El documento describe los materiales utilizados en motores diésel, principalmente aceros. Explica que el acero es una aleación de hierro y carbono y describe los procesos de producción del hierro y el acero. También cubre las características del acero como elasticidad, ductilidad, resistencia y dureza, y cómo estas propiedades pueden modificarse mediante tratamientos térmicos y aleaciones. Finalmente, resume diversos ensayos mecánicos para determinar las propiedades de los materiales.

1. Motores Maquinaria
Grupos
Electrógenos
Servicio
Repuestos Capacitación
Línea de carrera
Análisis de materiales
ferrosos
Curso:

2. Materiales dentro de un motor diésel

3. Las características mas importantes en un acero son:
– Elasticidad
• Es la propiedad de un material en virtud de la cual las
deformaciones causadas por la aplicación de una fuerza
desaparecen cuando cesa la acción de la fuerza.
– Ductilidad
• La habilidad del metal para deformarse plásticamente antes
de fractura.
– Resistencia
• Al punto de fluencia, a la fatiga y al esfuerzo ultimo
– Dureza
• Resistencia a ser “rayado” por otro cuerpo
EL ACERO - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

4. Elasticidad

5. Ductilidad

6. Resistencia

7. Dureza
Dificultad para mellar un metal

8. ¿Qué es el acero?
– Los metales y aleaciones empleados en la industria se pueden
dividir en dos grandes grupos:
• Materiales NO Férreos
– No contienen Hierro
– Aluminio, zinc, cobre, níquel, plomo, titanio, etc.
– Aleaciones de los mismos
• Materiales Férreos
– Contienen el Hierro (Fe) como elemento principal
– Hierro dulce
– Ferro-aleaciones
– Aceros
PROCESO DE PRODUCCION DEL HIERRO

9. Hierro gris
Proceso lento de enfriamiento, se produce laminas de grafito , es maquinable, bajo de
resistencia y baja ductilidad
Ejemplo: Bloque de cilindros, cabeza de cilindro son de hierro gris

10. Hierro blanco
Enfriamiento rápido, atrapa el carbono en el componente, se caracteriza por ser Duro, Fuerte, y
resistente al desgaste, quebradizo, poco maquinable
Se utiliza para la producción del hierro maleable por un proceso de recocido, dejando lo mas
suave resistente y menos quebradizo (maquinable fuerte y dúctil )

11. Hierro maleable
Los grafitos son presentados en forma de grano
Este hierro es mas (maquinable fuerte y dúctil , que le hierro gris)
Los balancines son hechos de hierro maleable

12. Hierro dúctil
Hierro dúctil se obtiene al agregar el magnesio al hierro el carbón se ve en forma de esferas.
Los múltiples de admisión y escape, engranajes usan este tipo de hierro

13. Aleaciones con hierro vaciado
• Níquel
• Cromo
• Molibdeno
• Cobre
Se añaden para modificar el tamaño de los granos y laminas de grafito, aumenta la resistencia,
la dureza y proporciona mejor maquiniabilidad
Ejemplo inserto de anillo de níquel en la cabeza de mucho pistones

14. Producción del acero
El porcentaje de carbono diferencia al hierro del acero (1.7 – 4.5)
El árbol de levas cigüeñal y biela son de acero
Se añaden otros metales para mejorar su
• Resistencia
• Dureza
• Ductilidad
• Resistencia a la corrosión
Para ello se añade
• Boro
• Magnesio
• Titanio
• Cromo
• Molibdeno
• Plomo

15. Atendiendo a los elementos constituyentes
Aceros Aleados
• Microaleados; contienen pequeñas cantidades de elementos
capaces de formar Carburos, Nitruros, etc.
– Niobio (Nb), Titanio (Ti), Vanadio (V)
• Aceros Aleados; contienen cantidades más significativas de
elementos aleantes, para aplicaciones específicas
– Cromo (Cr), Molibdeno (Mo), Níquel (Ni), Vanadio (V), y
mayor cantidad de Manganeso (Mn) y Silicio (Si)
• Aceros Inoxidables
– Son aceros aleados en los que el elemento principal de
aleación, que los previene de la corrosión es el Cromo
(Cr),con un valor superior al 12%
EL ACERO - CLASIFICACIÓN

16. Inclusión
Todos los procesos de producción tratan de eliminar las impurezas y aquellas que no se pueden
eliminar se llaman inclusión
Metálicas y no metálicas
Estas se alargan en el forjado o rolado, provocando concentradores de esfuerzos, siendo
principalmente el inicio de las fracturas

17. Sopladuras
Son similares a las inclusiones pero estas producidas por gas, provocando sopladuras o huecos
de gas en el acero, estas a su ves producen fisuras en el método de producción.
Un método para eliminar estas imperfecciones es
El sinterizado
Se producen partes de metal en polvo, tienen
muchos poros (ayuda la lubricación)

18. ¿Qué es el acero? (cont.)
– El acero es básicamente una aleación o combinación de
Hierro (Fe) y Carbono (C), con un contenido de Carbono
entre 0,05% y 2% aprox.
– Esta va acompañada de otros elementos de aleación.
Obtención del acero
– El hierro no existe como elemento libre en la naturaleza. Se
encuentra combinado (óxidos, silicatos, etc.)
– Los elementos principales para la obtención del acero son:
• Mineral de Hierro (Fe2O3)
• Coque
• Piedra caliza ( CAL )
• Aire
EL ACERO

19. PROCESO DE PRODUCCION DEL ACERO

20. PROCESO DE PRODUCCION DEL ACERO

21. CARGA:
MINERAL DE
HIERRO,
NUGGETS,
LUMPS,
SINTERS,
PELLETS
PRODUCTO PRINCIPAL:
ARRABIO O HIERRO ESPONJA
SUB- PRODUCTO:
ESCÓRIAS, CAREPAS,
LAMAS, FUMOS,
POLVOS, FINOS, etc.
EMISIONES
GASEOSAS: (GASES
DE DESCARGA)
CO, CO2, H2 , N2
ALTO HORNO: FUNCIONAMIENTO

22. PROCESOS DE FABRICACIÓN
Mineral de Hierro
Carbon
Inyección de
Carbón
caliza
caliza
caliza
Caliza
Horno de coke
Reducción directa
Producción de sólido, de
hierro metálico desde
mineral de hierro
Acero reciclado
Fundición continua

23. ACEROS: ALEACIONES Fe-C

24. TRATAMIENTO TERMICO
El tratamiento térmico es la
operación de calentamiento y
enfriamiento de un metal en su
estado sólido para cambiar sus
propiedades físicas. Con el
tratamiento térmico adecuado se
pueden reducir los esfuerzos
internos, el tamaño del grano,
incrementar la tenacidad o producir
una superficie dura con un interior
dúctil.
Etapas del tratamiento térmico

25. TRATAMIENTO TERMICO

26. Temperatura de
calentamiento:
50 °C por encima de
temperatura crítica, para
transformar en austenita.
Enfría en aire.
Microestructura perlita fina,
grano más fino y uniforme que
estructura previa.
 Se consigue acero más
tenaz.
TRATAMIENTO TERMICO

27. El temple es un tratamiento para aumentar dureza, resistencia a esfuerzos y
tenacidad.
A una temperatura aprox. de 915°C en el cual la ferrita se convierte en
austenita.
Enfriada rápidamente en agua, en aceite, aire positivo o sales.
Disminuye y afina el tamaño del grano.
Se obtiene una estructura martensitica. Acero más duro pero más frágil.
Templado
TRATAMIENTO TERMICO

28. Es un tratamiento que produce un microestructura fina de ferrita y perlita
Se caliente el acero por encima de la Tª crítica AC3, (se Austeniza), hasta
obtener un grano fino de Austenita
Se enfría al aire. Se obtiene una estructura de ferrita /perlita media-Fina
Hay que tener cuidado con piezas de gran espesor, en las que la superficie
exterior se enfría rápidamente y se pueden crear esfuerzos residuales
En piezas muy delgadas, en aceros micro aleados, la velocidad de
enfriamiento al aire puede ser los suficientemente rápida como para producir
estructuras bainíticas o martensíticas en lugar de ferrítico perlíticas.
TRATAMIENTOS TÉRMICOS. NORMALIZADO

29. TRATAMIENTO TERMICO
Templado

30. Cementado (carburación)
Endurecimiento de la superficie
externa del acero al bajo carbono,
se enriquece la capa exterior del
componente con Carbono
(carburación) o con Carbono y
Nitrógeno (carbonitruración) con el
objetivo de mejorar las propiedades
mecánicas de la capa exterior
quedando el núcleo blando y dúctil.
TRATAMIENTO TERMICO
La cementación tres etapas.
1ra: las piezas son expuestas a Carbono a temp. entre 850 y 1.050 °C.
2da: se produce inmediatamente del temple (cementación)
3era: el revenido para aliviar tensiones internas.
Crea una estructura de martensita dura en la zona exterior.

31. Ensayos mecánicos:
Determinan propiedades mecánicas de los
materiales.
Según la velocidad a la que se aplica la carga,
los ensayos mecánicos se dividen en dos
grupos:
Estáticos
Cuando la carga se aplica durante un periodo
relativamente largo(segundos, minutos, horas
etc.
Dinámicos
Cuando la carga se aplica a altas velocidades.
ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL

32. ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
Ensayo de tracción
- Resistencia mecánica (G max) y
ductilidad (%e).
Ensayo de dureza
- La dureza es la resistencia que oponen
los metales a ser deformados
permanentemente.
Flexión
- Se puede determinar el modulo de
rigidez (E).
Ensayos mecanicos estaticos

33. ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
• Resistencia mecánica
Resistencia a tracción: σmax = σs
Esfuerzo de Fluencia: σ0.2 = σf
• Ductilidad
Alargamiento de rotura: %e = %d
Estricción de rotura; % o = %
• Otras características
Modulo Elástico: E = σ/e
Tenacidad: área bajo la curva σ – e
Resiliencia elástica: Ur = σe/2de
Ensayos de Traccion:
Zona
elastica
Punto de rotura
Empieza caer la
fuerza porque el
área es menor
Zona
Plástica punto
max
CURVA FUERZA DESPLAZAMIENTO

34. Rotura frágil
- No existe deformación plástica
- Superficie granular y brillosa
Rotura ductil
-Rotura copa y cono
-Presenta gran deformación antes de
romperse
ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
Ensayos de Tracción:

35. DEFORMACION BAJO CARGA AXIAL

37. ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
Es una medida de resistencia de los
metales a ser deformados permanente
A mayor tamaño de huella, el metal será
mas blando
Dureza a la penetración: Mide la
resistencia que oponen los materiales a
ser penetrados por otro cuerpo mas duro.
Dureza de los aceros, aleaciones de
cobre y aluminio.
Estos ensayos son:
Brinell
Rockwell
Vickers
Microdureza Vickers.
Ensayo de dureza
Dureza Brinell

38. ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
Escala Indentador Precarga
kg
Carga mayor
kg
Carga total
kg
B Billa de acero 10 90 100
C Cono diamante 10 140 150
Dureza Rockwell
Lectura de dureza
Rockwell
Dureza Rockwell
La dureza se determina en función de la
profundidad a la que penetra el indentador.
La escala B (HRB) en metales blandos y
semiduros.
Rango real de trabajo: 28 – 94 HRB
La escala C (HRC) en metales duros.
Rango real de trabajo: 20 – 70 HRC
Ensayo de dureza

39. ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
DUREZA Brinell Vickers Rockwell
Baja Hasta 200 Hasta 200 Hasta 95 HRB/
Hasta 15 HRC
Media 250- 350 250 - 350 25 HRC- 35 HRC
Alta Mas de 400 Mas de 400 Mas de 40 HRC
Ensayo de dureza
Dureza Vickers
Dureza Vickers
El fundamento parecido a Brinell
La dureza se determina, dividiendo la carga
(F) por el área de la superficie (S) de la huella
dejada por el indentador.
Cifras Vickers coincide con Brinell hasta 250
HB, mayor a esta cifra Vickers es algo superior a
Brinell.

40. ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
Ensayos mecanicos dinamicos
Impacto
-Comportamiento mecánico de los
materiales sometidos a cargas de
impacto.
Fatiga
- Las cargas aplicadas durante el
ensayo pueden ser de tracción -
compresión repetidamente hasta
llegar a la rotura de la probeta.

41. ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
Ensayos No destructivos (END):
Inspeccion por particulas
magneticas fluorescentes

42. ENSAYOS PARA PROPIEDADES DEL METAL
Ensayos No destructivos:
Ultrasonido
-Detecta y localiza
discontinuidades superficiales y
de volumen.
-Utiliza ondas de sonido fuera
del campo auditivo, con una
frecuencia de 1 a 5 millones de
ciclos por segundo, de aquí el
termino de ultrasonido.

43. Se define Esfuerzo a la fuerza por
unidad de superficie referida en la que
se distribuye la fuerza.
DIAGRAMA ESFUERZO - DEFORMACION
s = F/S
Esfuerzo de Fluencia (σy): es el esfuerzo
en el cual un pequeño incremento del
esfuerzo produce un incremento en la
deformación
Límite Elástico: límite superior del
comportamiento elástico
Límite de proporcionalidad(σpl): límite
superior del esfuerzo con variación
lineal (Ley de Hooke): σ= Eε, el material
tiene comportamiento elástico.
E es el Módulo de Young o Módulo de
Elasticidad

44. GRACIAS POR SU
ATENCIÓN