Aceros de construcción sin tratamiento térmico

ACEROS DE CONSTRUCCIÓN SIN T.T

DEFINICIÓN aceros de uso más general. Suponen un tonelaje de fabricación más elevado. Aplicaciones: construcciones civiles (chapas y perfiles) y maquinaria

ACEROS UTILIZADOS EN BRUTO DE FORJA O LAMINACIÓN

sin T.T. Se consideran de esta categoría aquellos aceros con:

• Contenidos de 0.06 a un 0.7 %C.
• Contenidos variables de Mn y Si.
• Limitado el contenido en P y S.

PROCESO DE DESOXIDACIÓN

Adición de elementos (Mn, Al, Si) más afines al oxígeno que el carbono, son inyectados por la base del fundido capturando oxígenos. O tratando (Mn, Al, Si) y variando el equilibrio de concentraciones de oxígeno entre escoria y fundido. Efectos:

• Reducción de la actividad del oxígeno.
• Limitación de los Sulfuros.

SI EL ACERO ES COLADO EN LINGOTES PUEDE SER CLASIFICADO EN 4 TIPOS, SEGÚN LA DESOXIDACIÓN

• CALMADOS: Desoxidantes utilizados Al y Si Para contenidos > 0.30% C.
• SEMICALMADOS: Para contenidos del 0.15% al 0.30% C. Amplio rango de aplicaciones estructurales.
• EFERVESCENTES: No aplica desoxidación. Notable heterogeneidad química. Limitaciones al contenido de C y Mn.
• Efervescencia Interrumpida: Para contenidos > 0.15% y < 0.30% C. Para fabricación de alambres, chapas y barras.

Objetivo: controlar la homogeneidad química intermedia. Los aceros con elevados contenidos en carbono, evitan su heterogeneidad química, limitando también la generación de porosidades.

TIPOS DE ACEROS POR %C Y A LAS PROPIEDADES MECÁNICAS

ACEROS SUAVES DE BAJO %C: ACEROS FERRÍTICOS. 0.06%C y 0.25%C. Resistencia 350 a 530 MPa. Aplicaciones: construcciones de edificios, puentes de ferrocarril…

Propiedades mecánicas:

• Interesa una elevada resistencia a tracción para que se deforme el acero aunque la carga sea elevada antes de romper.
• Temperatura de transición al impacto. Debe absorber energía de impacto e invertirla en modificar su microestructura antes de volverse inseguro para las personas.
• Fácil soldabilidad. Cualidad necesaria para impedir que el acero se fragilice.
• Buena conformabilidad. Buen comportamiento durante el proceso de su elaboración.

Conformado: colada continua o en lingotes

Recocido: Al recocer estos aceros deformados, estructura constituida por granos de ferrita y perlita, se produce su recristalización dando lugar a finos granos poligonales de ferrita y colonias de perlita esferoidizada

Envejecimiento: Si el recocido se ha realizado: q A temperaturas que permite que % de C y N permanezcan disueltos en la ferrita. q El enfriamiento ha sido lo suficientemente rápido para no precipitar de C y N. elEnvejecimiento puede ser Por Temple A (T ambiente o T a baja de temple) o Por deformación (a t a ambiente)

Envejecimiento por temple Es originado mediante la eliminación de la solubilidad del C y N2 en la ferrita con la temperatura. Evitamos el envejecimiento por temple a través de la adición al acero de aleantes tales como el Titanio (Ti) y el Zirconio (Zr) A temperaturas cercanas y constantes a la de ambiente la dureza se incrementa con el tiempo de envejecimiento. A t as > t a ambiente, la dureza incrementa rápidamente y se detiene en un valor pico. A t as > t a ambiente, la dureza decrece lentamente una vez alcanzado el valor pico, se conoce como sobrenvejecimiento.

Envejecimiento por deformación

Deformación plástica del acero. No es necesario que el acero esté sobresaturado en C. El responsable del envejecimiento es el N2. (mayor solubilidad en la ferrita a temperatura ambiente). el C es efectivo si la temperatura es alta (>100 ºC), o si su concentración es elevada. Es causado por la segregación de los elementos intersticiales, C y N2, en el campo de deformación de las dislocaciones impidiendo el movimiento.

Aplicando una carga y una deformación determinadas alcanzamos el punto A, en el que finaliza la zona elástica. A: Límite de fluencia superior. Se aprecia un fenómeno conocido como fluencia, en el que la gráfica desciende de A hasta B. B: Límite de fluencia inferior De B a C, se produce una elongación de toda la pieza de acero, conocido como deformación Luders. A partir de C, comienza el proceso de endurecimiento por deformación hasta alcanzar la rotura del material Si en D, reducimos la carga el material recuperará su forma según la línea DE. Se habrá generado una nueva curva. Si cargamos el material de nuevo, superando la zona elástica EA’, se comprueba que: El límite elástico ▲. Punto A’ La deformación total ▼. Δϵ La t a de transión al impacto ▲ La deformación de luders se ha reducido eL

Ventaja no desarrolla sobrenvejecimiento. la dureza aumenta en todo el proceso.

Envejecimiento por deformación dinámica Envejecimiento resultante de la combinación de: Envejecimiento por deformación (energía mecánica) + Aplicación de temperatura entre 150 y 300 ºC, (energía térmica) q El C y N2 pueden difundir a las dislocaciones durante la deformación, corriendo el riesgo de envejecer. El fenómeno conocido como envejecimiento por deformación dinámica. La curva esfuerzo-deformación se caracteriza por agudos dientes de sierra que representan los fenómenos de endurecimiento debidos al envejecimiento por deformación dinámica y estática. Favorece la mejora de la resistencia del acero tratado en detrimento de la deformación necesaria para alcanzar las mismas características en ausencia de aporte térmico,

ACEROS SEMIDUROS FERRÍTICO PERLÍTICOS

Contenido en carbono entre 0.25 % y 0.70 %. Resistencia 500 y 900 MPa. Su alargamiento 13 y 24 %. Aplicaciones raíles y elementos de máquinas y motores

Son aceros que necesitarán ser calmados ya que tienen gran contenido en carbono. Objetivo del calmado mantener una buena homogeneidad química y evitar la formación de indeseables porosidades. Estructura ferrítico perlítica, cuyos contenidos en perlita aumentarán con el aumento del contenido en C.

¿Por qué Rt, Acero Semiduro > Rt, Acero suave y ΔL Acero Semiduro < ΔL Acero suave ? Acero suave, se encuentran constituidos por estructuras ferriticoperlíticas ricas en ferrita Acero semiduro, se encuentran constituidos por estructuras ferriticoperlíticas con mayores contenidos en perlita que los suaves

Propiedades Mecánicas

Límite elástico: ▲ sy (MPa) = f on (▲%Ferrita, ▼ø de grano ferrítico, ▼ Espaciado interlaminar de la perlita) Resistencia a la tracción: ▲ s (MPa) * = ▲ sy (MPa) .▲ %C : ▼ Resiliencia ▲ Resistencia ▲ Límite elástico . La temperatura de transición al impacto: ▼ Tt (ºC) = f on (▼ø de grano ferrítico) Según la figura, a ▲ % C, mayor será el valor de la temperatura de transición al impacto del acero. Así, para una acero: • 0,11%C à Tt (ºC) = 0 ºC • 0,31%C à Tt (ºC) = 100 ºC

CONTROL DEL TAMAÑO DE GRANO

Herramienta eficaz en el control de sus propiedades. Los métodos disponibles actúan sobre el grano austenítico:

• El normalizado: Calentar el acero homogéneamente en el dominio austenítico y enfriar al aire.
• Ciclos cortos de austenización: Variante del anterior a mayor temperatura y en ciclos de unos segundos.
• El sistema de laminación controlada. Adición de aluminio: Precipitación de nitruros que anclan los bordes de grano evitando su crecimiento

Tratamiento Termomecánico para aceros ≤ 0.8 %C y de baja aleación. Se obtienen microestructuras de grano ultrafino. Promero calentar(tiempo dep de tamaño de grano) hasta alcanzar una micro estructura austenítica. Se enfría por debajo de la temperatura de recristalización. se lamina y se obtiene una microestructura severamente deformada. Tras la laminación, se enfría Pasando de una microestructura de austenita a una ferrita y perlita de grano muy fino, Alto límite elástico y alta tenacidad incluso a bajas temperaturas.

Bandeado microestructural Microestructuras, frecuentes: bandas alternadas de ferrita y perlita del bandeado causado por la segregación interdendrítica de manganeso durante la solidificación.

Las inclusiones muy frecuentes. Aportan direccionalidad a las propiedades mecánicas, se trata de controlar su presencia en los aceros. Los efectos que desarrollan en los aceros dependen del: Tamaño de las inclusiones; Cantidad y distribución Forma espacial; Nos interesa que sea lo más esférica posible para reducir al máximo sus dañinos efectos

CONCLUSIONES: Afectan negativamente a la tenacidad Alúmina y aluminatos de calcio. Son frágiles e indeformables a todas las temperaturas. Óxidos de hierro, manganeso y dobles. Son plásticos a temperatura ambiente. Silicatos de calcio, manganeso, hierro y aluminio. Son frágiles a temperatura ambiente; Sulfuro de manganeso. Presenta un carácter muy plástico.