Aleaciones Ferrosas PDF

Aleaciones ferrosas Contenido INTRODUCCIÓN. 2 ALEACIONES FERROSAS. 3 ACEROS....

Aleaciones ferrosas Contenido INTRODUCCIÓN. 2 ALEACIONES FERROSAS. 3 ACEROS. 3 COMPOSICIÓN QUÍMICA Y FORMACIÓN DE LOS ACEROS. 3 - ACEROS SIMPLES 5 - ACEROS ALEADOS. 7 APLICACIONES. 9 - ACEROS DE ALTA ALEACIÓN. 9 1. Aceros Inoxidables. 9 - Aceros martensíticos. 9 - Aceros ferríticos. 10 - Aceros austeníticos. 10 2. Aceros para herramientas. 10 FUNDICIONES DE HIERRO (Hierros Colados). 11 - FUNDICIÓN BLANCA. Las fundiciones blancas reciben este nombre debido a que no contienen grafito libre, sino que el carbono se presenta combinado o enlazado en la cementita. 13 - FUNDICIÓN GRIS. Esta clase de fundición es la más utilizada industrialmente. Su estructura de matriz metálica contiene grafito precipitado en forma de láminas de diversos tamaños, formas y grosores, las cuales al ser fracturadas brindan a la fundición su característico color gris oscuro. 14 - FUNDICIÓN MALEABLE. 16 - FUNDICIÓN NODULAR. 17 Ejemplo Práctico. Selección de material para rodamientos. 17 CONCLUSIÓN. 21 Referencias. 22 1 INTRODUCCIÓN. El uso de materiales ferrosos en ingeniería es vital, ya que emplearlos comúnmente tiene como finalidad soportar cargas estructurales, la fabricación de herramental, uso en aeronáutica e inclusive se utilizan como elementos que ayudan a la transmisión de potencia en maquinaria. Además de que este tipo de materiales nos ofrecen una ventaja en cuanto a costos ya que estos son relativamente bajos en comparación con otros materiales con propiedades similares. Según mencionan los ingenieros Cárdenas y Díaz del Castillo , una aleación es una mezcla sólida homogénea compuesta de dos o más elementos, en las cuales al menos uno es metálico. Estas aleaciones están comúnmente constituidas por elementos metálicos: Hierro (Fe), Aluminio (Al), Cobre (Cu), Plomo (Pb) y algunos no metálicos como: Fósforo (P), Carbono (C), Silicio (Si), Azufre (S), entre otras. Cuando los aleantes no metálicos forman parte de la mezcla son utilizados en cantidades muy pequeñas, debido a que pueden modificar o arruinar diversas propiedades que se quieren obtener, mientras que si se mezclan sólo metales, pueden tener proporciones altas. El método más utilizado para obtener estas aleaciones es a través de la fusión conjunta de los elementos, sin embargo, pueden obtenerse por otros métodos conocidos como la sinterización (Compresión de polvos metálicos y/o cerámicos mezclados para posteriormente ser tratados térmicamente), la electrólisis o sublimación. Para el método de fusión es necesario que los componentes sean solubles uno en el otro formando una solución líquida en la que los elementos de cada uno estén mezclados entre sí, para que así al solidificarse la fundición se formen las aleaciones. 2 ALEACIONES FERROSAS. Las aleaciones ferrosas son aquellas que tienen como elemento principal al hierro (Fe) combinado con otros elementos cuya distribución y porcentaje de composición puede darle al hierro diversas características y ventajas. El elemento más común con el que se combina es el carbono (C) que a temperatura ambiente se encuentra realmente muy poco disuelto en la ferrita, ya que está casi por completo en forma de carburo de hierro (Fe3C). La importancia de las aleaciones ferrosas radica en el hecho de que el hierro es el metal más usado a nivel mundial debido a que los compuestos de este material abundan en la corteza terrestre, sin mencionar que su importancia llega a tal punto que representa el 95% en peso de la producción de metal. En su estado puro posee propiedades como magnetización o un buen calor específico (según el nivel de pureza), pero su aplicación principal es como metal base para aleaciones que buscan mejorar las propiedades mecánicas del mismo. Las aleaciones ferrosas se pueden clasificar a su vez en: Aceros. Fundiciones de hierro (hierros colados). ACEROS. Los aceros son aleaciones de hierro cuya cantidad de carbono está entre el 0.02% y el 2% aproximadamente, además de poder contener otros elementos que le proporcionan características o incrementan propiedades como la resistencia, maquinabilidad, elasticidad, dureza, etc. Es un grupo de aleaciones tan grande y variado, por lo que es de los materiales más utilizados en conformado y mecanizado. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y FORMACIÓN DE LOS ACEROS. Al analizar la estructura cristalina, se puede observar que los átomos de carbono, al ser más pequeños que los átomos de hierro, ocupan un sitio intersticial en la estructura cristalina de éste. Dependiendo del ordenamiento, el acero tiene dos fases con propiedades diferentes, ambas estables a temperaturas distintas. La fase α conocida como ferrita con una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC), y una fase 𝛾 conocida como austenita, con una estructura cristalina cúbica centrada en las caras. (FCC). Estas estructuras cristalinas se pueden observar en la Figura 1. 3  Figura 1. Estructura cristalina de la ferrita (izquierda) y la austenita (derecha).. La formación de las aleaciones del carbono o algún otro elemento, está limitada por la solubilidad de los elementos mismos, misma que varía dependiendo de la temperatura. El siguiente diagrama de fases Fe-Fe3C, dibujada por nuestro equipo (figura 2), muestra que para una temperatura de 700 °C, para composiciones menores al 0.02% en carbono, la única fase que tenemos es la fase α, pero si se excede el 0.02%, se observarán dos fases, α+Fe3C. También se puede apreciar que la solubilidad puede cambiar en función de la temperatura. Se toma de ejemplo una composición al 0.4%. A 600°C, se tienen las fases mencionadas anteriormente α+Fe3C. Si se aumenta la temperatura a 800°, se puede notar que ya solo existirá una fase, la austenita. Figura 2. Fragmento del diagrama de fases Fe-Fe3C.Adaptada y traducida DE Por porcentaje en peso de otros elementos, los aceros se clasifican en: 4 - ACEROS SIMPLES Los aceros simples son una aleación de hierro con un bajo porcentaje de carbono y con pequeñas cantidades de otros elementos (Fósforo (P), Azufre (S), Cobre (Cu), etc.) que se consideran como impurezas. Los aceros simples son baratos y se clasifican, tal como se muestra en las lecturas para ingeniería , de acuerdo a su contenido de carbono en aceros de bajo carbono, aceros de medio carbono y aceros de alto carbono. Cuya estructura granular se muestra en la figura 3: 1. Aceros de bajo carbono (0.02