12-13 Caracterfsticas
de tiempo
ra
produc lo
Fu dici6n gris La fundicion
.:
rr
de la fu di io es
ri
ie
celdas
utecti as
C'~-:~~>
hoiu",,:_:__.;; as peq_~
352
20 al 80;
20 12,000 ps (figur
TABL
-5 Propiedade
tfpica de la fundiciones.
Resistencia mecanlca at
Fundicione
20,000 la matriz femtica pro12-36),
Esfuerzo ec
grises
Clase Clase 40
28,000--54,000 44,000--66,000
Clase 60 Fundicione
maleables:
32510 35018
53,000
70003 90001 Fundicione
10 18
35,000 50,000
Ferntico Ferrftico Perlftico
105,000
90,000
60,000 65,000
40,000 45,000
Perlitico
diictiles:
60--40-18 65-45-12 80-55-06 100-70-03 120-90-02
18 12
Recocido Ferrftic
fundid
Perlftic
fundid
Normalizado
baja resistenci alta resistenci
120,000
90,000
40,000 65,000
28,000 55,000
Templado
% F 80% Perlftico
b)
FIGURA 12-3 (x100).
(a Esquem
(b
icrofoto raHa
ju la
revenido
gr fito
ierr fu
id
ri
Caracterfsticas
12-13
ro ucci
fu
ic on
';;:j
c.. c:
50,000
V>
c:
4(),OOO .::l ::
:lO.O()O~
II
c:
2(),00
-,
II
:;;
'':;; II
c:.::
ro,ooo~
FIGURA 12-3 friamiento
()
iarn tr
la
ri
re
ne grises
rr (pig)
vibracion,
Fundici6
blan
Diseiio
SOlUCION
no
co toso
.c porcro-
cormin.
Fundici6
al able :-
354 mi
mi
me bu na
ma
mp
me
ma
mi nt maiz.
mi mb na
no
nc ma me
grafltizacion se
tenita
(PEG), la
n s o rm a
me
mp
du nt
nf
m i n to .
fundicio
ma me grafltlzaclon
maleable [erritica,
mp ma
S EG )
comparacion
mp
mp
fundicio
mb
maleable perlitica
aire,
en aceire, para
o rm a r p e
reviene l a m a r c n si ta n c m en t n d
mp
ma
disminuye,
na
Fundici6n ductll
nodular me
ur
(fi-
12 1. Desulfurizacion
hojuelas.
Se ob en
me mo
nodulacion
2. Nodulacion toda fa qued
elimina
cualquier
liquido
1000
800 .
::l
.
.
.
.
.
.
.
_---------
760°C
-
. . . . . . . .
Revenido
Tcmplado en aire
agua
Hierro maleable
200
ferritico
Hierro maleable perluico 10
20
30
Tiempo (h
FIGURA 12-3
Tratamientos terrnico para la fundicione
maleable
ferritic
perlitica.
12-13
FIG~lJRA12-38 rf (c (x rica ociety fo
Caracteristicas
355
produccion de la fundicione
(x fi re tals
(b (c rovi 1972 1973.]
ta
Ha db
k, Vol.
8,
C. Desafor-
Desulfurizacion
FIGURA 12-3
Di
Nodulacion
rama
sq
tico
trat
Inoculacion
ie to de la fu
ic 6n
ctil
La atenuacion,
3. Inoculacion. li ific
an
co inoculacion tarnbien se ater iz
el ie
ie
ca ductilida
i.:b
3. ductil,
356
grafit
en hojuelas
esfe oidal, co
cular, ta
E1grafit compacto pennit
umer sa barras re ondeadas interconecta as al nucleo
propie-
it
(b)
matriz ferrit rlit (x S0).
(bla ca
(e
rlit
(x
ri rr 0) (c Hi rr
ctil
FIGURA 12-4 struct ra la fundici6 de grafit compacto on matriz ferrit (bla ca de perlit (gris) (x2S0)
EJEMPLO 12-11
is
ic
0.015% Mg
(a
FIGURA fu dido on tr
vermi-
il resistencias mecanica
la ib aproximadament
ra it
Diseiio de hi rr ie
undido lo
to
(b rm liza
ti co
12-13
Caracteristicas
produccion de la fundicione
357
SOLUCION
ca
te rfan lo apropiados
te diictil. Si embario
EJEMPLO 12~12
Diseiio la
la
SOLUCION mevidrio.
oEste
ed
ld
io
as
la
to
lo ju
qu aument vez le
te ia to
te
lo aleaci
tratamie to termic
alto carb na na estructura
erlitica gr es conteniend
FeJC laminar.
tr co
ivid
