7. Aceros especiales 2022-2023

Aceros Especiales de Fácil Mecanización

• Los aceros especiales de fácil mecanización destacan por la facilidad de realizar operaciones de mecanizado (torneado, taladrado, fresado, etc.).
• La maquinabilidad de un acero es una propiedad compleja que depende de la vida de la herramienta de corte, velocidad de producción, consumo energético y acabado superficial.
• Experimentalmente, los mejores resultados en el mecanizado se obtienen cuando la dureza del acero está entre 140 y 200 HB y el cociente entre Rp0,2 y Rm está entre 0,85 y 0,95.
• La microestructura ideal es ferrito-perlítica con 0,2-0,3% de carbono, y partículas dispersas que creen discontinuidades en la microestructura del material.
• Se pueden mejorar la maquinabilidad de los aceros añadiendo aleantes.

Aceros al Azufre

• Son el método más económico para mejorar la maquinabilidad.
• Se exigen contenidos de S hasta 0,35%, que deben subir si se añade manganeso para que el azufre forme MnS.
• Las inclusiones de MnS lubrican la zona de corte y favorecen la fractura de la viruta en pequeños fragmentos, disminuyendo las fuerzas de corte y la temperatura en el contacto.
• Se usan en tornillería, bulones, casquillos, etc. (procesos automatizados para la fabricación de grandes series).

Aceros al Plomo

• Incorporan plomo (0,15-0,35 %Pb), que precipita como plomo libre en forma de pequeñas partículas durante la solidificación.
• Las partículas de plomo presentes en la intercara herramienta-viruta funden a consecuencia del calor generado en el corte, reduciendo la fricción y rompiendo la viruta.
• Estos niveles de plomo no afectan a las propiedades mecánicas del acero.

Aceros al Teluro

• Su adición es muy beneficiosa para la maquinabilidad, pero su precio es muy elevado.
• La cantidad óptima es del orden 0,04-0,06 %Te.
• Las inclusiones de teluro adoptan forma redondeada, favoreciendo la templabilidad.
• Son los más mecanizables del mercado.

Aceros para Muelles

• Los muelles son mecanismos destinados a experimentar deformaciones cuando sobre ellos actúan fuerzas, recuperando su forma inicial al cesar las mismas.
• Deben poseer elevado límite elástico.
• Se utilizan en industrias como la cementera, silos, tolvas, cribadoras, chimeneas, tuberías, estructuras metálicas, vagones de tren, chasis de camiones, etc.

Acero Corten

• No hay información adicional en el texto.

Invar

• Es una solución sólida Fe-Ni, concretamente la aleación FeNi36 (Invar36).
• Su nombre viene de invariable y le valió a su descubridor el Nobel en 1920.
• Tiene un coeficiente de expansión térmica (CTE) muy bajo: 1,2x10−6 K−1.
• Variación del coeficiente de expansión térmica (CTE) con el contenido en níquel.
• Propiedades:
  • Densidad: 8.1 g/cm³
  • Punto de fusión: 1427 °C
  • Coeficiente de expansión térmica: 1,2x10−6 K−1
  • Módulo de Young: 140-150 GPa
  • Maquinabilidad:similar a la del titanio, pero menor que la de los aceros de alta resistencia.

Aceros de Fácil Mecanización

• Los aceros de fácil mecanización destacan por la facilidad de realizar operaciones de mecanizado (torneado, taladrado, fresado, etc.).
• La maquinabilidad es muy importante cuando se quiere fabricar grandes series de piezas mediante conformado por arranque de viruta.
• La maquinabilidad de un acero es una propiedad compleja, resultado de una serie conjunta de características: vida de la herramienta de corte, velocidad de producción, consumo energético y acabado superficial.

Aceros al Azufre

• La adición de azufre (hasta 1,5%) forma MnS, que lubrifica la zona de corte y favorece la fractura de la viruta en pequeños fragmentos.
• El contenido de S no debe ser superior a 0,35%, porque se segrega y reduce apreciablemente la ductilidad y la tenacidad de los aceros.

Aceros al Plomo

• Incorporan plomo (0,15-0,35 %Pb), que es insoluble en el hierro y precipita como plomo libre en forma de pequeñas partículas durante la solidificación.
• Las partículas de plomo presentes en la intercara herramienta-viruta funden a consecuencia del calor generado en el corte, reducen la fricción y rompen la viruta.
• Estos niveles de plomo no afectan a las propiedades mecánicas del acero.

Aceros al Teluro

• La adición de teluro es muy beneficiosa para la maquinabilidad, pero su precio es muy elevado.
• La cantidad óptima es del orden 0,04-0,06 %Te.
• Las inclusiones de teluro adoptan forma redondeada y favorecen la templabilidad.

Aceros para Muelles

• Muelles: mecanismos destinados a experimentar deformaciones cuando sobre ellos actúan fuerzas, recuperando su forma inicial al cesar las mismas.
• Deberán poseer elevado límite elástico.
• Norma UNE: Grupo F-140 Aceros de gran elasticidad, concretamente F-141, F-142, F-143 y F-144.

Acero Corten

• El acero Corten es un acero común al que no le perjudica la corrosión.
• Patentado por la United States Steel Corporation en 1933.
• Es un acero de baja aleación, inicialmente con: %C < 0,25%, 0,2-0,5% Cu, 0,5-1,5% Cr, y 0,1-0,2% P.
• La composición ha sido objeto de cambios, como añadir 0,4 % de níquel, la reducción del fósforo a 0,04 %, y la adición de pequeñas cantidades de otros elementos.

Características del Acero Corten

• Es un acero con Ni, Cr, Cu y P que, tras un proceso de humectación y secado alternativos, se oxida superficialmente y forma una delgadísima cinta de óxido de aspecto rojizo-anaranjado.
• Esa cinta de óxido es impermeable al agua y al vapor de agua e impide que la oxidación del acero prosiga hacia el interior de la pieza.
• El acero Corten posee un color rojizo anaranjado característico.
• Desde un punto de vista artístico, su color característico y sus cualidades químicas son muy valoradas por los escultores y arquitectos.

Invar

• Es una solución sólida Fe-Ni, concretamente la aleación FeNi36 (Invar36).
• Su nombre viene de invariable.
• Tiene un coeficiente de expansión térmica (CTE) muy bajo: 1,2x10−6 K−1.
• Variación del coeficiente de expansión térmica (CTE) con el contenido en níquel.
• Propiedades: densidad, punto de fusión, coeficiente de expansión térmica, módulo de Young, ductilidad y maquinabilidad.

Aceros de Fácil Mecanización

• Para mejorar la maquinabilidad, se exigen contenidos de S hasta 0,35% y se debe subir el contenido de manganeso (hasta 1,5%) para que el azufre forme MnS.
• El contenido de S no debe ser superior a esos valores, porque se segrega y reduce apreciablemente la ductilidad y la tenacidad de los aceros.
• Las inclusiones de MnS, homogéneamente distribuidas en la microestructura del acero, lubrican la zona de corte y favorecen la fractura de la viruta en pequeños fragmentos.

Aceros al Plomo

• Incorporan plomo (0,15-0,35 %Pb), que es insoluble en el hierro y precipita como plomo libre en forma de pequeñas partículas durante la solidificación.
• Las partículas de plomo presentes en la intercara herramienta-viruta funden a consecuencia del calor generado en el corte reducen la fricción y rompen la viruta (suelen llevar también S, para tener un efecto aditivo).
• Se consiguen mayores velocidades de corte y no afectan a las propiedades mecánicas del acero.

Aceros al Teluro

• La adición de teluro es muy beneficiosa para la maquinabilidad, pero su precio es muy elevado.
• La cantidad óptima es del orden 0,04-0,06 %Te.
• Las inclusiones de teluro adoptan forma redondeada y favorecen la templabilidad.
• Son los más mecanizables del mercado.

Aceros para Muelles

• Deben poseer elevado límite elástico y ser aptos para la fatiga.
• Deben tener muy buen estado superficial (sin descarburaciones ni grietas).
• Se incluyen en este grupo muelles helicoidales, barras de torsión, flejes, ballestas… empleadas en el sector automovilístico y ferroviario.
• Los aceros para muelles tendrán valores de límite elástico entre 900 MPa y 1800 MPa, con resistencias entre 1000-2300 MPa.
• El contenido medio en carbono está entre 0,4-0,95 %C.

Aceros al Carbono

• Se usan para muelles de poca responsabilidad (varillas o alambres de poco espesor, por baja templabilidad).
• Contenidos en carbono entre 0,5-1,2 %C.
• Los de menor %C requieren temple en agua. Los de mayor %C, en aceite.

Aceros Aleados

• Para muelles o ballestas con espesor mayores de 10 mm.
• Aceros al Mn-Si, con 0,6-0,9 %Mn y 1,5-2,0 %Si.
• El Mn sube la templabilidad y el Si el límite elástico (llegan a 1400 MPa).
• Se prefiere el temple en aceite para minimizar deformaciones y grietas.
• Aceros al Cr-Si, Cr-V y Cr-Mo-V, con mayor templabilidad (siempre en aceite).
• Tienen baja tendencia a la descarburación y se usan para muelles de gran responsabilidad.

Acero Corten

• Es un acero común al que no le perjudica la corrosión.
• Patentado por la United States Steel Corporation en 1933.
• Es un acero de baja aleación, inicialmente con: %C < 0,25%, 0,2-0,5% Cu, 0,5-1,5% Cr, y 0,1-0,2% P.
• La composición ha sido objeto de cambios, como añadir 0,4 % de níquel, la reducción del fósforo a 0,04 %, y la adición de pequeñas cantidades de otros elementos.
• Se puede obtener aceros Corten con un límite elástico de hasta 580 MPa.

Propiedades del Acero Corten

• Es un acero con Ni, Cr, Cu y P que, tras un proceso de humectación y secado alternativos, se oxida superficialmente y forma una delgadísima cinta de óxido de aspecto rojizo-anaranjado.
• Esa cinta de óxido es impermeable al agua y al vapor de agua e impide que la oxidación del acero prosiga hacia el interior de la pieza.
• Tiene un color rojizo anaranjado característico y se utiliza en fachadas de edificios, elementos de paisajismo y mobiliario urbano.

Invar

• Es una solución sólida Fe-Ni, concretamente la aleación FeNi36 (Invar36).
• Su nombre viene de invariable y le valió a su descubridor el Nobel en 1920.
• Tiene un coeficiente de expansión térmica (CTE) muy bajo: 1,2x10−6 K−1.
• Variación del coeficiente de expansión térmica (CTE) con el contenido en níquel.
• Tiene propiedades físicas y mecánicas destacadas, como densidad, punto de fusión, coeficiente de expansión térmica y módulo de Young.

Aceros de Fácil Mecanización

• Para mejorar la maquinabilidad, se exigen contenidos de S hasta 0,35% y se debe subir el contenido de manganeso (hasta 1,5%) para que el azufre forme MnS.
• El contenido de S no debe ser superior a esos valores, porque se segrega y reduce apreciablemente la ductilidad y la tenacidad de los aceros.
• Las inclusiones de MnS, homogéneamente distribuidas en la microestructura del acero, lubrican la zona de corte y favorecen la fractura de la viruta en pequeños fragmentos.

Aceros al Plomo

• Incorporan plomo (0,15-0,35 %Pb), que es insoluble en el hierro y precipita como plomo libre en forma de pequeñas partículas durante la solidificación.
• Las partículas de plomo presentes en la intercara herramienta-viruta funden a consecuencia del calor generado en el corte reducen la fricción y rompen la viruta (suelen llevar también S, para tener un efecto aditivo).
• Se consiguen mayores velocidades de corte y no afectan a las propiedades mecánicas del acero.

Aceros al Teluro

• La adición de teluro es muy beneficiosa para la maquinabilidad, pero su precio es muy elevado.
• La cantidad óptima es del orden 0,04-0,06 %Te.
• Las inclusiones de teluro adoptan forma redondeada y favorecen la templabilidad.
• Son los más mecanizables del mercado.

Aceros para Muelles

• Deben poseer elevado límite elástico y ser aptos para la fatiga.
• Deben tener muy buen estado superficial (sin descarburaciones ni grietas).
• Se incluyen en este grupo muelles helicoidales, barras de torsión, flejes, ballestas… empleadas en el sector automovilístico y ferroviario.
• Los aceros para muelles tendrán valores de límite elástico entre 900 MPa y 1800 MPa, con resistencias entre 1000-2300 MPa.
• El contenido medio en carbono está entre 0,4-0,95 %C.

Aceros al Carbono

• Se usan para muelles de poca responsabilidad (varillas o alambres de poco espesor, por baja templabilidad).
• Contenidos en carbono entre 0,5-1,2 %C.
• Los de menor %C requieren temple en agua. Los de mayor %C, en aceite.

Aceros Aleados

• Para muelles o ballestas con espesor mayores de 10 mm.
• Aceros al Mn-Si, con 0,6-0,9 %Mn y 1,5-2,0 %Si.
• El Mn sube la templabilidad y el Si el límite elástico (llegan a 1400 MPa).
• Se prefiere el temple en aceite para minimizar deformaciones y grietas.
• Aceros al Cr-Si, Cr-V y Cr-Mo-V, con mayor templabilidad (siempre en aceite).
• Tienen baja tendencia a la descarburación y se usan para muelles de gran responsabilidad.

Acero Corten

• Es un acero común al que no le perjudica la corrosión.
• Patentado por la United States Steel Corporation en 1933.
• Es un acero de baja aleación, inicialmente con: %C < 0,25%, 0,2-0,5% Cu, 0,5-1,5% Cr, y 0,1-0,2% P.
• La composición ha sido objeto de cambios, como añadir 0,4 % de níquel, la reducción del fósforo a 0,04 %, y la adición de pequeñas cantidades de otros elementos.
• Se puede obtener aceros Corten con un límite elástico de hasta 580 MPa.

Propiedades del Acero Corten

• Es un acero con Ni, Cr, Cu y P que, tras un proceso de humectación y secado alternativos, se oxida superficialmente y forma una delgadísima cinta de óxido de aspecto rojizo-anaranjado.
• Esa cinta de óxido es impermeable al agua y al vapor de agua e impide que la oxidación del acero prosiga hacia el interior de la pieza.
• Tiene un color rojizo anaranjado característico y se utiliza en fachadas de edificios, elementos de paisajismo y mobiliario urbano.

Invar

• Es una solución sólida Fe-Ni, concretamente la aleación FeNi36 (Invar36).
• Su nombre viene de invariable y le valió a su descubridor el Nobel en 1920.
• Tiene un coeficiente de expansión térmica (CTE) muy bajo: 1,2x10−6 K−1.
• Variación del coeficiente de expansión térmica (CTE) con el contenido en níquel.
• Tiene propiedades físicas y mecánicas destacadas, como densidad, punto de fusión, coeficiente de expansión térmica y módulo de Young.