Comprendiendo las Aleaciones de Hierro y Carbono: Aceros de Construcción y Aleados
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Aleaciones de Hierro y Carbono: Fundamentos y Propiedades
La ferrita δ es una solución sólida de carbono en hierro δ que tiene una estructura c.c. y un límite de solubilidad máxima de carbono del 0.09% a 1465°C.
La austenita (γ) es una solución intersticial de carbono en el hierro γ que tiene una estructura cristalina c.c.c. y presenta una solubilidad máxima del carbono mucho mayor, alrededor del 2.08% a 1148°C, que disminuye hasta el 0.8% a 723°C, temperatura eutectoide.
La ferrita α es una solución sólida de carbono en el hierro α que tiene igualmente una estructura cristalina c.c. y presenta una solubilidad del carbono muy reducida, tan solo del 0.02% a la temperatura eutectoide y que disminuye hasta el 0.005% de C a temperatura ambiente.
La cementita es un compuesto intermetálico formado por un átomo de carbono y tres de hierro. Es un compuesto duro y frágil.
La reacción más importante es la eutectoide, en la que la austenita produce un desdoblamiento a ferrita y cementita, formando el nuevo constituyente denominado perlita.
Aceros de Construcción: Tipos y Aplicaciones
Se utilizan en la fabricación de piezas y elementos de máquinas o estructuras. Se dividen en dos grandes grupos:
- Los que se emplean en bruto de forja o laminación (80%).
- Los que se someten a un tratamiento térmico para mejorar sus características.
Dentro del primer grupo, se distinguen los siguientes tipos:
Aceros Ordinarios al Carbono
Estos aceros, clasificados como 1.a, son los más numerosos en aplicaciones y contienen pequeñas cantidades de silicio y manganeso, así como impurezas de fósforo y azufre.
Aceros Especiales de Fácil Mecanización
Clasificados como 1.b, los aceros especiales de fácil mecanización incluyen:
Aceros con Fósforo
Contienen del 0.06% al 0.12%. Sus características se fundamentan en la menor plasticidad de la ferrita. El fósforo aumenta la resistencia, pero disminuye el alargamiento y la resiliencia.
Aceros con Azufre
Forman MnS y producen numerosas inclusiones en toda la masa, las cuales constituyen verdaderas entallas y facilitan la rotura de la viruta.
Aceros con Plomo
El plomo es insoluble y, por tanto, se presenta en forma de pequeños glóbulos en la masa del acero. Facilita la rotura de la viruta, realizando además una acción lubricante.
Aceros Especiales de Baja Aleación y Alto Límite Elástico
Estos aceros, identificados como 1.c, mantienen una carga de rotura similar a la de los aceros ordinarios, pero presentan un elevado límite elástico, debido fundamentalmente al endurecimiento por precipitación combinado con el afinamiento del grano recristalizado.
Aceros Aleados: Propiedades y Beneficios Clave
Los elementos de aleación se añaden al acero para:
- a) Proporcionar un endurecimiento por solución sólida en la ferrita.
- b) Favorecer la precipitación de carburos de aleación en lugar de la formación habitual de cementita.
- c) Mejorar la resistencia a la corrosión mediante la formación de capas superficiales protectoras.
- d) Mejorar la templabilidad.