Diagrama Hierro-Carbono

Diagrama hierro-carbono-Se representa en una gráfica que señala los distintos estados del acero dependiendo de las temperaturas y % de carbono diferentes. El hierro puro puede estar en 2 estados: líquido + de 1539, sólido – de 1539º. En cambio el acero varía en función del % de acero. El hierro tiene 4 estados:

Delta

Se forma entre 1400 y 1539º, débilmente magnético.

Austenita

Hierro que se encuentra por debajo de 1390 hasta 911º, no es magnético y es estado más importante en tratamientos térmicos y forja.

Beta

Estado que presenta entre 768 a 910º, no es magnético.

Alpha (ferrita, hierro dulce)

Este estado lo presenta por debajo de 768º, es magnético.

Constituyentes del acero

Ferrita-Constituyente del hierro y acero. Es el elemento más blando, dúctil y magnético.

Tratamientos Térmicos

Temple

Su finalidad es aumentar la dureza, resistencia mecánica y el límite elástico del acero. FASS-1 calentar hasta alcanzar temperatura de austenita, mantener hasta que la temperatura sea uniforme en toda la pieza, enfriar la pieza para obtener mayor dureza enfriando rápido.

Factores que influyen en el temple

Tamaño de la pieza, composición, tamaño del grano, temperatura y medio de enfriamiento (agua, aceite, aire…)

Revenido

Complemento del temple, con el se eliminan las tensiones que se producen en el acero, consigue suavizar y transformar las estructuras del metal en elementos más finos, en consecuencia se le quita dureza al temple. FASS-1 calentar unos 50º por debajo de la temperatura de austenita, mantener la temperatura en toda la pieza el tiempo necesario, enfriar lentamente con aire.

Recocido

Con este tratamiento se ablanda o plastifica el metal y se liberan tensiones. FASS-1 calentar 40º por encima de la temperatura de austenita, mantener temperatura hasta que sea uniforme en toda la pieza, enfriar lentamente.

Normalizado

Se emplea en piezas laminadas, forjadas y soldadas, la finalidad es afinar las estructuras del grano de acero, eliminar tensiones y borrar propiedades adquiridas en tratamientos anteriores. FASS-1 calentar 55 a 80º por encima de la temperatura de austenita, mantener temperatura, enfriar con aire.

Tratamientos Termoquímicos

Cementación

Se emplea en acero con poco contenido en carbono (< 0,25%). Consiste en aumentar la cantidad de carbono en la capa superficial, es muy empleada en la fabricación de engranajes, ejes y piezas sometidas a desgaste. FASS-1 calentar el acero entre 850 y 950º y aportar sustancias ricas en carbono capaces de cederlo en el proceso, mantener la temperatura el tiempo que sea necesario, templar la pieza.

Nitruración

Tratamiento de endurecimiento superficial parecido a la cementación. Se realiza sobre acero y fundiciones, el elemento que se aporta en el proceso es nitrógeno que combinado con hierro forma nitruros de hierro de gran dureza. FASS 1 someter las piezas a temperatura de 500 a 525º, mantener durante 70 a 90 h la temperatura mientras se somete a la pieza una corriente de amoníaco, enfriar en hornos especiales.

Cianuración

Tiene por finalidad endurecer la superficie de la pieza. FASS 1 calentar de 800 a 900º, mantener la temperatura y añadir sales que aportarán el carbono, el nitrógeno y el carbonato sódico, no sobrepasar más de 1 h el tiempo, enfriar rápidamente para mantener el templado de la pieza.

Sulfonización

Aumenta la resistencia al desgaste, se realiza a temperatura exacta entre 560 y 570º, si nos pasamos se rompe si no llegamos no se sulfoniza.

Tratamientos Mecánicos

Forja

Afina el grano y mejora cuanto más baja es la temperatura (pero siempre que esté por encima de la temperatura de temple) y se obtienen mejoras en la macroestructura del acero. FASS 1 se calienta el metal hasta la temperatura de forja (los aceros hasta la de austenita), el material se somete a golpes continuos consiguiendo afinar el grano, formar un metal fibroso y eliminar posibles defectos, con esto obtendremos un metal más resistente mecánicamente.

Tratamientos Superficiales

Se emplean para proteger el metal base de los ataques de los agentes exteriores y endurecer y aumentar la resistencia al desgaste de la superficie.

Galvanizado o Cincado

Consiste en recubrir el acero con una capa fina de cinc, se puede realizar en frío o en caliente.

En caliente

La pieza se sumerge en un baño de cinc a 950º durante la inmersión, se produce una reacción formándose capas de aleación cinc-acero y en la superficie cinc puro.

Proceso Electrolítico

Se emplea en una cuba de sulfato de cinc con 2 electrodos unidos a una fuente de alimentación. El polo + se coloca en la solución y el – en la pieza. Actúa al cerrarse el circuito eléctrico y forzar el paso de la corriente por el líquido. El sulfato de cinc se ioniza, cargándose de iones metálicos + atraídos por la pieza, cuanto más tiempo circule la corriente más metal se depositará y por lo tanto mayor espesor de cincado. Este método se emplea para cromar, platear, dorar…

Cromado

Recubrimiento galvánico que se realiza sobre metales para aumentar la resistencia al desgaste, al rayado, a la penetración y la corrosión. Aplicaciones del cromado-Se usa en piezas desgastadas y nuevas, se puede utilizar sobre casi todos los metales siendo los más interesantes para cromar el acero, fundiciones, aluminio, latón y cobre.

Anodizado

Tratamiento electrolítico con corriente continua de baja tensión que produce una oxidación provocada del aluminio.

Propiedades de los Metales

Propiedades Físicas

Dilatabilidad-es la propiedad que tienen los metales de aumentar su volumen al aumentar la temperatura, todos tienen un coeficiente de dilatación. Fusibilidad-es el cambio de sólido a líquido esto depende de la temperatura de fusión de dicho material.

Propiedades Mecánicas

Dureza-es la resistencia que opone un cuerpo a ser deformado, penetrado o rayado. Elasticidad-es la propiedad que presentan los metales para recuperar su forma o volumen cuando dejan de actuar sobre ellos las fuerzas que nos deforman. El límite elástico de un metal es el punto en que el metal ya no recupera su forma. Tenacidad-es la propiedad que opone un material a la rotura y a la deformación. Fragilidad-es lo inverso de tenacidad. Plasticidad-es lo inverso de elasticidad, aquí los cuerpos quedan deformados aun dejando de aplicar la fuerza.

Ensayos de los Metales

Tipos de ensayos: de características, destructivos, tecnológicos y no destructivos. Ensayo de tracción-Consiste en someter una probeta normalizada de un metal a esfuerzos de estiramiento hasta que esta se deforma y luego se rompe. Esto se hará en una máquina donde quedará reflejada en una gráfica los milímetros y los Nw aplicados. Ensayo de compresión-consiste en presionar probetas normalizadas hasta que estas se acaben rompiendo o aplastando si son materiales dúctiles. Ensayo de cizalladura-el ensayo de cizalladura determina el comportamiento del material ante un esfuerzo creciente y progresivo de corte hasta que se rompe. Ensayo de torsión-es parecido al de cizalladura y determina el comportamiento del material ante dos esfuerzos de igual intensidad y sentido contrario. Fatiga-es un fenómeno que afecta a estos de manera importante. Es la primera causa de la rotura. Esta se produce cuando el material soporta esfuerzos continuos y variables. Cuando estos esfuerzos se realizan en sentidos contrarios, el material se puede romper con valores inferiores a su resistencia a la rotura normal. Las roturas se producen por grietas. Antes de romper se hacen micro fisuras, luego fisuras, y después se rompe. Todos los aceros tienen un límite de fatiga que suele ser la mitad que la resistencia a la rotura. Hay formas de paliar la fatiga: tratamientos superficiales, acabados superficiales, y el diseño de la pieza. Ensayo de flexión, se produce cuando se aplica una fuerza perpendicular al eje longitudinal de una pieza en un punto entre dos puntos de apoyo, se va comprobando que las flechas son proporcionales a las diferentes cargas aplicadas, sin que sea necesario llegar a la rotura. Ensayos de dureza-La dureza no tiene un valor absoluto, sino que está asociada al método que se emplea para medirla. Hay 4 tipos de medir la dureza, en la escala de Mohs, hay 10 elementos y el superior siempre raya al inferior. Rockwell, se emplea una pequeña bola de acero especial muy duro y con un diámetro determinado se aplica una fuerza que oscila entre los 10 y 140 Kg. La huella que deja la bola en el material será el indicador de la dureza a mayor dureza menor huella dejará. Brinell, se asemeja al método mencionado anteriormente salvo que la bola es de 10mm y se emplea para materiales muy duros su presión será entre 500 y 3000kg. Cuanto más profunda sea la marca más blando será el material. Vickers, es como la brinell salvo que se usa una punta piramidal, se usa para materiales delgados y templados.