Clasificación de Aceros •
Aceros Grado Herramienta Aceros Inoxidables •
Contenido
Introducción
Aceros Grado herramienta
Clasificación de los aceros Aceros al Carbón Grado Herramienta Aceros Aleados Aleados Grado Herramienta Clasificación AISI
Aceros Inoxidables
Aceros Inoxidables Ferríticos Aceros Inoxidables Martensíticos Aceros Inoxidables Austeníticos
Contenido
Introducción
Aceros Grado herramienta
Clasificación de los aceros Aceros al Carbón Grado Herramienta Aceros Aleados Aleados Grado Herramienta Clasificación AISI
Aceros Inoxidables
Aceros Inoxidables Ferríticos Aceros Inoxidables Martensíticos Aceros Inoxidables Austeníticos
Inroducción
La clasificación del acero se puede determinar en función de sus características: características: Composición Química
Clasificación por
Propiedades
Aceros al Carbono Aceros Aleados Aceros de Baja Aleación Ultra-resistentes Aceros Inoxidables Acero Grado Herramienta
Uso Aceros Estructur Estructurales ales
Acero Grado Herramienta
Los aceros grado herramienta son aceros diseñados especialmente especialmente para cortar o dar forma al material en un producto terminado o
Pequeños cambios de forma durante el endurecimiento Riesgo mínimo de agrietamiento durante el endurecimiento Buena resistencia Buena resistencia la desgaste Excelente maquinabilidad Velocidad de enfriamiento definida durante el endurecimiento
Temperatura de endurecimiento definida Resistencia a la decarburizacion Resistencia al ablandamiento cuando es calentado (red hardness)
Existen dos grandes tipos de aceros grado herramienta:
Los aceros al carbono grado herramienta Los aceros aleados grado herramienta
Aceros al carbono grado herramienta
Se utiliza en secciones delgadas. La dureza es baja. No conservan su dureza a elevadas temperaturas por encima de los 150°C Se ablanda rápidamente
% de Carbono
Usos
0.6 0.75
Se usa para piezas de maquinaria, cinceles, tornillos de presión
0.75 0.9
Martillos y dados para forjar
0.9 1.1
Taladros, cuchillas, sierras, cuchillas de corte, servicio pesado de corte
1.1 1.25
Taladros pequeños, herramientas de torno, maquinas de afeitar, ligeros bordes cortantes donde es necesaria dureza extrema y formas exactas
–
–
–
–
Aceros aleados grado herramienta
Son empleados en herramientas de manufactura cuando la vida útil de los aceros al carbón no es suficiente. Aceros aleados grado herramienta
Baja aleación
Conservan alta dureza a temperaturas hasta de 250°C
Media aleación
Alta aleación
Mantienen durezas altas hasta temperaturas de 620°C. Altas propiedades de corte después de un TT adecuado.
Aceros aleados grado herramienta…
Aceros al Mn Aceros al Cr
• • •
•
• •
•
Cr
•
Endurecidos en aceite No deformables Tendencia mínima de agrietamiento
El cromo comunica dureza y una mayor penetración del temple Pueden ser templados en aceite. Utilizados para la fabricación de láminas Aceros al Bajo cromo (0.2 1.1%Cr + 0.25% V) Aceros al alto cromo (12 18% Cr + 0.5 % Ni + 1.0% V) Mantienen su dureza hasta los 425°C –
–
•
Aceros grado herramienta
Al Carbono
Aleados
Join Industry Conference (JIC) EE.UU.
AISI
Medio de templado Composición Aplicación de la herramienta
Tipo
Abreviatura
Aceros templados en Agua
W
Aceros de baja aleacion
L
Aceros para moldeo
P
Aceros resistentes al impacto
S
Aceros para trabajo en caliente H
H10 a H19: Cromo H21 a H26: Tungsteno H42 y H43: Molibdeno
Aceros para trabajo en frio
A: alta estabilidad de forma, distribución de carburos homogénea D: alto contenido de Cr, excelente resistencia al desgaste, agrietamiento durante el endurecimiento O: Bajo contenido de aleantes, baja dureza, endurecido en aceite, bajo costo.
Aceros de alta velocidad HSSs
M: Molibdeno T: Tungteno
Aceros Templados en Agua (W)
Características:
Son altamente empleados debido a su bajo costo, buena tenacidad y excelente maquinabilidad. Poca profundidad de endurecimiento Baja resistencia al ablandamiento a altas temperaturas. Alta resistencia al desgaste superficial.
Aplicaciones:
Dados de corte Brocas Cuchillas de corte Cinceles Martillos Dados de forja Grifos Dados para joyería. Dados para trabajo en frio.
Ventajas
Representan un gran porcentaje de todas las herramientas de acero. Costo muy reducido.
Desventajas
Generalmente piezas pequeñas. No se utiliza en usos intensos o temperaturas elevadas Debido a su baja dureza se usan en secciones delgadas
Frágiles Se ablandan cuando son expuestos prolongadamente a temperaturas superiores a los 150°C
Aceros de baja aleación (L)
Características
Su principal componente es el cromo o el vanadio. Contenidos de carbón de 0.5 1.1 %w/w Pequeñas cantidades de níquel y molibdeno Debido a su pequeña cantidad de aleantes poseen poca dureza. Esta dureza puede ser incrementada si son templados en aceite. –
Aplicaciones
Para martillos Dados Taladros
Aceros para moldeo (P)
Características
Sus principales elementos aleantes son cromo y níquel. Bajos contenidos de carbón (0.1 0.3% w/w) Alcanzan su máxima dureza si son enfriados al aire –
Aplicaciones
Como su nombre lo indica son usados para moldes donde las presiones son elevadas y temperaturas relativamente bajas (~ 200°C) Como abrasivos en algunos polímeros, cerámicos y metales.
Ventajas
Alta dureza Resistentes a altas presiones
Desventajas
Temperaturas de trabajo alrededor de los 200°C. A temperaturas elevadas se ablandan.
Aceros Resistentes al Impacto (S)
Características
Contienen combinación de: Cr-W, Si-Mo, o Si-Mn. Obtienen una dureza y cualidades al desgaste excelentes al ser templados. Son los mas duros de los aceros grado herramienta. El mas común es el 0.6% de Carbono, con tungsteno, cromo o vanadio.
Aplicaciones
Ventajas
Hojas de desarmadores Cuchillas de corte Cinceles Clavos de impacto Remachadoras
Buena dureza Las aleaciones mejoran la resistencia a la abrasión y su comportamiento en trabajos en caliente.
Desventajas
Tienen una tendencia a distorsionarse fácilmente, puede ser minimizada si es templada en aceite.
Aceros para trabajo en caliente (H)
Características
Bajo ablandamiento a elevadas temperaturas. Contenido de carbón relativamente bajo (0.3 0.4% w/w) Se dividen en tres grandes grupos dependiendo de su elemento aleante: –
Cr W Mo
Elemento
Simbología
Características
Cromo
H10 H19
Bajamente aleado (3 a 5% Cr), baja dureza
Tungsteno
H21 H26
Bajo contenido de carbón, gran estabilidad a altas temperaturas, presentan la dureza mas elevada del grupo H
Molibdeno
H42 y H43
Comparados con los aceros al tungsteno los costos son mas bajos, por los que son ampliamente utilizados
–
–
Aceros para trabajo en frio (A,D,O)
Características
Las temperaturas de trabajo son bajos 200 260°C Se dividen en tres grupos –
Grupo A: aceros endurecidos al aire Grupo D: aceros con alto carbón y cromo Grupo O: aceros endurecidos en aceite
No cambian su tamaño al ser templados
Grupo
Características
A
Alta estabilidad de forma, distribución de carburos homogénea.
D
Alto contenido de Cr, excelente resistencia al desgaste, agrietamiento durante el endurecimiento. Bajo contenido de aleantes, baja dureza, endurecido en aceite, bajo costo.
C
Aceros de alta velocidad (HSSs)
Características
Elevada dureza para cortes de alta velocidad Elevada dureza en rojo Se dividen en dos grupos dependiendo de sus elementos aleantes
Grupo M: Molibdeno (posee una mayor dureza que el grupo T) Grupo T : Tungsteno
Tipo
Abreviatura
Aceros templados en Agua
W
Aceros de baja aleación
L
Aceros para moldeo
P
Aceros resistentes al impacto
S
Aceros para trabajo en caliente H
H10 a H19 H21 a H26
Dureza
57 64 HRC (secciones reducidas) –
40 55 HRC –
H42 y H43 Aceros para trabajo en frio
A D
59 60 HRC –
O Aceros de alta velocidad HSSs
M
66 70 HRC
T
67 HRC
–
Acero Inoxidable
Generalmente es un acero de bajo carbono con un contenido mínimo de 10.5% de Cr en peso que lo hace un material resistente a la corrosión.
Propiedades •
s. XX •
Cr
•
•
Película
Se descubrió que adicionando más de 10% de cromo al acero, éste no presentaba oxido de fierro bajo condiciones normales.
Suele unirse primeramente con el oxígeno del aire para formar una delgada película transparente de óxido de cromo sobre la superficie del acero.
Excluye la oxidación adicional del acero inoxidable.
CAPA PASIVA
•
En el caso de que ocurra daño mecánico o químico, esta película es auto reparable en presencia de oxígeno.
Si se rompe la película pasiva, al entrar en contacto el cromo del acero inoxidable con el oxígeno, se regenera la película.
Clasificación Particulares estructuras cristalinas - Austenita - Ferrita - Martensita - Dúplex (γ+ α) Aleaciones endurecidas por precipitación basadas más en el tipo de tratamiento térmico.
Aceros Inoxidables Austeníticos
Mayor número de aleaciones disponibles (AISI 200 y 300) Excelente formabilidad y superior resistencia a la corrosión.
Características: Excelente resistencia a la corrosión. Endurecidos por trabajo en frío y no por tratamiento térmico. Excelente soldabilidad. Excelente factor de higiene y limpieza. Formado sencillo y de fácil transformación. Tienen la habilidad de ser funcionales en temperaturas extremas. Son no magnéticos. •
•
•
•
•
•
•
Se obtienen adicionando elementos gamágenos, como Ni, Mn y N. El contenido de Cr generalmente varía del 16 al 26%, proporcionando una resistencia a la oxidación (650º C). Su contenido de C es del rango de 0.03 al 0.08%. Esta familia se divide en dos categorías: Alto contenido de Ni Hasta 2% de Mn Puede contener Mo, Cu, Si, Al, Ti y Nb. En ciertos tipos se usa S o Se para mejorar su habilidad de ser maquinados. •
•
SERIE 300 AISI Aleaciones Cr-Ni
SERIE 200 AISI Aleaciones Cr-Mn-N
•
•
Menor cantidad de Ni. Contenido de Mn de 5 a 20%. La adición de N incrementa la resistencia mecánica. •
•
Ejemplos:
303 Especial para propósitos de maquinado. Buena resistencia a la oxidación en ambientes de hasta 900º C. Para cortes pesados. Fabricación de partes de bombas, bushings, partes maquinadas y flechas.
309 Alta resistencia mecánica, tenacidad Excelente resistencia a la oxidación (hasta 1000º C). Calentadores de aire, equipo químico de proceso, partes de quemadores de turbinas de gas e intercambiadores de calor.
Aceros Inoxidables Ferríticos
Resistencia a la corrosión de moderada a buena Endurecidos moderadamente por trabajo en frío Son magnéticos Su soldabilidad es pobre Recocido suavidad, ductilidad y resistencia a la corrosión
Cromo: 10.5 a 30% Carbono del orden 0.08%. Mo, Si, Al, Ti, Nb
Ejemplos
405 Grado soldable del tipo 410 Utilizado en partes resistentes al calor Equipo para refinación de calor, racks para templado de acero.
446 Mayor resistencia a la corrosión de los de su clase Uso en atmósferas azufrosas a altas temperaturas (1000º C). No apto en aplicaciones que requieran alta resistencia mecánica. Fabricación de bases para tubos de RX, partes de quemadores, tubos para pirómetros, válvulas y conectores, etc.
Aceros Inoxidables Martensíticos Sus características son: Moderada resistencia a la corrosión Endurecibles por tratamiento térmico (resistencia mecánica y dureza) Son magnéticos Es de pobre soldabilidad
Cromo: 10.5 a 18% Carbono< 1.2%.
Ejemplos
403. Empleado en partes sometida a altos
esfuerzos y donde se requiere resistencia al calor, corrosión, desgaste abrasivo o erosión.
416. Ductilidad y formabilidad que el 410. Se
utiliza en conectores, cerraduras, cabezas de palos de golf, partes de bombas, flechas, partes para válvulas.
Aceros Inoxidables Dúplex
Aleaciones Cr-Ni-Mo Son magnéticos No pueden ser endurecidos por tratamientos térmicos Buena soldabilidad La estructura dúplex mejora la resistencia a la corrosión de fractura bajo tensión en ambientes con iones de cloruro.
Cromo 18 - 26% Níquel de 4.5 a 6.5%. Ni, Mo, Cu, Si y W imparten características de resistencia a la corrosión.
Aceros Inoxidables endurecibles por precipitación
Alternativa a los aceros inoxidables austeníticos cuando se desea asociar elevadas características mecánicas y de maquinabilidad. Son aleaciones Fe-Cr-Ni. Se caracterizan por la resistencia mecánica (TT envejecimiento). Están patentados y frecuentemente se les designa con las siglas de la empresa productora.