Autor: Gonzalo A.Mingramm Murillo Materiales II Diseño Industrial CITEC-Valle de las palmas UABC

1. Unidad I
Los metales
ferrosos

2. METALES FERROSOS
Los metales ferrosos son aquellos que están principalmente compuestos
de hierro.
El fierro es obtenido de los siguientes minerales:
Mineral Color Características Imagen
Magnetita Negro Propiedades
magnéticas (Fe3O4)
Hematita Café rojizo Puede poseer 70%
hierro (Fe2O3)
Limonita Café a amarillo 2Fe2O3.3H2O
Goetita Café Fe2O3.H2O
Siderita Azul Fe CO3
Taconita Parecido a pedernal Fe3O3

5. Horno de refinación
Estos hornos pueden ser cualquiera al que por medio de aire u oxígeno se obtenga hierro con carbón
controlado, sin embargo se pueden mencionar dos de los hornos más conocidos para este fin.
Horno de inducción
Utilizan una corriente inducida que circula por una bovina que rodea a un crisol en el cual se funde la
carga. La corriente es de alta frecuencia y la bovina es enfriada por agua, la corriente es de
aproximadamente 1000Hz, la cual es suministrada por un sistema de moto generador. Estos hornos se
cargan con piezas sólidas de metal, chatarra de alta calidad o virutas metálicas. El tiempo de fusión
toma entre 50 y 90 min, fundiendo cargas de hasta 3.6 toneladas. Los productos son aceros de alta
calidad o con aleaciones especiales.
Horno de aire o crisol
Es el proceso más antiguo que existe en la fundición, también se le conoce como horno de aire. Este
equipo se integra por un crisol de arcilla y grafito, los que son extremadamente frágiles, los crisoles se
colocan dentro de un confinamiento que puede contener algún combustible sólido como carbón o los
productos de la combustión.
Los crisoles son muy poco utilizados en la actualidad excepto para la fusión de metales no ferrosos, su
capacidad fluctúa entre los 50 y 100 kg.

6. Clasificación de los aceros
La RAE define el término aleación como: Producto homogéneo de propiedades metálicas, compuesto de dos
o más elementos, uno de los cuales al menos debe ser un metal; y para la ingeniería, aquella que funde a
temperatura relativamente baja e inferior a la de fusión de sus componentes.

7. Según los requerimientos solicitados en los aceros, se agregan diversos elementos
para impartirles propiedades como:
• Templabilidad
• Resistencia
• Dureza
• Tenacidad
• Resistencia al desgaste
• Capacidad de trabajarlos
• Soldarlos
Cuanto mayor porcentaje de estos elementos contengan los aceros, mayores sus
propiedades particulares.

8. Carbono:
+ templabilidad, resistencia, dureza y resistencia al desgaste
- ductilidad, soldabilidad, tenacidad
Azufre:
+ maquibilidad con manganeso.
- Resistencia al impacto y ductibilidad, daña la calidad de la superficie y la
soldabilidad
Boro:
+ templabilidad
-maquinabilidad y formabilidad
Calcio:
+ Desoxida los aceros, tenacidad, formabilidad y maquinabilidad
Cerio:
+ Controla la forma de las inclusiones, tenacidad en los aceros de baja aleación
de alta resistencia; desoxida los aceros

9. Cobalto:
+ Mejora la resistencia y la dureza a temperaturas elevadas
Cobre:
+ Mejora la resistencia a la corrosión atmosférica y en menor medida la
resistencia
- Pequeña pérdida de ductilidad, afecta el trabajo en caliente y la calidad de la
superficie.
Cromo:
+ mejora tenacidad, templabilidad, resistencia al desgaste, corrosión y alta
temperatura. Incrementa la profundidad de penetración de dureza resultante del
tratamiento térmico, al promover la carburización.
Fosforo:
+ Mejor resistencia, templabilidad, resistencia a la corrosión y maquinabilidad
- Ductilidad y la tenacidad.
Magnesio:
+ Tiene los mismos efectos del cerio

10. Manganeso:
+ mejora la templabilidad, resistencia, resistencia a la abrasión y maquinabilidad,
desoxida el acero fundido, reduce la fragilización en caliente.
- Reduce la soldabilidad.
Molibdeno:
+ mejor templabilidad, resistencia al desgaste, tenacidad, resistencia a la
temperatura elevada, resistencia a la termofluencia y dureza; minimiza la
fragilización por devenido.
Niobio:
+ Refina el tamaño del grano y mejora la resistencia y tenacidad al impacto.
Reduce la temperatura de transición.
- Templabilidad
Níquel:
+ resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión, mejor templabilidad.
Plomo:
+ Maquinabilidad
-Fragilización por metal líquido.

11. Selenio:
+ maquinabilidad
Silicio:
+ resistencia, dureza, resistencia a la corrosión y conductividad eléctrica
- Maquinabilidad y formabilidad en frío.
Tantalio:
Similar al niobio.
Telurio:
+ maquinabilidad, formabilidad y tenacidad
Titanio:
+ templabilidad; desoxida los aceros
Tungsteno:
+ tiene los mismos efectos que el cobalto
Vanadio:
+ resistencia, tenacidad, resistencia a la abrasión y dureza a temperaturas elevadas
Zirconio:
Mismos efectos que el cerio

12. Acero de horno
Hogar abierto
Método de Proceso
obtención convertidor de
aire (BOF)
Horno de arco
eléctrico
Aceros de
Según su temple
facilidad de
temple Aceros que no
templan
Acero dulce
(0.10 a 0.35%)
Según su Acero
Clasificación
contenido de semiduro (0.36
carbono a 0.5%)
Acero al
carbono (0.71 a
1%)
Aceros duros
(0.51 a 1.5%)
Según su
contenido de Aceros rápidos
carbono y (mas del 1%) Baja aleación
aleación (<8%)
Aceros aleados
Alta aleación
Aceros para (>8%)
herramienta
Según su Aceros para
aplicación elementos de
maquinas
Aceros para la
construcción

13. Clasificación AISI-SAE
Con el fin de estandarizar la composición de los diferentes tipos de
aceros que hay en el mercado la Society of Automotive Engineers (SAE)
y el American Iron and Steel Institute (AISI) han establecido métodos
para identificar los diferentes tipos de acero que se fabrican. Ambos
sistemas son similares para la clasificación.
En ambos sistemas se utilizan cuatro o cinco dígitos para designar al tipo
de acero. En el sistema AISI también se indica el proceso de producción
con una letra antes del número.

14. Aleación principal Porcentaje de carbono
Porcentaje de la aleación principal

15. Primer dígito. Es un número con el que se indica el elemento predominante de aleación.
1= carbón, 2= níquel, 3=níquel cromo, 4=molibdeno, 5=cromo, 6=cromo vanadio, 8=triple aleación,
níquel-cromo-molibdeno (molibdeno principal aleante) 9 silicio magnesio.
El segundo dígito. Es un número que indica el porcentaje aproximado en peso del elemento de
aleación, señalado en el primer dígito. Por ejemplo un acero 2540, indica que tiene aleación de
níquel y que esta es del 5%.
Los dígitos 3 y 4. Indican el contenido promedio de carbono en centésimas, así en el ejemplo
anterior se tendría que un acero 2540 es un acero con 5% de níquel y0.4% de carbón.
Cuando en las clasificaciones se tiene una letra al principio esta indica el proceso que se utilizó
para elaborar el acero, siendo los prefijo los siguientes:
A = Acero básico de hogar abierto
B = Acero ácido de Bessemer al carbono
C= Acero básico de convertidos de oxígeno
D = Acero ácido al carbono de hogar abierto
E = Acero de horno eléctrico
A10XXX
A= Proceso de fabricación
10 = Tipo de acero
X = % de la aleación del tipo de acero
X X= % de contenido de carbono en centésimas.

16. Clasificación numérica de los aceros aleados según AISI-SAE
Aceros al carbono (0.8% a 1.7% de carbono)
Al carbono simple 10xx
De corte libre Aceros al Carbono 11xx
Resulfurado y refosforizado 12XX
No-resulfurado, sobre 1.00 Mn máx 15XX
Aceros al níquel
0.50% níquel 20xx
1.a 1.50% níquel 21xx
3.5% níquel 23xx
5.00% níquel 25xx
Aceros al Niquel-cromo
1.25% níquel, 0.65% cromo 31xx
1.75% níquel, 1.00 % cromo 32xx
3.50%niquel, 1.57% cromo 33xx
3.00% níquel, 0.80% cromo 34xx
Aceros al molibdeno
Al cromo 41xx
Al cromo-níquel 43xx
Al níquel 46xx y 48xx

17. Aceros al cromo
Cromo bajo 50xx
Cromo medio 51xx
Cromo alto 52xx
Aceros al cromo-vanadio 6xxx
Aceros al tugsteno 7xxx
Aceros con aleación triple 8xxx
Aceros al silicio-magnesio 9xxx
Aceros al plomo 11Lxx
Fuente: Neely, John Practical metallurgy and material industry 2nd edition Wiley NY 1984
Aceros para herramientas
Diseñados para herramientas, matrices, moldes, partes de maquinaria y aplicaciones
específicas. Todos requieren tratamientos térmicos como endurecimiento y revenido para
prepararlos para su uso.
1. Aceros endurecidos al agua para herramientas W(water) –Aceros de alto carbono
2. Aceros para herramientas resistentes al choque. S- Aceros de carbono medio, bajo
contenido de aleación
3. Aceros para herramienta para labrado en frío
O (oil) –Tipos de temple en aceite
A (air)- Tipos de contenido medio de aleación y temple del aire
D-Tipos de alto carbono y alto cromo

18. 4. Aceros para herramientas para trabajo en caliente (hot)
H-H10 a H19, tipos de base al cromo
H20 a H39 , tipos de base tugsteno
H40 a H59, tipos de base molibdeno
5. Aceros para herramienta para alta velocidad
T-tipos de base de tugsteno
M-tipo de base de molibdeno
6. Aceros para herramientas con fines especiales
L-Tipos de bajo contenido de aleación
F-Tipos de carbono y tugsteno
7. Aceros para moldes
P-P1 a P19, tipos de bajo carbono
P20 a P39, otros tipos.

19. Otro tipo de denominaciones
ASTM (American Society for Testing and Materials): incorpora la numeración
AISI-SAE e incluye especificaciones estandar para los productos de acero. Para
los metales ferrosos, la denominación consiste en la letra «A» seguida de
números arbitrarios (tres por lo general)
Actualmente también se utiliza el UNS (Sistema unificado de numeración)
adoptado por la industria de metales ferrosos y no ferrosos. Consta de una
letra que indica la clase general de la aleación, seguida de cinco dígitos que
denominan su composición química. Las letras utilizadas son:
G: Aceros AISI y SAE al carbono y aleados
J: Aceros fundidos
K: Aceros diversos y aleaciones ferrosas
S: Aceros inoxidables y superaleaciones
T: aceros para herramientas
Ej. Acero AISI 4130 su denominación UNS es G41300

20. Bibliografía
Sharer, Shubeli Ulrich Ingeniería de los materiales México 1991 Editorial Continetal
Neely, John E. Materiales y procesos de manufactura México, Edit. Limusa 1992
ISBN 968-18-4381
Propiedades de los metales http://www.arqhys.com/construccion/metales-propiedades.html visto
el 28 de enero de 2011
Procesos de hierro http://ecologiaunal2008ii.blogspot.es/1224157140/ visto el 2 de febrero de
2011