ACEROS INOXIDABLES
García E, Luis Hernández C, Andrea Pugliese D, Yamid Página | 0
CONTENIDO
RESUMEN…………..…………………………..……………………………………………………..3 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 6 OBJETIVOS ............................................................................................................................ 7 1. ANTECEDENTES HISTORICOS ............................................................................................ 8 2. EL ACERO ............................................................................................................................ 10 2.1 Tipos de aceros ............................................................................................................... 10 2.1.1 Aceros al carbono ........................................................................................................... 11 2.1.2 Aceros aleados ............................................................................................................. 12 2.1.3 Aceros de baja aleación ultrarresistentes .................................................................... 12 3. MICROESTRUCTURAS DE LOS ACEROS ........................................................................ 13 3.1 Ferrita .............................................................................................................................. 14 3.2 Cementita ....................................................................................................................... 14 3.3 Perlita ............................................................................................................................... 15 3.4 Austenita .......................................................................................................................... 16 3.5 Martensita……………………………...………………………………………….…….……….16 3.2 Troostita ........................................................................................................................... 17 3.3 Sorbita .............................................................................................................................. 17 3.3 Bainita ............................................................................................................................. 18 4. ACEROS INOXIDABLES....................................................................................................... 19
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4.1 Tipos de aceros inoxidables ............................................................................................... 19 4.1.1 Aceros inoxidables martensíticos .................................................................................... 19 4.1.2 Aceros inoxidables ferríticos ........................................................................................... 19 4.1.3 Aceros inoxidables austeníticos..................................................................................... 20 4.1.3.1 Serie 300 AISI .............................................................................................................. 21 4.1.3.2 Serie 200 AISI ............................................................................................................. 21 4.1.4 Aceros inoxidables duplex ............................................................................................ 21 4.1.5 Aceros inoxidables endurecidos por precipitación .......................................................... 21 5. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS ACEROS INOXIDABLES ....................................... 22 5.1 Comportamiento tensodeformacional básico del acero inoxidable ................................. 23 6. PROCESO DE OBTENCION DE LOS ACEROS INOXIDABLES.......................................... 25 7. CONFORMACIÓN DEL ACERO INOXIDABLE ..................................................................... 29 7.1 Hechurado ..................................................................................................................... 29 7.2 Moldeo ........................................................................................................................... 29 7.3 Laminación ..................................................................................................................... 30 7.4 Extrusión ........................................................................................................................ 32 7.5 Forja .............................................................................................................................. 33 7.6 Troquelado....................................................................................................................... 35 7.3 Plegado ........................................................................................................................... 36 7.4 Repulsado ..................................................................................................................... 39 7.5 Embutición ..................................................................................................................... 40 7.6 Trefilado ........................................................................................................................... 41 7.3 Hechurado con arranque de viruta ................................................................................. 42 7.4 Punzonado .................................................................................................................... 43 8. TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS ACEROS INOXIDABLES ....................................... 45
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8.1 Recocido de solubilización ........................................................................................... 45 8.2 Recocido de eliminación de tensiones ........................................................................... 46 8.3 Sensibilización ............................................................................................................... 46 8.4 Estabilización ................................................................................................................. 46 8.5 Recristalización ............................................................................................................ 46 8.6 Temple........................................................................................................................... 47 9. CORROSION DE LOS ACEROS INOXIDABLES ............................................................... 49 9.1 Corrosión por picaduras................................................................................................. 49 9.2 Corrosión por cavidades ................................................................................................ 50 9.3 Corrosión intergranular ................................................................................................... 50 9.4 Corrosión de fractura bajo tensión ................................................................................. 51 9.5 Corrosión galvánica ....................................................................................................... 51 10. ACABADOS DE LOS ACEROS INOXIDABLES .............................................................. 52 11. APLICACIONES DE LOS ACEROS INOXIDABLES ....................................................... 54 11.1 Aceros inoxidables martensíticos ................................................................................... 54 11.2 Aceros inoxidables ferríticos ......................................................................................... 55 11.3 Aceros inoxidables austeníticos .................................................................................. 55 11.4 Aceros inoxidables duplex ......................................................................................... 57 11.5 Aceros inoxidables endurecidos por precipitación ......................................................... 57 CONCLUSION…………..…………………………..………………………………………………..…..59 RECOMENDACIONES ............................................................................................................... 60 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................... 61
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Tabla de tablas y gráficas Gráfica 1. Curvas tensión-deformación típica para el acero inoxidable y el acero al carbono en la condición de recocido (para tensión longitudinal). .......................................................................... 23
Ilustración 1 diagrama Fe- C ................................................................................................................. 13 Ilustración 2 microestructura del acero al carbono, cristales blancos de ferrita. .......................................... 14 Ilustración 3 microestructura del acero 1% de C, red blanca de dementita ................................................. 15 Ilustración 4 microestructura del acero al carbono, cristales oscuros de perlita .......................................... 15 Ilustración 5 microestructura de la austenita. .......................................................................................... 16 Ilustración 6 microestructura de la martensita ......................................................................................... 17 Ilustración 7 extrusión directa....................................................................................................... 32 Ilustración 8 forja en matriz abierta ............................................................................................. 33 Ilustración 9 forja en matriz cerrada ............................................................................................ 33 Ilustración 10 partes básicas de un troquel................................................................................ 36 Ilustración 11 plegado al aire sobre matriz en forma de v ....................................................... 37 Ilustración 12 parámetros geométricos básicos de plegado al aire con matriz en u ........... 37 Ilustración 13 esquema del repulsado (entalla) ......................................................................... 39 Ilustración 14 esquema de la embutición. .................................................................................. 40 Ilustración 15 esquema del punzonado. A) Penetración del punzón en la pieza, B) extracción del recorte. ................................................................................................................... 43 Ilustración 16 etapas del punzonado .......................................................................................... 44
Tabla 1 esquema simplificado de las reacciones químicas en un alto horno....................... 26 Tabla 2 tipos de aceros inoxidables utilizados para el moldeo. .............................................. 30 Tabla 3 lubricantes utilizados en la laminación del acero inoxidable ................................... 31 Tabla 4 distintos factores que intervienen en el punzonado. .................................................. 43 Tabla 5 Clasificación y aplicación del acero. ........................................................................................... 56
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RESUMEN
El acero es un elemento utilizado para fabricar herramientas necesarias para diversos trabajos. En esta oportunidad se desarrollara el tema de acuerdo a las exigencias del lector. Tomando en cuenta desde sus antecedentes hasta la aplicación, tipos y conformación. Es importante destacar que el Acero como un elemento básico-natural no existe, es producto de una aleación del hierro y Carbono en diversidad de porcentajes (%) para determinar su utilidad. Las posibles aplicaciones del acero inoxidable son casi ilimitadas, hecho que puede comprobarse con tan solo unos ejemplos; En el hogar con fregaderos, sartenes y baterías de cocina; En la ciudad con paradas de autobús, cabinas telefónicas y resto de mobiliario urbano, fachadas de edificios, ascensores y escaleras; En la industria equipamiento para la fabricación de productos alimentarios y farmacéuticos, plantas para el tratamiento de aguas potables y residuales, plantas químicas y electroquímicas. Veremos la importancia y encontraremos la historia del acero inoxidable, pasando por su composición, fabricación, utilización y los impactos que genera dicha producción a nuestra sociedad. Sin desmeritar cada uno de los controles que se realizan hoy en día para el mejoramiento en la producción limpia, segura y de mejor calidad de aceros para distintos campos.
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INTRODUCCION
A través de la historia el hombre a tratado de mejorar las materias primas, añadiendo materiales tanto orgánicos como inorgánicos, para obtener los resultados ideales para las diversas construcciones. Los materiales utilizados para la construcción y fabricación de diferentes objetos no se encuentran en la naturaleza en estado puro, por lo que para su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalúrgicas cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen. Pero esto no basta para alcanzar las condiciones optimas, entonces para que los metales tengan buenos resultados, se someten a ciertos tratamientos con el fin de hacer una aleación que reúna una serie de propiedades que los hagan aptos para adoptar sus formas futuras y ser capaces de soportar los esfuerzos a los que van a estar sometidos. El acero como material indispensable de refuerzo en las construcciones, es una aleación de hierro y carbono, en proporciones variables, y pueden llegar hasta el 2% de carbono, con el fin de mejorar algunas de sus propiedades, puede contener también otros elementos. Una de sus características es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su flexibilidad. En las décadas recientes, los ingenieros y arquitectos han estado pidiendo continuamente aceros cada vez mas resistentes; aceros mas soldables y capaces de soportar diferentes tipos de ataques físicos y químicos a los que serán sometidos durante su vida útil. La investigación llevada a cabo por la industria del acero durante este periodo ha conducido a la obtención de varios grupos de nuevos aceros que satisfacen muchos de los requisitos y existe ahora una amplia variedad cubierta gracias a las normas y especificaciones actuales. El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades. Para este caso nos enfocaremos profundamente cada una de las propiedades específicas, comportamiento, fabricación y utilización de uno de los tipos de acero, el acero inoxidable viéndolo como un material que cumple muchas de las especificaciones pedidas por fabricantes para su uso como materia prima en la creación de distintos objetos de uso diario.
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OBJETIVOS
El objetivo general es obtener la mayor información posible acerca de los aceros inoxidables para nuestro beneficio y así construir un concepto más amplio. A partir de este objetivo general se derivan unos objetivos específicos que se plantean de la siguiente manera para un mejor entendimiento de la temática a desarrollar:
Conocer con total claridad el concepto de acero inoxidable y todo lo que esto implica. Estudiar las propiedades mecánicas de los aceros inoxidables. Distinguir los tipos de aceros inoxidables que existen y estudiarlos con total puntualidad. Conocer las formas o maneras de obtención de los aceros inoxidables. Examinar los procesos térmicos para cada tipo de acero inoxidable.
Estos objetivos específicos nos ayudaran a tener más capacidad de entendimiento de la temática y además nos permitirán hacer un buen uso de los aceros inoxidables y de sus propiedades como tal para la industria.
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1. ANTECEDENTES HISTORICOS
No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3.000 a.C., y se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocían hacia el 1.000 a.C. la técnica, de cierta complejidad, para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico. Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro (y, de hecho, todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se clasificarían en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico llena de una escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar la escoria y soldar y consolidar el hierro. El hierro producido en esas condiciones solía contener un 3% de partículas de escoria y un 0,1% de otras impurezas. En ocasiones esta técnica de fabricación producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbón vegetal en recipientes de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero auténtico. Después del siglo XIV se aumentó el tamaño de los hornos utilizados para la fundición y se incrementó el tiro para forzar el paso de los gases de combustión por la carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamaño el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducía a hierro metálico y a continuación absorbía más carbono como resultado de los gases que lo atravesaban. El producto de estos hornos era el llamado arrabio, una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero Posteriormente en el siglo XIX se realizaron los primeros trabajos para la fabricación de los hierros y aceros inoxidables. Ya en aquellos días se sabía que el hierro aleado con ciertos metales, como el cobre y el níquel resistía mejor a la oxidación que el hierro ordinario. En 1865 ya se hacían, aunque en cantidades muy limitadas, aceros con 25 y 35% de níquel que resistían muy bien la acción de la humedad del aire y, en general, del medio ambiente; pero se trataba de fabricaciones en muy pequeña escala que nunca se continuaron. En esa época no se llegó a estudiar ni a conocer bien esta clase de aceros. En 1872 Woods y Clark fabricaron aceros con 5% de cromo que tenían también mayor resistencia a la corrosión que los hierros ordinarios de esa época. Posteriormente en 1892 Hadfield, en Sheffield, estudió las propiedades de ciertos aceros aleados con cromo y dio a Página | 8
conocer en sus escritos que el cromo mejoraba sensiblemente la resistencia a la corrosión. En 19041910, Guillet y Portevin, en Francia, realizaron numerosos estudios sobre aceros aleados con cromo y níquel, determinando microestructuras y tratamientos de muchos de ellos. Llegaron a fabricar aceros muy similares a los típicos aceros inoxidables que se usan en la actualidad, pero hasta entonces nunca le dieron especial atención a la inoxidabilidad. El desarrollo original de lo que son actualmente los aceros inoxidables aconteció en los albores de la primera guerra mundial. En forma independiente y casi simultánea, en Inglaterra y en Alemania se descubrieron los aceros inoxidables tal como los conocemos ahora. El metalúrgico inglés Harry Brearly investigando cómo mejorar una aleación para proteger los cilindros de los cañones, encontró que agregando cromo a los aceros de bajo carbono, obtenía aceros resistentes a las manchas (stainless) o resistentes a la oxidación. Los doctores Strauss y Maurer, de Alemania, en 1912 patentaron dos grupos de aceros inoxidables al cromo-níquel de bajo contenido de carbono; uno de éstos, con la denominación 18-8, ha sido utilizado desde entonces en numerosas aplicaciones. Las propiedades y composiciones de los aceros inoxidables se mantuvieron en secreto por los países beligerantes mientras duró la primera guerra mundial. Posteriormente, a partir de las pocas aleaciones experimentadas en 1920. Y de un limitado número de grados comercialmente disponibles en 1930, la familia de los aceros inoxidables ha crecido en forma impresionante. En la actualidad se cuenta con un gran número de tipos y grados de acero inoxidable en diversas presentaciones, y con una gran variedad de acabados, dimensiones y tratamientos gracias a la aparición de novedosos métodos para producirlo, como la aceleración al oxiconvertidor, el laminador Sendzimir continuo, el tren planetario para laminación en caliente y la colada continua entre otros.
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2. EL ACERO
Los metales y las aleaciones empleados en la industria y en la construcción pueden dividirse en dos grupos principales: materiales ferrosos y no ferrosos. Ferroso viene de la palabra ferrum que los romanos empleaban para el fierro o hierro. Por lo tanto, los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero. Los materiales no ferrosos no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales no ferrosos y se les denomina aleaciones no ferrosas. Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado es el acero. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones. Ahora bien, es importante definir que es el acero. el acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (cromo) o Ni (níquel) se agregan con propósitos determinados. es por eso que es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones. Debido a esto la industria produce distintos tipos de acero dependiendo de la aplicación y con múltiples formatos: perfiles redondos, en chapas y láminas de distintos grosores, etc. un incremento del porcentaje de carbono en la aleación produce un aumento de la resistencia y la dureza, y una disminución en la ductilidad y la maleabilidad, es decir, en la capacidad del acero para aumentar de volumen. 2.1 TIPOS DE ACEROS
Para proporcionarle otras propiedades, ya sean mecánicas o tecnológicas y para aplicaciones concretas, se añaden a la aleación pequeñas proporciones de otros elementos como cromo, cobalto, manganeso o silicio, entre otros, produciendo así diferentes tipos de aceros tales como:
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aceros al carbono aceros aleados aceros de baja aleación ultrarresistentes
2.1.1
ACEROS AL CARBONO
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas. Dependiendo del porcentaje de carbono que el acero posea se puede clasificar en: Acero dulce: El porcentaje de carbono es de 0,25%, tiene una resistencia mecánica de 4855 kg/mm2 y una dureza de 135-160 HB. Se puede soldar con una técnica adecuada. Se utiliza principalmente en piezas de resistencia media de buena tenacidad, deformación en frío, embutición, plegado, herrajes, etc. Acero semidulce: El porcentaje de carbono es de 0,35%. Tiene una resistencia mecánica de 55-62 kg/mm2 y una dureza de 150-170 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 80 kg/mm2 y una dureza de 215-245 HB. Se utiliza principalmente en ejes, elementos de maquinaria, piezas resistentes y tenaces, pernos, tornillos, herrajes. Acero semiduro: El porcentaje de carbono es de 0,45%. Tiene una resistencia mecánica de 62-70 kg/mm2 y una dureza de 280 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 90 kg/mm2, aunque hay que tener en cuenta las deformaciones. Se utiliza principalmente en ejes y elementos de máquinas, piezas bastante resistentes, cilindros de motores de explosión, transmisiones, etc. Acero duro: El porcentaje de carbono es de 0,55%. Tiene una resistencia mecánica de 7075 kg/mm2, y una dureza de 200-220 HB. Templa bien en agua y en aceite, alcanzando una resistencia de 100 kg/mm2 y una dureza de 275-300 HB. Se utiliza principalmente en ejes, transmisiones, tensores y piezas regularmente cargadas y de espesores no muy elevados.
2.1.2
ACEROS ALEADOS
Los aceros aleados son aquellos a los cuales se les han añadido elementos como carbono, cromo, molibdeno, níquel u otros elementos (en cantidades que exceden el mínimo especificado) para
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obtener propiedades físicas, mecánicas o químicas especiales. Este tipo de aceros son también llamados aceros de aleación y se pueden clasificar en:
Estructurales Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%. Para Herramientas Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar. Especiales Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos. Otro tipo de aceros que hacen parte de esta categoría son los aceros de fase dual (distribución uniforme de ferrita y de martensita dispersa) los aceros al níquel y los aceros galvanizados.
2.1.3
ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARRESISTENTES
Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.
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3. MICROESTRUCTURAS DE LOS ACEROS
Los constituyentes metálicos que pueden presentarse en los aceros al carbono son: ferrita, cementita, perlita, sorbita, troostita, martensita, bainita, y rara vez austenita, aunque nunca como único constituyente. También pueden estar presentes constituyentes no metálicos como óxidos, silicatos, sulfuros y aluminatos. El análisis de las microestructuras de los aceros al carbono recocidos y fundiciones blancas deben realizarse en base al diagrama metaestable Hierro-carburo de hierro o Cementita.
Ilustración 1 diagrama Fe- C
Las microestructuras que presenta el diagrama de equilibrio para los aceros al carbono son:
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3.1
FERRITA (Hierro a)
Es una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es del orden de 0.008% de carbono, por esto se considera como hierro puro, la máxima solubilidad de carbono en el hierro alfa es de 0,02% a 723 °C.
Ilustración 2 microestructura del acero al carbono, cristales blancos de ferrita.
La ferrita es la fase más blanda y dúctil de los aceros, cristaliza en la red cúbica centrada en el cuerpo, tiene una dureza de 90 Brinell y una resistencia a la tracción de 28 kg/mm2, llegando hasta un alargamiento del 40%. La ferrita se observa al microscopio como granos poligonales claros. Un ejemplo de aceros formados básicamente por esta estructura son los aceros inoxidables ferríticos. En los aceros, la ferrita puede aparecer como cristales mezclados con los de perlita, en los aceros de menos de 0.6%C, figura 6; formando una red o malla que limita los granos de perlita, en los aceros de 0.6 a 0.85%C en forma de agujas o bandas circulares orientados en la dirección de los planos cristalográficos de la austenita como en los aceros en bruto de colada o en aceros que han sido sobrecalentados. Este tipo de estructura se denomina Widmanstatten. La ferrita también aparece como elemento eutectoide de la perlita formando láminas paralelas separadas por otras láminas de cementita, en la estructura globular de los aceros de herramientas aparece formando la matriz que rodea los glóbulos de cementita, figura 9, en los aceros hipoeutectoides templados, puede aparecer mezclada con la martensita cuando el temple no ha sido bien efectuado.
3.2
CEMENTITA
Es el carburo de hierro de fórmula Fe3C, contiene 6.67 %C y 93.33 % de hierro, es el microconstituyente más duro y frágil de los aceros al carbono, alcanzando una dureza Brinell de 700 (68 Rc) y cristaliza en la red ortorrómbica.
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Ilustración 3 microestructura del acero 1% de C, red blanca de dementita
En las probetas atacadas con ácidos se observa de un blanco brillante y aparece como cementita primaria o proeutéctica en los aceros con más de 0.9%C formando una red que envuelve los granos de perlita, formando parte de la perlita como láminas paralelas separadas por otras láminas de ferrita, se presenta en forma de glóbulos o granos dispersos en una matriz de ferrita, cuando los aceros de alto carbono se han sometido a un recocido de globulización, en los aceros hipoeutectoides que no han sido bien templados. 3.3
PERLITA
Es el microconstituyente eutectoide formado por capas alternadas de ferrita y cementita, compuesta por el 88 % de ferrita y 12 % de cementita, contiene el 0.8 %C. Tiene una dureza de 250 Brinell, resistencia a la tracción de 80 kg/mm2 y un alargamiento del 15%; el nombre de perlita se debe a las irisaciones que adquiere al iluminarla, parecidas a las perlas. La perlita aparece en general en el enfriamiento lento de la austenita y por la transformación isotérmica de la austenita en el rango de 650 a 723°C.
Ilustración 4 microestructura del acero al carbono, cristales oscuros de perlita
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Si el enfriamiento es rápido (100-200°C/seg.), la estructura es poco definida y se denomina Sorbita, si la perlita laminar se somete a un recocido a temperatura próxima a 723°C, la cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de ferrita, denominándose perlita globular. 3.4
AUSTENITA
Es el constituyente más denso de los aceros y está formado por una solución sólida por inserción de carbono en hierro gamma. La cantidad de carbono disuelto, varía de 0.8 al 2 % C que es la máxima solubilidad a la temperatura de 1130 °C. La austenita no es estable a la temperatura ambiente pero existen algunos aceros al cromo-níquel denominados austeníticos cuya estructura es austenita a temperatura ambiente. La austenita está formada por cristales cúbicos centrados en las caras, con una dureza de 300 Brinell, una resistencia a la tracción de 100 kg/mm2 y un alargamiento del 30 %, no es magnética.
Ilustración 5 microestructura de la austenita.
La austenita no puede atarcarse con nital, se disuelve con agua regia en glicerina apareciendo como granos poligonales frecuentemente maclados, puede aparecer junto con la martensita en los aceros templados. 3.5
MARTENSITA
Es el constituyente de los aceros templados, está conformado por una solución sólida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita y se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde su estado austenítico a altas temperaturas. Un ejemplo de aceros cuya estructura básica es la martensita son los aceros inoxidables martensíticos. El contenido de carbono suele variar desde muy poco carbono hasta el 1% de carbono, sus propiedades físicas varían con su contenido en carbono hasta un máximo de 0.7 %C.
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Ilustración 6 microestructura de la martensita
La martensita tiene una dureza de 50 a 68 Rc, resistencia a la tracción de 170 a 250 kg/mm 2 y un alargamiento del 0.5 al 2.5 %, muy frágil y presenta un aspecto acicular formando grupos en zigzag con ángulos de 60 grados. Los aceros templados suelen quedar demasiado duros y frágiles, inconveniente que se corrige por medio del revenido que consiste en calentar el acero a una temperatura inferior a la crítica inferior (727°C), dependiendo de la dureza que se desee obtener, enfriándolo luego al aire o en cualquier medio. 3.6
TROOSTITA
Es un agregado muy fino de cementita y ferrita, se produce por un enfriamiento de la austenita con una velocidad de enfriamiento ligeramente inferior a la crítica de temple o por transformación isotérmica de la austenita en el rango de temperatura de 500 a 600C, o por revenido a 400C. Sus propiedades físicas son intermedias entre la martensita y la sorbita, tiene una dureza de 400 a 500 Brinell, una resistencia a la tracción de 140 a 175 kg/mm2 y un alargamiento del 5 al 10%. Es un constituyente nodular oscuro con estructura radial apreciable a unos 1000X y aparece generalmente acompañando a la martensita y a la austenita. 3.7
SORBITA
Es también un agregado fino de cementita y ferrita. Se obtiene por enfriamiento de la austenita con una velocidad de enfriamiento bastante inferior a la crítica de temple o por transformación isotérmica de la austenita en la zona de 600 a 650C, o por revenido a la temperatura de 600C. Su dureza es de 250 a 400 Brinell, su resistencia a la tracción es de 88 a 140 kg/mm 2, con un alargamiento del 10 al 20%.
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Con pocos aumentos aparece en forma muy difusa como manchas, pero con 1000X toma la forma de nódulos blancos muy finos sobre fondo oscuro, de hecho tanto la troostita como la sorbita pueden considerarse como perlita de grano muy fino. 3.8
BAINITA
Es el constituyente que se obtiene en la transformación isotérmica de la austenita cuando la temperatura del baño de enfriamiento es de 250 a 500°C. Se diferencian dos tipos de estructuras: la bainita superior de aspecto arborescente formada a 500-580°C, compuesta por una matriz ferrítica conteniendo carburos. Bainita inferior, formada a 250-400C tiene un aspecto acicular similar a la martensita y constituida por agujas alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de carburos. La bainita tiene una dureza variable de 40 a 60 Rc comprendida entre las correspondientes a la perlita y a la martensita.
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4. ACEROS INOXIDABLES
Entendemos bajo la denominación de acero inoxidable todos los aceros que han sido elaborados durante un proceso específico de fundición, que tienen un índice de alto de pureza y que reaccionan uniformemente a tratamientos térmicos programados. De esta definición resulta, que el acero inoxidable no tiene que ser obligatoriamente un acero aleado o de alta aleación, sin embargo, nosotros vamos a hablar sólo sobre los aceros inoxidables de alta aleación con un índice de cromo de por lo menos un 10,5%.
4.1
TIPOS DE ACEROS INOXIDABLES
El acero inoxidable puede ser clasificado en cinco familias diferentes; cuatro de ellas corresponden a las particulares estructuras cristalinas formadas en la aleación: austenita, ferrita, martensita y dúplex (austenita mas ferrita); mientras que la quinta son las aleaciones endurecidas por precipitación, que están basadas más en el tipo de tratamiento térmico usado que en la estructura cristalina.
4.1.1
ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS
Los Aceros inoxidables MartensÌticos, fueron la primera familia de Aceros Inoxidables al cromo. Tienen un contenido de cromo entre 12% y 18%, y un contenido relativamente alto al carbono. Representan una porción de la serie 400, sus características son:
Moderada resistencia a la corrosión Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden desarrollar altos niveles de resistencia mecánica y dureza Son magnéticos Debido al alto contenido de carbono y a la naturaleza de su dureza, es de pobre soldabilidad
4.1.2
ACEROS INOXIDABLES FERRÍTICOS
Estos aceros inoxidables de la serie 400 AISI (American Iron & Steel Institute) mantienen una estructura ferrítica estable desde la temperatura ambiente hasta el punto de fusión, sus características son: Página | 19
Resistencia a la corrosión de moderada a buena, la cual se incrementa con el contenido de cromo y algunas aleaciones de molibdeno Endurecidos moderadamente por trabajo en frío: no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico Son magnéticos Su soldabilidad es pobre por lo que generalmente se eliminan las uniones por soldadura a calibres delgados Usualmente se les aplica un tratamiento de recocido con lo que obtienen mayor suavidad, ductilidad y resistencia a la corrosión Debido a su pobre dureza, el uso se limita generalmente a procesos de formado en frío Los Ferríticos son esencialmente aleaciones con cromo. El contenido de cromo es usualmente de 10.5 a 30%, pero contenidos limitados de carbono del orden de 0.08%. Algunos grados pueden contener molibdeno, silicio, aluminio, titanio y niobio que promueven diferentes características. 4.1.3
ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS
Los aceros inoxidables austeníticos constituyen la familia con el mayor número de aleaciones disponibles, integra las series 200 y 300 AISI. Su popularidad se debe a su excelente formabilidad y superior resistencia a la corrosión. Sus características son las siguientes:
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
Los Austeníticos se obtienen adicionando elementos formadores de austenita, tales como níquel, manganeso y nitrógeno. El contenido de cromo generalmente varía del 16 al 26% y su contenido de carbono es del rango de 0.03 al 0.08%. El cromo proporciona una resistencia a la oxidación en temperaturas aproximadas de 650º C en una variedad de ambientes. Esta familia se divide en dos categorías: SERIE 300 AISI.- Aleaciones cromo-níquel SERIE 200 AISI.- Aleaciones cromo-manganeso-nitrógeno
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4.1.3.1 SERIE 300 AISI Es la más extensa, mantiene alto contenido de níquel y hasta 2% de manganeso. También puede contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio, elementos que son adicionados para conferir ciertas características. En ciertos tipos se usa azufre o selenio para mejorar su habilidad de ser maquinados. 4.1.3.2 SERIE 200 AISI Contiene menor cantidad de níquel. El contenido de manganeso es de 5 a 20%. La adición de nitrógeno incrementa la resistencia mecánica.
4.1.4
ACEROS INOXIDABLES DUPLEX
Son aleaciones cromo-níquel-molibdeno, sus características son las siguientes: 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. Los dúplex tienen un contenido de cromo de entre 18 y 26% y de níquel de 4.5 a 6.5%. La adición de elementos de nitrógeno, molibdeno, cobre, silicio y tungsteno imparten ciertas características de resistencia a la corrosión.
4.1.5
ACEROS INOXIDABLES ENDURECIBLES POR PRECIPITACIÓN
Esta familia ofrece una alternativa a los aceros inoxidables austeníticos cuando se desea asociar elevadas características mecánicas y de maquinabilidad. Son aleaciones hierro-cromo-níquel que se caracterizan por la resistencia mecánica obtenida a partir del endurecimiento por tratamiento térmico de envejecimiento. Los aceros endurecibles por precipitación están patentados y frecuentemente se les designa con las siglas de la empresa productora.
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5. PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO INOXIDABLE
Para la evaluación del potencial de conformado de cualquier material es necesario comprender sus propiedades mecánicas. Los criterios de evaluación mecánica más utilizados son los siguientes: Resistencia: grado de resistencia de un material a la deformación. En función de diversas consideraciones estructurales, la deformación puede definirse como: • “fluencia” o deformación plástica permanente (de aquí se deriva “límite elástico” Rp), o • “rotura” (deriva “resistencia a la tracción” Rm) Dureza: grado de resistencia a la penetración permanente causada por una carga aplicada. Tenacidad: capacidad de absorber energía de deformación antes de que se produzca la rotura. Ductilidad: capacidad de deformarse plásticamente sin romperse. Los conceptos “fuerte” y “débil”, “duro” y “blando”, “tenaz” y “frágil” definen diferentes aspectos de las propiedades mecánicas de los materiales. Algunas de éstas pueden medirse mediante un ensayo de tracción. Los resultados se plasman en un gráfico cuyos ejes son la tensión aplicada y la deformación resultante (relacionado con la “resistencia”). El punto final de las curvas corresponde al alargamiento de rotura y es una medida de la ductilidad del material. Los aceros martensíticos presentan una elevada resistencia y una ductilidad (o conformabilidad) relativamente baja, mientras que los aceros austeníticos tienen una resistencia más reducida y una alta ductilidad. Los aceros austenoferríticos (o dúplex) y los aceros ferríticos ocupan una posición intermedia. El límite elástico de los ferríticos es normalmente más alto que el de los austeníticos, mientras que el de los dúplex es considerablemente mayor que el de los ferríticos y austeníticos. Los aceros ferríticos y dúplex presentan una ductilidad similar. A excepción de los martensíticos, las relaciones típicas del gráfico son válidas para el estado recocido, en el que normalmente se suministran los aceros inoxidables. Para completar la información y comprender el potencial de conformado del acero inoxidable, es necesario tener en cuenta que las propiedades mecánicas del material dependen de: La composición química El tratamiento térmico (para los martensíticos) El trabajo en frío (para los austeníticos y dúplex) También, se pueden alcanzar altos niveles de resistencia mediante el trabajo en frío de los aceros inoxidables. De hecho, el “endurecimiento por deformación” distingue a estos aceros de la mayoría de materiales metálicos. Por lo tanto, los austeníticos y dúplex trabajados en frío ofrecen una interesante combinación de resistencia y conformabilidad, en términos de potencial ahorro de peso.
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5.1
COMPORTAMIENTO TENSODEFORMACIONAL BÁSICO DEL ACERO INOXIDABLE
El comportamiento tensión-deformación del acero inoxidable difiere del comportamiento del acero al carbono en varios aspectos. La diferencia más importante reside en la forma de la curva tensióndeformación. Mientras el acero al carbono exhibe un comportamiento elástico lineal hasta su límite elástico y una zona plana antes del endurecimiento por deformación, el acero inoxidable presenta una curva tensióndeformación con forma más redondeada sin límite elástico definido. Por ello, el “límite elástico” del acero inoxidable se expresa, en general, en términos de una resistencia de prueba definida para un determinado valor de deformación remanente (convencionalmente la deformación del 0,2%), tal y como se muestra en la figura. En la grafica 1 se presentan otras curvas tensión-deformación experimentales típicas, representativas de los materiales acero al carbono y acero inoxidable. Dichas curvas no deben utilizarse en el dimensionamiento. En cualquier caso, debe señalarse que el acero inoxidable puede absorber impactos considerables sin que sobrevenga la fractura, gracias a su excelente ductilidad (especialmente los grados austeníticos) y a sus características de endurecimiento por deformación.
Gráfica 1. Curvas tensión-deformación típica para el acero inoxidable y el acero al carbono en la condición de recocido (para tensión longitudinal).
Los niveles de resistencia de los aceros inoxidables austeníticos y dúplex aumentan con el trabajado en frío (tal como ocurre durante las operaciones de conformado en frío incluyendo el nivelado/aplanado mediante rodillo y también durante la fabricación).
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Asociada a esta mejora de los niveles de resistencia se produce una reducción de la ductilidad, aunque generalmente tiene poca consecuencia gracias a los altos valores iniciales de ductilidad, especialmente para los aceros inoxidables austeníticos
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6. PROCESO DE OBTENCION DE LOS ACEROS INOXIDABLES
Todo proceso de obtención de acero comienza con la producción del arrabio a partir de materiales básicos tales como Mineral de Hierro, Coque y Caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico como lo indica la reacción química fundamental de un alto horno:
La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas de azufre. El alto horno es virtualmente una planta química que reduce continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el oxígeno del óxido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno. Las materias primas se cargan (o se vacían) en la parte superior del horno. El aire, que ha sido precalentado hasta los 1.030ºC aproximadamente, es forzado dentro de la base del horno para quemar el coque. El coque en combustión genera el intenso calor requerido para fundir el mineral y
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produce los gases necesarios para separar el hierro del mineral. En forma muy simplificada las reacciones son:
Carbono (Coque) 2C
+
Oxígeno (aire) O2
Calor
Oxido de Hierro Fe2O3
+
Monóxido de Carbono 3CO
Hierro Fundido 2Fe Hierro
Impurezas en el Mineral Derretido
+
Piedra Caliza
+
Monóxido de Carbono Gaseoso 2CO
+
Dióxido de Carbono Gaseoso 3CO2
ESCORIA
Tabla 1 esquema simplificado de las reacciones químicas en un alto horno
Los altos hornos funcionan de forma continua. La materia prima que se va a introducir en el horno se divide en un determinado número de pequeñas cargas que se introducen a intervalos de entre 10 y 15 minutos. La escoria que flota sobre el metal fundido se retira una vez cada dos horas, y el arrabio se sangra cinco veces al día. El aire insuflado en el alto horno se precalienta a una temperatura aproximada de 1.030 ºC. El calentamiento se realiza en las llamadas estufas, cilindros con estructuras de ladrillo refractario. El ladrillo se calienta durante varias horas quemando gas de alto horno, que son los gases de escape que salen de la parte superior del horno. Después se apaga la llama y se hace pasar el aire a presión por la estufa. El peso del aire empleado en un alto horno supera el peso total de las demás materias primas. Esencialmente, el CO gaseoso a altas temperaturas tiene una mayor atracción por el oxígeno presente en el mineral de hierro (Fe2O3) que el hierro mismo, de modo que reaccionará con él para liberarlo. Químicamente entonces, el hierro se ha reducido en el mineral. Mientras tanto, a alta temperatura, la piedra caliza fundida se convierte en cal, la cual se combina con el azufre y otras impurezas. Esto forma una escoria que flota encima del hierro derretido. Después de la II Guerra Mundial se introdujo un importante avance en la tecnología de altos hornos: la presurización de los hornos. Estrangulando el flujo de gas de los respiraderos del horno es posible aumentar la presión del interior del horno hasta 1,7 atmósferas o más. La técnica de presurización permite una mejor combustión del coque y una mayor producción de hierro. En muchos altos hornos
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puede lograrse un aumento de la producción de un 25%. En instalaciones experimentales también se ha demostrado que la producción se incrementa enriqueciendo el aire con oxígeno. Cada cinco o seis horas, se cuelan desde la parte interior del horno hacia una olla de colada o a un carro de metal caliente, entre 150 a 375 toneladas de arrabio. Luego se transportan a un horno de fabricación de acero. La escoria flotante sobre el hierro fundido en el horno se drena separadamente. Cualquier escoria o sobrante que salga del horno junto con el metal se elimina antes de llegar al recipiente. El arrabio recién producido contiene demasiado carbono y demasiadas impurezas para ser provechoso. Debe ser refinado, porque esencialmente, el acero es hierro altamente refinado que contiene menos de un 2% de carbono. El hierro recién colado se denomina "arrabio". El oxígeno ha sido removido, pero aún contiene demasiado carbono (aproximadamente un 4%) y demasiadas impurezas (silicio, azufre, manganeso y fósforo) como para ser útil, para eso debe ser refinado, porque esencialmente el acero es hierro altamente refinado que contiene menos de un 2% de carbono. La fabricación del acero a partir del arrabio implica no sólo la remoción del carbono para llevarlo al nivel deseado, sino también la remoción o reducción de las impurezas que contiene. Se pueden emplear varios procesos de fabricación de acero para purificar o refinar el arrabio; es decir, para remover sus impurezas. Cada uno de ellos incluye el proceso básico de oxidación, el cual consiste en exponer al arrabio a un exceso de oxigeno. A alta temperatura, los átomos de carbono (C) disueltos en el hierro fundido se combinan con el oxígeno para producir monóxido de carbono gaseoso y de este modo remover el carbono mediante el proceso de oxidación. En forma simplificada la reacción es:
Posteriormente le sea conferida la propiedad de inoxidables gracias a la adición de mínimo un 11 por ciento de Cromo y, dependiendo de las características que se quieran obtener, se realizan aleaciones con otros elementos. El acero, una vez en estado líquido, se somete al proceso de colada continua para posteriormente cortar el material en planchones y de esta manera obtener los rollos rolados en caliente, los cuales se pasan por el molino de laminación en frío. Vale señalar, que esta última etapa consta de tres pasos más que son recocido y decapado de la materia prima, limpieza final y acabado superficial.
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El recocido consiste en ablandar nuevamente el material mediante tratamiento térmico, aplicando calor a las láminas de acero inoxidable durante un tiempo determinado hasta obtener un calentamiento uniforme de la lámina y de esta manera, modificar y mejorar su estructura metalúrgica y sus características mecánicas. Después del recocido, las láminas de acero inoxidable pasan a la etapa de limpieza que consiste en aplicar una serie de baños electrolíticos y de ácidos mezclados; finalmente, los rollos están listos para su acabado final, el cual puede ser opaco, brillante, pulido con abrasivos o bien con una textura impresa, dependiendo de la aplicación en la cual se empleará el material.
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7. CONFORMACION DEL ACERO INOXIDABLE
La conformación consiste en modificar la forma de los aceros para conseguir una pieza útil para un determinado fin. Esta transformación puede darse de las siguientes formas: 7.1
HECHURADO
Consiste en dar la forma deseada al material mediante deformación plástica, esto es aplicando una fuerza o tensión externa. El hechurado puede llevarse a cabo en caliente, a temperaturas superiores a las de recristalización, o en frío. El hechurado en caliente mejora las propiedades mecánicas como la ductilidad y la tenacidad, porque afina el tamaño del grano de los metales policristalinos y es capaz de producir mayores deformaciones, con la misma potencia de máquina, que el hechurado en frio. La resistencia a la corrosión bajo tensiones suele mantenerse después de este tipo de elaboración. No obstante, la utilización del calor para deformar implica gasto económico y riesgo de modificación de la composición superficial del acero inoxidable. El calentamiento del acero inoxidable, como fase previa a su deformación en caliente, es más difícil que el calentamiento del acero al carbono ya que la conductividad térmica del acero inoxidable es relativamente baja. El hechurado en frio implica mayor control dimensional de la pieza fabricada y mejor acabado superficial. La acritud introducida, además de implicar una disminución de la resistencia a la corrosión aumenta la dureza y el límite elástico del acero inoxidable, pero disminuye su tenacidad. Por este motivo, después de este tipo de elaboración, se acostumbra a recocer. 7.2
MOLDEO
Consiste en verter (colar) el acero en un molde hueco, cuya cavidad reproduce la forma deseada de la pieza y se deja solidificar el metal en dicho molde. La calidad es mucho menor pero también es mucho más económico. El proceso de moldeo consta de las siguientes etapas:
Construcción y preparación del "moldeo". Fabricación del "molde" a partir del modelo. Elaboración del moldeo líquido. Colada del acero líquido en los moldes. Desmolde de la pieza.
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Limpieza (desarenado y rebabado). Tratamiento térmico. Acabado final.
Algunos aceros inoxidables a los cuales se les aplica este proceso de conformado se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 2 tipos de aceros inoxidables utilizados para el moldeo.
Cabe destacar que la resistencia a la corrosión de las piezas moldeadas siempre suele ser algo superior a la de las piezas hechuradas, puesto que la microestructura y la composición de la superficie suelen ser muy constante a lo largo de las distintas zonas. Existe el riesgo de los acabados, como son el corte y el rectificado, que acostumbran a crear áreas de distinta resistencia a la corrosión.
7.3
LAMINACIÓN
la laminación consiste en pasar el lingote o el perfil metálico entre dos rodillos o cilindros que giran a una misma velocidad lineal y en sentidos opuestos, colocados espaciados, de modo que la distancia entre ellos sea algo menor que el espesor del acero inoxidable que se ha de hechurar. La laminación
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del acero inoxidable se realiza en caliente y en frio. Se necesita mayor potencia para laminar en caliente el acero inoxidable que el acero al carbono, en cambio, en la laminación en frio ocurre lo contrario. En el acero inoxidable, normalmente se aplica una laminación en caliente para las primeras etapas del hechurado y se acaba con pasadas de laminación en frio. Las temperaturas de laminación del acero inoxidable austenítico son superiores a los 980 ºC y la de los ferríticos mayores de 920 ºC. El tren de laminación utilizado es del tipo cuarto. Los defectos superficiales de los lingotes y de los perfiles laminados, se eliminan por mecanizado por abrasión: amolado.
Tabla 3 lubricantes utilizados en la laminación del acero inoxidable
La laminación en frio, como etapa de acabado, suele partir de chapa no superior a unos 5 mm de espesor y utiliza un tren tipo Sendzimir. Esta chapa debe estar completamente limpia de impurezas superficiales, que quedarían incrustadas en la superficie plástica de esta aleación. Por este motivo, es conveniente un decapado previo, lo que se consigue introduciendo la chapa del acero inoxidable
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en una disolución acuosa acida, a la que se le ha añadido un inhibidor. Esta chapa, laminada en frio, se recuece antes de volverla a laminar. En los procesos de laminación en frio son de especial importancia los lubricantes, los cuales pueden ser grasas de procedencia natural o derivadas del petróleo. A continuación se presentan ciertos lubricantes utilizados en el laminado en frio.
7.4
EXTRUSIÓN
Se realiza impulsando el acero inoxidable caliente a través de una matriz que tiene como única salida un orificio (útil formador o boca de extrusión) cuya forma coincide con la sección del perfil proyectado.
Ilustración 7 extrusión directa
La extrusión encuentra gran aplicación para la fabricación de tubos de acero inoxidable sin soldadura. Los lubricantes utilizados en la extrusión del acero inoxidable son el vidrio en polvo y la lana de vidrio, ambos se distribuyen a lo largo de la superficie caliente del macizo a extrusionar. Después de la operación la película de vidrio se separa de la pieza extrusionada por la notable diferencia entre los coeficientes de dilatación de ambos materiales.
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7.5
FORJA
es un proceso de conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente (temperaturas de entre los 800 y los 1000 °C ) o en frío (temperatura ambiente) y en el que la deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión. Existen dos clases de forja, en matriz abierta y en matriz cerrada. En la forja en matriz abierta, el metal no está completamente contenido en el dado, el forjado con martinete es un ejemplo característico de este método. La pieza es formada debido a rápidos y sucesivos golpes del martillo. Más importante es la forja en matriz cerrada, y se utiliza mucho para alta producción. En el proceso, el metal es formado prensándose entre un par de dados. El dado superior se fija generalmente al ariete de una prensa de forja o a un martillo, mientras que el inferior queda sujeto al yunque. Juntos constituyen la matriz cerrada. El método permite obtener piezas de gran complejidad y exactitud, así como un buen acabado. Concretando, es posible delimitar las aplicaciones básicas y campos de utilización de la forja de matriz abierta y en matriz cerrada de la siguiente manera: Forja en matriz abierta: Producción de piezas pesadas con tolerancias grandes y en lotes pequeños y medianos.
o
Ilustración 8 forja en matriz abierta
Forja en matriz cerrada: Producción de piezas de peso reducido, de precisión y en lotes de 1000 a 10000 unidades.
Ilustración 9 forja en matriz cerrada
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En ciertas ocasiones la forja libre y la forja cerrada se pueden combinar favorablemente, por ejemplo, en la producción de piezas de precisión, es muy común preformar primera el metal en matriz abierta, dándosele después el acabado final en estampas cerradas. Es raro usar las partes forjados tal y como se les produce, en general se les termina primero quitándoles las rebanados a las piezas (desbarbado), con una matriz de corte que no siempre está integrada a la máquina de forja y después se proporciona el acabado requerido mediante los procesos de maquinado comunes. Las piezas forjados se emplean ampliamente en herramientas de mano, partes de automóviles, caimanes, ferrocarriles, en la industria aeroespacial y muchas otras. Algunas de sus características técnicas más sobresalientes se numeran a continuación: Integridad estructural: La forja elimina las bolsas de gas internas y otras inclusiones de metal, que podrían causar fallas no predecibles en piezas sometidos a esfuerzos o impactos elevados. Alta resistencia y tenacidad: Mediante la orientación adecuada de las fibras del metal, la forja desarrolla la máximo resistencia posible al impacta y a la fatiga, dando a demás a la pieza la ductilidad necesaria para resistir fallas baja impactos inesperados. Bondad de configuración: Muchas de las piezas forjadas se pueden producir aproximadamente a la configuración final estipulada, reduciéndose a un mínimo la necesidad de un maquinado posterior. Uniformidad de las piezas: Es posible obtener piezas que exhiban una amplia gama de propiedades físico mecánicas, dependiendo de los materiales, aleaciones y tratamientos térmicos. Ahorro de peso: La alta resistencia que puede ser desarrollada en las piezas forjados por la adecuada orientación del flujo de fibras, refinamiento de la estructura cristalina y tratamiento térmico, les permite tener en muchas ocasiones un peso más reducido que las piezas fabricadas con otros procesos. Economía al combinar varias partes de una sola forma: Mediante la forja, se pueden producir piezas de configuración geométrica muy complicada que en otro caso tendrían que elaborar mediante el ensamble de varias partes. Esto permite tener un considerable ahorro en la producción al evitar costosas uniones de soldaduras, remaches. Para suprimir las tensiones internas que surgen en el proceso de forja se realiza el tratamiento térmico denominado normalizado.
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7.6
TROQUELADO
Proceso mecánico de producción industrial que se utiliza para trabajar en frío lámina metálica y fabricar completa o parcialmente piezas por medio de una herramienta (troquel), conformada por un punzón y una matriz, también llamados ‘macho’ y ‘hembra’, respectivamente. Mediante una prensa, el troquel ejerce presión sobre el material, supera su límite elástico y actúa como fuerza para transformarlo, bien sea para cortar, doblar o conformar una forma previamente definida. En raras ocasiones, cuando el espesor de la lámina es muy grande, por ejemplo dos pulgadas, y no se pueden obtener las piezas por fundición u otro proceso, el material debe calentarse previamente. La base superior del troquel, dónde está el punzón, se coloca firmemente en el ariete (martillo o carnero) de la prensa, mientras que en la mesa de trabajo se sujeta la base inferior, con la placa matriz, en medio de ambas se ubica el material; el punzón penetra la matriz cuando baja impulsado por la potencia que le proporciona la prensa y con un golpe seco y contundente sobre la chapa se produce el corte, la deformación o la transformación de la lámina, en ambas caras en el mismo lapso de tiempo, para la obtención de una pieza. En los troqueles complejos de alta producción, el centrado y desplazamiento de la base superior hacía la base inferior, se hace gracias a un sistema de columnas guías que se deslizan fácilmente con ayuda de bujes. Este proceso es continuo y repetitivo y se desarrolla a una velocidad de cientos de golpes por minuto, siendo especialmente útil para la fabricación de productos en serie. Dentro de este concepto se agrupan diferentes operaciones como el corte, punzonado, doblado embutición y conformación, a su vez, esta última integra diversos trabajos, entre otros: bordonar, arrolar, extrusionar, estampar y acuñar. En todas las variantes del proceso, la precisión depende directamente de la exactitud y calidad del troquel (cuya forma y dimensiones coincide con las piezas que se quieren obtener). El más común es el troquelado de corte, utilizado para arrancar parte del material de la lámina mediante cizalladura con el ‘macho’ y la matriz; por su parte, en el punzonado, el troquel, por impacto, abre agujeros en la lámina, mientras que en el proceso de doblado la herramienta, al aplicar fuerza sobre la pieza, la flexiona y efectúa pliegues simples o compuestos en el material. El troquelado de embutición se emplea para crear formas cóncavas, el objetivo es conseguir, mediante la presión ejercida por la prensa, que el troquel deforme plásticamente la lámina o chapa de acuerdo con la forma de la matriz (molde) que se utilice. El proceso de embutido se utiliza ampliamente en la industria metalúrgica, para fabricar tapas, como las de las botellas de cerveza y gaseosa, o como las de tarros de pintura, también para hacer lavaplatos, ollas y otros productos en forma de recipientes. Por su parte, el troquelado de conformado agrupa un conjunto de procesos en los que el punzón y la matriz realizan formas especiales en la lámina, en éste se destacan: bordonar, hacer un doblado para crear un borde en forma de anillo sobre la boca de un recipiente, previamente embutido;
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arrolar, doblar un extremo de la lámina en forma de rizo o anillo, se utiliza para bisagras o elementos giratorios; extrusionar, transformar el material al hacerlo pasar bajo presión por un agujero entre el punzón y la matriz; estampar, imprimir en la lámina por medio de la presión con el troquel, cualquier forma, de manera que queden resaltadas en su superficie; acuñar, sellar una pieza de metal con formas en relieve, el cual es utilizado en la producción de monedas. El proceso de troquelado como ya es sabido se realiza mediante un troquel el cual es construido dependiendo del trabajo a realizar las características de la prensa en uso, el material a troquelar y el número de piezas a producir.
Ilustración 10 partes básicas de un troquel
7.7
PLEGADO
Consiste en realizar una transformación plástica de una lámina o plancha metálica de material y convertirla en una pieza con un ángulo característico. El proceso se realiza en máquinas denominadas prensas-plegadoras en las que la chapa a plegar se coloca sobre una matriz, caracterizada por tener una sección transversal con forma de U o de V, sobre la que se hace descender coplanarmente un macho con forma de V que empuja la chapa entre la abertura de la matriz. Según la carrera de descenso la chapa resulta con un ángulo de plegado determinado por esta carrera de descenso y la recuperación del material. Las matrices usadas pueden tener una geometría muy variada dependiendo de la forma final que se necesite obtener. Esto mismo ocurre con la geometría de los machos o punzones. Dependiendo del
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ángulo final de plegado o si se va a realizar una secuencia de varios plegados de forma automática, la geometría de los machos puede variar de forma sustancial. La ilustración 11 muestra de forma esquemática el proceso de plegado, en el cual la chapa se sitúa sobre una matriz y es presionada por un punzón hasta alcanzar un ángulo especificado. La distancia que el punzón entra en la matriz determina dicho ángulo. El punzón es accionado por la máquina originando la deformación plástica de la pieza.
Ilustración 11 plegado al aire sobre matriz en forma de v
Los parámetros geométricos básicos en el proceso de plegado que se representan en la Ilustración 12 son: - s: Espesor de la chapa - r: Radio de plegado - ri: Radio de punzón - v: Abertura de la matriz
Ilustración 12 parámetros geométricos básicos de plegado al aire con matriz en u
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La pieza de trabajo se sitúa sobre la matriz y es presionado por el macho o punzón, accionado por la prensa-plegadora, originando la deformación plástica de la chapa. La zona interior de la chapa se ve sometida a compresión mientras que la zona exterior se ve afectada por tracción, generándose un gradiente de tensiones (tracción-compresión) a lo largo del espesor de la chapa que va disminuyendo hacia la línea neutra en la que no se experimenta ninguna de las dos tensiones. Debido al efecto Poisson, el ancho de la pieza en la región exterior es menor que en la región interior siendo éste último mayor que el ancho original de la pieza. Este efecto influiría en que no se tendría deformación plana. Debido a que en el estudio de este proyecto tenemos que la longitud de la chapa es mucho mayor que el espesor de la misma, se cumple, por tanto, el estado de deformación plana. La distancia que el punzón entra en la matriz determina el ángulo de plegado. El radio de plegado (R) es siempre superior que el radio del punzón (r) en el plegado al aire, si no fuera así se produciría un gap entre el punzón y la chapa. El ancho de la matriz (v) es función del espesor de la pieza a plegar. Es un factor que condiciona la fuerza necesaria para producir la deformación plástica, cuanto más pequeño sea el ancho, más fuerza será requerida. La longitud de la pieza (L) a plegar está limitada por las dimensiones de la prensa plegadora. La deformación se realiza normalmente en frío, es decir a temperatura ambiente. La capacidad de deformación disminuye al aumentar el límite elástico de los materiales. Se requiere mayor potencia para poder llegar a conformarlos. Esto da lugar a grietas y a incrementar la recuperación elástica o springback. Cuando se produce una similitud de valores entre el límite elástico y la resistencia última a tracción tenemos un material poco dúctil y el rango de trabajo es más estrecho siendo probable la aparición de grietas. Una vez el material ha sido doblado, se ve sometido a un efecto de endurecimiento por acritud. Esto puede producir tensiones residuales en la zona de plegado. Un aliviado de tensiones mediante un tratamiento térmico reduce el nivel de esfuerzos, evita la aparición de grietas y el fenómeno de corrosión bajo tensiones. La anisotropía u orientación preferible de los granos debido al alineamiento de las dislocaciones, impurezas, etc. influye en la capacidad de deformación. Se adquiere durante la laminación, que es el proceso general para la fabricación de chapas metálicas. El plegado se realiza perpendicularmente a la dirección de laminado (dirección de la fibra) con el fin de disminuir las tensiones y evitar la formación de grietas. Si la chapa presenta marcas o muescas deben ser eliminadas antes de proceder a cualquier proceso de conformación. Debe haber una uniformidad en el espesor y en las propiedades de la chapa, ya que puede afectar al proceso de conformado.
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7.8
REPULSADO
Es un método de conformación de chapa, apropiado para pequeñas y medianas series de piezas, con simetría alrededor de un eje de revolución. Para conseguir la conformación se requiere un movimiento de rotación y la aplicación de una fuerza apropiada mediante un útil, de forma que la pieza de partida se adapta sobre un mandril que posee la forma del producto final. Es un proceso alternativo a la conformación en prensa por embutido o estampado.
Ilustración 13 esquema del repulsado (entalla)
Normalmente se conoce por repulsado al proceso de entallado, en el que el espesor de la chapa no sufre prácticamente variación. Esto es, la pieza final y el disco de partida tienen el mismo espesor. Debido al bajo coste de los útiles, el entallado es un proceso de conformación que se utiliza profusamente cuando se producen pequeñas cantidades de piezas, o bien cuando las dimensiones o la complejidad del contorno hacen inviable el proceso con matriz. También se utiliza el entallado para el acabado de piezas embutidas o estampadas, o así como para ciertas operaciones con tubos. Por el contrario cuando el producto final tiene una reducción del espesor respecto a la pieza de partida, el proceso de repulsado se conoce como fluotorneado, o estirado en torno.
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7.9
EMBUTICIÓN
Se llama embutición a la operación de deformación por la cual a una chapa, empujada por un punzón, a pasar a través de un orificio que se llama matriz, para formar un recipiente con mayor o menor simetría.
Ilustración 14 esquema de la embutición.
La pared del recipiente embutido se forma a partir de las zonas próximas al borde del recorte original, en el momento en que el material es introducido a presión en la matriz por medio del punzón. Cundo comienza la operación del embutido, el material se ciñe al extremo del punzón y al radio de la matriz, produciéndose unos doblados que tienen, respectivamente los radios del punzón y de la matriz. El doblado que origina el punzón permanece fijo respecto al punzón y a la pared de la pieza, mientras que el de la matriz va modificando su posición a medida que el punzón penetra en ella. En el proceso de embutición, se pone de manifiesto una serie de fuerzas de rozamiento, unas en las paredes entre el recorte y las herramientas y otras entre los propios átomos en la estructura cristalina, como reacción a la fuerza de embutición. Si se aumenta la velocidad de embutición, aumenta el efecto de fricción. Estas fricciones se transforman en calor, aumentando la temperatura de la pieza y de las herramientas que están en contacto. En el caso del acero inoxidable austenítico,
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la transmisión de calor es muy baja, debido a su baja conductividad térmica y, por consiguiente se eleva la temperatura en la pieza al no poder transferirla al utillaje. Cuando las condiciones de embutibilidad de una pieza son buenas, puede llegarse a velocidades relativamente altas, hasta 27m/min, si bien lo normal es entre 2 y 17 m/min para aceros inoxidables. Un exceso de velocidad puede dar defectos en la embutición, normalmente grietas y disminución del espesor en las paredes, así como un endurecimiento excesivo que obligue a un tratamiento térmico posterior. El proceso de embutición se realiza normalmente en prensas hidráulicas, si bien también puede realizarse en prensas mecánicas. Estas tienen el inconveniente que la velocidad y la fuerza que transmite el punzón no son uniformes, mientras que con las hidráulicas puede controlarse de forma regular tanto una como la otra.
7.10 TREFILADO El procedimiento del trefilado consiste en el paso de un perfil redondo de acero inoxidable a través de una hilera de metal duro (carburo de tungsteno aglomerado con cobalto) o de acero rápido (hierro, carbono, tungsteno, molibdeno, vanadio, cromo, etc., bonificado) en este paso se consigue reducir el diámetro del perfil. Dependiendo de la longitud y el diámetro de las barras a trabajar, varían las reducciones que se pueden llegar a obtener mediante este proceso. A las barras de hasta 15 mm de diámetro o mayores, se les suele dar una ligera pasada para mejorar el acabado superficial y las tolerancias dimensionales reduciendo su diámetro hasta 1,5 mm. En otros tamaños más pequeños, se puede llegar a conseguir reducciones del 50%, y en otros alambres de hasta el 90% en pasadas sucesivas, partiendo en un estado del material de recocido y antes de que necesite un nuevo recocido con el fin de eliminar su acritud. Se fabrican alambres de hasta 0,025 mm y menores, variando el número de hileras por los que pasa el alambre y con varios recocidos de por medio. La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Pero alcanzado cierto límite, variable en función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características como la flexión. Las ventajas que aporta el trefilado propias del conformado en frío son las siguientes: buena calidad superficial, precisión dimensional, aumento de resistencia y dureza, y por supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas. Las diferentes operaciones que se realizan durante este proceso son:
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-Patentado: Tratamiento térmico que consiste en calentar el alambre hasta 950 °C, y una vez alcanzada dicha temperatura; enfriarlo bruscamente en un baño de plomo a 500 °C. Este tratamiento tiene por objeto dar al alambre una estructura dúctil que permite el trefilado -Decapado. Consiste en preparar y limpiar el material, eliminando el óxido que puede haberse formado en las superficies del material, en laminaciones anteriores. Normalmente se hace mediante ataques químicos y posteriormente se realiza una limpieza con agua a presión. -Trefilado. Los lubricantes y diferentes máquinas son los factores principales. Se suele utilizar de lubricantes la parafina y el grafito en solución coloidal o finamente dividido. -Acabado. Una vez que ya ha salido el material de la hilera, se le somete a operaciones de enderezamiento, eliminación de tensiones y, a veces, algunos tratamientos isotérmicos para conseguir mejoras en las características mecánicas del producto.
7.11 HECHURADO CON ARRANQUE DE VIRUTA Proceso de fabricación mediante mecanizado que consiste en arrancar en forma de virutas o partículas, el exceso de material de un semiproducto previamente concebido, utilizando máquinasherramientas cortantes adecuadas, para conseguir la geometría de la pieza deseada y las especificaciones planteadas. La obtención de las dimensiones y geometría definitiva de una pieza mediante el arranque de viruta, se realiza partiendo de semiproductos fabricados por fundición, forja, laminación o por pulvimetalurgía, a los que, en algunos casos, se les han efectuado operaciones previas de doblado, soldadura y otras. El método de arranque de viruta es el único que permite construir piezas con una exactitud del orden de micras. En el mecanizado se obtienen acabados superficiales muy finos, como es en el caso de operaciones de rectificado, pulido, lapeado, etc. El arranque de viruta o partícula se realiza mediante la penetración de una herramienta, cuyo material es de mayor dureza que el de la pieza acortar. Este enclavamiento ocurre mientras se efectúa el movimiento relativo entre la pieza a trabajar y la herramienta. Existen tres factores primarios que deben ser definidos en cualquier operación básica de hechurado con arranque de viruta, éstos son: velocidad, avance y profundidad de corte. Otros factores como el tipo de material y el tipo de herramienta tienen bastante importancia, pero los tres primeros son los que el operador puede ajustar independientemente de los demás.
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7.12 PUNZONADO El punzonado es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente en frío, mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas: el punzón y la matriz. La aplicación de una fuerza de compresión sobre el punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando una deformación inicial en régimen elastoplástico seguida de un cizallamiento y rotura del material por propagación rápida de fisuras entre las aristas de corte del punzón y matriz. El proceso termina con la expulsión de la pieza cortada (ilustración 15).
Ilustración 15 esquema del punzonado. A) Penetración del punzón en la pieza, B) extracción del recorte.
En general, la mayoría de los estudios efectuados sobre la mecánica del proceso de deformación plástica y corte, tienen como finalidad analizar los defectos que se presentan en el borde de las piezas punzonadas. Los primeros resultados de los estudios sobre los mecanismos de corte en punzonado se producen a comienzos de la década de los cincuenta, en Alemania (Keller) y en Japón (Fukui y Maeda) simultáneamente. Hoy en día, los estudios se centran en la obtención de modelos matemáticos que junto con el método de los elementos finitos permitan el cálculo de las fuerzas, determinar calidad del borde de la pieza y la simulación del proceso.
Tabla 4 distintos factores que intervienen en el punzonado.
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En el proceso de punzonado se pueden considerar tres etapas (ilustración 16): 1. Deformación: los esfuerzos del punzón sobre la chapa metálica, originan en ésta una deformación, inicialmente elástica y después plástica, alrededor de los bordes del punzón y matriz. 2. Penetración: los filos de corte del punzón y matriz penetran dentro del material, produciéndose grietas en el material debido a la concentración de tensiones a lo largo de los filos de corte. 3. Fractura: las grietas originadas a uno y otro lado de la chapa se encuentran, originando la separación del material. Asimismo, el punzón continúa su descenso para expulsar el recorte. El juego de corte J, permite la penetración del punzón en la matriz (figura 3) y la expulsión del material cortado.
Ilustración 16 etapas del punzonado
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8. TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS ACEROS INOXIDABLES
Los tratamientos térmicos, en general, son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales o aleaciones, a temperaturas y velocidades variables, mediante los cuales se persigue fundamentalmente, conseguir cambios en la estructura cristalina, cambio de fases, bien en su número o proporción, o distribución, permaneciendo su naturaleza, es decir, su composición química inalterable. El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en calentamien to y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de lostratamie ntos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido. A continuación se describen los tratamientos térmicos que se aplican más corrientemente al acero inoxidable:
8.1
RECOCIDO DE SOLUBILIZACION
Si en la matriz del acero inoxidable austenítico se ha producido precipitación de carburos, o no tiene microestructura de grabo equiaxial debido a un proceso de fabricación por hechurado, es necesario un tratamiento térmico que consiga disolver los carburos y regenerar la microestructura y, en consecuencia, restaurar las características mecánicas así como la adecuada resistencia a la corrosión: este tratamiento se denomina recocido de solubilizacion. Consiste en calentar el acero a una temperatura suficientemente elevada para eliminar las alteraciones microestructurales, mantenerlo a esa temperatura durante el tiempo necesario para que se produzcan estas modificaciones así como la solubilizacion de los carburos, y enfriarlo con la suficiente velocidad para evitar nuevamente la precipitación de los carburos. En realidad, es un hipertemple, como el que se practica antes del envejecimiento del duraluminio.
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8.2
RECOCIDO DE ELIMINACION DE TENSIONES
Elimina las tensiones residuales que hayan sido producidas por procesos de moldeo, hechurado, mecanizado, etc., y mejora en consecuencia la resistencia a la corrosión bajo tensiones. Consiste en calentar el material a una temperatura inferior a 450ºC durante un tiempo de media hora a dos horas y posteriormente enfriarlo en aire.
8.3
SENSIBILIZACION
Es un tratamiento que no reporta ningún beneficio al acero inoxidable, utilizándose únicamente para ensayar la posible susceptibilidad del material a la corrosión intergranular. Consiste en mantener al acero en el margen de temperaturas de 450 a 850 º C, el tiempo suficiente para que se produzca la precipitación de los carburos de cromo. Cada acero inoxidable tiene su propia grafica de sensibilización. Se trata de representaciones temperatura-tiempo-corrosión. El tiempo de permanencia necesario para evidenciar la sensibilización depende de la temperatura, del contenido en carbono y de la presencia o no de elementos estabilizantes en la composición del acero. 8.4
ESTABILIZACION
La estabilización es un tratamiento térmico que se utiliza cuando se desea una gran resistencia a la corrosión en los aceros que contienen titanio y niobio. Consiste en calentar el material a una temperatura comprendida entre 840 y 900ºC durante más de dos horas. Con ello se consigue la precipitación de los carburos de titanio y niobio con el consecuente empobrecimiento en carbono de la matriz. De este modo se evita una posterior precipitación de carburos de cromo, que empobrecería la matriz en este elemento y no podría formarse el oxido de cromo protector.
8.5
RECRISTALIZACIÓN
Este proceso tiene como objetivo refinar el tamaño del grano, eliminando las tensiones internas y disminuyendo la heterogeneidad estructural, el recocido contribuye a mejorar las propiedades de plasticidad y viscosidad en comparación con las obtenidas después de fundido forjado o laminado.
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El proceso de recristalización requiere elevar la temperatura por debajo del cual no se dará el proceso de recristalización, mas esta temperatura no es un valor definido sino una temperatura aproximada que recibe el nombre de Temperatura de recristalización definida como "La temperatura aproximada a la que un material altamente trabajado en frío se recristaliza por completo en una hora". La Temperatura de recristalización depende de diversos factores pero entre los principales tenemos: La severidad de la deformación plástica. El tamaño del grano original deformado plásticamente. La temperatura a la cual ocurre la deformación plástica. El tiempo en el cual el metal deformado plásticamente es calentado para obtener la temperatura de Recristalización. La presencia de elementos disueltos en el metal.
Obsérvese que a mayor cantidad de deformación previa, menor será la temperatura necesaria para iniciar el proceso de la Recristalización debido a la mayor distorsión y a la mayor cantidad de energía interna disponible. Si aumentamos el tiempo de recocido lograremos disminuir la temperatura de recristalización. Si la intensidad del trabajo en frío es similar en dos muestras; aquella que presente el grano más fino introducirá un mayor endurecimiento por deformación en el metal y por lo tanto, menor será la temperatura de Recristalización que en aquella de grano mayor. Si la deformación en frío ocurre a una temperatura menor en una muestra que en otra, mayor será el grado de deformaciones introducidas disminuyendo efectivamente la temperatura de recristalización para cierto tiempo de recocido que en la otra muestra. 8.6
TEMPLE
Los aceros martensíticos son susceptibles de experimentar el tratamiento térmico del temple. Con este tratamiento se pretende inhibir la transformación de la austenita en ferrita, y en consecuencia, formar martensita con lo que se obtiene elevada dureza y resistencia mecánica. Consiste en calentar el acero inoxidable hasta una temperatura suficiente para convertir la microestructura en austenita, mantenerlo a esa temperatura durante cierto tiempo, necesario para la disolución total de los carburos, y finalmente enfriar rápidamente.
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El calentamiento para llegar hasta la temperatura de temple conviene hacerlo de forma lenta con objeto de evitar tensiones y conseguir una distribución homogénea de temperatura en todo el espesor de la pieza. En algún caso se hace necesario etapas de precalentamiento. Generalmente después del temple se practica el revenido: calentamiento a temperatura inferior del recocido, que tiene por objeto eliminar, las tensiones ocasionadas por la formación de la martensita.
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9. CORROSION DE LOS ACEROS INOXIDABLES
Todos los aceros inoxidables contienen el cromo suficiente para darles sus características de inoxidables. Muchas aleaciones inoxidables contienen además níquel para reforzar aún más su resistencia a la corrosión. Estas aleaciones son añadidas al acero en estado de fusión para hacerlo "inoxidable en toda su masa". Por este motivo, los aceros inoxidables no necesitan ser ni chapeados, ni pintados, ni de ningún otro tratamiento superficial para mejorar su resistencia a la corrosión. En el acero inoxidable no hay nada que se pueda pelar, ni desgastar, ni saltar y desprenderse. EI acero ordinario, cuando queda expuesto a los elementos, se oxida y se forma óxido de hierro pulverulento en su superficie. Si no se combate, la oxidación sigue adelante hasta que el acero esté completamente corroído. También los aceros inoxidables se oxidan, pero en vez de óxido común, lo que se forma en la superficie es una tenue película de óxido de cromo muy densa que constituye una coraza contra los ataques de la corrosión. Si se elimina esta película de óxido de cromo que recubre los aceros inoxidables, se vuelve a formar inmediatamente al combinarse el cromo con el oxígeno de la atmósfera ambiente. El empleo de acero inoxidable estará bajo la dependencia de las características oxidantes del ambiente. Si imperan condiciones fuertemente oxidantes, los aceros inoxidables resultan superiores a los metales y aleaciones más nobles. Sin embargo existen riesgos que amenazan el éxito del uso de los aceros inoxidables.
9.1
CORROSION POR PICADURA
El picado es un tipo de corrosión frecuentemente observado en los aceros inoxidables, es una forma de corrosión localizada muy peligrosa, ya que en ocasiones el avance del debilitamiento en el material puede no ser observable. Se caracteriza por la presencia de pequeñas Perforaciones localizadas en una superficie que por otro lado presenta áreas no afectadas. Los ambientes típicos capaces de desarrollar corrosión por picaduras son el agua marina y en general las aguas que contienen iones cloro, sobre todo si están estancadas. Para evitar este tipo de ataque conviene tener en cuenta lo siguiente: Asegurar que las superficies se encuentren descontaminadas, eliminado toda traza de hierro. Página | 49
9.2
Eliminar la capa de óxidos metálicos de los cordones de soldadura y de las zonas adyacentes. Evitar la sensibilización del material tanto en procesos de soldadura como por calentamiento. CORROSION POR CAVIDADES
Esta corrosión se puede presentar cuando se presenten intersticios entre dos superficies Acopladas de piezas metálicas del mismo o diferente tipo, o bien entre piezas metálicas y depósitos de cuerpos extraños, incluso no metálicos (microorganismos u otros depósitos de materiales). Este tipo de corrosión ataca la superficie metálica que se encuentra oculta, por ejemplo, debajo de arandelas o cabezas de tornillo, en las roscas de tornillos o en accesorios de tubería en contacto con juntas, bajo sedimentos o sólidos asentados, o bajo la flora marina. Los medios para combatir este fenómeno son los siguientes: Evitar en la fase de diseño y proyecto la formación de intersticios abiertos hacia el ambiente corrosivo. Durante el montaje, evitar que por debajo de las juntas, especialmente en los bordes, queden aprisionados depósitos de suciedad, arena o polvo. Con un correcto diseño de las piezas y una cuidadosa limpieza de las mismas, evitar la formación de depósitos, incluso de materiales inertes.
9.3
CORROSION INTERGRANULAR
Es una corrosión localizada a escala microscópica en los límites de grano de la aleación. En el acero inoxidable regularmente es resultado del agotamiento del cromo sobre los límites de grano en zonas sensibilizadas por procesos térmicos. Para evitar la corrosión intergranular: Evitar calentar y enfriar lentamente en el rango de sensibilización (450 a 850 °C.) Emplear aceros con bajo contenido de carbono (aceros grado “L”), para evitar la formación de carburos de cromo. Emplear aceros estabilizados (aceros con Titanio y / o niobio (columbio) Se pueden redisolver los carburos de cromo calentando la pieza sensibilizada a una temperatura de 1036 a 1150 °C seguido de un enfriamiento rápido con agua o aire forzado.
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9.4
CORROSION DE FRACTURA BAJO TENSION
Toma la forma de fractura ramificada en un material aparentemente dúctil. Para que la corrosión de fractura bajo tensión ocurra, se requiere de la interrelación de dos factores esenciales: la superficie del material expuesto al medio corrosivo deberá estar bajo esfuerzo de tensión y el medio corrosivo deberá específicamente ser causa de la corrosión bajo tensión. El esfuerzo de tensión puede ser el resultado de cargas aplicadas, presión interna en el sistema o esfuerzos residuales provenientes de soldaduras anteriores o combadura. El medio corrosivo que puede provocar este fenómeno corrosivo es aquel que tiene presencia de cloruros, sosa cáustica y sulfuros bajo condiciones de alta temperatura. La corrosión de fractura bajo tensión rara vez tiene lugar si la temperatura es menos a 50º C. Para evitar la corrosión bajo tensión, es importante: Ensamblar cuidadosamente las piezas para evitar cuerpos en tensión. Formar zonas superficiales de comprensión en aquellas partes sometidas a estado de tensión mediante martillado, granallado y laminado superficiales. Eliminar las tensiones generadas en el proceso de fabricación. Realizar apropiadamente la soldadura para evitar estados de tensión en los cordones de soldadura.
9.5
CORROSIÓN GALVANICA
Este tipo de corrosión ocurre cuando dos metales distintos están en contacto eléctrico y sumergidos en el mismo electrolito (incluyendo la humedad atmosférica). El material más activo de los dos, denominado ánodo, se corroe a una velocidad mayor. El más pasivo, denominado cátodo queda protegido y su velocidad de corrosión será menor que la normal. Al utilizar el mismo tipo de material o al evitar el contacto eléctrico entre los dos materiales diferentes a unir, se evita este tipo de corrosión.
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10. LOS ACABADOS DE LOS ACEROS INOXIDABLES
Cuando se especifica un acero inoxidable, el acabado del mismo es uno de los aspectos relevantes que deben ser considerados. El acabado tiene influencia importante en algunas de las características del material como, por ejemplo, en la facilidad de limpieza y en la resistencia a la corrosión. En determinadas aplicaciones, una superficie pulida transmitirá la idea de que los aceros inoxidables son materiales “limpios” y de que son limpiados con facilidad. En otras, en acabado con mayor rugosidad podrá tener un impacto estético que favorecerá las ventas de determinados productos. Superficies con baja rugosidad tendrán, en la mayoría de los casos, un efecto favorable en la resistencia a la corrosión, pero, si se trata de corrosión bajo tensiones, un granallado de la superficie podrá ser una gran ayuda en la resistencia del material. La norma ASTM A-480 define los acabados más utilizados en los aceros inoxidables. Dentro de esta norma, encontramos los siguientes acabados: No 1: Laminado en caliente, recocido y decapado. La superficie es un poco rugosa y opaca. Es un acabado frecuente en materiales con espesores no inferiores a 3.00mm, destinados a aplicaciones industriales. No 2D: Laminado en frío, recocido y decapado. Mucho menos rugoso que el acabado No 1, pero aún así la superficie es opaca, mate. No 2B: Laminado en frío, recocido y decapado seguido de un ligero pase de laminación en laminador con cilindros brillantes (skin pass). Presenta brillo superior al del acabado 2D y es el más utilizado entre los acabados de la laminación en frío. Como la superficie es más lisa, el pulido resulta más fácil que en los acabados No 1 y 2D. BA: Laminado en frío con cilindros pulidos y recocido en horno de atmósfera inerte Superficie lisa, brillante y reflectiva, características que son más evidentes a medida que más fino es el espesor. La atmósfera del horno puede ser de hidrogeno o mezclas de hidrogeno y nitrógeno. No 3: Material lijado en una dirección. Normalmente el lijado es hecho con lijas de granulometría 100 mesh. No 4: Material lijado en una dirección con lijas de granulometría de 120 a 150 mesh. Es un acabado con rugosidad menor que la del No 3 No 6: El material con acabado No 4, terminado después con paños embebidos con pastas abrasivas y aceites. El aspecto es opaco, satinado, con reflectividad inferior a la del No 4. El acabado no es dado en una única dirección y el aspecto varía un poco porque depende del tipo de paño utilizado. No 7: Acabado con alto lustre La superficie es finamente pulida, pero conserva algunas líneas de pulido. Es un material con alto grado de reflectividad y se obtiene con pulidos progresivos cada vez más finos.
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No 8: Acabado espejo. La superficie es pulida con abrasivos cada vez más finos hasta que todas las líneas de pulido hayan desaparecido. Es el acabado más fino que hay y permite que los aceros inoxidables sean usados como espejos. También se utilizan en reflectores. Acabado TR: Acabado conseguido pro laminación en frío o por laminación en frío con recocido y decapado de manera que el material tenga propiedades mecánicas especiales. Generalmente las propiedades mecánicas son más elevadas que las de los otros acabados y la principal utilización es en aplicaciones estructurales. No son mencionados en la norma ASTM A-240 pero los incluimos aquí, los acabados No 0 y No 5.
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11. APLICACIONES DE LOS ACEROS INOXIDABLES
Los aceros inoxidables se utilizan principalmente en cuatro tipos de mercados:
Electrodomésticos: grandes electrodomésticos y pequeños aparatos para el hogar. Automoción: especialmente tubos de escape. Construcción: edificios y mobiliario urbano (fachadas y material). Industria: alimentación, medica, productos químicos y petróleo.
La aplicación de los acero varía dependiendo del tipo y de sus características principales como la dureza, atracción magnética, la maleabilidad y la conducción térmica. A partir de ahí podemos observar los siguientes tipos de aceros inoxidables, sus propiedades y sus campos de aplicación para cada uno de ellos: 11.1 ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS En estos tipos de aceros el carbono está en una concentración tal, que permite la formación de austenita1 a altas temperaturas, que a su vez se transforma en martensita2 durante el enfriamiento. La martensita es una fase rica en carbono, frágil y extraordinariamente dura. Los aceros inoxidables martensíticos tienen la característica común de ser magnéticos y endurecibles por tratamiento térmico, presentando cuando templados una microestructura acicular (en forma de agujas). Es importante observar que estos aceros son normalmente producidos por la industria siderúrgica en estado recocido, con ductilidad razonablemente buena. Solamente después de templados serán muy duros y poco dúctiles. Pero es precisamente en esta condición (templados), que serán resistentes a la corrosión. El más utilizado de los aceros inoxidables martensíticos es el Tipo 420. Estos tipos de materiales son comercializados principalmente después de un proceso de temple en el cual alcanzan su máximo estado de dureza y su resistencia al desgaste; La alta dureza y la consecuente resistencia al desgaste, determinan las aplicaciones de este material, utilizado en cuchillería, discos de freno, equipos quirúrgicos, odontológicos y turbinas.
1
La austenita es una forma de ordenamiento distinta de los átomos de hierro y carbono. Ésta es la forma estable del hierro puro a temperaturas que oscilan entre los 900 a 1400 ºC. Está formado por una disolución sólida del carbono de hierro, lo que supone un porcentaje máximo de C del 2,11%. Es dúctil, blanda y tenaz. 2
Martensita es el nombre que recibe la fase cristalina BCT, en aleaciones ferrosas. Dicha fase se genera a partir de una transformación de fases sin difusión, a una velocidad que es muy cercana a la velocidad del sonido en el material.
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Si la cantidad elevada de carbono es un inconveniente en el acero inoxidable 420 en estado recocido, una solución lógica es la de disminuir la cantidad de este, lo que se hace en el inoxidable Tipo 410. Después del tratamiento de temple, las durezas alcanzadas por este material no son tan altas como las presentadas por el inoxidable 420. Las principales aplicaciones del inoxidable 410 son en equipos para refinación de petróleo, válvulas, componentes de bombas y cuchillería. Adiciones de carbono (para obtener durezas todavía mayores), de cromo y molibdeno (mejorando también la resistencia a la corrosión) nos llevan a los aceros inoxidables martensíticos Tipo 440, utilizados en cuchillos de corte profesional. Aumentando la cantidad de azufre se obtiene el inoxidable 420 F, una variedad del 420, con buena maquinabilidad, lo que le agrega una característica más a este tipo de aceros. 11.2 ACEROS INOXIDABLES FERRÍTICOS Estos tipos de aceros también son magnéticos. A pesar de tener una menor cantidad de carbono que los martensíticos, se tornan parcialmente austeníticos a altas temperaturas y consecuentemente precipitan martensita durante el enfriamiento. Puede decirse que son parcialmente endurecibles por tratamiento térmico. Los aceros inoxidables ferríticos contienen, de un modo general, mayor cantidad de cromo, superior al de los martensíticos. Este aumento en la cantidad de cromo mejora la resistencia a la corrosión en diversos medios, pero sacrifica en parte otras propiedades, como la resistencia al impacto. El más utilizado de los aceros inoxidables ferríticos es el Tipo 430. Entre sus aplicaciones, se puede mencionar: cubiertos, vajillas, cocinas, piletas, monedas, revestimientos, mostradores frigoríficos. Uno de los mayores problemas del inoxidable 430 es la pérdida de ductilidad en las regiones soldadas, que normalmente son frágiles y de menor resistencia a la corrosión. Para enfrentar este inconveniente, se adiciona titanio y/o niobio, como estabilizadores del carbono. Los Tipos 409, 430 Ti y 430 Nb son muy utilizados, principalmente en silenciadores y escapes de automóviles. El aluminio se utiliza también como un estabilizador de ferrita. El inoxidable 405, con aluminio entre 0,10 y 0,30% es muy utilizado en la fabricación de estructuras que no podrán ser recocidas después de la operación de soldado. El aumento en el tenor de azufre, permite mejorar la maquinabilidad, en el Tipo 430 F. Adiciones de molibdeno, en el inoxidable 434, o aumento en los tenores de cromo en el Tipo 446, permiten obtener inoxidables ferríticos con mejor resistencia a la corrosión. 11.3 ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS Este tipo de aceros no son magnéticos y no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico. Son muy dúctiles y presentan excelente soldabilidad.
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El inoxidable Austenítico más utilizado es el Tipo 304, que contiene básicamente 18% de cromo y 8% de níquel, con un tenor de carbono limitado a un máximo de 0,08%. Tiene gran aplicación en las industrias químicas, farmacéuticas, de alcohol, aeronáutica, naval, uso en arquitectura, alimenticia, y de transporte. Es también utilizado en cubiertos, vajillas, piletas, revestimientos de ascensores y en un sin número de aplicaciones. Las zonas térmicamente afectadas por operaciones de soldado son particularmente sensibles a la corrosión intergranular3, ya que durante el ciclo térmico de soldado parte del material es mantenido en la faja crítica de temperaturas. La consideración de este fenómeno llevó al desarrollo de los inoxidables austeníticos extra bajo carbono, 304L, 316L y 317L, en los cuales el tenor de carbono es controlado en un máximo de 0,03%, quedando así extremadamente reducida la posibilidad de sensibilización. Tanto el titanio como el niobio son estabilizadores del carbono y los aceros inoxidables así obtenidos, el 321 y el 347 son conocidos como aceros inoxidables estabilizados. El inoxidable 316 Ti es la versión estabilizada del tipo 316. Para aplicaciones en equipos que operan entre 400 y 900 ºC, los aceros inoxidables estabilizados son los más recomendados, ya que conservan mejores propiedades mecánicas en esas temperaturas que los aceros de extra bajo carbono. Los aceros de la serie 200, resultan de una substitución parcial de níquel por manganeso. Son utilizados en aplicaciones estructurales, presentando resistencia a la corrosión inferior al 301. Tipo De Acero Inoxidable Austenítico (resistente a la corrosión)
Aplicación Equipos para industria química y petroquímica. Equipos para industria alimenticia y farmacéutica. Construcción civil. Vajillas y utensilios domésticos. Ferrítico (resistente a la corrosión, mas barato) Electrodomésticos (cocinas, neveras, etc.) Mostradores frigoríficos. Monedas. Industria automovilística. Cubiertos. Martensítico (dureza elevada) Cuchillería. Instrumentos quirúrgicos como bisturí y pinzas. Cuchillos de corte y disco de freno. Disco de freno. Tabla 5 Clasificación y aplicación del acero.
3
La corrosión intergranular, también conocida como ataque intergranular (IGC y IGA por sus siglas en inglés), es un fenómeno corrosivo que sucede en los aceros inoxidables, el mismo consiste en una decarburización del acero debido a un fenómeno difusivo del carbono hacia los bordes de grano, en el proceso el carbono arrastra átomos de cromo, lo cual hace que el acero pierda sus propiedades anticorrosivas.
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Otro tipo de clasificación dependiendo de su uso comercial es el siguiente: Acero inoxidable extrasuave: contiene un 13% de Cr y un 0,15% de C. Se utiliza en la fabricación de: elementos de máquinas, álabes de turbinas, válvulas, etc. Tiene una resistencia mecánica de 80 kg/mm² y una dureza de 175-205 HB. Acero inoxidable 16Cr-2Ni: tiene de 0,20% de C, 16% de Cr y 2% de Ni; resistencia mecánica de 95 kg/mm² y una dureza de 275-300 HB. Se suelda con dificultad, y se utiliza para la construcción de álabes de turbinas, ejes de bombas, utensilios de cocina, cuchillería, etc. Acero inoxidable al cromo níquel 18-8: tiene un 0,18% de C, un 18% de Cr y un 8% de Ni Tiene una resistencia mecánica de 60 kg/mm² y una dureza de 175-200Hb, Es un acero inoxidable muy utilizado porque resiste bien el calor hasta 400 °C. Comúnmente usado en extractores de humo. Acero inoxidable al Cr- Mn: tiene un 0,14% de C, un 11% de Cr y un 18% de Mn. Alcanza una resistencia mecánica de 65 kg/mm² y una dureza de 175-200HB. Es soldable y resiste bien altas temperaturas. Es amagnético. Se utiliza en colectores de escape.
11.4 ACEROS INOXIDABLES DÚPLEX Los aceros inoxidables dúplex -cuyo desarrollo es el más reciente− integran en sus aleaciones principalmente Cromo y Níquel, en un porcentaje que varía entre 18 y 26 por ciento, y entre 4.5 y 6.5 por ciento respectivamente; aunque también son el resultado de aleaciones de Nitrógeno, Molibdeno, Cobre, Silicio y Tungsteno, los cuales le confieren propiedades de resistencia a la corrosión y provocan una mezcla de cantidades aproximadamente iguales −estructura dúplex− de austeníta y ferrita, razón por la cual este tipo de aceros también se conocen como inoxidables ferríticos−austeníticos. Entre sus características más importantes se destaca que son magnéticos, no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico, tienen buena soldabilidad, buena ductilidad, resistencia a la tracción y resistencia mecánica. Este tipo de aceros se emplean en la fabricación de tubos intercambiadores de calor, tanques para el almacenamiento de agua potable y también tienen diversas aplicaciones de la industria química y las refinerías. 11.5 ACEROS INOXIDABLES ENDURECIBLES POR PRECIPITACIÓN los aceros inoxidables endurecibles por precipitación o PH (precipitation hardening) fueron desarrollados a nivel industrial después de la Segunda Guerra Mundial, como una alternativa para elevar las características de resistencia mecánica y maquinabilidad de los aceros inoxidables Página | 57
austeníticos, aplicándoles tratamientos térmicos de envejecimiento, es decir, sometiéndolos a una combinación de trabajo en frío y tratamiento térmico a baja temperatura, lo que también se conoce como proceso de endurecimiento por precipitación.
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CONCLUSION
Hemos podido contemplar anteriormente la gran importancia que poseen los aceros inoxidables en cuanto a lo cotidiano y a la parte industrial, como también los tipos de tratamientos térmicos que se requieren para cada tipo de aceros basándonos en las propiedades mecánicas de los mismos. Podemos concluir que el acero inoxidable es mucho más resistente y posee menor desgaste, por esa razón es de mucha utilidad en cuanto a construcción se refiere. Es muy importante destacar que poseen una muy buena resistencia mecánica y son capaces de soportar perfectamente temperaturas tanto elevadas como criogénicas. También son muy fáciles de convertir o transformar en una amplia gama de productos útiles y se pueden someter a diversos tratamientos térmicos y/o acabados superficiales. Estas propiedades además nos permiten también obtener productos de muy largo tiempo de vida útil con bajos costos de mantenimiento sin mencionar que también son reciclables Todas estas ventajas han permitido que En los últimos veinte años el acero inoxidable –cuya producción representa apenas el dos por ciento de la producción mundial de acero− haya ido ganando un puesto muy importante en el mercado, al punto de convertirse en uno de los metales más usados en todo tipo de industrias gracias a su excelente apariencia y elevada resistencia al desgaste y la corrosión, aun cuando su precio es dos veces superior al de los aceros convencionales. Colombia no se escapa de esto y por eso anualmente maneja alrededor de 18000 toneladas de acero inoxidable a pesar de que el país no lo produce. Lo cual nos hace pensar que el país a pesar de la gran demanda de este material y la versatilidad del mismo no se ha preocupado por diseñar sus propios procedimientos de obtención quedándonos una vez más atrás en la gran carrera de la innovación y la tecnología. Es importante también destacar de lo obtenido de la investigación es que a pesar que el nombre del material tienda a engañar se debe tener muy claro que estos materiales no son infalibles y que como muchos otros también sufre el ataque de agentes del medio llegando así a corroerse por lo cual Cuando se selecciona un Acero Inoxidable deben preverse exactamente las condiciones de servicio, cualquier pequeña variación por insignificante que parezca (tanto cuantitativamente como cualitativamente) puede producir fracasos, a veces espectaculares.
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RECOMENDACIONES El factor de mayor importancia en el rendimiento de una pieza, es el diseño y la elección del acero del cual será hecho. El mejor acero, templado bajo las mejores prácticas es completamente inútil si la pieza está mal diseñada. Las condiciones prevalecientes hoy en día exigen resultados y rendimientos máximos al mínimo costo. Buen diseño es el primer factor para obtener economía. La rotura de una pieza generalmente ocurre en una región de concentración de esfuerzos. Entonces, al diseñar una pieza se trata de evitar que los esfuerzos se concentren localmente. Algunos centros o regiones de concentración son el resultado del diseño. Ejemplo: cuñeros, esquinas agudas, cambios repentinos de sección, insuficiente radio, aceiteras, cuerdas, etc., mientras que otros vienen del maquinado posterior; ejemplo: marcas de buril, rajadas de rectificado o letras marcadas y números de golpe. Es naturalmente imposible evitar que se concentren los esfuerzos en determinadas secciones; pero no es imposible diseñar las piezas para que estas concentraciones no sean peligrosas y causen roturas prematuras. Finalmente, cabe agregar que el mejor acabado que se le pueda dar a una pieza aumenta la vida de la misma cual sea el tipo de herramienta. Para elegir el acero apropiado, es necesario averiguar las características requeridas en la herramienta, tales como: dureza, profundidad de temple, gama de temperatura de temple, susceptibilidad al sobrecalentamiento, tenacidad, resistencia a la abrasión, duración del filo cortante, deformación y estabilidad dimensional al templar, dureza a temperaturas elevadas, maquinabilidad y susceptibilidad a formación de grietas de rectificado.
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BIBLIOGRAFIA
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