Aceros y Aleaciones: Propiedades, Tipos y Tratamientos Térmicos Esenciales

Aceros de Bajo Carbono

• Aplicaciones: Alambres de cierre, componentes automotrices, pernos y tornillos.

Aceros HSLA (Baja Aleación y Alta Resistencia)

• Características: Baja aleación y alta resistencia, superando los 276 MPa.
• Aplicaciones: Torres de alta tensión, automóviles.

Clasificación SAE de Aceros

• SAE 1038: Acero al carbono con un 0.38% de carbono.
• SAE 2025: Acero al níquel con un 0.25% de carbono.

Aceros para Alta Elasticidad y Resistencia a la Fatiga

• Se utiliza un acero de baja aleación que contiene vanadio, cromo y níquel.

Aceros Resistentes a Altas Temperaturas (hasta 600 °C)

• Se emplea acero de baja aleación con molibdeno, cromo y níquel.

Materiales Refractarios

• Ejemplos: Tungsteno, Molibdeno, Niobio.

Tipos de Aceros Inoxidables

• Martensíticos: Mayor dureza.
• Austeníticos: Mejor resistencia a la corrosión.
• Ferríticos: Dúctiles.

Prevención de Corrosión Intergranular en Aceros Inoxidables al Soldar

• Reducir el contenido de carbono.
• Aplicar tratamiento térmico después de soldar.
• Añadir un elemento que se combine con el carbono en el acero para impedir la formación de carburos de cromo.

Efecto del Revenido en la Dureza de un Eje de Acero Templado de Medio Carbono

El revenido ablanda el acero después del temple, lo que le confiere mayor ductilidad, aunque disminuye su dureza. Esto resulta en un mayor alargamiento. Para aceros de medio contenido de carbono, el revenido aporta resistencia, ya que con este tipo de acero se fabrican piezas que requieren un equilibrio entre dureza y tenacidad.

Fases de un Tratamiento Térmico

1. Calentamiento: Hasta la temperatura adecuada para ejecutar el tratamiento térmico.
2. Permanencia: Durante un tiempo suficiente para que la pieza alcance la temperatura deseada y se produzcan las transformaciones.
3. Enfriamiento: A una velocidad adecuada para obtener las propiedades deseadas del tratamiento.

Ausrevenido: Mejora de la Resistencia al Impacto

• El ausrevenido es un proceso para aumentar la resistencia al impacto.
• Desventajas:
  • Requiere un baño de sales.
  • Solo puede utilizarse en aceros limitados.

Medios de Enfriamiento en Tratamientos Térmicos

• Mayor Velocidad: Agua salada muy agitada (máximo 10% de sal).
• Menor Velocidad: Enfriamiento de la pieza dentro del horno.

Tipos de Tratamientos Térmicos Comunes

Recocido

• Función: Se aplica a materiales deformados en frío para reducir los efectos de endurecimiento, enfriándolos lentamente en horno y aumentando su ductilidad.

Normalizado

• Proceso: En lugar de enfriar lentamente en horno, la pieza se enfría al aire quieto.

Temple

• Proceso: Calentamiento a una temperatura adecuada (aproximadamente 50 °C por encima de la temperatura crítica superior para aceros al carbono), seguido de un enfriamiento rápido en agua o aceite para formar martensita.

Revenido

• Proceso: Calentamiento de un acero martensítico a una temperatura entre 250 °C y 650 °C durante un tiempo determinado.

Factores que Influyen en el Temple de un Acero

• Composición química.
• Tamaño del grano.
• Tamaño de la pieza.
• Influencia del medio de enfriamiento.

Diferencias entre Revenido y Recocido

• El Revenido ablanda el material después del temple para mejorar sus propiedades mecánicas, ya que disminuye su dureza y aumenta la tenacidad.
• El Recocido también ablanda el material, pero con características propias, y generalmente se realiza para aliviar tensiones, homogeneizar la estructura o mejorar la maquinabilidad, entregando tenacidad.

Tratamientos Termoquímicos

Son tratamientos térmicos que modifican la composición química superficial del acero que forma la pieza. Incluyen:

• Cementación
• Carburación
• Cianuración
• Nitruración

Métodos de Temple Superficial

Temple por Inducción

• Se utiliza para endurecer piezas pequeñas o para templar selectivamente su zona periférica.

Temple a la Llama

• Se aplica una llama directamente a la superficie a tratar para endurecerla.

Aplicaciones de Latón y Bronce

• Latón: Generalmente más económico.
• Bronce: Utilizado en conectores eléctricos, engranajes y bujes.

Importancia del Silicio en Aleaciones de Aluminio

• El silicio es uno de los elementos más importantes en la aleación de aluminio.

Herramientas Antichispa para Ambientes Peligrosos (Minas)

• Se utilizan herramientas fabricadas con aleaciones como Cobre-Berilio, Aluminio o Bronce para evitar la formación de chispas.

Aceros de Alto Carbono

• Características: Más duros, resistentes y menos dúctiles.
• Aplicaciones: Tuercas, ruedas y rieles de trenes.

Aceros Serie H (Aceros de Baja Aleación con Endurecimiento por Templabilidad)

• Contienen elementos como Niobio (Columbio), Vanadio, Manganeso, Cobre y Fósforo.

Endurecimientos Superficiales del Acero

• a) Cementación: Genera un endurecimiento superficial manteniendo el núcleo blando y tenaz.
• b) Carburación con Gas: Gases como metano, etano o propano liberan carbono que se deposita en la superficie del acero.
• c) Cianuración: La pieza se sumerge en sales fundidas que contienen cianuro.
• d) Nitruración: Mejora la resistencia a la fricción, abrasión, fatiga y corrosión.

Latón

• Composición: Aleación de Cobre y Zinc.
• Endurecimiento: Puede endurecerse por temple martensítico en ciertas composiciones.

Bronce al Estaño

• Puede someterse a temple martensítico después de calentar a más de 750 °C y enfriar en agua.

Bronce al Aluminio

• Al agregar aluminio, la aleación se vuelve más dura y resistente a la tracción.

Martemplado

• Es una modificación del temple tradicional que se utiliza en aceros para minimizar la distorsión y la formación de fisuras que pueden desarrollarse durante la etapa de enfriamiento.

Endurecimiento por Precipitación

• La dureza de algunas aleaciones puede aumentar por la formación de partículas pequeñas y dispersas de una segunda fase dentro de la fase matriz original.