ELEMENTOS ALEANTES Y SU INFLUENCIA EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS
ALUMINIO:- EL ALUMINIO ES UN FUERTE DESOXIDANTE Y SE COMBINA CON EL NITROGENO REDUCIENDO LA SUSCEPTIBILIDAD DE DEFORMACION POR ENVEJECIMIENTO, EN PEQUEÑAS CANTIDADES RESTRINGE EL CRECIMIENO DEL GRANO. JUNTO CON EL NITROGENO FORMA NITRUROS DE ALTA DUREZA. MEJORA LA RESISTENCIA A LA ESCAMACION (OXIDACION) A TEMPERATURAS ALTAS.
CARBONO:- (C)
EL CARBONO ES UN ALEANTE QUE SE ENCUENTRA PRESENTE EN TODOS LOS ACEROS HASTA EN UN 2%, PERO GENERALMENTE DE 0.04 A 0.50 %, ALCANZANDO AMPLIA CARB RBON ONO O PU PUED EDE E EXIS EXISTI TIR R EN EL INFLUE INFLUENCI NCIA A SOBRE SOBRE ELLOS. ELLOS. EL CA ACERO EN FORMA COMBINADA COMO CARBURO DE FIERRO, ADEMAS DEL CARBONO, TODOS LOS ACEROS NO ALEADOS CONTIENEN SILICIO, MANGANESO, FOSFORO Y AZUFRE QUE SON INTRODUCIDO SIN NINGUNA INTENCION DURANTE EL PROCESO DE FABRICACION. SE OBTIENE UN ACER AC ERO O ALEA ALEADO DO CON CON LA AD ADIC ICION ION DE OTRO OTROS S ELEM ELEMEN ENTO TOS S PA PARA RA LA OBTENCION DE EFECTOS ESPECIFICOS Y EL INCREMENTO INTENC INTENCIOA IOANA NAL L DE MANGA MANGANES NESO O Y SILICI SILICIO. O. CONFOR CONFORME ME AUMENT AUMENTA A EL CONTENIDO DE CARBONO, MEJORAN LAS PROPIEDADES MECANICAS DE RESIST RESISTENC ENCIA IA Y DU DUREZ REZA, A, PERO PERO LAS PROPIE PROPIEDAD DADES ES DE ELASTI ELASTICID CIDAD, AD, FORJAB FORJABILI ILIDA DAD, D, SOLDAB SOLDABILI ILIDAD DAD Y CORTE CORTE TIEDE TIEDEN N A DESMOJ DESMOJORA ORAR. R. EL CONT CONTEN ENID IDO O DE CA CARB RBON ONO O NO INFL INFLUY UYE E SU SUST STAN ANCI CIAL ALMEN MENTE TE EN LA RESISTENCIA A LA CORROSION EN AGUA, ACIDOS O GASES CALIENTES. EN ACEROS QUE TRABAJAN A TEMPERATURAS ALTAS (850 – 1100°C), LA RESIST RESISTENC ENCIA IA A LA TENSIO TENSION N AU AUMEN MENTA TA SIGNIF SIGNIFICA ICATIV TIVAME AMENTE NTE,, COMO COMO OCURRE CON LOS ACEROS CON ALTO CONTENIDO DE CROMO Y NIQUEL AL 0.40% DE CARBONO FUNDIDOS EN FORMA ESTATICA O CENT CE NTRI RIFU FUGA GADA DA,, PERO PERO NO ROLA ROLADO DOS S NI FORJ FORJAD ADOS OS.. EL CA CARB RBON ONO O FORMADOR DE AUSTENITA (30 VECES MAS QUE EL NIQUEL) EN ALGUNAS OCACIO OCACIONA NAS S PUEDE PUEDE REMPLA REMPLAZAR ZAR AL NIQUEL NIQUEL CON LA CONSEC CONSECUEN UENTE TE ELIMINACION DE LAS FASES FERRITA Y SIGMA. EN CANTIDADES DE 0.2%
O MAYORES, REDUCE LA DUCTILIDAD A TEMPERATURAS AMBIENTES Y ELEVADAS DEBIDO A LA PRECIPITACION DE CARBUROS.
COBALTO (Co):- EL COBALTO NO FORMA CARBUROS, IMPIDE EL CRECIMIENTO DEL GRANO A TEMPERATURAS ALTAS; MEJORA NOTABLEMENTE LA RESISTENCIA DEL TEMPLE Y DE TENSION EN CALIENTE, ES UN ELEMENTO ALEANTE COMUN EN LOS ACEROS DE ALTA VELOCIDAD EN LOS ACEROS PARA TRABAJAR EN CALIENTE Y EN MATERIAS PRIMAS RESISTENTES AL CALOR. ACTUA FAVORABLEMENTE EN LA FORMACION DE GRAFITO E INCREMENTA NOTABLEMENTE EL MAGNETISMO RESIDUAL, LA FUERZA COERCITIVA Y LA CONDUCTIVIDAD TERMICA, ESTO LA VUELVE BASICO PARA LOS ACEROS Y LAS ALEACIONES CON ALTO GRADO DE MAGNETISMO PERMANENTE, AGREGADO HASTA EN UN 15% EN ACEROS CON ALTO CONTENIDO DE CROMO Y NIQUEL, AUMENTA LA DUREZA Y MEJORA LA RESISTENCIA AL CALOR POR EL INCREMENTO QUE PROPORCIONA A LA TEMPERATURA LIMITE SUPERIOR, PERMITIENDOLES TRABAJAR EN CONDICIONES MAS SEVERAS.
CROMO (Cr):-
EL CROMO INCREMENTA LA DUREZA, LA RESISTENCIA Y REDUCE LIGERAMENTE LA ELASTICIDAD. MEJORA LA RESISTENCIA AL CALOR A LA EXCAMACION (OXIDACION ) A TEMPERATURAS ALTAS. JUNTO CON EL CARBONO FORMA UN CARBURO DE ALTA REISTENCIA AL DESGASTE, CONFORME AUMENTA EL CONTENIDO DE CROMO, LAS PROPIEDADES DE SOLDABILIDAD DECAEN, AUMENTA LA RESITENCIA A LA TENSION DEL ACERO DE 8 A 10 Kg./mm2. POR CADA PUNTO PORCENTUAL DE CROMO AGREGADO, TAMBIEN INCREMENTA EL PUNTO DE CEDENCIA PERO NO A LA MISMA VELOCIDAD Y LA RESISTENCIA AL IMPACTO SE REDUCE. LOS ACEROS CON ALTO CONTENIDO DE CROMO SON REISTENTES A LA CORROSION. EL CROMO ES SOLUBLE EN FIERRO Y SE UTILIZA AMPLIAMENTE PARA PROPORCIONAR RESISTENCIA A LA CORROSION, ABRASION Y DESGASTE SUPERFICIALES, EN CANTIDADES DE 11.5 A 30% MEJORA NOTABLEMENTE LA RESISTENCIA A LA OXIDACION Y CARBURACION A ALTAS TEMPERATURAS, TAMBIEN ES FUERTE FORMADOR DE FERRITA, PERO UN EXCESO DE ESTA, REDUCE LA ESTABILIDAD METALURGICA POR LA FORMACION DE LA FASE
SIGMA, DANDO POR RESULTADO UNA ESTRUCTURA FRAGIL, AUMENTO DE DUREZA, RESISTENCIA A LA CORROSION REDUCIDA Y TENECIDAD MUY POBRE.
COBRE (Cu):- EL COBRE ELEVA LA RESISTENCIA Y EL PUNTO DE CEDENCIA DEL ACERO, PERO REDUCE SUS PROPIEDADES DE ELASTICIDAD. UN BAJO CONTENIDO DE COBRE EN EL ACERO MEJORA LAS PROPIEDADES DE RESISTENCIA A LA CORROSION (HERRUMBRE) CUANDO SE EXPONE A LA INTEMPERIE, ES UN AGENTE ROBUSTECEDOR DE LA ESTRUCTURA METALURGICA.
MANGANESO (Mn):- EL MANGANESO SE ENCUENTRA PRESENTE EN TODOS LOS ACEROS EN CANTIDADES QUE ALCANZAN HASTA EL 2%. ES UN ELEMENTO IMPORTANTE PARA CONTROLAR LA ESCORIA EN FUNDICIONES. MEJORA LAS PROPIEDADES DE RESISTENCIA DEL ACERO, DAÑANDO LIGERAMENTE SU ELASTICIDAD E INFLUYE FAVORABLEMENTE SOBRE LAS PROPIEDADES DE SOLDABILIDAD Y FORJA, INCREMENTA LA RESISTENCIA A LA TENSIONAPROXIMADAMENTE EN 10 Kg/mm2 POR CADA PUNTO PORCENTUAL DE MANGANESO AGREGADO DENTRO DE UN RANGO DE 1 A 3%. EN UN RANGO DE 3 A 8%, EL INCREMENTO DE RESISTENCIA SE ELEVA MAS LENTAMENTE Y CON MAS DE 8% EMPIEZA A DECAER. EL PUNTO DE CEDENCIA SE COMPORTA EN FORMA SIMILAR. UN ALTO CNTENIDO DE MANGANESO EN PRESENCIA DE CARBONO, INCREMENTA SUSTANCIALMENTE LA RESISTENCIA AL DESGASTE, AUMENTANDO EL ESPESOR DE LA CAPA ENDURECIDA. EL MANGANESO TAMBIEN CONTRIBUYE A MEJORAR LA RESISTENCIA Y LA DUREZA, PERO EN MENOR GRADO QUE EL CARBONO, SIENDO MUY NOTARIA ESTA PROPIEDAD EN LOS ACEROS CON BAJO CONTENIDO DE CARBONO EL MANGANESO EN CANTIDADES MODERADAS, TIENEN POCO EFECTO EN LAS PROPIEDADES MECANICAS Y EN LA RESISTENCIA A LA CORROSION A TEMPERATURAS ELEVADAS.
MOLIBDENO (Mo):- LA FUNCION PRINCIPAL DEL MOLIBDENO CONSISTENTE EN AUMENTAR LA DUREZA Y TENACIDAD DEL
ACERO. MEJORA LA RESISTENCIA A LA TENSION, ESPECIALMENTE A LA RESISTENCIA AL CALOR, E INFLUYE FAVORABLEMENTE SOBRE LAS PROPIEDADES DE SOLDABILIDAD, UN ALTO CONTENIDO DE MOLIBDENO EN EL ACERO, DIFICULTA LOS TRABAJOS EN FORJA, NORMALMENTE SE UTILIZA COMBINADO CON CROMO, SI SE UTILIZA EN COMBINACION CON CROMO Y NIQUEL PUEDE OBTENERSE VALORES ALTOS DEL PUNTO DE CEDENCIA Y DE RESISTENCIA A LA TENSION, TIENE FUERTE TENDENCIA A FORMAR CARBUROS. EL MOLIBDENO ES UN ELEMENTO QUE SE PUEDE ESCOGER PARA TRABAJAR CON ACEROS DE ALTA VELOCIDAD Y TRABAJO EN CALIENTE; TAMBIEN CON ACEROS AUSTENITICOS RESISTENTES A LA CORROSION Y ALTAS TEMPERATURAS, TIENDE A PROMOVER LA FORMACION DE LAS FASES SGIMA DENTRO DE CIERTOS LIMITES DE COMPOSICION QUIMICA, POR LO QUE DEBERA CONTOLARSE SU BALANCE QUIMICO.
NITROGENO (N):- EN CANTIDADES HASTA DE 0.25% EN ACEROS AUSTENITICOS ESTABILIZA LA ESTRUCTURA E INCREMENTA LA DUREZA, ESPECIALMENTE EL PUNTO DE CEDENCIA, ASI COMO LAS PROPIEDADES MECANICAS A TEMPERATURAS ALTAS. COMO FORMADOR DE AUSTENITA PROMUEVE LA DUCTILIDAD DE LA ESTRUCTURA, ELIMINANDO LA FORMACION DE LAS FASES FERRITA Y SIGMA. REDUCE LA DUCTILIDAD A TEMPERATURA AMBIENTE, POR LO QUE DEBE EVITARSE TRABAJAR CON CARGAS REPETIDAS O CICLICAS., EL NITROGENO PERMITE ALCANZAR ALTA DUREZA SUPERFICIAL A TRAVES DE LA FORMACION DE NITRURO DURANTE EL PROCESO DE NITRURACION. EN CANTIDADES EXCESIVAS PRODUCE POROSIDAD EN FUNDICIONES, POR LO QUE EL NIVEL DE NITROGENO EN ALEACIONES CON ALTO CONTENIDO Y NIQUEL FUNDIDAS EN ARENA NO DEBE EXCEDER EL 1% DEL CONTENIDO DE CROMO.
NIOBIO – COLUMBIO, TANTALIO (Nb-Cb, Ta):-
ESTOS ELEMENTOS APARECEN CASI SIEMPRE JUNTOS Y SON MUY DIFICILES DE SEPARSE, POR LO GENERAL SON ALEADOS JUNTOS Y SE USAN PRINCIPALMENTE COMO ESTABILIZADORES. EVITAN LA PRECIPITACION DE CARBUROS ENTRE 500 Y 800°C. SIENDO UNOS
ESTABILIZADORES EFECTIVOS CONTRA EL ATAQUE CORROSIVO EN ZONAS DESPROVISTAS DE CROMO, FACTOR MUY IMPORTANTE PARA LOS ACEROS AL CROMO-NIQUEL CON BAJO CONTENIDO DE CARBONO (MENOS DE 0.10%), QUE PUDIERAN SER SUSCEPTIBLES EN LA ZONA DE SOLDADURA Y PARA DETERMINADAS CONDICIONES DE TRABAJO, PRODUCTOS CORROSIVOS, EESFUERZOS REPETIDOS O CICLICOS. MEJORA LA RESISTENCIA Y LA DUREZA A TEMPERATURAS ELEVADAS. DIFIERE CON EL TITANIO COMO ESTABILIZADOR POR NO PRESENTAR PROBLEMAS EN LA FUNDICION (FUNDUCION DEFECTUOSA, INCLUSIONES DE OXIDO Y SEGREGACION). EN CANTIDADES MAYORES AL 1%, ORIGINA PROBLEMAS EN LA SOLDADURA DE ACEROS INOXIDABLES TIPO 18% Cr – 8% Ni CON BAJO CONTENIDO DE CARBONO EN ESPESORES DE 25 mm. (1”) Y MAYORES, POR FRACTURACION DEL MATERIAL BASE.
NIQUE (Ni):- EN EL CAMPO DEL ACERO ALEADO, EL NIQUEL ES UN ELEMENTO ALEADO PARA USARSE ESPECIALMENTE EN ACEROS AUSTENITICOS, ACEROS RESISTENTES A LA CORROSION Y A LA ESCAMACION, ASI COMO CON ACEROS TRATADOS TERMICAMENTE PARA MEJORAR SU TENACIDAD, INCREMENTA LA RESISTENCIA DEL ACERO, PERO MENOS QUE EL SILICIO Y EL MANGANESO, CON REDUCCION MUY LIGERA DE ELASTICIDAD, EN COMBINACION CON CROMO PROPORCIONA BUENAS PROPIEDADES DE SOLDABILIDAD E INCREMENTA NOTABLEMENTE LA RESISTENCIA AL IMPACTO EN ACEROS ESTRUCTURALES, ESPECIALMENTE A TEMPERATURAS CRIOGENICAS. EN CANTIDADES DE 8 A 60%, SIENDO UN FUERTE FORMADOR DE AUSTENITA, MANTIENE LA ESTABILIDAD METALURGICA ELIMINANDO LAS FASES FERRITA Y SIGMA. AUMENTA LA RESISTENCIA A LA FATIGA Y A LA DUCTIBILIDAD, AUMENATA LA RESISTENCIA ELECTRICA Y REDUCE LA CONDUCTIVIDAD TERMICA. MEJORA LA RESISTENCIA EN ATMOSFERAS CARBURANTES Y REDUCTORAS. REDUCE LA TENDENCIA EN ATMOSFERAS SULFUROSAS.
FOSFORO
(P):-
GENERALMENTE, EL FOSFORO SE HA CONSIDERADO PERJUDICIAL AL ACERO, POR LO QUE SIEMPRE SE
HA PROCURADO CONSERVAR SU CONTENIDO EN ACEROS (CON ALTO GRADO) A UN NIVEL MAXIMO DE 0.03 A 0.05%.
AZUFRE (S):- EL AZUFRE PRODUCE FRAGILIDAD, HACIENDO QUEBRADIZO EL ACERO CUANDO SE ENCUENTRA EN CANTIDADES MAYORES QUE 0.04%. PARA PROPORCIONAR MEJORES CONDICIONES DE MAQUINADO EN ALGUNOS ACEROS, SE AGREGA HASTA 0-30% PARA QUE LAS PEQUEÑAS INCLUSIONES DE SULFURO DISTRIBUIDAS ALTEREN LA COHESION METALICA Y CONTRIBUYEN A LA FORMACION DE VIRUTAS CORTAS.
SELENIO (Se):- AL IGUAL QUE EL AZUFRE, EL SELENIO SE UTILIZA PARA MEJORAR LAS CONDICIONES DE MAQUINABILIDAD. EN LOS ACEROS INOXIDABLES REDUCE LA RESISTENCIA A LA CORROSION EN MENOR GRADO QUE EL AZUFRE.
SILICIO (Si):- AL IGUAL QUE EL MANGANESO SE ENCUNTRA PRESENTE EN TODOS LOS ACEROS DEBIDO A QUE LOS MINERALES UTILIZADOS EN LA FABRICACION LO CONTIENEN EN UNA CANTIDAD VARIABLE. EN CANTIDADES QUE ALCANZAN HASTA EL 2%, MEJORA SIGNIFICATIVAMENTE LA RESISTENCIA A LA ESCAMACION (OXIDACION) A ALTAS TEMPERATURAS. PROPORCIONAN BUENA RESISTENCIA A LA CARBURACION Y AUMENTA LA TEMPERATURA CRITICA EN TRATAMIENTOS TERMICOS. AFECTA LIGERAMENTE LA ELASTICIDAD, MIENTRAS QUE INCREMENTA LA RESISTENCIA A LA TENSION APROXIMADAMENTE EN 10 Kg/ mm2. POR CADA PUNTO PORCENTUAL DE SILICIO AGREGADO, TAMBIEN ELEVAN EL PUNTO DE CEDENCIA EN LA MISMA PROPORCION, LOS ACEROS CON ALTO CONTENIDO DE SILICIO TIENE UNA ESTRUCTURA GRANULAR ASPERA, PUEDEN RESISTIR EL ATAQUE QUIMICO, PERO NO PUEDEN SER FORJADOS, COMO FORMADOR DE FERRITA, EL SILICIO PROMUEVE LA PRESIPITACION DE LA FASE SIGMA Y POR TANTO LA FRAGILIZACION. EL ALTO CONTENIDO DE SILICIO AFECTA SERIAMENTE LAS PROPIEDADES DE SOLDABILIDAD EN ACEROS RESISTENTES AL CALOR EN PORCENTAJE ALTOS DE
CROMO Y NIQUEL, PARA EVITAR ESTO LA RELACION SILICIO CARBONO NO SERA MAYOR QUE DOS.
TITANIO (Ti):- EL TITANIO ES UN ELEMNTO ALEANTE UTILIZADO PRINCIPALMENTE EN ACEROS INOXIDABLES PARA LA ESTABILIZACION CONTRA LA CORROSION INTERGRANULAR, ES FUERTE FORMADOR DE CARBUROS, ADEMAS DE TENER PROPIEDADES DE REFINAMIENTO DEL GRANO.
VANADIO (V):- EL EFECTO PRINCIPAL DEL VANADIO CONSISTE EN REFINAR EL GRANO Y MEJOR LAS PROPIEDADES MECANICAS, EN PEQUEÑAS CANTIDADES MEJORA LA DUREZA EN CALIENTE Y REDUCE EL CRECIMIENTO DEL GRANO. EL VANADIO ACTUA ESPECIAL Y FAVORABLEMENTE EN ACEROS ESTRUCTURALES Y PARA HERRAMIENTAS. INCREMENTA Y MEJORA LAS PROPIEDADES DE CORTE EN LOS ACEROS DE ALTA VELOCIDAD. MEJORA LA RESISTENCIA A LA TENSION Y AL PUNTO DE CEDENCIA ESPECIALMENTE LAS PROPIEDADES DE DUREZA EN CALIENTE, ES FUERTE FORMADOR DE CARBUROS. EN COMBINACION CON CROMO, SE PREFIERE PARA ACEROS ESTRUCTURALES Y RESISTENTES AL CALOR, EN COMBINACION CON TUNGSTENO, PARA ACEROS DE ALTA VELOCIDAD Y TRABAJO EN CALIENTE.
TUNGSTENO (W, Tu):-
EL TUNGSTENO MEJORA LAS PROPIEDADES DE RESISTENCIA, ES UN ELEMENTO ALEANTE PARA ACEROS DE ALTA VELOCIDAD Y TRATADOS TERMICAMENTE, AUMENTA SUSTANCIALMENTE LA VIDA DE LOS FILOS CORTANTES Y LA RESISTENCIA AL CALOR, LOS VALORES DE RESISTENCIA A LA TENSION Y EL PUNTO DE CEDENCIA SE INCREMENTAN APROXIMADAMENTE 4 Kg/mm2. POR CADA PUNTO PORCENTUAL DE TUNGSTENO AGREGADO. ES FUERTE FORMADOR D CARBUROS.
