ACEROS AL CARBONO Y ALEADOS.
Los aceros al carbono son de los metales de uso más común y tienen una amplia gama de aplicaciones (tabla 2A). Las composiciones y el procesamiento de los aceros es controlado de manera que los hace adecuados para numerosas aplicaciones. Están disponibles en varias formas básicas de producto: placa, hojalata, tiro, barra, alambre, tubo, fundiciones, forja.
EFECTOS DE ELEMENTOS EN LOS ACEROS.
A los aceros se les agrega varios elementos, a fin de impedirles las propiedades de templabilidad, resistencia mecánica, dureza, tenacidad, resistencia al desgaste, capacidad de trabajo, soldabilidad y maquinabilidad. Estos elementos se listan bajo en orden alfabético, con resúmenes de sus efectos tanto benéficos como perjudiciales.
En general, mientras mas elevados sean los porcentajes de estos elementos en los aceros, mayores serán las propiedades particulares que imparten; por ejemplo, mientras mas elevado sea el contenido de carbono, mayor templabilidad del acero y mas elevada es su resistencia, dureza y resistencia la desgaste. Por otra parte, la ductilidad, la soldabilidad y la tenacidad se ven reducidas con un mayor contenido de carbono.
Boro.- Mejora la templabilidad, sin la perdida(o incluso con una mejoría en) la maquinabilidad y confortabilidad.
Calcio.- Desoxida los aceros, mejora la tenacidad y puede mejorar la canformabilidad y la maquinabilidad.
Carbono- Mejora la templabilidad, la resistencia mecánica, la dureza y la resistencia al desgaste; reduce la ductibilidad, la soldabilidad y la tenacidad.
Cerio.- Controla la forma de las inclusiones y mejora la tenacidad en los aceros de alta resistencia de baja aleación; desoxida los aceros.
Cromo.- Mejora la tenacidad, la templabilidad, la resistencia al desgaste y a la corrosión y la resistencia a altas temperaturas; mejora la profundidad de la
Cobre.- Mejora la resistencia a la corrosión atmosférica en un menor grado, incrementa la resistencia mecánica con muy poca pérdida en ductilidad; afecta de manera adversa las características de trabajo en caliente y la calidad superficial.
Plomo.- Mejora la maquinabilidad; causa fragilización metal-liquido.
Magnesio.- Tiene los mismos efectos del cerio.
Manganeso.- Mejora la templabilidad, la resistencia mecánica, la resistencia a la abrasión y la maquinabilidad; desoxida el acero fundido y reduce la fragilidad en caliente, así como reduce la soldabilidad.
Molibdeno.- Mejora la capacidad de endurecimiento, la resistencia al desgaste, la tenacidad, la resistencia a temperatura elevada, la resistencia a la termo fluencia y la dureza; minimiza la fragilización por temple.
Níquel.- Mejora la resistencia, la tenacidad, la resistencia a la corrosión; mejora la templabilidad.
Nobio (colombio).- Imparte un tamaño de grano fino y mejora la resistencia y la tenacidad al impacto, reduce la temperatura de transición y puede reducir la templabilidad.
Fósforo.- Mejora la resistencia, la templabilidad, la resistencia a la corrosión y la maquinabilidad: reduce de una manera severa la ductilidad y la tenacidad.
Selenio.- Mejora la maquinabilidad.
Silicio.- Mejora la resistencia, la dureza y la resistencia a la corrosión, así como la conductividad eléctrica; reduce la perdida por histéresis magnética, la maquinabilidad y la capacidad de conformación en frió.
Azufre.- Mejora la maquinabilidad cuando se le combina con manganeso; reduce la resistencia al impacto y ductilidad; perjudica la calidad superficial y la soldabilidad.
Tantalio.- Tiene efectos similares a los del niobio.
Vanadio.- Mejora la resistencia, la tenacidad, la resistencia a la abrasión, así como la dureza a temperaturas elevadas; impide el crecimiento del grano durante el tratamiento térmico.
Zirconio.- Tiene los mismos efectos que el cerio. Tabla 2A.- Aplicación de los aceros al carbono.
Producto Acero Producto Acero
Forjas, tubos y acoplamientos para aeronaves 4140, 8740 Engranes diferenciales 4023 Carrocerías automotrices 1010 Engranes (automóviles y camiones) 4027,4032 Ejes 1040, 4140 Tren de aterrizaje 4140, 4340, 8740 Cojinetes de bolas y pistas 52100 Arandelas de seguridad 1060 Pernos 1035, 4042, 4815 Tueras 3130
Árboles de eleva 1020, 1040 Rieles y ruedas de
ferrocarril 1080 Cadenas(transmisión) 3135, 3140 Resortes(espiral) 1095, 4063, 6150
Resortes en espiral 4360 Muelle (hoja) 1085, 4063, 9260, 6150 Bielas 1040, 3141, 4340 Tubería 1040 Cigüeñales (forjados) 1045, 1145, 3135, 3140 Alambre 1045, 1055 Alambre (música) 1085
ELEMENTOS RESIDUALES EN LOS ACEROS.
Durante la producción del acero, su refinación y procesamiento, pueden quedar aun elementos residuales (elementos en estado de traza). A pesar que también podemos considerar algunos de los elementos de la lista anterior como residuales, los que siguen se consideran generalmente no deseados como elementos residuales; sus afectos se describen a continuación:
Nitrógeno mejora la resistencia mecánica, la dureza y la maquinabilidad; en aceros desoxidados por aluminio, controla el tamaño de las inclusiones y mejora la resistencia y la tenacidad; reduce la ductilidad y la tenacidad.
Oxígeno incrementa ligeramente la resistencia de los aceros efervescentes; reduce severamente la tenacidad.
Estaño causa fragilización en caliente y por temple. DESIGNACIONES PARA LOS ACEROS.
En American Iron and Steel Institute (AISI) asi como la Society of Automotive Engineers (SAE) designan los aceros al carbono y aleados utilizando cuatro dígitos. Los primeros dos dígitos indican los elementos de aleación, así como sus porcentajes, y los últimos dos dígitos indican el contenido de carbono por peso. Otro sistema de numeración es el de American Society for Testing and Materials (ASTM) que incorpora las designaciones AISI-SAE y que incluyen especificaciones estándar para los productos de acero. Para los metales ferrosos, la designación consiste de la letra (A) seguida por números arbitrarios (por lo general tres).
Se ha desarrollado el sistema de numeración mas reciente para todos los metales en colaboración con varias organizaciones; se conoce como el Unified Numbering System (UNS). Esta formado de una letra que indica la clase general de la aleación, seguida por 5 dígitos que indica su composición química.