001 Metalurgia de Los Aceros Jmh
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5/21/2018 001 Metalurgia de Los Aceros Jmh
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Metalurgia de la soldadura
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Aceros
Base: Materiales compuestos de Hierro y Carbono.
+ Manganeso, Silicio, Fsforo y otros en aceros de aleacin.
Diferentes categoras de aceros se encuentran en el mercado. Algunos son:A36 acero al carbono
316 acero inoxidable
4140 acero baja aleacin
W1 acero de herramientas
Sus caractersticas dependen de:
Contenido de elementos de aleacin
Tratamiento trmico
Grado de deformacin
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Elementos de Aleacin
El Carbono en contenidos menores a 2 % enpeso, se encuentra en todos los aceros. Permitetransformaciones de fase de la estructura delacero, hacindolo ms duro o resistente.
Su contenido es muy bajo en algunos aceros
como los grado L, es el caso de los acerosinoxidables o baja aleacin.
Silicio, Fsforo: producto de la fabricacin delmismo acero. Se recomienda mantener sucontenido dentro de ciertos rangos.
Cromo, Nquel, Tungsteno, Molibdeno, Vanadio,Titanio, son elementos especiales, con ellos sefabrican aceros como los inoxidables,herramientas, HSLA, resistentes al calor
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Siderurgia
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Siderurgia
Esquema de refinacin del arrabio, para obtener acero
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Definiciones
Los aceros estn formados por tomos organizadosen diferentes estructuras cristalinas.
Transformaciones de fases implican la modificacinde estas estructuras.
Los tratamientos trmicos son la forma ms comnde modificarlas.
Diferentes estructuras
Diferentes propiedades
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Definiciones
Los aceros estn formados por tomos organizadosen diferentes estructuras cristalinas
Las estructuras pueden cambiar con la temperatura
El hierro tiene 2 estructuras :
FCC BCC
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Estructura: Austenita
Fase gama Estructura FCC
No magntica
Desde los 723 C hasta los 1500 C
Conformabilidad. Resistencia adecuada para
aplicaciones estructurales.
Resistencia a impactos.
Una sola fase por motivos
anticorrosivos.
Muy bajas temperaturas
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Estructura: Ferrita
Fase Alfa
Estructura BCC,
Es una aleacin magntica
Hasta los 723 C
Aceros Estructurales
Baratos
Muy buena soldabilidad
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Estructura: Cementita
Es Fe3C.(Carburo de Hierro)
Tiene un 6.67 % de Carbono
Los tomos de Carbono se encuentranenlazados qumicamente con los deHierro
Es la mas dura de las estructuras deHierro-Carbono
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Diagrama de fase
Condiciones deenfriamiento lento
Las fases
presentes en una
aleacin, sonmostradas en un
diagrama de
equilibrio
Cada Fase serelaciona con la
Composicin y la
Temperatura
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Tratamientos Trmicos
Normalizado
Temple
Recocido
Revenido
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Estructura: Perlita
Es el resultado de un enfriamiento lento (enfriamiento en horno) a travs delcual obtenemos una estructura de laminas de ferrita y cementita.
Es una estructura compuesta, estable.
Frgil Poco soldable
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Estructura: Martensita
Es el resultado de un enfriamientoviolento (Temple)
Estructura BCC modificada: BCT
Es una estructura METAESTABLE;fuera del equilibrio
Dura
Frgil
Muy mala soldabilidad
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Esfuerzos residuales
A partir de estos esfuerzos, se pueden desarrollar distorsiones, grietas,
fracturas y otros defectos.
Disminuyendo la velocidad de enfriamiento o aplicando un alivio detensiones, podemos disminuir sus efectos en una soldadura
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Efectos trmicos de la soldadura
La principal razn quemodifica las propiedades
del acero, son los ciclos
trmicos a los que se
expone la unin.
La soldadura genera
una Zona Afectada
Trmicamente (ZAT).
Esta ZAT es la zona del
metal base que tiene
alterada su estructura
por el calor
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Zona afectada trmicamente, ZAT
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ZAT v/s Resistencia
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Control de la Temperatura
PRECALENTAMIENTO:Disminuye el gradiente trmico, con lo que reduce los efectos de la ZAT.
INTERPASES
Permite controlar el aporte trmico del proceso de soldadura
POSTSOLDADURA
Tiene tantos objetivos como TT existen.
En soldadura, generalmente se apunta al alivio de tensiones
Se debe tener un cuidado especial al depositar
aleaciones base Hierro con porcentajes altos de
carburos en aceros al Carbono o de baja aleacin,
ya que se puede producir una interfase frgil
y sensible al agrietamiento.
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Carbono Equivalente
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Acero al Carbono
Composicin: Acero (0.05 hasta 1.0 % Carbono), hasta 1.6 Mn, 0.6 Si.Estructura: 100 % Ferrita, Magntico.
Propiedades: Barato, buena soldabilidad, dctil, razonablemente resistente
(50-70000 psi)
Aplicaciones:Bajo Carbono (0.05-0.15): Acero Estructural, laminas, piezas y partes.
Medio Carbono (0.3-0.6): Piezas de gran tamao.
Alto Carbono (0.6-1.0): Resortes y cables.
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Aceros baja aleacin (HSLA)
Composicin: Precipitadores de carburos, carbono limitado (0,2%).Estructura: Carburos muy finos en matriz de Ferrita, magntico.
Propiedades: Buena soldabilidad, dctil, resistente (50-110000 psi), muy alta
resistencia al Impacto.
Aplicaciones: Automviles, maquinaria, gras, puentes, Piezas querequieren resistencia, que sean mas livianas que de Acero al
Carbono
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Acero al Manganeso (Hadfield)
Composicin: Acero con 12 % Manganeso y1.2 % Carbono
Estructura: 100 % Austenita, No
magntica
Propiedades: Alta resistencia al Impacto,
dctil, endurece al deformarlo en fro,generalmente resiste bien el desgaste
abrasivo
Aplicaciones: Piezas sometidas a fuerte
impacto. Rodillos trituradores, Mandbulas
chancadoras, Conos de Chancadoras, Cruces
de Rieles.
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Aceros Fundidos
Composicin: De un 1.0 a un 2.0 % CarbonoEstructura: Carburos, grafito, matriz de ferrita, perlita o martensita
Propiedades: Muy poco soldables, por el contenido de Carbono
Aplicaciones: Piezas de gran espesor o geometra complejas
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Fundiciones
Composicin: Desde 2.5 de Carbono, Cromo en las BlancasEstructura: Grafito (Gris) o carburos de cromo (blanca); en matriz de
martensita o austenita
Propiedades: Resistentes al desgaste
muy poco soldables
Aplicaciones: Piezas muy gruesas, formas complejas
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Aceros Inoxidables
Composicin: Acero con 12 % Cromo y generalmente NquelEstructura: La gran mayora : Austenita (serie 300)
Tambin existen con estructuras de Ferrita o Martensita
Propiedades: Resistente a la corrosin, excelentes propiedades mecnicas.
Aplicaciones: Piezas expuestas a ambientes o a materiales corrosivos
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Aceros Inoxidables
Cuando se le agrega al hierro un11.5% de cromo o ms se forma
en las superficies expuestas al
aire, una delgada, plateada y
altamente adherente capa de
xido de cromo.
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Aceros Inoxidables Austeniticos
Al agregar el nquel a la nuestra aleacin bsica deHierro Cromo, da como resultado los aceros
inoxidables de la serie 300
1.-Incrementa la resistencia a la corrosin
2.-Reduce la conductividad del calor3.-Aumenta la resistencia a los impactos y la fatiga
4.-Aumenta la ductilidad y soldabilidad
Originalmente, las composiciones de nquel y cromo
se componan de 18% de Cr y 8% Ni
Las modificaciones del 18 / 8 (308) se designaron
como: 18 / 8 Cb (347), 18 / 8 Mo (316), 18 / 8 Ti (321)
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Aceros Inoxidables Austeniticos
El Carbono es un elemento indeseable
Bajo ciertas condiciones el Carbono se
combina con Cromo, formando
(precipitando) carburos de Cromo que no
tienen ninguna resistencia a la corrosin
Se impide con aceros inoxidables tipo L
(Low Carbon) Ej.: 309-L
Tambin se agregan elementos llamados
estabilizadores. (Nb, Ti, V) que dejan actuar
libremente al Cromo.
El molibdeno (Mo) se agrega para mejorar
la resistencia al Creep
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Inoxidables Ferrticos y Martensticos
Serie 430 442 446
Estos aceros no pueden ser endurecidos y usualmente son suaves y dctiles,
aunque pueden volverse frgiles al soldarlos.
Contienen de un 17 % a un 27 % Cromo
Serie 410, 414, 416, 420.
Se endurecen al aire, duros y frgiles
Precalentamiento y postcalentamiento cuando
se sueldan
Contienen del 11.5% al 17% de cromo
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Aceros Inoxidables, oxidados
La corrosin uniforme afecta a la superficie. Puede suceder, con cido sulfricoo ntrico. Se evita aumentando el Cromo, Nquel y Molibdeno
La corrosin intergranular ocurre debido a que se precipitan los carburos de
Cromo
La corrosin por picadura es la formacin de cavidades diminutas, se produce
en el contacto con soluciones clorhdricas y se evita con aporte de Molibdeno.
La corrosin por tensin corresponde a fisuras, por efecto de los
esfuerzos de traccin y la atmsfera corrosiva.
Ocurre en aceros austenticos, expuestos a soluciones con cloruros,usualmente a temperaturas mayores a 60C.
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Inoxidables, Diagrama de Scheaffler