METALES FERROSOS
ACEROS
ACEROS ALEADOS


Se da el nombre de aceros aleados a los aceros que además de los cinco elementos: carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre, contienen también cantidades relativamente importantes de otros elementos como el cromo, níquel, molibdeno, etc., que sirven para mejorar alguna de sus características fundamentales. También puede considerarse aceros aleados los que contienen alguno de los cuatro elementos diferentes del carbono que antes hemos citado, en mayor cantidad que los porcentajes que normalmente suelen contener los aceros al carbono, y cuyos límites superiores suelen ser generalmente los siguientes: Si=0.50%; Mn=0.90%; P=0.100% y S=0.100%.
Los elementos de aleación que más frecuentemente suelen utilizarse para la fabricación de aceros aleados son: níquel, manganeso, cromo, vanadio, wolframio, molibdeno, cobalto, silicio, cobre, titanio, circonio, plomo, Selenio, aluminio, boro y Niobio.
La influencia que ejercen esos elementos es muy variada, y, empleados en proporciones convenientes, se obtienen aceros con ciertas características que, en cambio, no se pueden alcanzar con los aceros ordinarios al carbono.
Utilizando aceros aleados es posible fabricar piezas de gran espesor, con resistencias muy elevadas en el interior de las mismas. En elementos de máquinas y motores se llegan a alcanzar grandes durezas con gran tenacidad. Es posible fabricar mecanismos que mantengan elevadas resistencias, aún a altas temperaturas. Hay aceros inoxidables que sirven para fabricar elementos decorativos, piezas de maquinas y herramientas, que resisten perfectamente a la acción de los agentes corrosivos. Es posible preparar troqueles de formas muy complicadas que no se deformen ni agrieten en el temple, etc.

La tendencia que tienen ciertos elementos a disolverse en la ferrita o formar soluciones sólidas con el hierro alfa, y la tendencia que en cambio tienen otros a formar carburos.

la influencia de los elementos de aleación en los diagramas de equilibrio de los aceros (Elevación o descenso de las temperaturas críticas de los diagramas de equilibrio y las temperaturas Ac y Ar correspondientes a calentamientos y enfriamientos relativamente lentos, modificaciones en el contenido de carbono del acero eutectoide, Tendencia a ensanchar o disminuir los campos austeníticos o ferríticos correspondientes a los diagramas de equilibrio, y otras influencias también relacionadas con el diagrama hierro-carbono, como la tendencia a grafitizar el carbono, a modificar el tamaño del grano, etc
La influencia de los elementos aleados sobre la templabilidad.
La influencia que tienen en retardar el ablandamiento que se produce en el revenido.
Existen otras influencias diversas, como mejoras en la resistencia a la corrosión, resistencia al calor, resistencia a la abrasión, etc., las cuales se deben directa o indirectamente a alguna de las variaciones o fenómenos citados anteriormente.


Clasificación de los aceros aleados de acuerdo con su utilización

Aceros en los que tiene una gran importancia la templabilidad:

Aceros de gran resistencia
Aceros de cementación
Aceros de muelles
Aceros indeformables

Aceros de construcción:

Aceros de gran resistencia
Aceros de cementación
Aceros para muelles
Aceros de nitruracion
Aceros resistentes al desgaste
Aceros para imanes
Aceros para chapa magnetica
Aceros inoxidables y resistentes al calor

Aceros de herramientas:

Aceros rápidos
Aceros de corte no rápidos
Aceros indeformables
Aceros resistentes al desgaste
Aceros para trabajos de choque
Aceros inoxidables y resistentes al calor.


En esta tabla se señalan los aceros aleados de uso más corriente clasificados en tres grupos. Se señalan los dos grupos clásicos de aceros de construcción y de herramientas, y además otro grupo en el que se destaca la importancia de la templabilidad, y en el que se incluyen los aceros de gran resistencia, muelles cementación, etc., que aun perteneciendo a los otros dos grupos, interesa destacar por separado por la gran importancia que en ellos tiene la templabilidad.

NOMENCLATURA DE LOS ACEROS SISTEMA S.A.E - A.I.S.I

Como la microestructura del acero determina la mayoría de sus propiedades y aquella está determinada por el tratamiento y la composición química; uno de los sistemas más generalizados en la nomenclatura de los aceros es el que está basado en su composición química.

En el sistema S.A.E. - A.I.S.I, los aceros se clasifican con cuatro dígitos XXXX. Los primeros dos números se refieren a los dos elementos de aleación mas importantes y los dos o tres últimos dígitos dan la cantidad de carbono presente en la aleación. Un acero 1040 AISI es un acero con 0.4%C; un acero 4340 AISI, es un acero aleado que contiene o.4%C, el 43 indica la presencia de otros elementos aleantes.

Las convenciones para el primer dígito son:

1 - MANGANESO
2 - NIQUEL
3 - NIQUEL-CROMO, principal aleante el cromo
4 - MOLIBDENO
5 - CROMO
6 - CROMO-VANADIO, principal aleante el cromo
8 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el molibdeno
9 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el níquel.



No hay aceros numerados 7xxx porque estos aceros resistentes al calor
prácticamente no se fabrican.

Se observa entonces que si el primer número es 1 se sabe que es un acero al carbono; si el dígito siguiente es el 0, o sea que la designación es 10xx, se trata de un acero ordinario al carbono.


Influencia de los elementos de aleación en las propiedades de los aceros

- Níquel


Una de las ventajas más grandes que reporta el empleo del níquel, es evitar el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos gran tenacidad. El níquel además hace descender los puntos críticos y por ello los tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente más bajas que la que corresponde a los aceros ordinarios. Experimentalmente se observa que con los aceros aleados con níquel se obtiene para una misma dureza, un limite de elasticidad ligeramente más elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al carbono o de baja aleación. En la actualidad se ha restringido mucho su empleo, pero sigue siendo un elemento de aleación indiscutible para los aceros de construcción empleados en la fabricación de piezas para maquinas y motores de gran responsabilidad, se destacan sobre todo en los aceros cromo-níquel y cromo-níquel-molibdeno.

El níquel es un elemento de extraordinaria importancia en la fabricación de aceros inoxidables y resistentes a altas temperaturas, en los que además de cromo se emplean porcentajes de níquel variables de 8 a 20%.

Los aceros al níquel más utilizados son los siguientes:
a) Aceros al níquel con 2, 3 y 5%. Con 0.10 a 0.25% de carbono se utilizan para cementación, y con 0.25 a 0.40% de carbono para piezas de gran resistencia.
b) Aceros cromo-níquel-molibdeno con porcentajes de níquel variables desde 1 a 5%; con bajos porcentajes de carbono (0.10 a 0.22%) se emplean para cementación y con porcentajes de 0.25 a 0.40% de carbono se emplean para piezas de gran resistencia. En estos aceros los porcentajes de estos elementos aleados suelen estar en relación aproximada de 1% de cromo y 3% de níquel.
c) Aceros de media aleación níquel-molibdeno y níquel-manganeso. Se suelen emplear para piezas de gran resistencia y para piezas cementadas con porcentajes de carbono variables de 0.25 a 0.40% en el primer caso y de 0.10 a 0.25% en el segundo, variando el contenido en níquel de 1 a 2%, el de manganeso de 1 a 1.5% y el molibdeno de 0.15 a 0.40%.
d) Aceros inoxidables y resistentes al calor cromo-níqueles, con 8 a 25% de níquel que son de estructura austenitica.
e) Otros aceros de menor importancia son los aceros cromo-níqueles para estampación en caliente y para herramientas.

Cromo

Es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en cantidades diversas desde 0.30 a 30, según los casos y sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad, etc.

Los aceros con cromo de mayor utilidad son:
a) Aceros de construcción, de gran resistencia mecánica de 0.50 a 1.50% de cromo y 0.30 a 0.45% de carbono, aleados según los casos, con níquel y molibdeno para piezas de gran espesor , con resistencias variables de 70 a 150 Kg/mm2.
b) Aceros de cementación con 0.50 a 1.50% de cromo y 0.10 a 0.25% de carbono , aleados con níquel y molibdeno.
c) Aceros de nitruracion cromo-aluminio-molibdeno.
d) Aceros para muelles cromo-vanadio y cromo-silicio.
e) Aceros de herramientas con 0.30 a 1.50% de cromo y 0.070 a 1.50% de carbono. En ellos el cromo mejora la penetración de temple, la resistencia al desgaste, permite el temple en aceite y evita deformaciones y grietas.
f) Aceros indeformables con 5 a 12% de cromo.
g) Aceros rápidos y de trabajos en caliente.
h) Aceros inoxidables martensiticos con 12 y 17% de cromo, aceros austeniticos con 14 a 25% de cromo en cantidades de níquel variables de 8 a 25% y aceros inoxidables con 27% de cromo.

El cromo se disuelve en la ferrita y muestra una fuerte tendencia a formar carburos de cromo y carburos complejos.

Molibdeno

Mejora notablemente la resistencia a la tracción, la templabilidad y la resistencia al creep de los aceros. Añadiendo solo pequeñas cantidades de molibdeno a los aceros cromo-níqueles, se disminuye o elimina casi completamente la fragilidad Krupp, que se presenta cuando estos aceros son revenidos en la zona de 450º a 550º.

El molibdeno a aumenta también la resistencia de los aceros en caliente y reemplaza al wolframio en la fabricación de los aceros rápidos, pudiéndose emplear para las mismas aplicaciones aproximadamente una parte de molibdeno por cada dos de wolframio.

El molibdeno se disuelve en la ferrita, pero tiene una fuerte tendencia a formar carburos. Es un potente estabilizador de los carburos complejos y tiende a retarde el ablandamiento de los aceros, durante el revenido.

Los aceros de molibdeno más utilizados son:
a) Aceros de manganeso-molibdeno, cromo-molibdeno y cromo-níquel-molibdeno de bajo contenido de carbono para cementación, y de 0.15 a 0.40% de carbono para piezas de gran resistencia.
b) Aceros rápidos con 6 a 10% de molibdeno; son de utilización relativamente parecida a los aceros rápidos al wolframio, pero en ellos el wolframio es sustituido por el molibdeno.
c) Aceros de 0.50 a 6% de molibdeno que se emplean principalmente para construcciones metálicas, tuberías e instalaciones en refinerías de petróleo, en las que llegan a calentasen de 100º a 300º y deben resistir bien el efecto de esos calentamientos relativamente moderados.


Wolframio (tungsteno)

Es un elemento muy utilizado para la fabricación de aceros de herramientas, empleándose en especial en los aceros rápidos, aceros para herramientas de corte y aceros para trabajos en caliente. Sirve para mantener la dureza de los aceros a elevada temperatura y evitan que se desafilen o ablanden las herramientas, aunque lleguen a calentarse a 500º o 600º. También se usa para la fabricación de aceros para imanes.

El wolframio se disuelve ligeramente en la ferrita y tiene una gran tendencia a formar carburos. Los carburos de wolframio tienen gran estabilidad.

Los aceros más utilizados de wolframio son:
a) Los aceros rápidos con 18% de wolframio y cantidades variables de cromo, vanadio y molibdeno y 0.701% aproximadamente de carbono.
b) Aceros para trabajos en caliente con 9 a 15% de wolframio y 0.30 a 0.40% de carbono. Para algunos usos de menos responsabilidad se emplean aceros de más baja aleación con 1 a 5% de wolframio.
c) Aceros para la fabricación de herramientas varias con n1 a 14% de wolframio y otros elementos: cromo, manganeso, vanadio, etc., que se emplean para trabajos de corte.
d) Aceros inoxidables cromo-níqueles con wolframio, de gran resistencia mecánica a elevada temperatura.

Vanadio

Se emplea principalmente para la fabricación de aceros de herramientas, tiende a afinar el grano y a disminuir la templabilidad. Es un elemento desoxidante muy fuerte y tiene una gran tendencia a formar carburos.

El vanadio tiene una gran tendencia muy fuerte a formar carburos, por esta razón, basta con añadir pequeñas cantidades, y pocos aceros, excepto los de herramientas, contienen más de 0.02% de vanadio. Una característica de los aceros con vanadio, es su gran resistencia al ablandamiento por revenido.

Los aceros con vanadio más utilizados son:
a) Aceros rápidos que suelen contener de 0.50 a 1% de vanadio.
b) Aceros de herramientas de diversas clases. Para troqueles indeformables, etc., que suelen tener de 0.10 a 0.30% de vanadio.
c) Aceros para muelles cromo-vanadio.

Manganeso:

Aparece prácticamente en todos los aceros, debido, principalmente, a que se añade como elemento de adición para neutralizar la perniciosa influencia del azufre y del oxigeno, que siempre suelen contener los aceros cuando se encuentran en estado liquido en los hornos durante los procesos de fabricación. El manganeso actúa también como desoxidante y evita, en parte, que en la solidificación del acero que se desprendan gases que den lugar a porosidades perjudiciales en el material.

Si los aceros no tuvieran manganeso, no se podrían laminar ni forjar, porque el azufre que suele encontrarse en mayor o menor cantidad en los aceros, formarían sulfuros de hierro, que son cuerpos de muy bajo punto de fusión (981º aprox.) que a las temperaturas de trabajo en caliente (forja o laminación) funden, y al encontrarse contorneando los granos de acero crean zonas de debilidad y las piezas y barras se abren en esas operaciones de transformación.

Los aceros ordinarios y los aceros aleados en los que el manganeso no es elemento fundamental, suelen contener generalmente porcentajes de manganeso variables de 0.30 a 0.80%.

Los aceros al manganeso de uso más frecuente son:


a) Aceros al manganeso de gran resistencia, que generalmente pertenecen al grupo de aceros de media aleación, en los que al emplearse el manganeso en cantidades variables de 0.80 a 1.60%, con contenidos en carbono de 0.30 a 0.050%, se consigue mejorar la templabilidad y obtener excelentes combinaciones de características mecánicas aun en piezas de cierto espesor.
b) Aceros indeformables al manganeso con 1 a 3% de Mn y 1% de carbono, aproximadamente, en los que la presencia de un alto porcentaje de manganeso, hace posible el temple con simple enfriamiento en aceite, o el aire, con lo que las deformaciones de las herramientas son muy pequeñas.
c) Aceros austeniticos al manganeso con 12% de Mn y 1% de carbono, aproximadamente, que a la temperatura ambiente son austeniticos y tienen gran resistencia al desgaste, empleándose principalmente, para cruzamientos de vías, mordazas de maquinas trituradoras, excavadoras, etc.

Silicio

Este elemento aparece en todos los aceros, lo mismo que el manganeso, porque se añade intencionadamente durante el proceso de fabricación. Se emplea como elemento desoxidante complementario del manganeso con objeto de evitar que aparezcan en el acero los poros y otros defectos internos. Los aceros pueden tener porcentajes variables de 0.20 a 0.34% de Si.

Se emplean aceros de 1 a 4.5% de Si y bajo porcentaje de carbono para la fabricación de chapas magnéticas, ya que esos aceros, en presencia de campos magnéticos variables, dan lugar solo a perdidas magnéticas muy pequeñas, debido a que el silicio aumenta mucho su resistividad.

Mejora ligeramente la templabilidad y la resistencia de los aceros a disminuir la tenacidad, y en ciertos casos mejora también su resistencia a la oxidación.


Cobalto

Se emplea casi exclusivamente en los aceros rápidos de más alta calidad. Este elemento al ser incorporado en los aceros, se combina con la ferrita, aumentando su dureza y su resistencia. Es uno de los pocos elementos aleados que mueva el punto eutectoide hacia la derecha y reduce la templabilidad de los aceros.

El cobalto se suele emplear en los aceros rápidos al wolframio de máxima calidad en porcentajes variables de 3 a 10%.

Aluminio

Se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruracion, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricación de muchos aceros. Todos los aceros aleados en calidad contienen aluminio en porcentajes pequeñísimos, variables generalmente desde 0.001 a 0.008%.

Titanio

Se suele añadir pequeñas cantidades de titanio a algunos aceros muy especiales para desoxidar y afinar el grano. El titanio tiene gran tendencia a formar carburos y a combinarse con el nitrógeno. En los aceros inoxidables cromo-níquel, actúa como estabilizador de los carburos y evita la corrosión intercristalina.

Cobre

El cobre se suele emplear para mejorar la resistencia a la corrosión de ciertos aceros de 0.15 a 0.30% de carbono, que se usan para grandes construcciones metálicas. Se suele emplear contenidos en cobre variables de 0.40 a 0.50%.


Boro

Se ha visto que en cantidades pequeñisimas de boro del orden de 0.0001 a 0.0006%, mejoran notablemente la templabilidad, siendo en este aspecto el más efectivo de los elementos aleados y el de mayor poder templante de todos.



ACEROS ALEADOS PARA CEMENTACION

15Cr3
-Para partes de construcción de tamaño pequeño.
-Puede subsistir los aceros al Cr, Ni, Mo, cuando no se requieren grandes características de tenacidad en el núcleo.
-Es aconsejable seguir un recocido de estabilización a las piezas, antes de realizar la cementación, con el fin de prevenir deformaciones durante el temple.
-Se recomienda el doble temple.

16MnCr5
-Para partes de alta resistencia al desgaste y expuestas a esfuerzos elevado. Por ejemplo: ruedas dentadas, ruedas para cadenas, etc.
-El doble temple es aconsejable.

3415
-Para partes de maquinas que exijan una superficie muy dura y un núcleo de alta tenacidad, como por ejemplo ruedas dentadas en engranajes de alto rendimiento, eje de levas, etc.
-En este tipo de acero se aconseja el recocido de estabilización antes de la cementación.El doble temple es aconsejable para piezas complicadas y para los casos en que la profundidad de cementación sea mayor de 1 mm.
-Las piezas sencillas pueden templarse directamente desde el horno de cementación.

4320
-Este tipo de acero se emplea para piezas cementadas de medio y gran espesor.
-Combina una gran dureza superficial a un corazón muy tenaz y durante el temple se deforma muy poco.
-Es aconsejable dar un recocido de estabilización antes de ejecutar la cementación.
-También es aconsejable el doble temple.

8620
-Ofrece muy buena dureza superficial y buenas propiedades del corazón.
-Tiene aceptable profundidad de temple, ausencia de zonas no duras en la parte cementada y baja distorsión

.-Usos: Ejes ranurados, pasadores de pistón, bujes, piñones para cajas y transmisión de automotores, etc.
-Es aconsejable un recocido de estabilización antes de efectuar la cementación.
-Se aconseja el segundo temple de dureza desde 810/840ºC.

4130
-Es un acero con buena penetración de temple y con buenas características de estabilidad hasta temperaturas de más o menos 400ºC.
-Tiene una elevada resistencia al deslizamiento en caliente y no presenta fragilidad de revenido.
-Para piezas que necesitan una dureza superior se debe usar 4140 o 4150.

4140
-Es un acero de buena penetración de temple y con buenas características de estabilidad en caliente hasta 400ºC.
-Sin fragilidad de revenido, muy versátil y apto para esfuerzos de fatiga y torsión.
-Piezas templadas a inducción pueden dar una dureza de 57-69 Rockwell C.
-Tiene amplia aplicación en construcción de vehículos por ejeplo para cigüeñales, brazos de ejes, bielas, pernos, ejes de contramarcha, ejes de bombas y engranajes.
-Muy utilizado en piezas forjadas como herramientas, llaves de mano, destornilladores, etc.
-Se usa también para espárragos y tornillos den la construcción de plantas que trabajen a temperatura entre 150ºC y 300ºC, como calderas, turbinas de vapor, plantas químicas, etc.

4150
-Sirve para los mismos usos del 4140 cuando se requieren durezas superiores.
-Piezas templadas a inducción de 4150 pueden dar una dureza superficial de 60-62 HRC.

4340
-Tiene los mismos usos del 9840 y es usado cuando se requiere una dureza superior y mejor resistencia al impacto.

-Piezas templadas a inducción de 4340 pueden dar una dureza superficial de 60-62 Rockwell C.
-Sirve para tornillos prisioneros de bloques motores, ejes traseros de transmisión, mandriles porta-herramientas, ejes y excéntricas para cizallas, ejes de transmisión de grandes dimensiones, etc.

5135
-Para piezas de buena tenacidad y que no requieran una profundidad de temple muy alta.
-Se usa en partes para vehículos, tractores, pasadores, tornillos y tuercas de alta resistencia.

5160
-Este acero esta especialmente indicado para la construcción de resortes para automóviles y camiones, sea en ballestas, sea para resortes helicoidales y también para barras de torsión.

6150
-Se usa este acero para la construcción de resortes de muy alta resistencia, resortes helicoidales y barras de torsión para automóviles.

9260
-Este es el tipo de acero más usado y más económico entre los aceros aleados para la construcción de resortes, particularmente para automóviles y camiones.
-Se templa muy fácilmente y tiene buena penetración de temple.
-Puede también usarse para la construcción de herramientas para maquinas agrícolas y otros implementos de la misma índole.

9840
-Este acero tiene una buena penetración de temple y buena tenacidad.
-Se puede usar en construcción de piezas de tamaño medio que estén sometidas a esfuerzos de torsión.
-Por su contenido en Mo no esta expuesto a la fragilidad de revenido.



ACEROS INOXIDABLES



Los Aceros Inoxidables son una gama de aleaciones que contienen un mínimo de 11% de Cromo. El Cromo forma en la superficie del acero una película pasivante, extremadamente delgada, continua y estable. Esta película deja la superficie inerte a las reacciones químicas. Esta es la característica principal de resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables.

El extenso rango de propiedades y características secundarias, presentes en los aceros inoxidables hacen de ellos un grupo de aceros muy versátiles.

La selección de los aceros inoxidables puede realizarse de acuerdo con sus característcas:


· Resistencia a la corrosión y a la oxidación a temperaturas elevadas.
· Propiedades mecánicas del acerol
· Características de los procesos de transformación a que será sometido.
· Costo total (reposición y mantenimiento)
- Disponibilidad del acero.

Los aceros inoxidables tienen una resistencia a la corrosión natural que se forma automáticamente, es decir no se adiciona. Tienen una gran resistencia mecánica, de al menos dos veces la del acero al carbono, son resistentes a temperaturas elevadas y a temperaturas criógenicas. Son fáciles de transformar en gran variedad de productos y tiene una apariencia estética, que puede variarse sometiendo el acero l a diferentes tratamientos superficiales para obtener acabado a espejo, satinado, coloreado, texturizado, etc.

CLASIFICACION DE LOS ACEROS.

Los aceros inoxidables no son indestructibles, sin embargo con una selección cuidadosa, sometiéndolos a procesos de transformación adecuados y realizando una limpieza periódica, algún integrante de la familia de los aceros inoxidables resistirá las condiciones corrosivas y de servicio más severas.

Serie 400

Aceros Inoxidables Martensíticos
Son la primera rama de los aceros inoxidables, llamados simplemente al Cromo y fueron los primeros desarrollados industrialmente (aplicados en cuchillería). Tienen un contenido de Carbono relativamente alto de 0.2 a 1.2% y de Cromo de 12 a 18%.
Los tipos más comunes son el AISI 410, 420 y 431
Las propiedades básicas son: Elevada dureza (se puede incrementar por tratamiento térmico) y gran facilidad de maquinado, resistencia a la corrosión moderada.
Principales aplicaciones: Ejes, flechas, instrumental quirúrgico y cuchillería.

Serie 400

Aceros Inoxidables Ferríticos
También se consideran simplemente al Cromo, su contenido varia de 12 a 18%, pero el contenido de Carbono es bajo <0.2%.
Los tipos más comunes son el AISI 430, 409 y 434
Las propiedades básicas son: Buena resistencia a la corrosión. La dureza no es muy alta y no pueden incrementarla por tratamiento térmico.
Principales aplicaciones: Equipo y utensilios domésticos y en aplicaciones arquitectónicas y decorativas.

Serie 300

Los Aceros Inoxidables Austeníticos.

Son los más utilizados por su amplia variedad de propiedades, se obtienen agregando Níquel a la aleación, por lo que la estructura cristalina del material se transforma en austenita y de aquí adquieren el nombre. El contenido de Cromo varia de 16 a 28%, el de Níquel de 3.5 a 22% y el de Molibdeno 1.5 a 6%.
Los tipos más comunes son el AISI 304, 304L, 316, 316L, 310 y 317.
Las propiedades básicas son: Excelente resistencia a la corrosión, excelente factor de higiene - limpieza, fáciles de transformar, excelente soldabilidad, no se endurecen por tratamiento térmico, se pueden utilizar tanto a temperaturas criogénicas como a elevadas temperaturas.
Principales aplicaciones: Utensilios y equipo para uso doméstico, hospitalario y en la industria alimentaria, tanques, tuberías, etc.

ALGUNOS USOS DE LOS ACEROS INOXIDABLES.

Los aceros inoxidables ofrecen resistencia a la corrosión, una adecuada relación resistencia mecánica - peso, propiedades higiénicas, resistencia a temperaturas elevadas y criogénicas y valor a largo plazo. Son totalmente reciclables y amigables con el medio ambiente.

Los aceros inoxidables son ampliamente utilizados en varios sectores, desde la más sofisticada aplicación industrial hasta los utensilios domésticos. Contribuyen, de manera indirecta, a satisfacer las necesidades humanas básicas tales como alimentación, salud, construcción, medio ambiente, transporte y energía.

Algunos ejemplos de productos fabricados con aceros inoxidables son los equipos de procesos químicos y petroquímicos, equipos de proceso de alimentos y bebidas, equipos farmacéuticos, cámaras de combustión, sistemas de escape y filtros automotrices, vagones de ferrocarril, aplicaciones arquitectónicas y estructurales, mobiliario urbano, paneles de aislamiento térmico, intercambiadores de calor, tanques y recipientes, barriles de cerveza, instrumentos quirúrgicos, agujas hipodérmicas, monedas, tarjas, ollas y sartenes, cubiertos, lavadoras, lavavajillas y utensilios de cocina.

En la industria química y petroquímica, los aceros inoxidables ofrecen elevada resistencia a la corrosión y excelentes propiedades mecánicas así como un bajo costo de mantenimiento. En la industria de alimentos y bebidas y en la industria farmacéutica, proveen excelentes condiciones de higiene además de su resistencia a la corrosión y duración a largo plazo.


ACEROS PARA HERRAMIENTAS

En este grupo se incluyen todos los aceros que normalmente se emplean para la fabricación de útiles o herramientas destinados a modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales por cortadura, por presión o por arranque de viruta.

Los aceros de herramientas tienen generalmente un contenido en carbono superior a 0.30%, aunque a veces también se usan para la fabricación de ciertas herramientas, aceros de bajo contenido en carbono (0.1 a 0.30%).

Principales tipos de aceros de herramientas

-Aceros al carbono: para la fabricación de herramientas para los usos más diversos, se emplean aceros sin elementos de aleación con porcentajes de carbono variables de 0.50 a 1.40%. para herramientas que deban tener gran tenacidad como martillos y picas; se emplean medios contenidos en carbono 0.50 a 0.70%. para herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; calidades intermedias de 0.70 a 1%. Para conseguir en cada caso la máxima dureza, deben ser templados en agua.

-Aceros rápidos: la característica fundamental de estos aceros es conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas casi a l rojo (600º) sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones típicas de los aceros rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1% ; otra C = 0.75%, W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%.

-Aceros indeformables: reciben este nombre los aceros que en el temple no sufren casi deformaciones y con frecuencia después del temple y revenido quedan con dimensiones prácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento. Esto se consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como elementos de aleación. Estos aceros templan con un simple enfriamiento al aire o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C = 1% y Mn = 1%.

-Aceros al corte no rápidos: se agrupan varios aceros aleados, principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy forzadas. Pueden considerarse como unas calidades intermedias entre los aceros rápidos y los aceros al carbono, y la mayoría de herramientas fabricadas con ellos suelen quedar con durezas comprendidas entre 60 y 66 Rockwell-C.



HIERROS FUNDIDOS

Los hierros fundidos son básicamente aleaciones de fierro-carbón-silicio, que típicamente contienen de 2 a 4% de C y de 0.5 a 3% de Si. La ductilidad del hierro fundido es muy baja y es por ello que no se pueden laminarse, estirarse o trabajarse a temperatura ambiente. Su principal uso es en fundiciones.

Fundición gris: la mayoría o todo el carbón está sin combinar y se presenta en forma de hojuelas o escamas de grafito. Es el más ampliamente utilizado. Por lo general son aleaciones hipoeutécticas. Su dureza depende principalmente de su matriz. El hierro gris ferrítico es la fundición más suave y débil.

Fundición nodular o dúctil: mediante adiciones de aleaciones especiales, el carbón está sin combinar en la forma de esferoides compactos. Se le agrega magnesio o cerio, el azufre debe ser inferior a 0.015%. La matriz ferrítica lo hace bastante dúctil.

Fundición blanca: todo el carbón se encuentra combinado formando cementita y son aleaciones hipoeutécticas en donde se forma ledeburita. Son las fundiciones más duras. Son resistentes al desgaste y son muy difíciles de maquinar.

Fundiciones maleables: es el revenido de la fundición blanca y el carbón se presenta sin combinar formando partículas redondas irregulares. Debido a que el Fe3C es una fase metaestable lo cual hace que se pueda descomponer en Fe y C. Es maquinable pero tiene mayor resistencia que el hierro gris.


METALES NO FERROSOS




Aleaciones de Aluminio

El aluminio es el segundo metal más abundante sobre la Tierra. Con la reducción electrolítica del Al2O3 hacia metal líquido (proceso Hall - Heroult) se logró producirlo a muy bajo costo. Densidad 2.7 g/cm3, Módulo de Elasticidad 10 Mpsi. Responde fácilmente a mecanismos de endurecimiento. Alta conductividad eléctrica y térmica, comportamiento no magnético y excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión. Tiene buena maleabilidad y formalidad. Se tiene baja dureza y baja temperatura de fusión. El grado de endurecimiento se da por su clasificación de temple.

Clasificaciones de acuerdo a su método de manufactura:

Para Fundición: La gran cantidad de Si causan la reacción eutéctica, dándoles bajos puntos de fusión, una fluencia adecuada y baja temperatura de fusión. El enfriamiento rápido obtenido en la fundición a presión o en molde permanente incrementa la resistencia. Se pueden endurecer algunas aleaciones por solución sólida y por dispersión.

Para Forja: Se conforman mediante deformación plástica. Sus propiedades quedan controladas por endurecimiento por deformación, endurecimiento por solución sólida y control del tamaño de grano.




Aleaciones de Magnesio

Se extrae principalmente electrolíticamente a partir del cloruro de magnesio concentrado en el agua de mar. Densidad 1.74 gr/cm3, Módulo de Elasticidad 6.5 Mpsi. Su resistencia a la corrosión y su resistencia mecánica específica son similares al aluminio. Tiene escasa resistencia a la fatiga, a la termofluencia y al desgaste.Con el oxígeno a la hora de fundirlo puede arder. Sus posibilidades de endurecimiento es pobre.



Aleaciones de Cobre

Se produce normalmente mediante un proceso de pirometalúrgico. A partir del cobre blister se purifica. Otro método de extracción es el electrolítico. Su resistencia mecánica específica es menor que las aleaciones de aluminio y magnesio. Tienen una mejor resistencia a la fatiga, a la termofluencia y al desgaste. Tiene excelente ductilidad, resistencia a la corrosión y conductividad eléctrica y térmica. Se puede soldar fácilmente. El Cobre puro es rojo, con Zinc es amarillo y con Níquel es plateado.



Clasificaciones de las aleaciones de Cobre:

I. Latones - aleaciones de Cobre y Zinc

A. Latones alfa-aleaciones que contienen hasta 36% de Zinc.

1. Latones amarillos alfa - 20 a 36% de Zinc

2. Latones rojos - 5 a 20% de Zinc.

B. Latones alfa más beta - 54 a 62% de Cobre.

II. Bronces - hasta 12% de elemento de aleación

A. Bronces al Estaño.

B. Bronces al Silicio.

C. Bronces al Aluminio.

D. Bronces al Berilio.

III. Cuproníqueles - aleaciones de Cobre y Níquel.

IV. Platas Níquel - aleaciones de Cobre, Níquel y Zinc.





Aleaciones de Níquel

Se utilizan para protección contra la corrosión y la oxidación. Sus puntos de fusión y resistencia son elevados. Es de color blanco y tiene gran capacidad de trabajado. Forma aleaciones de solución sólida tenaces y dúctiles con muchos de los metales comunes. Aprox. el 60% del Níquel producido se utiliza en aceros inoxidables y aceros aleados al Níquel. Es un recubrimiento ideal para piezas sometidas a corrosión y desgaste. Su conductividad eléctrica es satisfactoria por lo que se usa en aplicaciones de electrónica. Se le añade Silicio y Manganeso para que en aplicaciones de fundición tenga una mejor fluidez.

Los elementos de aleación más comunes son el Cobre, el Fierro, el Cromo, el Silicio, el Molibdeno, el Manganeso y el Aluminio. La aleación de Níquel -40% Cobre (Monel) es la más importante y tiene una alta resistencia a los ácidos, álcalis, salmueras, aguas, productos alimenticios y a la atmósfera. El monel se utiliza ampliamente en los campos químicos, farmacéutico, marino, energético, eléctrico, textil y equipo de fabricación de papel. Además la aleación Níquel -55% Cobre (Constantán) presenta la más alta resistividad eléctrica, el más bajo coeficiente de resistencia eléctrica a la temperatura y la más alta “fem” térmica junto con el platino. Se utiliza para resistores eléctricos y termopares.



Superaleaciones

Son aleaciones de Níquel, Fierro-Níquel y Cobalto. Tienen una alta resistencia mecánica a altas temperaturas (termofluencia) y son resistentes a la corrosión. Entre las más utilizadas se encuentran la Hastelloy, Chromel, Nichrome, Inconel, Illium, Invar, Elinvar, Permalloy y Alnico entre otras.

La Hastelloy D (Ni-10%Si-3%Cu) es una aleación de fundición fuerte, tenaz, extremadamente dura y tiene una excelente resistencia a la corrosión al ácido sulfúrico. Se maquina con dificultad.Se utiliza para evaporadores, recipientes para reacción, ductos, tubería y accesorios de la industria química.

La Hastelloy A (57%Ni-20%Mo-20%Fe) y la Hastelloy B (62%Ni-28%Mo-5%Fe), forman carburos globulares en una matriz de solución sólida. Estas aleaciones son austeníticas, por lo cual no responden al endurecimiento por envejecimiento. Tienen alta resistencia a la corrosión por ácidos hidroclórico, fosfórico. Se utiliza en la industria química para manejar, transportar y almacenar ácidos y otros materiales corrosivos.

La Chromel A (Ni-20%Cr) se utiliza como elemento eléctrico de calefacción para aparatos caseros y hornos industriales y la Nichrome (Ni-16%Cr-24%Fe) se emplea como elemento eléctrico de calefacción para tostadoras, cafeteras, planchas, secadoras de pelo, calentadores de agua y como reóstatos para equipos electrónicos.

El Inconel (Ni-16%Cr-8%Fe) tiene resistencia, tenaz y resiste la corrosión y la oxidación a alta temperatura. Resiste la fatiga térmica sin hacerse frágil. Se utiliza en escape y calentadores de motores de avión, en hornos y recipientes para tratamientos térmicos de nitruración y en tubos de protección de los termopares.

El Illium B (50%Ni-28%Cr-8.5%Mo-5.5%Cu) y el Illium G (56%Ni-22.5%Cr-6.5%Mo-6.5%Cu) proporcionan superior resistencia a la corrosión en aleaciones de fundición maquinables de alta resistencia. Se utilizan en cojinetes de impulso y rotatorios y las piezas de bombas y válvulas en las que se requiere alta dureza a medios corrosivos. Fueron diseñados principalmente como materiales resistentes a los ácidos sulfúricos y nítricos.

El Invar (Fe-35%Ni) tiene la propiedad de quitarle a los aceros la propiedad de expansión térmica. Sus aplicaciones típicas son en patrones de longitud, cintas de medición, piezas de instrumentos, diapasones y resortes especiales.

El Elinvar (Fe-36%Ni-12%Cr) tiene un coeficiente termoelástico de cero; es decir, el módulo de elasticidad es casi invariable sobre un extenso intervalo de temperatura. Se utiliza en resortes sumamente delgados y ruedas de volantes de relojes y para piezas similares en instrumentos de precisión.

El Permalloy (Ni-22%Fe) tiene alta permeabilidad magnética, bajo la influencia de muy débiles fuerzas de magnetización. También tiene baja pérdidas por histérises y baja resistividad eléctrica. Se utilizan en bobinas de almacenamiento en circuitos eléctricos de comunicación.

El Alnico (Fe- 8 a 12%Al- 14 a 28% Ni- 5 a 35% Co), tiene relevantes propiedades magnéticas, por lo que se utilizan como magnetos permanenes en motores, generadores, audífonos para radio, receptores de teléfono y micrófonos.




Aleaciones de Titanio

El titanio es el cuarto elemento más abundante pero su proceso de obtenerlo aun es relativamente costoso. Tiene una resistencia a la corrosión excelente, resistencia mecánica específica alta y buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas. Una película de TiO2 proporciona por debajo de los 535°C excelente resistencia a la corrosión y a la contaminación. Por arriba de esa temperatura la película de TiO2 se desintegra y fragiliza al titanio. Los gases de hidrógeno, nitrógeno y oxígeno forman soluciones sólidas intersticiales, lo cual da un efecto de fortalecimiento. Pero el exceso de absorción de ellos producen la fragilización del titanio, reduciendo la resistencia a cargas aplicadas con impacto.

El titanio puro se utiliza en intercambiadores de calor, tuberías, reactores, bombas y válvulas para las industrias químicas y petroquímicas. Al agregar elementos de aleación influirá en la temperatura de transformación alfa a beta. A los elementos de aleación se les denomina como estabilizadores de alfa o beta. Un estabilizador alfa, hace que la temperatura de transformación de beta se eleve. El Aluminio es un estabilizador alfa y el Cromo, el Molibdeno, el Vanadio, el Manganeso y el Fierro son estabilizadores beta.

Las aleaciones de titanio alfa, proporcionan endurecimiento por solución sólida, tienen una buena resistencia a altas temperaturas y capacidad de soldado.

Las aleaciones de titanio alfa-beta, son más fuertes que las anteriores y son tratables térmicamente para un mayor endurecimiento.

Las aleaciones de titanio beta, son endurecibles por tratamiento térmico pero sus aplicaciones se limitan a temperaturas moderadas.