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GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS
DE LOS ACEROS
Segunda Edición
SERVICIOS Y FABRICACIONES
FABRICACIONES
Desarrollo y fabricación de partes o componentes para maquinaria pesada en industrias del sector petrolero,
.minero, constructor, cementero, naval, textil, metalmecánico, entre otras
 Fabricación de baldes para retroexcavadoras
 Fabricación de partes de plantas asfaltadoras y plantas trituradoras
 Fabricación de vibro compactadores para aplanadoras
 Fabricación de lámina atizada para construcción de túneles viales
 Fabricación de tanques de almacenamiento
 Fabricación de plataformas para maquinaría pesada
 Fabricación y desarrollo de estructuras para la industria naval
SERVICIOS
 Corte de láminas en cualquier forma y tamaño, espesor hasta 260mm.
 Corte de aceros con sierras CNC hasta 24in de diámetro.
 Corte en Pantógrafo CNC - Plasma de alta definición – Mesa 12m de longitud.
 Servicio de taladro fresador radial para perforaciones hasta 2in de diámetro
 Corte con Cizalla CNC hasta 19mm de espesor por 3.0m y 6.0m.
 Dobles de lamina – Maquinaría CNC, hasta 19mm de espesor por 3.0m.
 Rolado – Maquinaría CNC, hasta 38mm de espesor por 3.0m.
 Embombado de tapas para tanques
 Desarrollos en programa de Autocad e Inventor
 Perforaciones en taladro fresador radial, hasta 3.0in
 Puentes grúas con capacidad hasta 10 toneladas
PRODUCTOS
LAMINAS / PLATES
ASTM A36 Hot Rolled SAE 304 – 316 INOXIDABLES NAVAL A131 gr A
SAE 1045 Hot Rolled ALFAJOR A572 gr 50
ANTIDESGASTE ALUMINIO A283 gr C
COLD ROLLED GALVANIZADA
Laminas A131 gr A; A572 gr 50 y A283 gr C con certificación ABS y Lloyd’s Register.
PERFILERÍA / PROFILES
ÁNGULOS VIGAS IPE - HEA - U - W - WF - IPN
PLATINAS TUBERÍA
BARRA LISA ALUMINIO
BARRA CORRUGADA GALVANIZADA
BARRAS / BARS
SAE 1020 Calibrados y/o Torneados, Negros: hasta 24in de diámetro
SAE 1045 Calibrados y/o Torneados, Negros: hasta 24in de diámetro
SAE 4140 Bonificados o Torneados, Negros; hasta 24in de diámetro
SAE 4340 Bonificados o Torneados, Negros; hasta 24in de diámetro
SAE 8620 Recocidos Negros o Torneados; hasta 24in de diámetro
SAE 12L14
BARRAS PERFORADAS SAE 1518 / ST- 52
INOXIDABLES SAE 304 SAE 316; hasta 10” de diámetro
ACERO PLATA – 115 CRV 3; milimétrico y en pulgadas
FUNDICIONES – POR PROCESO DE COLADA CONTINUA
- FC200, FC300 Hierro Gris: hasta 20in de diámetro
- FE45012 Nodular Ferrítico: hasta 20in de diámetro
FE55006 Nodular Perlítico: hasta 20in de diámetro
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ACEROS
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Compilado por:
Ing. Arley Alberto Peña Puerta
Ing. Hugo Alexander Rendón Marín
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CONTENIDO
pág.
1. GENERALIDADES DE LA COMPAÑÍA
1.1 DIRECCIONAMIENTO ESTRATÉGICO
1.1.1 NUESTRA MISIÓN
1.1.2 NUESTRA VISIÓN
1.1.3 NUESTRA POLÍTICA DE CALIDAD
1.1.4 OBJETIVOS DE CALIDAD
MARCO METODOLOGICO
2. EL ACERO
2.1 CLASIFICACIÓN DEL ACERO
2.1.1 ACEROS AL CARBONO
2.1.1.1 Aceros de bajo carbono
2.1.1.2 Aceros de medio Carbono
2.1.1.3 Aceros de alto Carbono
2.1.2 ACEROS ALEADOS
2.1.2.1 Aceros estructurales
2.1.2.2 Aceros para herramienta
2.1.2.3 Aceros especiales
2.1.3 ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA
2.1.4 ACEROS DE ALTA ALEACIÓN - INOXIDABLES
2.2 ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LOS ACEROS (COMPONENTES)
2.3 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS ACEROS
2.3.1 RESISTENCIA AL DESGASTE
2.3.2 TENACIDAD
2.3.3 MAQUINABILIDAD
2.4 CLASIFICACIÓN AISI / SAE DE LOS ACEROS
2.4.1 TIPOS DE ACERO – Sistema de designación de acuerdo a su composición
2.4.1.1 Aceros al Carbono
2.4.1.2 Aceros al Manganeso
2.4.1.3 Aceros al Níquel
2.4.1.4 Aceros al Níquel – Cromo
2.4.1.5 Aceros al Molibdeno
2.4.1.6 Aceros al Cromo – Molibdeno
2.4.1.7 Aceros al Níquel – Cromo – Molibdeno
2.4.1.8 Aceros al Cromo
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2.4.1.9 Aceros al Cromo – Vanadio
2.4.1.10 Aceros al Silicio – Manganeso
2.4.2 RESUMEN DE CLASIFICACIÓN AISI / SAE DE LOS ACEROS
2.5 CONSTITUCIÓN DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO
2.5.1 FORMAS ALOTRÓPICAS DEL HIERRO
2.5.2 ALEACIONES HIERRO - CARBONO
2.5.2.1 Ferrita
2.5.2.2 Cementita
2.5.2.3 Perlita
2.5.2.4 Austenita
2.5.2.5 Martensita
2.5.2.6 Bainita
2.5.2.7 Ledeburita
2.5.3 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE LAS ALEACIONES Fe - C
2.5.3.1 Diagrama Fe - C
2.6 ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS
2.6.1 ANÁLISIS QUÍMICO
2.6.2 ENSAYOS METALOGRÁFICOS
2.6.3 ENSAYOS MICROSCÓPICOS
2.6.4 ENSAYOS MACROSCÓPIOCOS
2.6.5 ENSAYOS DE DUREZA
2.6.5.1 Dureza BRINELL (HB)
2.6.5.2 Dureza ROCKWELL (HR)
2.6.5.3 Ensayo de Microdureza VICKERS (NDV)
2.6.6 ENSAYOS DE TRACCIÓN
2.6.6.1 Deformación o Alargamiento
2.6.6.2 Deformación Elástica y Plástica
2.6.6.3 Módulo de Elasticidad
2.6.6.4 Límite Elástico
2.6.6.5 Resistencia máxima a la tención
2.6.6.6 % de Elongación (Estiramiento)
2.6.6.7 % de reducción de área
2.6.6.8 Esfuerzo de Fluencia
2.6.6.9 Límite de Fluencia
2.6.6.10 Ductilidad
2.6.6.11 Tensión Real – Deformación Real
2.6.7 ENSAYOS DE RESILENCIA (ENSAYO DE IMPACTO)
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2.6.8 ENSAYO DE TORSIÓN
2.6.9 ENSAYO DE COMPRESIÓN (RECALQUE)
2.7 ACABADO Y TRATAMIENTO DE LOS MATERIALES
2.7.1 TRATAMIENTOS TÉRMICOS
2.7.1.1 Recocido
2.7.1.1.1 Homogenización
2.7.1.1.2 Regeneración
2.7.1.1.3 Contra Acritud
2.7.1.1.4 Estabilización
2.7.1.2 Temple
2.7.1.2.1 Fases del temple
2.7.1.2.2 Velocidad crítica del temple
2.7.1.2.3 Factores que influyen en la práctica del temple
2.7.1.3 Revenido
2.7.1.4 Normalizado
2.7.2 TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS
2.7.2.1 Cementación
2.7.2.2 Nitruración
2.7.2.3 Cianuración
2.7.2.4 Carbonitruración
2.7.2.5 Sulfunización
2.7.3 TRATAMIENTOS MECÁNICOS
2.7.3.1 Tratamientos térmicos en caliente
2.7.3.2 Tratamientos térmicos en frio
2.7.3.2.1 Calibrado o Trefilado
2.7.3.2.2 Torneado
2.7.3.2.3 Rectificado
2.7.4 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
2.7.4.1 Metalización
2.7.4.2 Cromado Duro
3. FICHAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS SEGÚN SU CLASIFICACIÓN
3.1 ACEROS AL CARBONO
3.1.1 BAJO CARBONO
3.1.2 MEDIO CARBONO
3.1.3 ALTO CARBONO
- AIS SAE 1020
- AISI / SAE 1045
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- AISI / SAE 1060
- AISI / SAE 12L14
3.2 ACEROS DE BAJA Y MEDIA ALEACIÓN
- AISI / SAE 4140
- AISI / SAE 4340
- AISI / SAE 8620
- AISI / SAE 9840
3.3 ACEROS ALEADOS
3.3.1 BARRAS PERFORADAS
- SAE 1518
- ST-52
3.3.2 ACEROS INOXIDABLES
3.3.2.1 Aceros Inoxidables Ferríticos
- AISI 409
- AISI 430
3.3.2.2 Aceros Inoxidables Martensitícos
- AISI 410
- AISI 416
3.3.2.3 Aceros Inoxidables Austeníticos
- AISI 304 / 304L
- AISI 316 / 316L
3.3.2.4 Aceros Inoxidables Refractarios
3.3.2.5 Acero Plata
3.4 FUNDICIONES
3.4.1 MÉTODO DE OBTENCIÓN – FABRICACIÓN
3.4.2 VENTAJAS
3.4.3 BENEFICIOS POR PROCESO DE COLADA CONTINUA
3.4.4 APLICACIONES MÁS COMUNES
3.5 HIERRO FUNDIDO GRIS – Aplicaciones típicas
3.5.1 HIERRO GRIS / FC200 PERLÍTICO/FERRÍTICO
3.5.2 HIERRO GRIS / FC300 PERLÍTICO
3.6 HIERRO NODULAR
3.6.1 HIERRO NODULAR FERRÍTICO/PERLÍTICO FE45012
3.6.2 HIERRO NODULAR PERLÍTICO/FERRÍTICO FE55006
3.7 TRATAMIENTOS TÉRMICOS PARA LOS HIERROS FUNDIDOS GRISES Y NODULARES
3.8 INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA DE LAS FUNDICIONES
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4 MATERIALES NO FERROSOS
4.1 BRONCE
4.1.1 BRONCES DE CAÑÓN
4.1.2 BRONCES AL ESTAÑO
4.1.3 BRONCES PLOMADOS
4.1.4 BRONCES AL ALUMINIO
4.1.5 BRONCES AL MANGANESO
FICHAS TÉCNICAS
- SAE 40 - SAE 63
- SAE 62 - SAE 64
- SAE 620 - SAE 65
4.2 ALUMINIO
4.2.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
4.2.2 APLICACIONES
5 FICHAS TÉCNICAS DE LAS PLANCHAS (LAMINAS)
5.1 LAMINAS HOT ROLLED – LAMINADAS EN CALIENTE
5.1.1 CALIDAD ESTRUCTURAL
- ASTM A36
- ASTM A-283 GR C
- ASTM A-131 GR C - NAVAL
5.1.2 PLACAS DE CALIDAD PARA RECIPIENTES A PRESIÓN
- ASTM A-516 GR 70
- ASTM A-285 GR C
- ASTM A-515 GR 70
5.1.3 PLACAS DE ALTA RESISTENCIA / BAJA ALEACIÓN
- ASTM A-572 GR 50
- ASTM A-588 GR B
5.2 LAMINAS DE ACERO 1045
5.3 LAMINA DE ACERO ANTIDESGASTE
- ABRAZO 400
- RAEX
5.3.1 COMPARACIÓN DE REFERENCIAS EN LAMINA ANTIDESGASTE
5.4 LAMINA ALFAJOR
5.5 LAMINA GALVANIZADA
5.6 LAMINA ACEITADA Y DECAPADA
5.7 LAMINA MARCAHVANTI (ATIZADA) PARA ENCOFRADO DE TÚNELES
5.8 MALLAS ELECTROSOLDADAS PARA REFUERZOS DE CONCRETO
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6 CONCEPTOS GENERALES DE SOLDADURA
6.1 LA SOLDADURA COMO UNIÓN METÁLICA
6.2 NATURALEZA DE LAS SUPERFICIES METÁLICAS
6.3 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA
6.4 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA
6.5 LA SOLDADURA ELECTRICA POR ARCO
6.5.1 SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO MANUAL CON ELECTRODO METÁLICO REVESTIDO
6.5.2 NOCIONES DE ELECTRICIDAD CON RELACIÓN AL ARCO ELECTRICO
6.5.3 MAQUINAS DE SOLDAR POR ARCO ELECTRICO
6.5.3.1 Clases de máquina para soldar por arco eléctrico
6.5.4 CARACTERÍSTICA ESTÁTICA Y DINÁMICA
6.5.5 CICLOS DE TRABAJO
6.6 SIMBOLOGÍA EN LA SOLDADURA
6.6.1 UBICACIÓN ESTÁNDAR DE LOS ELEMENTOS DE SIMBOLOGÍA EN LA SOLDADURA
6.7 PROBLEMAS Y EFECTOS COMUNES EN LA SOLDADURA DE ARCO
7 TABLAS TÉCNICAS DE CONSULTA
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ÍNDICE DE TABLAS
pág.
Tabla 1 – Elementos de aleación en los aceros
Tabla 2 – Sistemas de designación de los tipos de aceros
Tabla 3 – Nomenclatura SAE para los aceros
Tabla 4 – Composición química para los aceros al carbono
Tabla 5 – Equivalencias de normas para los aceros al carbono
Tabla 6 – Composición química para los aceros de baja y media aleación
Tabla 7 – Equivalencias de normas para los aceros de baja y media aleación
Tabla 8 – Características y aplicaciones de los aceros inoxidables
Tabla 9 – Composición química de los aceros inoxidables ferríticos
Tabla 10 – Composición química de los aceros inoxidables martensíticos
Tabla 11 – Composición química de los aceros inoxidables austeniticos
Tabla 12 – Propiedades de los aceros inoxidables refractarios
Tabla 13 – Peso teórico para los aceros inoxidables redondos (kg/m)
Tabla 14 – Aplicaciones de las fundiciones
Tabla 15 – Aplicaciones típicas en Hierro Gris
Tabla 16 – Dureza y límite de resistencia a la tracción del FC 200
Tabla 17 – Dureza y límite de resistencia a la tracción del FC 300
Tabla 18 – Aplicaciones típicas del Hierro Nodular
Tabla 19 – Propiedades mecánicas del hierro gris y del hierro nodular
Tabla 20 – Propiedades químicas y físicas de los Bronces
Tabla 21 – Características técnicas del Aluminio
Tabla 22 – Composición química de los aceros ASTM A-36
Tabla 23 – Requerimientos de tensión para aceros ASTM A-36
Tabla 24 – Comparación de referencias en lamina antidesgaste
Tabla 25 – Dimensiones de grafiles
Tabla 26 – Designación, dimensiones y cuantía de refuerzo para mallas electrosoldadas
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Tabla 27 – Tolerancias dimensionales de mallas electrosoldadas
Tabla 28 – Grafiles para mallas electrosoldadas – Propiedades mecánicas
Tabla 29 – Requisitos de resistencia al cortante en soldadura – Mallas electrosoldadas
Tabla 30 – Problemas y defectos comunes en la soldadura al arco
Tabla 31 – Definición de las unidades básicas del Sistema Internacional de medidas
Tabla 32 – Unidades deivadas del Sistema Internacional de medidas
Tabla 33 – Prefijos del Sistema Internacional de medidas
Tabla 34 – Unidades básicas en diferentes sistemas de unidades
Tabla 35 – Factores de conversión de unidades básicas y derivadas
Tabla 36 – Fórmulas
Tabla 37 – Tablas de Conversión de Dureza - Basado en Brinell (Aproximado)
Tabla 38 – Conversión de pulgadas a milimetros
Tabla 39 – Medidas entre aristas de cuadrados – hexagonos y octágonos
Tabla 40 – Pesos teóricos para los aceros (kg/m)
Tabla 41 – kg/m para Barras Perforadas
Tabla 42 – Tolerancias de suministro para Barras Perforadas
Tabla 43 – Aplicaciones de los Bronces
Tabla 44 – Efecto de las propiedades mecánicas por los elementos de aleación
Tabla 45 – Símbolos del Mecanizado – Calidad Superficial
Tabla 46 – Profundidad aproximada de la capa cementada con diferentes temperaturas y tiempos (pulgadas)
Tabla 47 – Profundidad aproximada de la capa cementada con diferentes temperaturas y tiempos (pulgadas)
Tabla 48 – Mecanizado - Tolerancias ISO
Tabla 49 – Aceros para refuerzos de concreto (BARRAS Y ALAMBRONES)
Tabla 50 – Peso Teórico para Acero Inoxidable redondos
Tabla 51 – Tabla de Pesos Teoricos Para Hierro Gris Nodular
Tabla 52 – Comparación entre normas para Lamina Estructural al Carbono
Tabla 53 – Laminas COLD ROLLED o Laminadas en Frío
Tabla 54 – Dimensiones y pesos de laminas comerciales
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Tabla 55 – Dimensiones y pesos de planchas comerciales
Tabla 56 – Laminas Galvanizadas - Especificaciones Técnicas
Tabla 57 – Dimensiones y pesos de laminas de acero Galvanizado
Tabla 58 – Tabla de pesos teóricos para ALUMINIOS
Tabla 59 – LAMINAS DE ACERO INOXIDABLE
Tabla 60 – Peso teórico aproximado de las laminas de acero inoxidable
Tabla 61 – Perfiles tipo Americano – Calidades de aceros y tolerancias
Tabla 62 – Ángulo tipo americano de lados iguales
Tabla 63 – Ángulo de lados iguales (milimétricos)
Tabla 64 – Perfil U o C estándar americano
Tabla 65 – Perfiles en U o C estándar europeo – UPN y perfil C sección pequeña
Tabla 66 – Tolerancias de perfiles estructurales: U, UPN, UAP, C
Tabla 67 – Perfil I liviano de alas paralelas – IPE
Tabla 68 – Perfil I estándar americano – S
Tabla 69 – Perfil I estándar europeo – IPN
Tabla 70 – Tolerancias de perfiles estructurales: IPN, IPE, HE, HD, HP, UB, UC, W
Tabla 71 – Perfil H americano de ala ancha o WF
Tabla 72 – Perfil H europeo de ala ancha – HEA
Tabla 73 – Perfil H de ala ancha (columnas) HD
Tabla 74 – Perfil H de ala extraancha – HL y HX
Tabla 75 – Perfil H de ala ancha (pilotes) - HP
Tabla 76 – Equivalencias entre perfiles europeos (IPE, HE, IPN, HD) y americanos (WF y S)
Tabla 77 – Platinas calidad comercial laminada en Caliente
Tabla 78 – Tubería de acero estructural CUADRADA
Tabla 79 – Tubería de acero estructural REDONDA
Tabla 80 – Tubería de acero estructural RECTANGULAR
Tabla 81 – Tubería de acero negra y galvanizada – CERRAMIENTO
Tabla 82 – Tubería de Acero para fabricación de muebles – REDONDOS
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Tabla 83 – Tubería de Acero para fabricación de muebles – CUADRADOS
Tabla 84 – Tubería de Acero para fabricación de muebles – RECTANGULAR
Tabla 85 – Tubería de Acero carbón para CONDUCCIÓN (SCH)
Tabla 86 – Perlines
Tabla 87 – Barras Corrugadas
Tabla 88 – Acero Figurado
Tabla 89 – Especificación de los Rieles - Carriles Ligeros
Tabla 90 – Especificación de los Rieles - Carriles Pesados
Tabla 91 – Especificación de los Rieles - Carriles Grúa
Tabla 92 – Especificación de los Rieles - Carriles Especiales
Tabla 93 – Especificación de los Rieles - Carriles Garganta
Tabla 94 – Propiedades mecánicas de los carriles ligeros y pesados
Tabla 95 – GRADOS DE ACEROS Y COMPOSICIONES QUIMICAS CARRILES LIGEROS Y PESADOS
Tabla 96 – Propiedades mecánicas de los carriles grúa según norma DIN 536
Tabla 97 – Propiedades mecánicas de los carriles especiales
Tabla 98 – Propiedades mecánicas de los carriles de garganta / tranvíaDE GARGANTA/TRANVIA
Tabla 99 – Tabla resumen de aceros para herramienta
Tabla 100 – Desviaciones permitidas para dimensiones lineales
Tabla 101 – Calibre de alambres lisos
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ÍNDICE DE FIGURAS
pág.
Figura 1 – Clasificación del acero
Figura 2 – Diagrama Fe – C
Figura 3 – Microestructura de las fundiciones
Figura 4 – Diagrama de fase Fe – C para las fundiciones
Figura 5 – Proceso de fundición continúa
Figura 6 – Componentes hidráulicos de las fundiciones
Figura 7 – Microestructura del Hierro Gris Perlítico / Ferrítico
Figura 8 – Gráfico del límite de resistencia a la tracción en diferentes puntos de la sección – FC 200
Figura 9 – Microestructura del Hierro Gris Perlítico
Figura 10 – Gráfico del límite de resistencia a la tracción en diferentes puntos de la sección – FC 300
Figura 11 – Microestructura del Hierro Nodular Ferrítico / Perlítico FE 45012
Figura 12 – Gráfico del límite de resistencia a la tracción y límite de fluencia del hierro nodular FE 45012
Figura 13 – Microestructura del Hierro Nodular Perlítico / Ferrítico FE 55006
Figura 14 – Gráfico del límite de resistencia a la tracción y límite de fluencia del hierro nodular FE 55006
Figura 15 – Dimensiones para las mallas electrosoldadas
Figura 16 – Fusión de un electrodo
Figura 17 – Flujo eléctrico
Figura 18 – Polaridad directa
Figura 19 – Polaridad invertida
Figura 20 – Fuente de poder a tensión constante
Figura 21 – Fuente de poder a corriente constante
Figura 22 – Ubicación estándar de los elementos de simbología en la soldadura
Figura 23 – Simbología para soldadura en filetes
Figura 24 – Simbología para soldadura de tope con bisel
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Apreciado lector
Ferrocortes S.A.S pone a su disposición la guía y tablas técnicas de los diferentes productos nacionales e
importados que distribuye nuestra compañía.
Consideramos de gran importancia la consulta que sobre éste pueda hacerse en su departamento de
Compras y de Ingeniería; ya que en él se suministra la información técnica y comercial de los productos que
se comercializan en el mercado nacional.
La información técnica recopilada en este libro, esta basada según las normas ASTM, ASME, NTC, normas
europeas y de las especificaciones dadas directamente por los fabricantes.
Debido a que la información contenida en este libro es de libre y voluntaria aplicación, Ferrocortes S.A.S y
los ingenieros encargados de su desarrollo no se comprometen por el uso inadecuado o erróneo de la
información en él contenida. Cualquier consulta sobre los productos o servicios, gustosamente la podemos
atender a través de nuestros asistentes técnicos comerciales.
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19
11.. GGEENNEERRAALLIIDDAADDEESS DDEE LLAA CCOOMMPPAAÑÑÍÍAA
FERROCORTES S.A.S., es una empresa vinculada al sector metalmecánico, dedicada a la distribución e
importación de aceros especiales y de ferretería pesada para la grande, mediana y pequeña empresa.
Cuenta con dos sedes en la ciudad de Medellín y una sucursal en la ciudad de Cartagena, lugar estratégico
del Caribe colombiano.
Creada desde 1985 Ferrocortes no ha parado de progresar, se caracteriza por tener un espíritu de constante
crecimiento humano y tecnológico, avanzando siempre con una mentalidad creativa e innovadora, que la
posicionan como una de las empresas líderes del sector.
Ferrocortes S.A.S cuenta con un selecto grupo de Ingenieros y Asesores comerciales que atienden sus
requerimientos y necesidades, además contamos con un personal calificado, que en su ser y actuar, trabajan
con calidad, disponiendo de los mejores medios, recursos y tecnología de punta que aseguren el logro de los
objetivos organizacionales y la satisfacción de nuestros clientes.
Constantemente estamos comprometidos con el mejoramiento de cada una de nuestras líneas de
producción, buscando fortalecer nuestros procesos de cara a la calidad, Por este motivo estamos certificados
desde el año 2003 bajo la norma ICONTEC NTC ISO 9001, lo que nos compromete aún más hacia la
satisfacción de nuestros clientes.
Ferrocortes es una empresa líder del sector, su enfoque está dirigido a los procesos de corte de lamina en
pantógrafos CNC de alta definición, doblado y rolado de lamina en máquinas CNC, corte en Cizalla CNC,
perforaciones con taladro fresador radial, cortes con sierras sin fin CNC, servicios de rectificado y canteado,
desarrollo y fabricación de partes y componentes para maquinaria pesada en industrias del sector petrolero,
minero, constructor, cementero, naval, textil, metalmecánico, entre otras. Nuestras plantas están dotadas con
sistemas de puente grúa de hasta 10 toneladas de capacidad de carga los cuales nos permiten manipular
materiales de gran formato en tiempo óptimo.
Dentro de los productos que se han desarrollado se encuentran:
 Baldes para retroexcavadoras
 Partes para plantas de asfalto
 Plantas trituradoras (Industria cementera)
 Partes para vibro-compactadores
 Cilindros para aplanadora
 Tanques para almacenamiento de combustible, compresores
 Laminas atizadas
 Entre otras fabricaciones
Importando de las más grandes siderúrgicas a nivel mundial y acompañados de un Sistema de Gestión de
Calidad, Ferrocortes garantiza que a través de sus procesos se obtienen productos que satisfacen las
necesidades y expectativas del cliente.
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20
1.1 DIRECCIONAMIENTO ESTRATÉGICO
El direccionamiento estratégico es el enfoque que dirige la empresa hacia el logro de sus objetivos y
desarrollo futuro. La misión de empresa, la política de calidad, y los objetivos de calidad, de Ferrocortes
S.A.S y los principios básicos que las soportan constituyen el direccionamiento estratégico para el desarrollo
de todas las actividades industriales y comerciales de la organización. El direccionamiento estratégico ha
sido expresado por la Gerencia, publicado, y difundido a todos los niveles de la compañía en los términos
contenidos en los siguientes documentos:
1.1.1 NUESTRA MISIÓN: Somos una empresa importadora, distribuidora y comercializadora de aceros
especiales y ferretería pesada, contamos con maquinaria de última generación para su procesamiento,
cumpliendo con las normas técnicas que garantizan la calidad del producto.
Nuestras diferentes líneas de productos están dirigidas a las grandes, medianas y pequeñas empresas del
sector industrial y de servicios, logrando así la preferencia de nuestros clientes en relación costo – beneficio.
Contamos con un personal calificado, que en su ser y actuar, trabajan con calidad, disponiendo de los
mejores medios, recursos y tecnología de punta que aseguren el logro de los objetivos organizacionales y la
satisfacción de nuestros clientes.
1.1.2 NUESTRA VISIÓN: Ferrocortes S.A.S. se consolidará para el año 2014 en una empresa
innovadora dentro del sector metalmecánico, brindando un excelente servicio de comercialización,
distribución y procesamiento de Aceros Especiales y Ferretería Pesada, siendo este parte integral de la
gestión de calidad y la estrategia fundamental, para lograr incrementar la competitividad empresarial en
términos de calidad, tecnología, tiempos de entrega y precios competitivos, generando así, valor a sus
clientes, accionistas y empleados.
1.1.3 NUESTRA POLÍTICA DE CALIDAD: Ferrocortes S.A.S se compromete a suministrar aceros
especiales y ferretería pesada propia a la industria colombiana y proporcionar su procesamiento, buscando la
calidad en el servicio y la satisfacción del cliente, ajustándose a las normas técnicas aplicables y
cumplimiento de requisitos. Nos apoyamos en personal humano competente y en tecnología adecuada, que
contribuye al mejoramiento continuo del sistema de gestión de la calidad mediante la optimización de los
recursos.
1.1.4 OBJETIVOS DE CALIDAD
- Generar la satisfacción plena de nuestros clientes creando soluciones efectivas, impactantes y
diferenciadoras, para cumplir las metas, ser una empresa rentable, eficiente y en constante desarrollo.
- Consolidar un sistema de gestión de la calidad, que permita el mejoramiento continuo de nuestros
procesos.
- Mantener a nuestro talento humano motivado, capacitado, listo para afrontar los nuevos retos que el
mercado exija y orientado al logro de objetivos.
- Generar rentabilidad para todos los niveles de la organización, mediante la optimización de recursos.
- Tener proveedores aliados que aseguren el suministro de materiales e insumos en condiciones ideales y
procesos que garanticen una excelente calidad de nuestros productos y servicios.
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MMAARRCCOO MMEETTOODDOOLLÓÓGGIICCOO
Los metales y las aleaciones empleados en la industria y en la construcción pueden dividirse en dos grupos
principales: Materiales FERROSOS y NO FERROSOS. Ferroso viene de la palabra Ferrum que los romanos
empleaban para el fierro o hierro. Por lo tanto, los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro
como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero.
Los materiales No Ferrosos no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y
otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos
metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas.
Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado
es el ACERO. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad de ser
trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden
ser manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico,
o mediante aleaciones.
22.. EELL AACCEERROO
El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele
componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros
materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades.
En una especificación se pueden establecer requisitos de soldabilidad, dureza, resistencia a la corrosión
atmosférica, composición química, metalografía, tamaño de grano y propiedades mecánicas. Normalmente
las especificaciones contienen información sobre como hacer los ensayos y evaluarlos.
Existen varios organismos que clasifican y producen especificaciones para los aceros, las más relevantes
son:
ASTM: Sociedad Americana de pruebas de Materiales. Es una asociación técnica y científica que
desarrolla normas para efectuar pruebas de materiales, sistemas y productos internacionalmente, también
posee un sistema de clasificación y especificación para los aceros, los clasifica de acuerdo a la forma
(láminas, barras, tubos) o a los productos fabricados de aceros (calderas, recipientes a presión, estructuras,
entre otras).
ASME: Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. Este organismo ha desarrollado, entre otros, los
códigos y normas para la fabricación de recipientes a presión y calderas, así como la clasificación de
soldaduras.
AISI: Sociedad dedicada a los fabricantes de hierro y acero, proporcionando estadísticas de la producción del
acero, así como manuales y publicaciones referentes al hierro y el acero.
SAE: Sociedad de Ingenieros Automotrices. Es un organismo dedicado a promover el arte, las ciencias y
las normas y prácticas de diseño y construcciones en relación con automóviles, mecanismos
autopropulsados y todo lo concerniente al ramo, incluida la soldadura.+
SAE: Clasifica los aceros dentro de los límites de composición química
AISI: Colabora con SAE y crea los mismos números pero usa diferentes prefijos y sufijos.
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AISI-SAE: Usan cuatro dígitos para los aceros XXXX
AWS: Sociedad Americana de Soldadura. Este organismo se dedica a desarrollar y difundir la ciencia de la
soldadura, así como códigos y normas concernientes a la soldadura.
AWS D1.1-XY: Código para soldaduras de estructura metálica estática.
AWS D1.4-XY: Código para soldaduras de aceros de refuerzos (60000psi).
AWS D1.5-XY: Código para soldaduras de estructura metálica dinámicas.
AWS D14.1-XY: Código de soldaduras para estructuras de puente grúa.
XY: Último año de actualización o revisión
ANSI: Conocido como el Instituto de Normas de los Estados Unidos, dedicada a la publicación de
normas, en cooperación con sociedades de ingeniería, comerciantes y otras sociedades gubernamentales a
fines.
API: Instituto Americano del Petróleo. Es un organismo dedicado a la investigación y desarrollo de todo lo
relacionado con el petróleo, publicando normas y especificaciones como las relacionadas con la soldadura de
tanques de almacenamiento no sometidos a presión, equipos de procesos a la petroquímica, tubería API 350,
API 620 de conducción de alta resistencia, tuberías de oleoductos y gaseoductos o conducción de
combustibles API 1104.
2.1 CLASIFICACIÓN DEL ACERO
Figura 1. Clasificación del Acero
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Fabricación del Acero – Proceso semi-integrado
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2.1.1 ACEROS AL CARBONO
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de
carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos
fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las
estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.
Los aceros al carbono se clasifican en:
2.1.1.1 Aceros de bajo carbono (0.008% -0.25% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de
aceros son: dúctiles, buena soldabilidad, buena maquinabilidad, no son buenos para la fatiga.
Dentro de las aplicaciones podemos encontrar láminas, tuberías, alambres, varillas, perfilería, flejes, placas,
entre otras.
2.1.1.2 Aceros de medio carbono (0.25% -0.60% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de
aceros son: buena resistencia, buena soldabilidad, buena maquinabilidad, son dúctiles.
Dentro de las aplicaciones podemos encontrar los aceros estructurales, árbol de levas, ejes, bielas, piezas
forjadas, entre otras.
2.1.1.3 Aceros de alto carbono (0.60% -2.11% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de
aceros son: materiales muy duros, frágiles, bajo soldabilidad, se pueden deformar en frio o en caliente.
Dentro de las aplicaciones podemos encontrar brocas, limas, buriles, herramientas pequeñas de torno,
resortes, martillos, rieles cigüeñales, entre otras.
2.1.2 ACEROS ALEADOS
Se da la denominación a los aceros aleados aquellos que contienen además de hierro y carbono, otros
elementos que se añaden para aumentar su resistencia. Dentro de los aceros aleados podemos encontrar:
2.1.2.1 Aceros estructurales: Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales
como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis
de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6.0%.
2.1.2.2 Aceros para herramientas: Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y
modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas
tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.
2.1.2.3 Aceros Especiales: Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un
contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas
temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos
2.1.3 ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA
Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más
baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos
elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho
mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja
aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería
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necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan
menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras
de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un
mayor espacio interior en los edificios.
2.1.4 ACEROS DE ALTA ALEACIÓN - INOXIDABLES
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y
resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos.
Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante
largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean
muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías
de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. También se usa
para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la
acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo
de acero inoxidable, ya que no oscurecen los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.
Los aceros inoxidables a su vez se clasifican en: Ferriticos, Martensiticos, Austeniticos y Dúplex
2.2ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LOS ACEROS (COMPONENTES)
Elemento Símbolo Descripción
Aluminio Al
Es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. También
reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros
Azufre S
Se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza.
Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la
maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar
porosidad en las soldaduras.
Carbono C
Es el elemento de aleación más efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros
enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la
ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el acero
al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable
de dar la dureza y alta resistencia del acero.
Boro B
Este elemento logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está
totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto
marcado en el endurecimiento del acero, ya que también se combina con el carbono
para formar los carburos que dan al acero características de revestimiento duro.
Cobalto Co
Es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la capacidad de
endurecimiento. Sin embargo, se puede usar en aplicaciones donde se requiere un
revestimiento duro para servicio a alta temperatura, ya que produce una gran
cantidad de solución sólida endurecedora, cuando es disuelto en ferrita o austenita.
Cobre Cu Este elemento aumenta la resistencia a la corrosión de aceros al carbono.
Cromo Cr
Es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento.
Así mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión.
El Cromo es un elemento revestimientos o recubrimientos duros de gran
resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, entre otros.
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Elemento Símbolo Descripción
Fosforo P
Se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al
igual que el azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin
embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para
aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.
Manganeso Mn
Es uno de los elementos fundamentales e indispensables, está presente en
casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de
austenita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de
hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de
laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de
endurecimiento.
Molibdeno Mo
También es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la profundidad de
endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. El Molibdeno es
el elemento más efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas
temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por templado.
Los aceros inoxidables austeníticos contienen Molibdeno para mejorar la
resistencia a la corrosión.
Nitrógeno N
Puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la formación de
austenita. También, para reducir la cantidad de Níquel en los aceros
inoxidables. El Nitrógeno afecta las propiedades mecánicas del acero.
Níquel Ni
Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia
al impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para
aumentar la resistencia a la corrosión. Ofrece propiedades únicas para soldar
Fundición.
Plomo Pb
Es un ejemplo de elemento casi insoluble en hierro. Se añade plomo a
muchos tipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad.
Titanio Ti
Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque
debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras.
Tungsteno W
Se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura. El Tungsteno
también forma carburos, que son excepcionalmente duros, dando al acero
una gran resistencia al desgaste, para aplicaciones de revestimiento duro o
en acero para la fabricación de herramientas.
Vanadio V
Facilita la formación de grano pequeño y reduce la pérdida de resistencia
durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de
endurecimiento. Así mismo, es un formador de carburos que imparten
resistencia al desgaste en aceros para herramientas, herramientas de corte,
entre otras.
Tabla 1. Elementos de aleación en los aceros (componentes)
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2.3PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO
2.3.1 RESISTENCIA AL DESGASTE
Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro
material.
2.3.2 TENACIDAD
Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto).
2.3.4 MAQUINABILIDAD
Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
2.3.4 DUREZA
Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Su unidad de medición más representativa se da
en BRINELL (HB) o ROCKWEL (HR).
2.4 CLASIFICACIÓN AISI/SAE DE LOS ACEROS
La inmensa variedad de aceros que pueden obtenerse por los distintos porcentajes de carbono y sus
aleaciones con elementos como el cromo, níquel, molibdeno, vanadio, entre otros, ha provocado la
necesidad de clasificar mediante nomenclaturas especiales, que difieren según la norma o casa que los
produce para facilitar su conocimiento y designación.
El sistema de designación AISI/SAE utiliza cuatro dígitos para designar los aceros al carbono y aceros
aleados. Los dos últimos dígitos indican el contenido, de carbono en centésimas de porcentaje. Para aceros
al carbono el primer dígito es 1. Los aceros al carbono corrientes se designan 10XX (ejemplo 1045 es acero
al carbono con 0.45% de carbono).
En los aceros aleados los dos primeros dígitos indican los principales elementos de aleación y sus rangos. A
veces se intercalan letras después de los dos primeros dígitos para indicar otra característica (B indica Boro,
L indica Plomo). También pueden usarse prefijos (M indica calidad corriente, E indica horno eléctrico, H
indica endurecible)
2.4.1 TIPOS DE ACERO – SISTEMA DE DESIGNACIÓN DE ACUERDO A SU COMPOSICIÓN
Prefijo Elemento(s) Prefijo Elemento(s) Prefijo Elemento(s)
1 Carbono 4 Molibdeno 8 Triple aleación
2 Níquel 5 Cromo 9 Silicio – Manganeso
3 Níquel – Cromo 6 Cromo – Vanadio
Tabla 2. Sistema de designación de los tipos de acero
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2.4.1.1 Aceros al Carbono
 10XX Simple Carbono: Ejemplos: Acero 1016, Acero 1010, Acero 1026
Aplicaciones: Ejes, pasadores, tornillos, tuercas, remaches, grapas, entre otros.
Acero 1045 - Aplicaciones: Pernos, engranajes, rieles para cigüeñales, martillos, palas, entre otros.
 11XX Resulfurado (Azufre): Ejemplos: Acero 1108
Aplicaciones: Tornillos, tuercas, casquillos, bujes, entre otros.
 12XX Resulfurado y Refosforado (Azufre y Fosforo): Ejemplos: Acero 1212 – 12L14
Aplicaciones: Tornillería, acoples, bujes, casquillos, entre otros.
2.4.1.2 Aceros al Manganeso
 13XX: Mn 1.75%
 15XX: Mn 5.00%: Ejemplos: Acero 1518
Aplicaciones: Piñones, cojinetes, camisas, entre otros.
2.4.1.3 Aceros al Níquel
 23XX: Ni 3.50%
 25XX: Ni 5.00%
2.4.1.4 Aceros al Níquel – Cromo
 31XX: Ni 1.25% - Cr 0.80%
 32XX: Ni 1.75 % - Cr 1.07%
 33XX: Ni 3.50% - Cr 1.50%
2.4.1.5 Aceros al Molibdeno
 40XX: Mo 0.52%
2.4.1.6 Aceros al Cromo – Molibdeno
 41XX: Cr 0.50% - Mo 0.50% (Aceros para temple): Ejemplos: Acero 4140 - Para altos esfuerzos de
fatiga y torsión
Aplicaciones: Ejes, bielas, arboles de transmisión, arboles de turbina a vapor, taladros, brocas, entre
otros.
2.4.1.7 Aceros al Níquel – Cromo – Molibdeno
 43XX: Ni 1.82% -Cr 0.50% -Mo 0.25% (Aceros para temple): Ejemplos: Acero 4340 - Para altos
esfuerzos de fatiga y torsión
Aplicaciones: Ejes de transmisión, discos para frenos, cigüeñales, engranajes, entre otros.
 86XX: Ni 0.55% -Cr 0.50% -Mo 0.20%: Ejemplos: Acero 8620
Aplicaciones: Piñones para cajas, cigüeñales, ejes sin fin, engranajes, entre otros.
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2.4.1.8 Aceros al Cromo
 50XX: Cr 0.65%
 51XX: Cr 1.25%: Ejemplos: Acero 5160
Aplicaciones: Cuchillas cortamaleza, barras de torsión, cuchillas para corte en frio de metales, piezas
sometidas al desgaste, entre otros.
2.4.2.9 Aceros al Cromo -Vanadio
 61XX: Cr 0.60% - V 0,15%
2.4.2.10 Aceros al Silicio –Manganeso
 92XX: Si 1.40% - Mn 0.85%
2.4.2 RESUMEN CLASIFICACIÓN SAE DE LOS ACEROS
Tabla 3 – Nomenclatura SAE para los aceros
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2.5 CONSTITUCIÓN DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO
El hierro técnicamente puro, es decir, con menos de 0.008% de carbono, es un metal blanco azulado, dúctil y
maleable, cuyo peso específico es 7.87. Funde de 1536.5ºC a 1539ºC reblandeciéndose antes de llegar a
esta temperatura, lo que permite forjarlo y moldearlo con facilidad. El hierro es un buen conductor de la
electricidad y se imanta fácilmente.
2.5.1 FORMAS ALOTRÓPICAS DEL HIERRO
El hierro cristaliza en la variedad alfa hasta la temperatura de 768ºC. La red espacial a la que pertenece es la
red cúbica centrada en el cuerpo (BCC). La distancia entre átomos es de 2.86 Å. El hierro alfa no disuelve
prácticamente en carbono, no llegando al 0.008% a temperatura ambiente, teniendo como punto de máxima
solubilidad a T=723ºC (0,02%).
La variedad beta existe de 768ºC a 910ºC. Cristalográficamente es igual a la alfa, y únicamente la distancia
entre átomos es algo mayor: 2.9 Å a 800ºC y 2905ºC a 900ºC.
La variedad gamma se presenta de 910ºC a 1400ºC. Cristaliza en la estructura FCC. El cubo de hierro
gamma tiene más volumen que el de hierro alfa. El hierro gamma disuelve fácilmente en carbono, creciendo
la solubilidad desde 0.85% a 723ºC hasta 1.76% a 1130ºC para decrecer hasta el 0.12% a 1487ºC. Esta
variedad de Fe es magnética.
La variedad delta se inicia a los 1400ºC, observándose, entonces una reducción en el parámetro hasta
2.93Å, y un retorno a la estructura BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.007% a 1487ºC. Esta
variedad es poco interesante desde el punto de vista industrial. A partir de 1537ºC se inicia la fusión del Fe
puro.
2.5.2 ALEACIONES HIERRO - CARBONO
El hierro puro apenas tiene aplicaciones industriales, pero formando aleaciones con el carbono (además de
otros elementos), es el metal más utilizado en la industria moderna. A la temperatura ambiente, salvo una
pequeña parte disuelta en la ferrita, todo el carbono que contienen las aleaciones Fe-C está en forma de
carburo de hierro (CFe3). Por eso, las aleaciones Fe-C se denominan también aleaciones hierro-carburo de
hierro.
Las aleaciones con contenido de C comprendido entre 0.03% y 1.76% tienen características muy bien
definidas y se denominan aceros. Los aceros de cualquier proporción de carbono dentro de los límites
citados pueden alearse con otros elementos, formando los denominados aceros aleados o aceros especiales.
Algunos aceros aleados pueden contener excepcionalmente hasta el 2.5% de C.
Los aceros generalmente son forjables, y es ésta una cualidad muy importante que los distingue. Si la
proporción de C es superior a 1.76% las aleaciones de Fe-C se denominan fundiciones, siendo la máxima
proporción de C aleado del 6.67%, que corresponde a la cementita pura. Las fundiciones, en general, no son
forjables.
En las aleaciones Fe-C pueden encontrarse hasta once constituyentes diferentes, que se denominan: ferrita,
cementita, perlita, austenita, martensita, troostita sorbita, bainita, ledeburita, steadita y grafito. A continuación
mencionaremos las características de las más importantes:
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2.5.2.1 Ferrita: Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a
la temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que
prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil constituyente
de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura
de 28 Kg/mm
2
, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de todas estas características, presenta
propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución
sólida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano más irregulares
que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformación en estado sólido,
mientras que la austenita, procede de la solidificación.
La ferrita en la naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaña a la perlita en:
 Cristales mezclados con los de perlita (0.55% C)
 Formando una red o malla que limita los granos de perlita (0.55% a 0.85% de C)
 Formando agujas en dirección de los planos cristalográficos de la austenita.
2.5.2.2 Cementita: Es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en
peso. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Cristaliza
formando un paralelepípedo ortorrómbico de gran tamaño. Es magnética hasta los 210ºC, temperatura a
partir de la cual pierde sus propiedades magnéticas. Aparece como:
 Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos
perlíticos.
 Componente de la perlita laminar.
 Componente de los glóbulos en perlita laminar.
 Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C)
2.5.2.3 Perlita: Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay
6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una
resistencia a la rotura de 80 Kg/mm
2
y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita está formado por
láminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada
por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es más borrosa y se denomina
perlita sorbítica. Si la perlita laminar se calienta durante algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica
(723ºC), la cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la
denominación de perlita globular.
2.5.2.4 Austenita: Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida,
por inserción, de carbono en hierro gamma. La proporción de C disuelto varía desde el 0 al 1.76%,
correspondiendo este último porcentaje de máxima solubilidad a la temperatura de 1130ºC.La austenita en
los aceros al carbono, es decir, si ningún otro elemento aleado, empieza a formarse a la temperatura de
723ºC. También puede obtenerse una estructura austenítica en los aceros a temperatura ambiente, enfriando
muy rápidamente una probeta de acero de alto contenido de C a partir de una temperatura por encima de la
crítica, pero este tipo de austenita no es estable, y con el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien
cementita y perlita.
Excepcionalmente, hay algunos aceros al cromo-niquel denominados austeníticos, cuya estructura es
austenítica a la temperatura ambiente. La austenita está formada por cristales cúbicos de hierro gamma con
los átomos de carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305
Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm
2
y un alargamiento de un 30 %. No presenta propiedades magnéticas.
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2.5.2.5 Martensita: Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los átomos de C pueden difundirse
hacia afuera de la estructura austenítica. De este modo, los átomos de Fe se mueven ligeramente para
convertir su estructura en una tipo BCC. Esta transformación gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de
nucleación y crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento no habrá
tiempo suficiente para que el carbono se difunda en la solución y, aunque tiene lugar algún movimiento local
de los átomos de Fe, la estructura resultante no podrá llagar a ser BCC, ya que el carbono está “atrapado” en
la solución). La estructura resultante denominada martensita, es una solución sólida sobresaturada de
carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente
distorsionada es la principal razón para la alta dureza de la martensita, ya que como los átomos en la
martensita están empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la
transformación (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansión que produce altos esfuerzos localizados
que dan como resultado la deformación plástica de la matriz.
Después de la cementita es el constituyente más duro de los aceros. La martensita se presenta en forma de
agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporción de carbono en la martensita no es constante, sino que
varía hasta un máximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad con el contenido
de carbono. Su dureza está en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecánica varía de 175 a 250 Kg/mm
2
y
su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Además es magnética.
2.5.2.6 Bainita: Se forma la bainita en la transformación isoterma de la austenita, en un rango de
temperaturas de 250 a 550ºC. El proceso consiste en enfriar rápidamente la austenita hasta una temperatura
constante, manteniéndose dicha temperatura hasta la transformación total de la austenita en bainita.
2.5.2.7 Ledeburita: La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra
en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un
contenido total de 1.76% de carbono.
La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C)
desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, descomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y
cementita
2.5.3 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO
La temperatura a que tienen lugar los cambios alotrópicos en el hierro estará influida por los elementos que
forman parte de la aleación, de los cuales el más importante es el carbono. La figura que mostramos a
continuación muestra la porción de interés del sistema de aleación Fe-C. Contiene la parte entre Fe puro y un
compuesto intersticial, llamado carburo de hierro, que contiene un 6.67% de C en peso. Esta porción se
llamará diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro.
Antes de estudiar este diagrama es importante notar que no se trata de un verdadero diagrama de equilibrio,
pues un verdadero equilibrio implicaría que no hubiera cambio de fase con el tiempo. Sin embargo, es un
hecho que el compuesto carburo de hierro se descompondrá de una manera muy lenta en hierro y carbono
(grafito), lo cual requerirá un período de tiempo muy largo a temperatura ambiente. El carburo de hierro se
dice entonces metaestable; por tanto, el diagrama hierro-carburo de hierro, aunque técnicamente representa
condiciones metaestables, puede considerarse como representante de cambios en equilibrio, bajo
condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas.
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Figura 2: Diagrama Fe-C
El diagrama muestra tres líneas horizontales que indican reacciones isotérmicas. La solución sólida  se
llama austenita. La segunda figura muestra ampliada la porción del diagrama de la esquina superior
izquierda. Esta se conoce como región delta, debido a la solución sólida . A 2720ºF se encuentra una línea
horizontal que nos marca la reacción peritéctica. Dicha reacción responde a la ecuación:
2.5.3.1 Diagrama Fe – C: La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el
cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono
en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se
efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.
La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de
solidificación del eutéctico y la reacción que en ella se desarrolla es:
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La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase
gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento.
La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del
eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación de la
reacción eutectoide que se desarrolla puede expresarse por:
En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que
comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las
aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los
aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al
correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra
compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros
hipereutectoides.
22..66EENNSSAAYYOOSS PPAARRAA DDEETTEERRMMIINNAARR LLAASS CCAARRAACCTTEERRÍÍSSTTIICCAASS DDEE LLOOSS AACCEERROOSS
2.6.1 ANÁLISIS QUÍMICO
Este ensayo tiene por finalidad, determinar la composición química del acero. El método espectrográfico es el
más utilizado. Este procedimiento se opera colocando en incandescencia el material a ensayar mediante una
potente fuente de calor, tal como un arco voltaico. La luz emitida se descompone por medio de prismas en un
espectro, cada línea del espectro corresponde a un determinado elemento químico de la muestra ensayada.
2.6.2 ENSAYOS METALOGRÁFICO
El ensayo metalográfico tiene por objeto establecer el estado del acero en un instante de su proceso. Este
ensayo concretamente, persigue el estudio de la integridad y estructura del acero. La integridad del acero
está determinada por la continuidad o discontinuidad de la masa metálica.
Se dice que el acero es integro o continuo, cuando carece de discontinuidades físicas como son: fisuras,
sopladuras, micro cavidades de contracción e inclusiones no metálicas.
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2.6.3 ENSAYOS MICROSCÓPICOS
Este ensayo es muy importante previo al uso del acero porque se adelanta a los resultados prácticos, de esta
forma se puede predecir si puede servir para el uso a que está destinado.
La misión de los estudios metalográficos es el conocimiento de las propiedades y el comportamiento del
acero bajo los determinados tipos de procesos a los que se les somete, creando así las bases para el diseño
de la pieza a elaborar.
Por la vía microscópica se pueden comprobar los defectos de elaboración y las causas de las averías,
roturas, tamaños de grano, así como la estructura del acero en cada parte del proceso.
2.6.4 ENSAYOS MACROSCÓPICOS
La macroscopía es la observación hecha a bajos aumentos; en general no superior a 30 ó 40 aumentos, e
inclusive a ojo desnudo. Este ensayo se usa para identificar la distribución y el contenido de inclusiones.
La macroscopía puede hacerse con una lupa de un solo lente o con un microscopio común de bajo poder,
más frecuentemente se suele hacer con un microscopio estereoscópico de bajo poder; éste tiene la ventaja
de permitir apreciar la tercera dimensión, con la cual se conoce la profundidad del defecto observado.
La macroscopía puede hacerse directamente sobre la zona elegida para la observación o puede ser
necesario previamente sensibilizar la falla mediante un reactivo.
Para el estudio macroscópico se prepara una superficie plana haciendo un torneado escalonado, un
cepillado, rectificado, y finalmente se desbasta con papel de esmeril hasta lija 600. La situación de estas
superficies se elige de acuerdo con el fin pretendido para el ensayo, que determina también el tipo de
acabado que debe darse. Para este caso es necesario pulir con paño de diamante hasta 1/4 de micra,
posteriormente se procede a la observación de la probeta previamente atacada, se analiza y se presentan los
resultados.
2.6.5 ENSAYO DE DUREZA
Los ensayos de dureza miden la resistencia a la penetración sobre la superficie del acero, efectuada por un
objeto duro.
Se han diseñado diversas pruebas de durezas, pero las que se utilizan en este caso son el ensayo de dureza
Brinell, el ensayo de dureza Rockwell y el ensayo de dureza Vickers (micro dureza).
2.6.5.1 Dureza BRINELL (HB): El ensayo de dureza Brinell consiste en comprimir sobre la superficie del
acero una bola de acero de 10 mm de diámetro con una carga de 3000 Kg. Para evitar una huella demasiado
profunda en los metales blandos se reduce la carga a 500 Kg. Para los metales muy duros se emplea una
bola de carburo de Wolframio para que sea mínima la deformación del penetrador. La carga se aplica durante
un tiempo normalizado, usualmente de 30 segundos y después de eliminar la carga, se mide el diámetro de
la huella con un microscopio de poco aumento. Debe obtenerse la medida de dos diámetros perpendiculares.
La superficie donde se produce la huella debe ser plana, pulida y estar exenta de óxidos, suciedad, cascarilla
o materias extrañas para que sea posible determinar con exactitud el diámetro dé la impresión.
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La cifra de dureza Brinell (HB) es el resultado de dividir la carga P por el área superficial de la huella. Se
emplea la fórmula:
En la que: P= Carga Aplicada en Kg. D= Diámetro de la Bola en mm.
d= Diámetro de Huella en mm
2.6.5.2 Dureza ROCKWELL (HR): Es uno de los ensayos de dureza más empleados. Su aceptación general
se debe a la rapidez, la ausencia de error personal, la capacidad para distinguir bajas diferencias de dureza
en los aceros y el pequeño tamaño de huella, que hace posible ensayar sin deteriorar las piezas.
El ensayo utiliza la profundidad de penetración, bajo carga constante, como medida de la dureza. El ensayo
Rockwell emplea como penetradores una bola de acero, para materiales con resistencia a la tracción de
hasta 77 Kg/mm2, y un cono de diamante (penetrador Brale) para los ensayos de mayor resistencia y mayor
dureza. El intervalo útil de este ensayo Rockwell C es el comprendido entre 20 y 70 HRC unidades, para
materiales más blandos o para materiales delgados que posean una capa cementada o nitrurada de emplea
otro ensayo, Rockwell B.
2.6.5.3 Ensayo de Micro Dureza VICKERS (NDV): Esta prueba de micro dureza es una solución a muchos
problemas metalúrgicos en los cuales es necesario medir la dureza a superficies de áreas muy pequeñas,
forma penetraciones tan pequeñas que se requiere un microscopio para efectuar la medición. Es muy útil
para medir el gradiente de dureza en una superficie calibrada, también para medir las determinaciones de
dureza de los constituyentes de una micro estructura.
En el ensayo de dureza Vickers se emplea como penetrador una pirámide de diamante de base cuadrada.
Las caras opuestas de la pirámide forman un ángulo de 1360. Fue elegido porque corresponde
aproximadamente a la relación óptima de diámetro de huella de bola en el ensayo Brinell. Por la forma del
penetrador se denomina a veces entre los anglosajones, ensayo de dureza con pirámide de diamante y se
usan como símbolos de la dureza Vickers las iniciales DPH, VHN o VPH; nosotros empleamos el Símbolo
NDV, que es el Número de Dureza Vickers. La dureza Vickers se define como la relación de la carga al área
de la superficie de la huella. La ecuación que define la dureza Vickers es:
En la que: P = carga aplicada en Kg. d = media de la longitud de las dos
diagonales en mm. 680 = ángulo medio formado por las dos caras opuestas de la
pirámide de diamante = q/2 donde; q = 1360
2.6.6 ENSAYO DE TRACCIÓN
El ensayo de tracción se emplea ampliamente para obtener una información básica sobre la resistencia
mecánica de los aceros y como ensayo de recepción para la especificación de los mismos.
En el ensayo de tracción se somete la probeta a una fuerza de tracción monoaxial, que va aumentando de
forma progresiva y se van midiendo simultáneamente los correspondientes alargamientos. Con los datos de
carga y alargamiento se construye una curva esfuerzo - deformación convencional. La resistencia a la
tracción es el cociente obtenido al dividir la carga máxima por la sección transversal inicial de la probeta.
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2.6.6.1 Deformación o Alargamiento: Cuando se aplica a una probeta una fuerza de tensión uniaxial, se
produce una elongación de la probeta en la dirección de la fuerza. Tal desplazamiento se llama
deformación. Por definición, la deformación originada por la acción de una fuerza de tensión uniaxial sobre
una muestra metálica, es el cociente entre el cambio de longitud de la muestra en la dirección de la fuerza y
la longitud original.
Donde:
l es la longitud después de la acción de la fuerza
lo es la longitud inicial de la pieza
Como puede deducirse de la formula, la deformación es una magnitud adimensional. En la práctica, es
común convertir la deformación en un porcentaje de deformación o porcentaje de elongación.
% deformación = deformación x 100 = % elongación
2.6.6.2 Deformación Elástica y Plástica: Cuando una pieza se somete a una fuerza de tensión uniaxial, se
produce una deformación del material. Si el material vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza
cesa se dice que el material ha sufrido una DEFORMACIÓN ELÁSTICA. El número de deformaciones
elásticas en un material es limitado ya que aquí los átomos del material son desplazados desde su posición
original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas posiciones fijas. Así cuando la fuerza cesa, los
átomos vuelven a sus posiciones originales y el material adquiere su forma original.
Si el material es deformado hasta el punto que los átomos no pueden recuperar sus posiciones originales, se
dice que ha experimentado una DEFORMACIÓN PLÁSTICA.
2.6.6.3 Módulo de Elasticidad: En la primera parte del ensayo de tensión, el material se deforma
elásticamente, o sea que se elimina la carta sobre la muestra, volverá a su longitud inicial. Para metales, la
máxima deformación elástica es usualmente menor al 0.5%. En general, los metales y aleaciones muestran
una relación lineal entre la tensión y la deformación en la región elástica en un diagrama de tensión –
deformación que se describe mediante la ley de Hooke:
Donde:
E es el módulo de elasticidad o módulo de Young
σ es el esfuerzo o tensión
‫ﻉ‬ es la deformación
El módulo de Young tiene una íntima relación con la fuerza de enlace entre los átomos en un material. Los
materiales con un módulo elástico alto son relativamente rígidos y no se deforman fácilmente.
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2.6.6.4 Límite Elástico:
Es la tensión a la cual un material muestra
deformación plástica significativa. Debido a
que no hay un punto definido en la curva de
tensión – deformación donde acabe la
deformación elástica y se presente la
deformación plástica se elige el límite elástico
cuando tiene lugar un 0.2% de deformación
plástica, como se ilustra a continuación.
El límite elástico al 0.2% también se
denomina esfuerzo de fluencia convencional a
0.2%.
2.6.6.5 Resistencia máxima a la Tensión: La resistencia máxima a la tensión es la tensión máxima
alcanzada en la curva de tensión – deformación. Si la muestra desarrolla un decrecimiento localizado en su
sección (un estrangulamiento de su sección antes de la rotura), la tensión decrecerá al aumentar la
deformación hasta que ocurra la fractura puesto que la tensión se determina usando la sección inicial de la
muestra. Mientras más dúctil sea el metal, mayor será el decrecimiento en la tensión en la curva tensión-
deformación después de la tensión máxima. La resistencia máxima a la tensión de un material se determina
dibujando una línea horizontal desde el punto máximo de la curva tensión – deformación hasta el eje de las
tensiones (punto TS en la figura). La tensión a la que la línea intercepta al eje de tensión se denomina
resistencia máxima a la tensión, o a veces simplemente resistencia a la tensión o tensión de fractura.
2.6.6.6 Porcentaje de Elongación (Estiramiento): La cantidad de elongación que presenta una muestra
bajo tensión durante un ensayo proporciona un valor de la ductilidad de un material. La ductilidad de los
materiales comúnmente se expresa como porcentaje de la elongación, comenzando con una longitud de
calibración usualmente de 2in (51mm). En general, a mayor ductilidad (más deformable es el metal), mayor
será el porcentaje de la elongación. El porcentaje de elongación de una muestra después de la fractura
puede medirse juntando la muestra fracturada y midiendo longitud final con un calibrador. El porcentaje de
elongación puede calcularse mediante la ecuación:
% elongación =
l - lo
x 100
lo
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Este valor es importante en ingeniería no solo porque es una medida de la ductilidad del material, sino
también porque da una idea acerca de la calidad del mismo. En caso de que haya porosidad o inclusiones en
el material o si ha ocurrido algún daño por un sobrecalentamiento del mismo, el porcentaje de elongación de
la muestra puede decrecer por debajo de lo normal.
2.6.6.7 Porcentaje de Reducción de Área: Este parámetro también da una idea acerca de la ductilidad del
material. Esta cantidad se obtiene del ensayo de tensión utilizando una muestra de 0.5 pulgadas (12.7mm)
de diámetro. Después de la prueba, se mide el diámetro de la sección al fracturar. Utilizando la medida de los
diámetros inicial y final, puede determinarse el porcentaje de reducción en el área a partir de la ecuación:
% reducción
de área
=
Ao - Af
x 100
Ao
2.6.6.8 Esfuerzo de Fluencia: El esfuerzo de fluencia determina si el metal se deformará o no y por ello es
más importante que la resistencia a la tracción y es aquel en que el deslizamiento se hace notorio e
importante. Si se diseña un componente que deba soportar una fuerza durante su uso, debe asegurarse que
no se deforme plásticamente. Por ejemplo: Un tornillo de una culata no funcionará adecuadamente cuando
se deforme más allá de lo especificado. Por esto debe seleccionarse un material que tenga un alto punto de
fluencia o agrandar el componente lo suficiente para que la fuerza aplicada produzca un esfuerzo por debajo
del esfuerzo de fluencia.
2.6.6.9 Límite de Fluencia: Si durante el ensayo se observa una caída o estabilización de la carga, el
esfuerzo correspondiente al valor más alto de dicha carga se denomina límite superior de fluencia y el
esfuerzo correspondiente a la mayor carga subsiguiente observada se denomina límite inferior de fluencia.
2.6.6.10 Ductilidad: La ductilidad mide el grado de deformación que un material puede soportar sin
romperse. Existen dos procedimientos para describir la ductilidad. Primero, se podría medir por medio del
porcentaje de alargamiento o elongación y segundo consiste en medir el cambio porcentual del área, es
decir, reducción del área. Entre mayor % de alargamiento o mayor reducción de área mayor es la ductilidad.
2.6.6.11 Tensión Real – Deformación Real
Donde:
F es la fuerza uniaxial media sobre la muestra de ensayo
Ai es el área de muestra de sección mínima en un instante
Donde:
lo es la longitud de calibración de la muestra
Li es la longitud entre las calibraciones durante el ensayo
Si asumimos un volumen constante de la longitud de calibración por la sección de la muestra durante el
ensayo entonces:
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Los ingenieros normalmente no utilizan cálculos basados en tensión real, en su lugar se utiliza el esfuerzo de
fluencia convencional al 0,2% para diseños de estructura con los factores de seguridad apropiados. En
investigación de materiales, algunas veces puede ser útil conocer la curva de tensión real – deformación real.
2.6.7 ENSAYO DE RESILENCIA (ENSAYO DE IMPACTO)
Se utiliza para determinar la tendencia del material al comportamiento frágil. La respuesta de la probeta al
ensayo de impacto se mide usualmente por la energía absorbida en la rotura de la probeta. La energía
absoluta se expresa en Kg/cm², es decir, la energía absorbida por unidad de área de la sección transversal
de la probeta que queda entre el fondo de la entalla y a cara opuesta a esta última.
Es frecuente que se suplemente esta información con alguna medida de ductilidad, como, por ejemplo, el
tanto por ciento de contracción de la entalla. Es muy importante examinar la superficie de la fractura para
determinar cuándo es fibrosa (fractura de cizallamiento) o granular (fractura de despegue), y hacer una
estimulación de la proporción entre fibrosas y áreas granulares cuando se presentan fracturas de tipo mixto.
Generalmente se pueden aplicar varios métodos de ensayo:
- Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110)
- Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y 'unnotched cantilever beam impact' (ASTM D 4812)
- Ensayo tracción por impacto (ISO 8256 und ASTM D 1822)
- Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN 53435)
2.6.8 ENSAYO DE TORSIÓN
Los ensayos de torsión se realizan para determinar propiedades de los metales, tales como el módulo de
elasticidad en cizallamiento, el límite elástico en torsión y el módulo de rotura.
También se verifican sobre piezas enteras, tales como tornillos, árboles, ejes y taladros helicoidales, que
están sometidas a cargas de torsión durante el servicio.
2.6.9 ENSAYOS DE COMPRESIÓN (RECALQUE)
Este método, por su sencillez y efectividad es uno de los más empleados pues, además de ser muy rápido,
determina automáticamente y en paralelo, a otros defectos de tipo superficial que el material pudiera
contener.
La prueba de compresión se realiza de una manera semejante a la de tensión excepto que las fuerzas actúan
empujando los extremos de la probeta. El empleo del mismo resulta altamente práctico, puesto que con él
puede determinarse no solamente la capacidad de deformación, sino que siguiendo un proceso fijado en el
recalcado de la probeta y escalonando el mismo sucesivamente, puede determinarse con bastante certeza el
límite de su capacidad de deformación.
De este modo pueden aceptarse como aptos ciertos materiales para ser procesados por deformación en frío
y para la fabricación de piezas en el que se utiliza este principio (tornillos) cuyo recalcado debe sobrepasar
este límite.
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22..77AACCAABBAADDOOSS YY TTRRAATTAAMMIIEENNTTOO DDEE LLOOSS MMAATTEERRIIAALLEESS
Los metales se pueden someter a una serie de tratamientos para potenciar sus propiedades: Dureza,
resistencia mecánica, plasticidad para facilitar su conformado, entre otras propiedades. Existen cuatro clases
de tratamientos:
 Tratamientos térmicos. El metal es sometido a procesos térmicos en los que no varía su composición
química, aunque sí su estructura.
 Tratamientos termoquímicos. Los metales se someten a enfriamientos y calentamientos, pero además
se modifica la composición química de su superficie exterior.
 Tratamientos mecánicos. Se mejoran las características de los metales mediante deformación
mecánica, con o sin calor.
 Tratamientos superficiales. Se mejora la superficie de los metales sin variar su composición química
másica. En estos tratamientos, a diferencia de los termoquímicos, no es necesario llevar a cabo
calentamiento alguno.
Los tratamientos no deben alterar de forma notable la composición química del metal pues, en caso contrario,
no sería un tratamiento, sino otro tipo de proceso.
2.7.1 TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto modificar su
estructura cristalina (en especial, el tamaño del grano). La composición química permanece inalterable.
Todo tratamiento térmico se desarrolla en tres fases: Calentamiento hasta la temperatura máxima,
permanencia en la temperatura máxima y enfriamiento desde la temperatura máxima a la temperatura
ambiente. El éxito de los tratamientos térmicos depende de la rata de calentamiento, de la masa a tratar y de
la velocidad del enfriamiento. Los tratamientos térmicos de mayor aplicación son: Recocido, Temple,
Revenido y Normalizado.
2.7.1.1 Recocido: Consiste en un calentamiento a temperatura adecuada y de duración determinada,
seguido de un enfriamiento lento de la pieza tratada. Su objetivo es destruir estados anormales
constitucionales y estructurales, que endurecen el material, permitiendo ablandarlos para poder trabajarlos
mejor.
Existen varios tipos de recocido dependiendo de la anormalidad que se trata de corregir.
2.7.1.1.1 Recocido de Homogeneización: Tiene por objeto destruir la heterogeneidad química producida
por una solidificación defectuosa. Se realiza a temperaturas relativamente elevadas, cercanas a la de fusión,
y se aplica principalmente a las aleaciones de metales no férreos propensos a segregaciones.
2.7.1.1.2 Recocido de Regeneración: Tiene por objeto destruir la dureza anormal producida por un
enfriamiento rápido involuntario o voluntario (temple). Se realiza también a temperaturas elevadas, aunque,
en general, inferiores a las del recocido de homogeneización y se aplica exclusivamente a las aleaciones
templadas, es decir, a las que endurecen con enfriamientos rápidos.
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2.7.1.1.3 Recocido Contra Acritud: Tiene por objeto destruir el endurecimiento producido por la
deformación en frío. Se realiza a temperaturas muy poco superiores a la de recristalización y se aplica a
todos los metales y aleaciones que se endurecen por deformación en frío.
2.7.1.1.4 Recocido de Estabilización: Tiene por objeto destruir las tensiones internas producidas en la
masa del metal por su mecanización o por moldeos complicados. Se realiza a temperaturas comprendidas
entre 100°C y 200°C, durante tiempos muy prolongados, que superan frecuentemente las 100 horas. Es en
realidad un envejecimiento artificial, pues consigue acelerar las deformaciones que se producirían en el
transcurso del tiempo espontáneamente, evitando así las variaciones de cotas de las piezas una vez
terminadas.
2.7.1.2 Temple: Consiste en un calentamiento del material hasta una temperatura crítica, seguido de un
enfriamiento muy rápido para impedir la transformación normal del constituyente obtenido en el
calentamiento. El objetivo del temple es aumentar la dureza y resistencia mecánica, a través de la obtención
de martensita.
El endurecimiento conseguido con el temple puede compararse al obtenido con la deformación en frío. En
este proceso el aumento de la dureza se debe a la tensión en que quedan los granos al deformarse, o sea, a
la deformación de su estructura micrográfica y en el temple el aumento de la dureza se debe a la tensión en
que quedan los cristales por la deformación de la estructura cristalina.
2.7.1.2.1 Fases del Temple:
 Calentamiento: En esta fase se transforma toda la masa del acero en austenita. Su desarrollo está
definido por tres variables: velocidad de elevación de temperatura, permanencia en la temperatura límite y
temperatura limite, la cual está definida como la temperatura mínima que debe alcanzar un acero
determinado para que toda su masa pueda transformarse en cristales de austenita.
 Enfriamiento: Su objetivo es transformar la totalidad de la austenita formada en otro constituyente muy
duro (martensita), aunque en alguna variedad del temple el constituyente final deseado es la bainita.
El factor que caracteriza a la fase de enfriamiento es la velocidad de enfriamiento mínimo para que tenga
lugar la formación de la martensita. Esta velocidad se denomina velocidad crítica de temple.
2.7.1.2.2 Velocidad Crítica de Temple: Las velocidades críticas de temple varían para los aceros al
Carbono de 200°C a 600°C por segundo, de acuerdo con el porcentaje de Carbono. En general, los
elementos de aleación disminuyen la velocidad crítica de temple, pudiendo alguno de ellos templarse al aire,
a velocidades inferiores a 50°C por segundo.
2.7.1.2.3 Factores que influyen en la práctica del temple:
 Tamaño de las Piezas: Es uno de los factores más influyentes en las características finales del temple.
En piezas delgadas, tanto en el calentamiento como el enfriamiento, la diferencia de temperatura entre el
interior y la periferia es mínima. Pero si se trata de piezas de gran espesor o gran diámetro, la temperatura
en su interior será inferior en el calentamiento y superior en el enfriamiento a la de su periferia.
En el calentamiento el tamaño de la pieza no tiene otra influencia que aumentar la duración del proceso.
Pero si se trata de un enfriamiento relativamente rápido, como exige el temple, la influencia del espesor
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tiene mayores consecuencias, puesto que las velocidades que se obtiene en el interior de la pieza son a
veces muy inferiores a las de la periferia.
El resultado es que en piezas muy gruesas la velocidad de enfriamiento a partir de un diámetro
determinado es inferior a la crítica y el núcleo de las piezas queda sin templar.
 Composición: El Carbono influye en la temperatura y en la velocidad crítica de temple. La temperatura de
temple disminuye cuanto más se aproxima el acero a la composición eutectoide.
Los elementos de aleación cambian la posición del punto eutectoide en el diagrama Hierro - Carbono.
En general, gracias a ellos ocurren las siguientes variaciones:
a. El Aluminio, Berilio, Niobio, Tantalio, Titanio y el Circonio, forman carburos y desplazan la composición
eutectoide hacia la derecha.
b. El Cobalto, Cobre y Silicio forman soluciones sólidas con el Hierro, pero no dan ningún carburo. En
consecuencia baja el contenido de Carbono del eutectoide, desplazándose hacia la izquierda.
c. El Molibdeno, Cromo, Wolframio, Manganeso y el Níquel disminuyen el contenido de Carbono de
eutectoide, según la importancia de la aleación, pues de ella depende que formen soluciones sólidas
de Hierro y Carbono.
 Medio de Enfriamiento: El medio de enfriamiento más adecuado para templar es aquel en el que se
consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica.
Es perjudicial que la velocidad de temple sea excesivamente grande, pues se corre el peligro de
producirse tensiones y grietas, debido al desigual enfriamiento de las piezas entre la superficie y el interior
de ellas. Si el enfriamiento es lento, es más uniforme.
Los medios de enfriamiento más empleados son el agua ó salmueras, los aceites (Preferiblemente
minerales y preparados especialmente para temple) y algunos polímeros desarrollados recientemente.
2.7.1.3 Revenido: Es un tratamiento complementario del temple y se aplica, por tanto, exclusivamente a los
aceros templados. El revenido normal se realiza a los aceros tratados con transformación martensitica,
consiguiendo mejorar la tenacidad a costa de disminuir la dureza.
La temperatura del calentamiento es inferior a la del temple y cuanto más se aproxima a ésta y mayor es la
permanencia a la temperatura máxima, mayor es la disminución de la dureza y mejor el aumento de la
tenacidad, es decir, mayor es la intensidad del revenido. La velocidad del enfriamiento no tiene ninguna
influencia en el resultado del tratamiento.
2.7.1.4 Normalizado: Es en realidad una variedad del recocido que se aplica exclusivamente a los aceros.
Se practica calentando el material a una temperatura de 40°C a 50°C superior a la critica (Ac3) y una vez
todo el metal haya pasado al estado austenitico, se deja enfriar al aire tranquilamente. Se diferencia del
recocido y del temple en que el enfriamiento es mucho más lento en el recocido (dentro del horno) y mucho
más rápido en el temple (en agua, entre otros)
El objeto del normalizado es volver el acero al estado que se supone normal después de haber sufrido
tratamientos defectuosos, o bien después de haber sido trabajado en caliente o en frío por forja, laminación,
entre otros. Se consigue así afinar estructura y eliminar tensiones internas. Se emplea casi exclusivamente
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para aceros al carbono de baja aleación. El resultado de este tratamiento depende del espesor de la pieza,
debido a que la velocidad de enfriamiento es mayor en las piezas delgadas que en las piezas gruesas.
2.7.2 TRATAMIENTOS TÉRMOQUÍMICOS
Son operaciones de calentamiento y enfriamientos de los metales, con la aportación de otros elementos a las
superficies de las piezas. Actualmente se emplean la cementación, nitruración, cianuración, carbonitruración
y la sulfinuzación.
2.7.2.1 Cementación: Consiste en carburar una capa superficial del acero, rodeándola de un producto
carburante y calentándolo a temperatura adecuada. Una vez terminada la operación, se templa y se reviene
la pieza, quedando con gran dureza superficial y buena tenacidad en el núcleo. Se hace en los aceros de
bajo carbono, inferior al 0.30%, utilizándose también aceros aleados con Níquel, Cromo y Molibdeno.
La operación se realiza a 850°C a 950°C, es decir, con el acero en estado austenitico y el hierro en forma de
Hierro Gamma, que es cuando tiene mayor capacidad de disolución del carburo de hierro. Una vez adsorbido
el carbono por la capa periférica del acero, tienen lugar un proceso de difusión del carbono hacia el interior
de la pieza en función del tiempo.
2.7.2.2 Nitruración: Es un tratamiento de endurecimiento superficial del acero por absorción de nitrógeno, a
una temperatura determinada. Este proporciona una gran dureza superficial y una gran resistencia a la
corrosión sin que se produzcan grandes deformaciones. Se utiliza no sólo para endurecer superficialmente
las piezas de maquinarias como cigüeñales, sino también herramientas, como brocas, cuyo rendimiento
mejora notablemente.
Obtienen durezas muy elevadas, superiores a los 1000 Vickers (78 HRC), confiere resistencia a la corrosión
del agua dulce, agua salada, atmósferas húmedas, entre otras. No produce deformación en la pieza. Tiene el
inconveniente que solo se puede nitrurar aceros especiales y que es un tratamiento muy costoso. Mantiene la
dureza conseguida a temperaturas de trabajo cercanas a los 500°C. La operación se realiza calentando las
piezas a unos 500°C en una corriente de amoniaco durante uno a cuatro días, en la cual el amoniaco se
disocia con el calor. La dureza se atribuye a la formación del nitruro de hierro (Fe2N) en la capa exterior y
Fe3N en las capas interiores.
Los espesores de la capa nitrurada más empleados varían entre 0.20 y 0.70mm, según la duración de la
operación, consiguiendo aproximadamente un espesor de 0.30mm por día. El operar a bajas temperaturas es
una ventaja de la nitruración pues así no hay aumento del tamaño del grano ni es preciso someter las piezas
a ningún tratamiento posterior, bastando en el peor de los casos a un ligero rectificado.
2.7.2.3 Cianuración: Es un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración, ya que el
endurecimiento superficial se consigue por una acción combinada del carbono y el nitrógeno a una
temperatura determinada.
La cianuración no sólo se utiliza para endurecer superficialmente a aceros de bajo contenido en carbono,
sino aceros de aleación media cuyo núcleo interesa que quede con buena resistencia.
Se realiza calentando las piezas de 750°C a 950°C en un baño de cianuro sódico (30 – 40%), carbonato
sódico (30 – 40%) y cloruro sódico (20 – 30%), la temperatura de fusión del baño es de unos 600°C.
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El Nitrógeno naciente se combina con el acero formando nitruros igual que en la nitruración y el carbono se
disuelve en el hierro gamma, ya que a la temperatura de la operación se encuentra el acero en estado
austenitico.
El espesor de la capa cianurada depende de la duración del tratamiento, consiguiendo capas duras de
0.30mm de profundidad en unos 50 minutos.
Presenta el inconveniente que las capas duras no son muy profundas y además, los cianuros son muy
venenosos.
2.7.2.4 Carbonitruración: Se consigue al igual que en el caso anterior un endurecimiento superficial del
acero por la absorción simultánea de carbono y nitrógeno, estribando la única diferencia es que mientras en
el caso anterior se realizaba con cementantes líquidos en un baño de cianuro sódico, en este caso se hace
por medio de gases, con lo que también se puede denominar cianuración gaseosa.
2.7.2.5 Sulfunuzación: Se consigue con él incorporar a la capa superficial de los metales y los aceros,
carbono, nitrógeno y sobre todo azufre, mediante su inmersión en un baño especial y a una temperatura
determinada.
Su objeto es aumentar la resistencia al desgaste de las piezas tratadas, calentándolas en un baño de sales
especiales a 565°C de una a tres horas, pues a 575°C se inicia un hinchamiento del material. La duración de
la sulfinuzación oscila entre 30 minutos y tres horas, según sea el tamaño y espesor de la pieza,
obteniéndose como máximo una capa tratada de 0.3mm de espesor, resultando inútil prolongar la duración
del tratamiento para obtener mayores espesores de la capa.
Como resultado se advierte una corrosión superficial que origina microcavidades que presenta el aspecto de
“piel de gallina” muy fina. Los picos formados por el material trasformado, se aplastan en cuanto se inicia el
rozamiento rellenando los poros y al cabo de algunos minutos se crea un pulido característico de la
superficie. Las piezas después de tratadas no adquieren mayor dureza que la que tenía el material base.
2.7.3 TRATAMIENTOS MECÁNICOS
Mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor. Existen los siguientes
tratamientos mecánicos:
2.7.3.1 Tratamientos Mecánicos en Caliente: También denominados forja. Consisten en calentar un metal
a una temperatura determinada para, luego, deformarlo golpeándolo fuertemente. Con esto se afina el
tamaño del grano y se eliminan del material sopladuras y cavidades interiores, con lo que se mejora su
estructura interna.
 Forja: Es una deformación violenta de los metales, llevándolos previamente a temperaturas superiores a
la de recristalización. A esta temperatura, no solo pueden darse a los metales grandes deformaciones con
pequeños esfuerzos, sino que la magnitud de la deformación es prácticamente ilimitada, sin que nunca se
produzca acritud.
 Lamina en caliente: Es el proceso mecánico, efectuado por encima de la temperatura de recristalización,
logrando la deformación plástica del acero para obtener barras en diferentes perfiles y dimensiones.
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2.7.3.2 Tratamientos Mecánicos en frio: Consisten en deformar el metal a la temperatura ambiente, bien
golpeándolo, o por trefilado o laminación. Estos tratamientos incrementan la dureza y la resistencia mecánica
del metal y, también, acarrean una disminución en su plasticidad.
2.7.3.2.1 Calibrado o Trefilado: Es el proceso mecánico en el cual se reduce la sección transversal por
estirado en frío, al ser forzada la barra a pasar a través de una hilera con geometría predeterminada (platina,
redondo, cuadrado, hexágono) logrando obtener tolerancias dimensionales más estrechas y variación en sus
propiedades mecánicas. La deformación profunda en frío produce en casi todos los metales un aumento de
su dureza, de su resistencia mecánica y de su límite elástico, a costa de una disminución de su plasticidad
(alargamiento) y tenacidad (resiliencia). Esta variación en las propiedades se denomina acritud, la cual trae
como beneficios el aumento de la dureza, resistencia mecánica y límite elástico.
2.7.3.2.2 Torneado: Es la reducción mecánica de la sección transversal por medio del desprendimiento de
viruta, logrando obtener superficies libres de defectos, tensiones internas y descarburización, con un buen
acabado.
2.7.3.2.3 Rectificado: También se denomina pulido. Es el proceso seguido al torneado o calibrado, que
permite obtener una superficie brillante, de excelente presentación y con tolerancias dimensionales más
estrechas. Regularmente se usan máquinas rectificadoras sin puntos.
2.7.4 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
Aquí se incluyen los procedimientos de mejora superficial de materiales más empleados. Dos de estos
tratamientos es la metalización y el cromado duro.
2.7.4.1 Metalización: Tiene por objeto depositar un metal sobre la superficie de otro metal base y por esto,
las mejoras en las propiedades mecánicas del metal base son exclusivamente superficiales. Consiste en la
proyección de partículas en estado plástico o fundido, sobre una pieza, por medio de una pistola
metalizadora. Se utiliza tanto en trabajos de reparación como para piezas de nueva construcción como
recargue de ejes, reparación de piezas fundidas, protección de piezas contra el desgaste, protección contra
la corrosión atmosférica y mejora en acabados, entre otros.
Tiene como ventajas mejorar las propiedades de las superficies, los espesores pueden ir desde 0.3mm hasta
20mm y la metalización se efectúa relativamente en frio evitando la contracción del metal proyectado con
respecto a la base. No se deben exponer las piezas metalizadas a choques directos.
2.7.4.2 Cromado Duro: Es un proceso electrolítico que con arreglo a una técnica especial confiere a la capa
del cromo depositado propiedades muy superiores a la obtenida por el cromado corriente decorativo. Con él
se consigue disminuir el coeficiente de rozamiento de la superficie de los metales y aumentar la resistencia al
desgaste.
Se utiliza en la fabricación de motores de explosión, para el cromado de cilindros. Camisas, segmentos de
cigüeñales, ejes de leva, en cilindros para fabricación de metales, para máquinas de fabricar papel, teñidos y
estampación de telas, en ejes y pistones de bombas hidráulicas, pistones de prensa, martillos de forja,
matrices, troqueles, machos para metales y plásticos, brocas, escariadoras, calibradores de medición, interior
de cañones de armas y piezas de artillería, entre otros.
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33 FFIICCHHAASS TTÉÉCCNNIICCAASS DDEE LLOOSS AACCEERROOSS SSEEGGÚÚNN SSUU CCLLAASSIIFFIICCAACCIIÓÓNN
33..11 AACCEERROOSS AALL CCAARRBBOONNOO
Son aceros no aleados cuyos principales elementos son Fe y C con presencia de cantidades relativamente
bajas de los elementos básicos: Mn, Si, P y S los cuales están presentes como elementos residuales o como
elementos trazas del proceso de fabricación. Estos aceros según su % de carbono pueden clasificarse como:
3.3.1 DE BAJO CARBONO:
Con %C hasta 0,25%; los aceros al bajo carbono son fáciles de moldear o configurar y son soldables.
3.3.2 DE MEDIO CARBONO
Con %C entre 0,25 y 0,55%; éstos aceros son resistentes, duros y no tan fáciles de soldar como los aceros
al bajo carbono.
3.3.3 ALTO CARBONO:
Con %C mayor a 0,55%; los aceros altos en carbono se caracterizan por su dureza tras el tratamiento
térmico. Ofrecen elevadas resistencias nominales, incluyendo la resistencia a la fatiga; no son soldables
AISI / SAE %C %Si %Mn %P %S
1015 0.12 – 0.18 0.15 – 0.30 0.30 – 0.60 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1018 0.15 – 0.20 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1030 0.28 – 0.34 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1035 0.32 – 0.38 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1045 0.43 – 0.50 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1050 0.48 – 0.50 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1055 0.48 – 0.55 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1060 0.50 – 0.60 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1070 0.65 – 0.75 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1080 0.75 – 0.88 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050
1095 0.90 – 1.03 0.15 – 0.30 0.30 – 0.50 Máx. 0.040 Máx. 0.050
Tabla 4 - Composición química para los aceros al carbono
SAE/AISI UNE DIN AFNOR B.S UNI SS JIS
1015 F-1110 CK-15 XC-15 080A15 C-15 1370 S15C
1018 F-1118 CK-18 XC-18 080A17 C-18 Z18C
1030 F-1131 CK-30 XC-32 080A32 C-30 S33C
1035 F-1130 CK-35 XC-35 080A35 C-35 1572 S35C
1045 F-1140 CK-45 XC-45 080A46 C-45 1672 X45C
1050 CK-50 XC-50 080A50 C-50 1674 S50C
1055 F-1150 CK-55 XC-54 080A55 C-55 S55C
1060 CK-60 XC-60 080A62 C-60 1678 S58C
1070 CK-67 XC-68 080A72 C-70 S68C
1080 CK-75 XC-75 080A83 C-80
1095 CK-101 XC-101 080A96 C-95 1870
Tabla 5 – Equivalencias de norma para los aceros al carbono
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  • 1. GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS Segunda Edición
  • 2. SERVICIOS Y FABRICACIONES FABRICACIONES Desarrollo y fabricación de partes o componentes para maquinaria pesada en industrias del sector petrolero, .minero, constructor, cementero, naval, textil, metalmecánico, entre otras  Fabricación de baldes para retroexcavadoras  Fabricación de partes de plantas asfaltadoras y plantas trituradoras  Fabricación de vibro compactadores para aplanadoras  Fabricación de lámina atizada para construcción de túneles viales  Fabricación de tanques de almacenamiento  Fabricación de plataformas para maquinaría pesada  Fabricación y desarrollo de estructuras para la industria naval SERVICIOS  Corte de láminas en cualquier forma y tamaño, espesor hasta 260mm.  Corte de aceros con sierras CNC hasta 24in de diámetro.  Corte en Pantógrafo CNC - Plasma de alta definición – Mesa 12m de longitud.  Servicio de taladro fresador radial para perforaciones hasta 2in de diámetro  Corte con Cizalla CNC hasta 19mm de espesor por 3.0m y 6.0m.  Dobles de lamina – Maquinaría CNC, hasta 19mm de espesor por 3.0m.  Rolado – Maquinaría CNC, hasta 38mm de espesor por 3.0m.  Embombado de tapas para tanques  Desarrollos en programa de Autocad e Inventor  Perforaciones en taladro fresador radial, hasta 3.0in  Puentes grúas con capacidad hasta 10 toneladas
  • 3. PRODUCTOS LAMINAS / PLATES ASTM A36 Hot Rolled SAE 304 – 316 INOXIDABLES NAVAL A131 gr A SAE 1045 Hot Rolled ALFAJOR A572 gr 50 ANTIDESGASTE ALUMINIO A283 gr C COLD ROLLED GALVANIZADA Laminas A131 gr A; A572 gr 50 y A283 gr C con certificación ABS y Lloyd’s Register. PERFILERÍA / PROFILES ÁNGULOS VIGAS IPE - HEA - U - W - WF - IPN PLATINAS TUBERÍA BARRA LISA ALUMINIO BARRA CORRUGADA GALVANIZADA BARRAS / BARS SAE 1020 Calibrados y/o Torneados, Negros: hasta 24in de diámetro SAE 1045 Calibrados y/o Torneados, Negros: hasta 24in de diámetro SAE 4140 Bonificados o Torneados, Negros; hasta 24in de diámetro SAE 4340 Bonificados o Torneados, Negros; hasta 24in de diámetro SAE 8620 Recocidos Negros o Torneados; hasta 24in de diámetro SAE 12L14 BARRAS PERFORADAS SAE 1518 / ST- 52 INOXIDABLES SAE 304 SAE 316; hasta 10” de diámetro ACERO PLATA – 115 CRV 3; milimétrico y en pulgadas FUNDICIONES – POR PROCESO DE COLADA CONTINUA - FC200, FC300 Hierro Gris: hasta 20in de diámetro - FE45012 Nodular Ferrítico: hasta 20in de diámetro FE55006 Nodular Perlítico: hasta 20in de diámetro
  • 4. GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS Departamento de Ingeniería Compilado por: Ing. Arley Alberto Peña Puerta Ing. Hugo Alexander Rendón Marín MEDELLÍN Enero de 2013
  • 5. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co CONTENIDO pág. 1. GENERALIDADES DE LA COMPAÑÍA 1.1 DIRECCIONAMIENTO ESTRATÉGICO 1.1.1 NUESTRA MISIÓN 1.1.2 NUESTRA VISIÓN 1.1.3 NUESTRA POLÍTICA DE CALIDAD 1.1.4 OBJETIVOS DE CALIDAD MARCO METODOLOGICO 2. EL ACERO 2.1 CLASIFICACIÓN DEL ACERO 2.1.1 ACEROS AL CARBONO 2.1.1.1 Aceros de bajo carbono 2.1.1.2 Aceros de medio Carbono 2.1.1.3 Aceros de alto Carbono 2.1.2 ACEROS ALEADOS 2.1.2.1 Aceros estructurales 2.1.2.2 Aceros para herramienta 2.1.2.3 Aceros especiales 2.1.3 ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA 2.1.4 ACEROS DE ALTA ALEACIÓN - INOXIDABLES 2.2 ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LOS ACEROS (COMPONENTES) 2.3 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS ACEROS 2.3.1 RESISTENCIA AL DESGASTE 2.3.2 TENACIDAD 2.3.3 MAQUINABILIDAD 2.4 CLASIFICACIÓN AISI / SAE DE LOS ACEROS 2.4.1 TIPOS DE ACERO – Sistema de designación de acuerdo a su composición 2.4.1.1 Aceros al Carbono 2.4.1.2 Aceros al Manganeso 2.4.1.3 Aceros al Níquel 2.4.1.4 Aceros al Níquel – Cromo 2.4.1.5 Aceros al Molibdeno 2.4.1.6 Aceros al Cromo – Molibdeno 2.4.1.7 Aceros al Níquel – Cromo – Molibdeno 2.4.1.8 Aceros al Cromo
  • 6. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 2.4.1.9 Aceros al Cromo – Vanadio 2.4.1.10 Aceros al Silicio – Manganeso 2.4.2 RESUMEN DE CLASIFICACIÓN AISI / SAE DE LOS ACEROS 2.5 CONSTITUCIÓN DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO 2.5.1 FORMAS ALOTRÓPICAS DEL HIERRO 2.5.2 ALEACIONES HIERRO - CARBONO 2.5.2.1 Ferrita 2.5.2.2 Cementita 2.5.2.3 Perlita 2.5.2.4 Austenita 2.5.2.5 Martensita 2.5.2.6 Bainita 2.5.2.7 Ledeburita 2.5.3 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE LAS ALEACIONES Fe - C 2.5.3.1 Diagrama Fe - C 2.6 ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS 2.6.1 ANÁLISIS QUÍMICO 2.6.2 ENSAYOS METALOGRÁFICOS 2.6.3 ENSAYOS MICROSCÓPICOS 2.6.4 ENSAYOS MACROSCÓPIOCOS 2.6.5 ENSAYOS DE DUREZA 2.6.5.1 Dureza BRINELL (HB) 2.6.5.2 Dureza ROCKWELL (HR) 2.6.5.3 Ensayo de Microdureza VICKERS (NDV) 2.6.6 ENSAYOS DE TRACCIÓN 2.6.6.1 Deformación o Alargamiento 2.6.6.2 Deformación Elástica y Plástica 2.6.6.3 Módulo de Elasticidad 2.6.6.4 Límite Elástico 2.6.6.5 Resistencia máxima a la tención 2.6.6.6 % de Elongación (Estiramiento) 2.6.6.7 % de reducción de área 2.6.6.8 Esfuerzo de Fluencia 2.6.6.9 Límite de Fluencia 2.6.6.10 Ductilidad 2.6.6.11 Tensión Real – Deformación Real 2.6.7 ENSAYOS DE RESILENCIA (ENSAYO DE IMPACTO)
  • 7. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 2.6.8 ENSAYO DE TORSIÓN 2.6.9 ENSAYO DE COMPRESIÓN (RECALQUE) 2.7 ACABADO Y TRATAMIENTO DE LOS MATERIALES 2.7.1 TRATAMIENTOS TÉRMICOS 2.7.1.1 Recocido 2.7.1.1.1 Homogenización 2.7.1.1.2 Regeneración 2.7.1.1.3 Contra Acritud 2.7.1.1.4 Estabilización 2.7.1.2 Temple 2.7.1.2.1 Fases del temple 2.7.1.2.2 Velocidad crítica del temple 2.7.1.2.3 Factores que influyen en la práctica del temple 2.7.1.3 Revenido 2.7.1.4 Normalizado 2.7.2 TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS 2.7.2.1 Cementación 2.7.2.2 Nitruración 2.7.2.3 Cianuración 2.7.2.4 Carbonitruración 2.7.2.5 Sulfunización 2.7.3 TRATAMIENTOS MECÁNICOS 2.7.3.1 Tratamientos térmicos en caliente 2.7.3.2 Tratamientos térmicos en frio 2.7.3.2.1 Calibrado o Trefilado 2.7.3.2.2 Torneado 2.7.3.2.3 Rectificado 2.7.4 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES 2.7.4.1 Metalización 2.7.4.2 Cromado Duro 3. FICHAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS SEGÚN SU CLASIFICACIÓN 3.1 ACEROS AL CARBONO 3.1.1 BAJO CARBONO 3.1.2 MEDIO CARBONO 3.1.3 ALTO CARBONO - AIS SAE 1020 - AISI / SAE 1045
  • 8. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co - AISI / SAE 1060 - AISI / SAE 12L14 3.2 ACEROS DE BAJA Y MEDIA ALEACIÓN - AISI / SAE 4140 - AISI / SAE 4340 - AISI / SAE 8620 - AISI / SAE 9840 3.3 ACEROS ALEADOS 3.3.1 BARRAS PERFORADAS - SAE 1518 - ST-52 3.3.2 ACEROS INOXIDABLES 3.3.2.1 Aceros Inoxidables Ferríticos - AISI 409 - AISI 430 3.3.2.2 Aceros Inoxidables Martensitícos - AISI 410 - AISI 416 3.3.2.3 Aceros Inoxidables Austeníticos - AISI 304 / 304L - AISI 316 / 316L 3.3.2.4 Aceros Inoxidables Refractarios 3.3.2.5 Acero Plata 3.4 FUNDICIONES 3.4.1 MÉTODO DE OBTENCIÓN – FABRICACIÓN 3.4.2 VENTAJAS 3.4.3 BENEFICIOS POR PROCESO DE COLADA CONTINUA 3.4.4 APLICACIONES MÁS COMUNES 3.5 HIERRO FUNDIDO GRIS – Aplicaciones típicas 3.5.1 HIERRO GRIS / FC200 PERLÍTICO/FERRÍTICO 3.5.2 HIERRO GRIS / FC300 PERLÍTICO 3.6 HIERRO NODULAR 3.6.1 HIERRO NODULAR FERRÍTICO/PERLÍTICO FE45012 3.6.2 HIERRO NODULAR PERLÍTICO/FERRÍTICO FE55006 3.7 TRATAMIENTOS TÉRMICOS PARA LOS HIERROS FUNDIDOS GRISES Y NODULARES 3.8 INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA DE LAS FUNDICIONES
  • 9. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 4 MATERIALES NO FERROSOS 4.1 BRONCE 4.1.1 BRONCES DE CAÑÓN 4.1.2 BRONCES AL ESTAÑO 4.1.3 BRONCES PLOMADOS 4.1.4 BRONCES AL ALUMINIO 4.1.5 BRONCES AL MANGANESO FICHAS TÉCNICAS - SAE 40 - SAE 63 - SAE 62 - SAE 64 - SAE 620 - SAE 65 4.2 ALUMINIO 4.2.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS 4.2.2 APLICACIONES 5 FICHAS TÉCNICAS DE LAS PLANCHAS (LAMINAS) 5.1 LAMINAS HOT ROLLED – LAMINADAS EN CALIENTE 5.1.1 CALIDAD ESTRUCTURAL - ASTM A36 - ASTM A-283 GR C - ASTM A-131 GR C - NAVAL 5.1.2 PLACAS DE CALIDAD PARA RECIPIENTES A PRESIÓN - ASTM A-516 GR 70 - ASTM A-285 GR C - ASTM A-515 GR 70 5.1.3 PLACAS DE ALTA RESISTENCIA / BAJA ALEACIÓN - ASTM A-572 GR 50 - ASTM A-588 GR B 5.2 LAMINAS DE ACERO 1045 5.3 LAMINA DE ACERO ANTIDESGASTE - ABRAZO 400 - RAEX 5.3.1 COMPARACIÓN DE REFERENCIAS EN LAMINA ANTIDESGASTE 5.4 LAMINA ALFAJOR 5.5 LAMINA GALVANIZADA 5.6 LAMINA ACEITADA Y DECAPADA 5.7 LAMINA MARCAHVANTI (ATIZADA) PARA ENCOFRADO DE TÚNELES 5.8 MALLAS ELECTROSOLDADAS PARA REFUERZOS DE CONCRETO
  • 10. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 6 CONCEPTOS GENERALES DE SOLDADURA 6.1 LA SOLDADURA COMO UNIÓN METÁLICA 6.2 NATURALEZA DE LAS SUPERFICIES METÁLICAS 6.3 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA 6.4 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA 6.5 LA SOLDADURA ELECTRICA POR ARCO 6.5.1 SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO MANUAL CON ELECTRODO METÁLICO REVESTIDO 6.5.2 NOCIONES DE ELECTRICIDAD CON RELACIÓN AL ARCO ELECTRICO 6.5.3 MAQUINAS DE SOLDAR POR ARCO ELECTRICO 6.5.3.1 Clases de máquina para soldar por arco eléctrico 6.5.4 CARACTERÍSTICA ESTÁTICA Y DINÁMICA 6.5.5 CICLOS DE TRABAJO 6.6 SIMBOLOGÍA EN LA SOLDADURA 6.6.1 UBICACIÓN ESTÁNDAR DE LOS ELEMENTOS DE SIMBOLOGÍA EN LA SOLDADURA 6.7 PROBLEMAS Y EFECTOS COMUNES EN LA SOLDADURA DE ARCO 7 TABLAS TÉCNICAS DE CONSULTA
  • 11. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co ÍNDICE DE TABLAS pág. Tabla 1 – Elementos de aleación en los aceros Tabla 2 – Sistemas de designación de los tipos de aceros Tabla 3 – Nomenclatura SAE para los aceros Tabla 4 – Composición química para los aceros al carbono Tabla 5 – Equivalencias de normas para los aceros al carbono Tabla 6 – Composición química para los aceros de baja y media aleación Tabla 7 – Equivalencias de normas para los aceros de baja y media aleación Tabla 8 – Características y aplicaciones de los aceros inoxidables Tabla 9 – Composición química de los aceros inoxidables ferríticos Tabla 10 – Composición química de los aceros inoxidables martensíticos Tabla 11 – Composición química de los aceros inoxidables austeniticos Tabla 12 – Propiedades de los aceros inoxidables refractarios Tabla 13 – Peso teórico para los aceros inoxidables redondos (kg/m) Tabla 14 – Aplicaciones de las fundiciones Tabla 15 – Aplicaciones típicas en Hierro Gris Tabla 16 – Dureza y límite de resistencia a la tracción del FC 200 Tabla 17 – Dureza y límite de resistencia a la tracción del FC 300 Tabla 18 – Aplicaciones típicas del Hierro Nodular Tabla 19 – Propiedades mecánicas del hierro gris y del hierro nodular Tabla 20 – Propiedades químicas y físicas de los Bronces Tabla 21 – Características técnicas del Aluminio Tabla 22 – Composición química de los aceros ASTM A-36 Tabla 23 – Requerimientos de tensión para aceros ASTM A-36 Tabla 24 – Comparación de referencias en lamina antidesgaste Tabla 25 – Dimensiones de grafiles Tabla 26 – Designación, dimensiones y cuantía de refuerzo para mallas electrosoldadas
  • 12. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co Tabla 27 – Tolerancias dimensionales de mallas electrosoldadas Tabla 28 – Grafiles para mallas electrosoldadas – Propiedades mecánicas Tabla 29 – Requisitos de resistencia al cortante en soldadura – Mallas electrosoldadas Tabla 30 – Problemas y defectos comunes en la soldadura al arco Tabla 31 – Definición de las unidades básicas del Sistema Internacional de medidas Tabla 32 – Unidades deivadas del Sistema Internacional de medidas Tabla 33 – Prefijos del Sistema Internacional de medidas Tabla 34 – Unidades básicas en diferentes sistemas de unidades Tabla 35 – Factores de conversión de unidades básicas y derivadas Tabla 36 – Fórmulas Tabla 37 – Tablas de Conversión de Dureza - Basado en Brinell (Aproximado) Tabla 38 – Conversión de pulgadas a milimetros Tabla 39 – Medidas entre aristas de cuadrados – hexagonos y octágonos Tabla 40 – Pesos teóricos para los aceros (kg/m) Tabla 41 – kg/m para Barras Perforadas Tabla 42 – Tolerancias de suministro para Barras Perforadas Tabla 43 – Aplicaciones de los Bronces Tabla 44 – Efecto de las propiedades mecánicas por los elementos de aleación Tabla 45 – Símbolos del Mecanizado – Calidad Superficial Tabla 46 – Profundidad aproximada de la capa cementada con diferentes temperaturas y tiempos (pulgadas) Tabla 47 – Profundidad aproximada de la capa cementada con diferentes temperaturas y tiempos (pulgadas) Tabla 48 – Mecanizado - Tolerancias ISO Tabla 49 – Aceros para refuerzos de concreto (BARRAS Y ALAMBRONES) Tabla 50 – Peso Teórico para Acero Inoxidable redondos Tabla 51 – Tabla de Pesos Teoricos Para Hierro Gris Nodular Tabla 52 – Comparación entre normas para Lamina Estructural al Carbono Tabla 53 – Laminas COLD ROLLED o Laminadas en Frío Tabla 54 – Dimensiones y pesos de laminas comerciales
  • 13. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co Tabla 55 – Dimensiones y pesos de planchas comerciales Tabla 56 – Laminas Galvanizadas - Especificaciones Técnicas Tabla 57 – Dimensiones y pesos de laminas de acero Galvanizado Tabla 58 – Tabla de pesos teóricos para ALUMINIOS Tabla 59 – LAMINAS DE ACERO INOXIDABLE Tabla 60 – Peso teórico aproximado de las laminas de acero inoxidable Tabla 61 – Perfiles tipo Americano – Calidades de aceros y tolerancias Tabla 62 – Ángulo tipo americano de lados iguales Tabla 63 – Ángulo de lados iguales (milimétricos) Tabla 64 – Perfil U o C estándar americano Tabla 65 – Perfiles en U o C estándar europeo – UPN y perfil C sección pequeña Tabla 66 – Tolerancias de perfiles estructurales: U, UPN, UAP, C Tabla 67 – Perfil I liviano de alas paralelas – IPE Tabla 68 – Perfil I estándar americano – S Tabla 69 – Perfil I estándar europeo – IPN Tabla 70 – Tolerancias de perfiles estructurales: IPN, IPE, HE, HD, HP, UB, UC, W Tabla 71 – Perfil H americano de ala ancha o WF Tabla 72 – Perfil H europeo de ala ancha – HEA Tabla 73 – Perfil H de ala ancha (columnas) HD Tabla 74 – Perfil H de ala extraancha – HL y HX Tabla 75 – Perfil H de ala ancha (pilotes) - HP Tabla 76 – Equivalencias entre perfiles europeos (IPE, HE, IPN, HD) y americanos (WF y S) Tabla 77 – Platinas calidad comercial laminada en Caliente Tabla 78 – Tubería de acero estructural CUADRADA Tabla 79 – Tubería de acero estructural REDONDA Tabla 80 – Tubería de acero estructural RECTANGULAR Tabla 81 – Tubería de acero negra y galvanizada – CERRAMIENTO Tabla 82 – Tubería de Acero para fabricación de muebles – REDONDOS
  • 14. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co Tabla 83 – Tubería de Acero para fabricación de muebles – CUADRADOS Tabla 84 – Tubería de Acero para fabricación de muebles – RECTANGULAR Tabla 85 – Tubería de Acero carbón para CONDUCCIÓN (SCH) Tabla 86 – Perlines Tabla 87 – Barras Corrugadas Tabla 88 – Acero Figurado Tabla 89 – Especificación de los Rieles - Carriles Ligeros Tabla 90 – Especificación de los Rieles - Carriles Pesados Tabla 91 – Especificación de los Rieles - Carriles Grúa Tabla 92 – Especificación de los Rieles - Carriles Especiales Tabla 93 – Especificación de los Rieles - Carriles Garganta Tabla 94 – Propiedades mecánicas de los carriles ligeros y pesados Tabla 95 – GRADOS DE ACEROS Y COMPOSICIONES QUIMICAS CARRILES LIGEROS Y PESADOS Tabla 96 – Propiedades mecánicas de los carriles grúa según norma DIN 536 Tabla 97 – Propiedades mecánicas de los carriles especiales Tabla 98 – Propiedades mecánicas de los carriles de garganta / tranvíaDE GARGANTA/TRANVIA Tabla 99 – Tabla resumen de aceros para herramienta Tabla 100 – Desviaciones permitidas para dimensiones lineales Tabla 101 – Calibre de alambres lisos
  • 15. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co ÍNDICE DE FIGURAS pág. Figura 1 – Clasificación del acero Figura 2 – Diagrama Fe – C Figura 3 – Microestructura de las fundiciones Figura 4 – Diagrama de fase Fe – C para las fundiciones Figura 5 – Proceso de fundición continúa Figura 6 – Componentes hidráulicos de las fundiciones Figura 7 – Microestructura del Hierro Gris Perlítico / Ferrítico Figura 8 – Gráfico del límite de resistencia a la tracción en diferentes puntos de la sección – FC 200 Figura 9 – Microestructura del Hierro Gris Perlítico Figura 10 – Gráfico del límite de resistencia a la tracción en diferentes puntos de la sección – FC 300 Figura 11 – Microestructura del Hierro Nodular Ferrítico / Perlítico FE 45012 Figura 12 – Gráfico del límite de resistencia a la tracción y límite de fluencia del hierro nodular FE 45012 Figura 13 – Microestructura del Hierro Nodular Perlítico / Ferrítico FE 55006 Figura 14 – Gráfico del límite de resistencia a la tracción y límite de fluencia del hierro nodular FE 55006 Figura 15 – Dimensiones para las mallas electrosoldadas Figura 16 – Fusión de un electrodo Figura 17 – Flujo eléctrico Figura 18 – Polaridad directa Figura 19 – Polaridad invertida Figura 20 – Fuente de poder a tensión constante Figura 21 – Fuente de poder a corriente constante Figura 22 – Ubicación estándar de los elementos de simbología en la soldadura Figura 23 – Simbología para soldadura en filetes Figura 24 – Simbología para soldadura de tope con bisel
  • 16. GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co GUÍA Y TABLAS TÉCNICAS DE LOS ACEROS Departamento de Ingeniería Compilado por: Ing. Arley Alberto Peña Puerta Ing. Hugo Alexander Rendón Marín MEDELLÍN Enero de 2013
  • 17. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 18 Apreciado lector Ferrocortes S.A.S pone a su disposición la guía y tablas técnicas de los diferentes productos nacionales e importados que distribuye nuestra compañía. Consideramos de gran importancia la consulta que sobre éste pueda hacerse en su departamento de Compras y de Ingeniería; ya que en él se suministra la información técnica y comercial de los productos que se comercializan en el mercado nacional. La información técnica recopilada en este libro, esta basada según las normas ASTM, ASME, NTC, normas europeas y de las especificaciones dadas directamente por los fabricantes. Debido a que la información contenida en este libro es de libre y voluntaria aplicación, Ferrocortes S.A.S y los ingenieros encargados de su desarrollo no se comprometen por el uso inadecuado o erróneo de la información en él contenida. Cualquier consulta sobre los productos o servicios, gustosamente la podemos atender a través de nuestros asistentes técnicos comerciales.
  • 18. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 19 11.. GGEENNEERRAALLIIDDAADDEESS DDEE LLAA CCOOMMPPAAÑÑÍÍAA FERROCORTES S.A.S., es una empresa vinculada al sector metalmecánico, dedicada a la distribución e importación de aceros especiales y de ferretería pesada para la grande, mediana y pequeña empresa. Cuenta con dos sedes en la ciudad de Medellín y una sucursal en la ciudad de Cartagena, lugar estratégico del Caribe colombiano. Creada desde 1985 Ferrocortes no ha parado de progresar, se caracteriza por tener un espíritu de constante crecimiento humano y tecnológico, avanzando siempre con una mentalidad creativa e innovadora, que la posicionan como una de las empresas líderes del sector. Ferrocortes S.A.S cuenta con un selecto grupo de Ingenieros y Asesores comerciales que atienden sus requerimientos y necesidades, además contamos con un personal calificado, que en su ser y actuar, trabajan con calidad, disponiendo de los mejores medios, recursos y tecnología de punta que aseguren el logro de los objetivos organizacionales y la satisfacción de nuestros clientes. Constantemente estamos comprometidos con el mejoramiento de cada una de nuestras líneas de producción, buscando fortalecer nuestros procesos de cara a la calidad, Por este motivo estamos certificados desde el año 2003 bajo la norma ICONTEC NTC ISO 9001, lo que nos compromete aún más hacia la satisfacción de nuestros clientes. Ferrocortes es una empresa líder del sector, su enfoque está dirigido a los procesos de corte de lamina en pantógrafos CNC de alta definición, doblado y rolado de lamina en máquinas CNC, corte en Cizalla CNC, perforaciones con taladro fresador radial, cortes con sierras sin fin CNC, servicios de rectificado y canteado, desarrollo y fabricación de partes y componentes para maquinaria pesada en industrias del sector petrolero, minero, constructor, cementero, naval, textil, metalmecánico, entre otras. Nuestras plantas están dotadas con sistemas de puente grúa de hasta 10 toneladas de capacidad de carga los cuales nos permiten manipular materiales de gran formato en tiempo óptimo. Dentro de los productos que se han desarrollado se encuentran:  Baldes para retroexcavadoras  Partes para plantas de asfalto  Plantas trituradoras (Industria cementera)  Partes para vibro-compactadores  Cilindros para aplanadora  Tanques para almacenamiento de combustible, compresores  Laminas atizadas  Entre otras fabricaciones Importando de las más grandes siderúrgicas a nivel mundial y acompañados de un Sistema de Gestión de Calidad, Ferrocortes garantiza que a través de sus procesos se obtienen productos que satisfacen las necesidades y expectativas del cliente.
  • 19. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 20 1.1 DIRECCIONAMIENTO ESTRATÉGICO El direccionamiento estratégico es el enfoque que dirige la empresa hacia el logro de sus objetivos y desarrollo futuro. La misión de empresa, la política de calidad, y los objetivos de calidad, de Ferrocortes S.A.S y los principios básicos que las soportan constituyen el direccionamiento estratégico para el desarrollo de todas las actividades industriales y comerciales de la organización. El direccionamiento estratégico ha sido expresado por la Gerencia, publicado, y difundido a todos los niveles de la compañía en los términos contenidos en los siguientes documentos: 1.1.1 NUESTRA MISIÓN: Somos una empresa importadora, distribuidora y comercializadora de aceros especiales y ferretería pesada, contamos con maquinaria de última generación para su procesamiento, cumpliendo con las normas técnicas que garantizan la calidad del producto. Nuestras diferentes líneas de productos están dirigidas a las grandes, medianas y pequeñas empresas del sector industrial y de servicios, logrando así la preferencia de nuestros clientes en relación costo – beneficio. Contamos con un personal calificado, que en su ser y actuar, trabajan con calidad, disponiendo de los mejores medios, recursos y tecnología de punta que aseguren el logro de los objetivos organizacionales y la satisfacción de nuestros clientes. 1.1.2 NUESTRA VISIÓN: Ferrocortes S.A.S. se consolidará para el año 2014 en una empresa innovadora dentro del sector metalmecánico, brindando un excelente servicio de comercialización, distribución y procesamiento de Aceros Especiales y Ferretería Pesada, siendo este parte integral de la gestión de calidad y la estrategia fundamental, para lograr incrementar la competitividad empresarial en términos de calidad, tecnología, tiempos de entrega y precios competitivos, generando así, valor a sus clientes, accionistas y empleados. 1.1.3 NUESTRA POLÍTICA DE CALIDAD: Ferrocortes S.A.S se compromete a suministrar aceros especiales y ferretería pesada propia a la industria colombiana y proporcionar su procesamiento, buscando la calidad en el servicio y la satisfacción del cliente, ajustándose a las normas técnicas aplicables y cumplimiento de requisitos. Nos apoyamos en personal humano competente y en tecnología adecuada, que contribuye al mejoramiento continuo del sistema de gestión de la calidad mediante la optimización de los recursos. 1.1.4 OBJETIVOS DE CALIDAD - Generar la satisfacción plena de nuestros clientes creando soluciones efectivas, impactantes y diferenciadoras, para cumplir las metas, ser una empresa rentable, eficiente y en constante desarrollo. - Consolidar un sistema de gestión de la calidad, que permita el mejoramiento continuo de nuestros procesos. - Mantener a nuestro talento humano motivado, capacitado, listo para afrontar los nuevos retos que el mercado exija y orientado al logro de objetivos. - Generar rentabilidad para todos los niveles de la organización, mediante la optimización de recursos. - Tener proveedores aliados que aseguren el suministro de materiales e insumos en condiciones ideales y procesos que garanticen una excelente calidad de nuestros productos y servicios.
  • 20. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 21 MMAARRCCOO MMEETTOODDOOLLÓÓGGIICCOO Los metales y las aleaciones empleados en la industria y en la construcción pueden dividirse en dos grupos principales: Materiales FERROSOS y NO FERROSOS. Ferroso viene de la palabra Ferrum que los romanos empleaban para el fierro o hierro. Por lo tanto, los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero. Los materiales No Ferrosos no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas. Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado es el ACERO. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones. 22.. EELL AACCEERROO El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades. En una especificación se pueden establecer requisitos de soldabilidad, dureza, resistencia a la corrosión atmosférica, composición química, metalografía, tamaño de grano y propiedades mecánicas. Normalmente las especificaciones contienen información sobre como hacer los ensayos y evaluarlos. Existen varios organismos que clasifican y producen especificaciones para los aceros, las más relevantes son: ASTM: Sociedad Americana de pruebas de Materiales. Es una asociación técnica y científica que desarrolla normas para efectuar pruebas de materiales, sistemas y productos internacionalmente, también posee un sistema de clasificación y especificación para los aceros, los clasifica de acuerdo a la forma (láminas, barras, tubos) o a los productos fabricados de aceros (calderas, recipientes a presión, estructuras, entre otras). ASME: Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. Este organismo ha desarrollado, entre otros, los códigos y normas para la fabricación de recipientes a presión y calderas, así como la clasificación de soldaduras. AISI: Sociedad dedicada a los fabricantes de hierro y acero, proporcionando estadísticas de la producción del acero, así como manuales y publicaciones referentes al hierro y el acero. SAE: Sociedad de Ingenieros Automotrices. Es un organismo dedicado a promover el arte, las ciencias y las normas y prácticas de diseño y construcciones en relación con automóviles, mecanismos autopropulsados y todo lo concerniente al ramo, incluida la soldadura.+ SAE: Clasifica los aceros dentro de los límites de composición química AISI: Colabora con SAE y crea los mismos números pero usa diferentes prefijos y sufijos.
  • 21. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 22 AISI-SAE: Usan cuatro dígitos para los aceros XXXX AWS: Sociedad Americana de Soldadura. Este organismo se dedica a desarrollar y difundir la ciencia de la soldadura, así como códigos y normas concernientes a la soldadura. AWS D1.1-XY: Código para soldaduras de estructura metálica estática. AWS D1.4-XY: Código para soldaduras de aceros de refuerzos (60000psi). AWS D1.5-XY: Código para soldaduras de estructura metálica dinámicas. AWS D14.1-XY: Código de soldaduras para estructuras de puente grúa. XY: Último año de actualización o revisión ANSI: Conocido como el Instituto de Normas de los Estados Unidos, dedicada a la publicación de normas, en cooperación con sociedades de ingeniería, comerciantes y otras sociedades gubernamentales a fines. API: Instituto Americano del Petróleo. Es un organismo dedicado a la investigación y desarrollo de todo lo relacionado con el petróleo, publicando normas y especificaciones como las relacionadas con la soldadura de tanques de almacenamiento no sometidos a presión, equipos de procesos a la petroquímica, tubería API 350, API 620 de conducción de alta resistencia, tuberías de oleoductos y gaseoductos o conducción de combustibles API 1104. 2.1 CLASIFICACIÓN DEL ACERO Figura 1. Clasificación del Acero
  • 22. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 23 Fabricación del Acero – Proceso semi-integrado
  • 23. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 24 2.1.1 ACEROS AL CARBONO Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas. Los aceros al carbono se clasifican en: 2.1.1.1 Aceros de bajo carbono (0.008% -0.25% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de aceros son: dúctiles, buena soldabilidad, buena maquinabilidad, no son buenos para la fatiga. Dentro de las aplicaciones podemos encontrar láminas, tuberías, alambres, varillas, perfilería, flejes, placas, entre otras. 2.1.1.2 Aceros de medio carbono (0.25% -0.60% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de aceros son: buena resistencia, buena soldabilidad, buena maquinabilidad, son dúctiles. Dentro de las aplicaciones podemos encontrar los aceros estructurales, árbol de levas, ejes, bielas, piezas forjadas, entre otras. 2.1.1.3 Aceros de alto carbono (0.60% -2.11% de Carbono): Algunas de las propiedades de este tipo de aceros son: materiales muy duros, frágiles, bajo soldabilidad, se pueden deformar en frio o en caliente. Dentro de las aplicaciones podemos encontrar brocas, limas, buriles, herramientas pequeñas de torno, resortes, martillos, rieles cigüeñales, entre otras. 2.1.2 ACEROS ALEADOS Se da la denominación a los aceros aleados aquellos que contienen además de hierro y carbono, otros elementos que se añaden para aumentar su resistencia. Dentro de los aceros aleados podemos encontrar: 2.1.2.1 Aceros estructurales: Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6.0%. 2.1.2.2 Aceros para herramientas: Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar. 2.1.2.3 Aceros Especiales: Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos 2.1.3 ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería
  • 24. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 25 necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios. 2.1.4 ACEROS DE ALTA ALEACIÓN - INOXIDABLES Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurecen los alimentos y pueden limpiarse con facilidad. Los aceros inoxidables a su vez se clasifican en: Ferriticos, Martensiticos, Austeniticos y Dúplex 2.2ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LOS ACEROS (COMPONENTES) Elemento Símbolo Descripción Aluminio Al Es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. También reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros Azufre S Se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar porosidad en las soldaduras. Carbono C Es el elemento de aleación más efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero. Boro B Este elemento logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto marcado en el endurecimiento del acero, ya que también se combina con el carbono para formar los carburos que dan al acero características de revestimiento duro. Cobalto Co Es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la capacidad de endurecimiento. Sin embargo, se puede usar en aplicaciones donde se requiere un revestimiento duro para servicio a alta temperatura, ya que produce una gran cantidad de solución sólida endurecedora, cuando es disuelto en ferrita o austenita. Cobre Cu Este elemento aumenta la resistencia a la corrosión de aceros al carbono. Cromo Cr Es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento. Así mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión. El Cromo es un elemento revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, entre otros.
  • 25. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 26 Elemento Símbolo Descripción Fosforo P Se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad. Manganeso Mn Es uno de los elementos fundamentales e indispensables, está presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de austenita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento. Molibdeno Mo También es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la profundidad de endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. El Molibdeno es el elemento más efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por templado. Los aceros inoxidables austeníticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión. Nitrógeno N Puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la formación de austenita. También, para reducir la cantidad de Níquel en los aceros inoxidables. El Nitrógeno afecta las propiedades mecánicas del acero. Níquel Ni Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la resistencia a la corrosión. Ofrece propiedades únicas para soldar Fundición. Plomo Pb Es un ejemplo de elemento casi insoluble en hierro. Se añade plomo a muchos tipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad. Titanio Ti Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras. Tungsteno W Se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura. El Tungsteno también forma carburos, que son excepcionalmente duros, dando al acero una gran resistencia al desgaste, para aplicaciones de revestimiento duro o en acero para la fabricación de herramientas. Vanadio V Facilita la formación de grano pequeño y reduce la pérdida de resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de endurecimiento. Así mismo, es un formador de carburos que imparten resistencia al desgaste en aceros para herramientas, herramientas de corte, entre otras. Tabla 1. Elementos de aleación en los aceros (componentes)
  • 26. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 27 2.3PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 2.3.1 RESISTENCIA AL DESGASTE Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material. 2.3.2 TENACIDAD Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto). 2.3.4 MAQUINABILIDAD Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta. 2.3.4 DUREZA Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Su unidad de medición más representativa se da en BRINELL (HB) o ROCKWEL (HR). 2.4 CLASIFICACIÓN AISI/SAE DE LOS ACEROS La inmensa variedad de aceros que pueden obtenerse por los distintos porcentajes de carbono y sus aleaciones con elementos como el cromo, níquel, molibdeno, vanadio, entre otros, ha provocado la necesidad de clasificar mediante nomenclaturas especiales, que difieren según la norma o casa que los produce para facilitar su conocimiento y designación. El sistema de designación AISI/SAE utiliza cuatro dígitos para designar los aceros al carbono y aceros aleados. Los dos últimos dígitos indican el contenido, de carbono en centésimas de porcentaje. Para aceros al carbono el primer dígito es 1. Los aceros al carbono corrientes se designan 10XX (ejemplo 1045 es acero al carbono con 0.45% de carbono). En los aceros aleados los dos primeros dígitos indican los principales elementos de aleación y sus rangos. A veces se intercalan letras después de los dos primeros dígitos para indicar otra característica (B indica Boro, L indica Plomo). También pueden usarse prefijos (M indica calidad corriente, E indica horno eléctrico, H indica endurecible) 2.4.1 TIPOS DE ACERO – SISTEMA DE DESIGNACIÓN DE ACUERDO A SU COMPOSICIÓN Prefijo Elemento(s) Prefijo Elemento(s) Prefijo Elemento(s) 1 Carbono 4 Molibdeno 8 Triple aleación 2 Níquel 5 Cromo 9 Silicio – Manganeso 3 Níquel – Cromo 6 Cromo – Vanadio Tabla 2. Sistema de designación de los tipos de acero
  • 27. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 28 2.4.1.1 Aceros al Carbono  10XX Simple Carbono: Ejemplos: Acero 1016, Acero 1010, Acero 1026 Aplicaciones: Ejes, pasadores, tornillos, tuercas, remaches, grapas, entre otros. Acero 1045 - Aplicaciones: Pernos, engranajes, rieles para cigüeñales, martillos, palas, entre otros.  11XX Resulfurado (Azufre): Ejemplos: Acero 1108 Aplicaciones: Tornillos, tuercas, casquillos, bujes, entre otros.  12XX Resulfurado y Refosforado (Azufre y Fosforo): Ejemplos: Acero 1212 – 12L14 Aplicaciones: Tornillería, acoples, bujes, casquillos, entre otros. 2.4.1.2 Aceros al Manganeso  13XX: Mn 1.75%  15XX: Mn 5.00%: Ejemplos: Acero 1518 Aplicaciones: Piñones, cojinetes, camisas, entre otros. 2.4.1.3 Aceros al Níquel  23XX: Ni 3.50%  25XX: Ni 5.00% 2.4.1.4 Aceros al Níquel – Cromo  31XX: Ni 1.25% - Cr 0.80%  32XX: Ni 1.75 % - Cr 1.07%  33XX: Ni 3.50% - Cr 1.50% 2.4.1.5 Aceros al Molibdeno  40XX: Mo 0.52% 2.4.1.6 Aceros al Cromo – Molibdeno  41XX: Cr 0.50% - Mo 0.50% (Aceros para temple): Ejemplos: Acero 4140 - Para altos esfuerzos de fatiga y torsión Aplicaciones: Ejes, bielas, arboles de transmisión, arboles de turbina a vapor, taladros, brocas, entre otros. 2.4.1.7 Aceros al Níquel – Cromo – Molibdeno  43XX: Ni 1.82% -Cr 0.50% -Mo 0.25% (Aceros para temple): Ejemplos: Acero 4340 - Para altos esfuerzos de fatiga y torsión Aplicaciones: Ejes de transmisión, discos para frenos, cigüeñales, engranajes, entre otros.  86XX: Ni 0.55% -Cr 0.50% -Mo 0.20%: Ejemplos: Acero 8620 Aplicaciones: Piñones para cajas, cigüeñales, ejes sin fin, engranajes, entre otros.
  • 28. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 29 2.4.1.8 Aceros al Cromo  50XX: Cr 0.65%  51XX: Cr 1.25%: Ejemplos: Acero 5160 Aplicaciones: Cuchillas cortamaleza, barras de torsión, cuchillas para corte en frio de metales, piezas sometidas al desgaste, entre otros. 2.4.2.9 Aceros al Cromo -Vanadio  61XX: Cr 0.60% - V 0,15% 2.4.2.10 Aceros al Silicio –Manganeso  92XX: Si 1.40% - Mn 0.85% 2.4.2 RESUMEN CLASIFICACIÓN SAE DE LOS ACEROS Tabla 3 – Nomenclatura SAE para los aceros
  • 29. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 30 2.5 CONSTITUCIÓN DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO El hierro técnicamente puro, es decir, con menos de 0.008% de carbono, es un metal blanco azulado, dúctil y maleable, cuyo peso específico es 7.87. Funde de 1536.5ºC a 1539ºC reblandeciéndose antes de llegar a esta temperatura, lo que permite forjarlo y moldearlo con facilidad. El hierro es un buen conductor de la electricidad y se imanta fácilmente. 2.5.1 FORMAS ALOTRÓPICAS DEL HIERRO El hierro cristaliza en la variedad alfa hasta la temperatura de 768ºC. La red espacial a la que pertenece es la red cúbica centrada en el cuerpo (BCC). La distancia entre átomos es de 2.86 Å. El hierro alfa no disuelve prácticamente en carbono, no llegando al 0.008% a temperatura ambiente, teniendo como punto de máxima solubilidad a T=723ºC (0,02%). La variedad beta existe de 768ºC a 910ºC. Cristalográficamente es igual a la alfa, y únicamente la distancia entre átomos es algo mayor: 2.9 Å a 800ºC y 2905ºC a 900ºC. La variedad gamma se presenta de 910ºC a 1400ºC. Cristaliza en la estructura FCC. El cubo de hierro gamma tiene más volumen que el de hierro alfa. El hierro gamma disuelve fácilmente en carbono, creciendo la solubilidad desde 0.85% a 723ºC hasta 1.76% a 1130ºC para decrecer hasta el 0.12% a 1487ºC. Esta variedad de Fe es magnética. La variedad delta se inicia a los 1400ºC, observándose, entonces una reducción en el parámetro hasta 2.93Å, y un retorno a la estructura BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.007% a 1487ºC. Esta variedad es poco interesante desde el punto de vista industrial. A partir de 1537ºC se inicia la fusión del Fe puro. 2.5.2 ALEACIONES HIERRO - CARBONO El hierro puro apenas tiene aplicaciones industriales, pero formando aleaciones con el carbono (además de otros elementos), es el metal más utilizado en la industria moderna. A la temperatura ambiente, salvo una pequeña parte disuelta en la ferrita, todo el carbono que contienen las aleaciones Fe-C está en forma de carburo de hierro (CFe3). Por eso, las aleaciones Fe-C se denominan también aleaciones hierro-carburo de hierro. Las aleaciones con contenido de C comprendido entre 0.03% y 1.76% tienen características muy bien definidas y se denominan aceros. Los aceros de cualquier proporción de carbono dentro de los límites citados pueden alearse con otros elementos, formando los denominados aceros aleados o aceros especiales. Algunos aceros aleados pueden contener excepcionalmente hasta el 2.5% de C. Los aceros generalmente son forjables, y es ésta una cualidad muy importante que los distingue. Si la proporción de C es superior a 1.76% las aleaciones de Fe-C se denominan fundiciones, siendo la máxima proporción de C aleado del 6.67%, que corresponde a la cementita pura. Las fundiciones, en general, no son forjables. En las aleaciones Fe-C pueden encontrarse hasta once constituyentes diferentes, que se denominan: ferrita, cementita, perlita, austenita, martensita, troostita sorbita, bainita, ledeburita, steadita y grafito. A continuación mencionaremos las características de las más importantes:
  • 30. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 31 2.5.2.1 Ferrita: Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm 2 , llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de todas estas características, presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución sólida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano más irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformación en estado sólido, mientras que la austenita, procede de la solidificación. La ferrita en la naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaña a la perlita en:  Cristales mezclados con los de perlita (0.55% C)  Formando una red o malla que limita los granos de perlita (0.55% a 0.85% de C)  Formando agujas en dirección de los planos cristalográficos de la austenita. 2.5.2.2 Cementita: Es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Cristaliza formando un paralelepípedo ortorrómbico de gran tamaño. Es magnética hasta los 210ºC, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnéticas. Aparece como:  Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos perlíticos.  Componente de la perlita laminar.  Componente de los glóbulos en perlita laminar.  Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C) 2.5.2.3 Perlita: Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm 2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita está formado por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es más borrosa y se denomina perlita sorbítica. Si la perlita laminar se calienta durante algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica (723ºC), la cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominación de perlita globular. 2.5.2.4 Austenita: Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida, por inserción, de carbono en hierro gamma. La proporción de C disuelto varía desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este último porcentaje de máxima solubilidad a la temperatura de 1130ºC.La austenita en los aceros al carbono, es decir, si ningún otro elemento aleado, empieza a formarse a la temperatura de 723ºC. También puede obtenerse una estructura austenítica en los aceros a temperatura ambiente, enfriando muy rápidamente una probeta de acero de alto contenido de C a partir de una temperatura por encima de la crítica, pero este tipo de austenita no es estable, y con el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien cementita y perlita. Excepcionalmente, hay algunos aceros al cromo-niquel denominados austeníticos, cuya estructura es austenítica a la temperatura ambiente. La austenita está formada por cristales cúbicos de hierro gamma con los átomos de carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305 Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm 2 y un alargamiento de un 30 %. No presenta propiedades magnéticas.
  • 31. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 32 2.5.2.5 Martensita: Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los átomos de C pueden difundirse hacia afuera de la estructura austenítica. De este modo, los átomos de Fe se mueven ligeramente para convertir su estructura en una tipo BCC. Esta transformación gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de nucleación y crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento no habrá tiempo suficiente para que el carbono se difunda en la solución y, aunque tiene lugar algún movimiento local de los átomos de Fe, la estructura resultante no podrá llagar a ser BCC, ya que el carbono está “atrapado” en la solución). La estructura resultante denominada martensita, es una solución sólida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razón para la alta dureza de la martensita, ya que como los átomos en la martensita están empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformación (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansión que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformación plástica de la matriz. Después de la cementita es el constituyente más duro de los aceros. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporción de carbono en la martensita no es constante, sino que varía hasta un máximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad con el contenido de carbono. Su dureza está en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecánica varía de 175 a 250 Kg/mm 2 y su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Además es magnética. 2.5.2.6 Bainita: Se forma la bainita en la transformación isoterma de la austenita, en un rango de temperaturas de 250 a 550ºC. El proceso consiste en enfriar rápidamente la austenita hasta una temperatura constante, manteniéndose dicha temperatura hasta la transformación total de la austenita en bainita. 2.5.2.7 Ledeburita: La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono. La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, descomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita 2.5.3 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE LAS ALEACIONES HIERRO - CARBONO La temperatura a que tienen lugar los cambios alotrópicos en el hierro estará influida por los elementos que forman parte de la aleación, de los cuales el más importante es el carbono. La figura que mostramos a continuación muestra la porción de interés del sistema de aleación Fe-C. Contiene la parte entre Fe puro y un compuesto intersticial, llamado carburo de hierro, que contiene un 6.67% de C en peso. Esta porción se llamará diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro. Antes de estudiar este diagrama es importante notar que no se trata de un verdadero diagrama de equilibrio, pues un verdadero equilibrio implicaría que no hubiera cambio de fase con el tiempo. Sin embargo, es un hecho que el compuesto carburo de hierro se descompondrá de una manera muy lenta en hierro y carbono (grafito), lo cual requerirá un período de tiempo muy largo a temperatura ambiente. El carburo de hierro se dice entonces metaestable; por tanto, el diagrama hierro-carburo de hierro, aunque técnicamente representa condiciones metaestables, puede considerarse como representante de cambios en equilibrio, bajo condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas.
  • 32. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 33 Figura 2: Diagrama Fe-C El diagrama muestra tres líneas horizontales que indican reacciones isotérmicas. La solución sólida  se llama austenita. La segunda figura muestra ampliada la porción del diagrama de la esquina superior izquierda. Esta se conoce como región delta, debido a la solución sólida . A 2720ºF se encuentra una línea horizontal que nos marca la reacción peritéctica. Dicha reacción responde a la ecuación: 2.5.3.1 Diagrama Fe – C: La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas. La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico y la reacción que en ella se desarrolla es:
  • 33. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 34 La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento. La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación de la reacción eutectoide que se desarrolla puede expresarse por: En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides. 22..66EENNSSAAYYOOSS PPAARRAA DDEETTEERRMMIINNAARR LLAASS CCAARRAACCTTEERRÍÍSSTTIICCAASS DDEE LLOOSS AACCEERROOSS 2.6.1 ANÁLISIS QUÍMICO Este ensayo tiene por finalidad, determinar la composición química del acero. El método espectrográfico es el más utilizado. Este procedimiento se opera colocando en incandescencia el material a ensayar mediante una potente fuente de calor, tal como un arco voltaico. La luz emitida se descompone por medio de prismas en un espectro, cada línea del espectro corresponde a un determinado elemento químico de la muestra ensayada. 2.6.2 ENSAYOS METALOGRÁFICO El ensayo metalográfico tiene por objeto establecer el estado del acero en un instante de su proceso. Este ensayo concretamente, persigue el estudio de la integridad y estructura del acero. La integridad del acero está determinada por la continuidad o discontinuidad de la masa metálica. Se dice que el acero es integro o continuo, cuando carece de discontinuidades físicas como son: fisuras, sopladuras, micro cavidades de contracción e inclusiones no metálicas.
  • 34. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 35 2.6.3 ENSAYOS MICROSCÓPICOS Este ensayo es muy importante previo al uso del acero porque se adelanta a los resultados prácticos, de esta forma se puede predecir si puede servir para el uso a que está destinado. La misión de los estudios metalográficos es el conocimiento de las propiedades y el comportamiento del acero bajo los determinados tipos de procesos a los que se les somete, creando así las bases para el diseño de la pieza a elaborar. Por la vía microscópica se pueden comprobar los defectos de elaboración y las causas de las averías, roturas, tamaños de grano, así como la estructura del acero en cada parte del proceso. 2.6.4 ENSAYOS MACROSCÓPICOS La macroscopía es la observación hecha a bajos aumentos; en general no superior a 30 ó 40 aumentos, e inclusive a ojo desnudo. Este ensayo se usa para identificar la distribución y el contenido de inclusiones. La macroscopía puede hacerse con una lupa de un solo lente o con un microscopio común de bajo poder, más frecuentemente se suele hacer con un microscopio estereoscópico de bajo poder; éste tiene la ventaja de permitir apreciar la tercera dimensión, con la cual se conoce la profundidad del defecto observado. La macroscopía puede hacerse directamente sobre la zona elegida para la observación o puede ser necesario previamente sensibilizar la falla mediante un reactivo. Para el estudio macroscópico se prepara una superficie plana haciendo un torneado escalonado, un cepillado, rectificado, y finalmente se desbasta con papel de esmeril hasta lija 600. La situación de estas superficies se elige de acuerdo con el fin pretendido para el ensayo, que determina también el tipo de acabado que debe darse. Para este caso es necesario pulir con paño de diamante hasta 1/4 de micra, posteriormente se procede a la observación de la probeta previamente atacada, se analiza y se presentan los resultados. 2.6.5 ENSAYO DE DUREZA Los ensayos de dureza miden la resistencia a la penetración sobre la superficie del acero, efectuada por un objeto duro. Se han diseñado diversas pruebas de durezas, pero las que se utilizan en este caso son el ensayo de dureza Brinell, el ensayo de dureza Rockwell y el ensayo de dureza Vickers (micro dureza). 2.6.5.1 Dureza BRINELL (HB): El ensayo de dureza Brinell consiste en comprimir sobre la superficie del acero una bola de acero de 10 mm de diámetro con una carga de 3000 Kg. Para evitar una huella demasiado profunda en los metales blandos se reduce la carga a 500 Kg. Para los metales muy duros se emplea una bola de carburo de Wolframio para que sea mínima la deformación del penetrador. La carga se aplica durante un tiempo normalizado, usualmente de 30 segundos y después de eliminar la carga, se mide el diámetro de la huella con un microscopio de poco aumento. Debe obtenerse la medida de dos diámetros perpendiculares. La superficie donde se produce la huella debe ser plana, pulida y estar exenta de óxidos, suciedad, cascarilla o materias extrañas para que sea posible determinar con exactitud el diámetro dé la impresión.
  • 35. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 36 La cifra de dureza Brinell (HB) es el resultado de dividir la carga P por el área superficial de la huella. Se emplea la fórmula: En la que: P= Carga Aplicada en Kg. D= Diámetro de la Bola en mm. d= Diámetro de Huella en mm 2.6.5.2 Dureza ROCKWELL (HR): Es uno de los ensayos de dureza más empleados. Su aceptación general se debe a la rapidez, la ausencia de error personal, la capacidad para distinguir bajas diferencias de dureza en los aceros y el pequeño tamaño de huella, que hace posible ensayar sin deteriorar las piezas. El ensayo utiliza la profundidad de penetración, bajo carga constante, como medida de la dureza. El ensayo Rockwell emplea como penetradores una bola de acero, para materiales con resistencia a la tracción de hasta 77 Kg/mm2, y un cono de diamante (penetrador Brale) para los ensayos de mayor resistencia y mayor dureza. El intervalo útil de este ensayo Rockwell C es el comprendido entre 20 y 70 HRC unidades, para materiales más blandos o para materiales delgados que posean una capa cementada o nitrurada de emplea otro ensayo, Rockwell B. 2.6.5.3 Ensayo de Micro Dureza VICKERS (NDV): Esta prueba de micro dureza es una solución a muchos problemas metalúrgicos en los cuales es necesario medir la dureza a superficies de áreas muy pequeñas, forma penetraciones tan pequeñas que se requiere un microscopio para efectuar la medición. Es muy útil para medir el gradiente de dureza en una superficie calibrada, también para medir las determinaciones de dureza de los constituyentes de una micro estructura. En el ensayo de dureza Vickers se emplea como penetrador una pirámide de diamante de base cuadrada. Las caras opuestas de la pirámide forman un ángulo de 1360. Fue elegido porque corresponde aproximadamente a la relación óptima de diámetro de huella de bola en el ensayo Brinell. Por la forma del penetrador se denomina a veces entre los anglosajones, ensayo de dureza con pirámide de diamante y se usan como símbolos de la dureza Vickers las iniciales DPH, VHN o VPH; nosotros empleamos el Símbolo NDV, que es el Número de Dureza Vickers. La dureza Vickers se define como la relación de la carga al área de la superficie de la huella. La ecuación que define la dureza Vickers es: En la que: P = carga aplicada en Kg. d = media de la longitud de las dos diagonales en mm. 680 = ángulo medio formado por las dos caras opuestas de la pirámide de diamante = q/2 donde; q = 1360 2.6.6 ENSAYO DE TRACCIÓN El ensayo de tracción se emplea ampliamente para obtener una información básica sobre la resistencia mecánica de los aceros y como ensayo de recepción para la especificación de los mismos. En el ensayo de tracción se somete la probeta a una fuerza de tracción monoaxial, que va aumentando de forma progresiva y se van midiendo simultáneamente los correspondientes alargamientos. Con los datos de carga y alargamiento se construye una curva esfuerzo - deformación convencional. La resistencia a la tracción es el cociente obtenido al dividir la carga máxima por la sección transversal inicial de la probeta.
  • 36. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 37 2.6.6.1 Deformación o Alargamiento: Cuando se aplica a una probeta una fuerza de tensión uniaxial, se produce una elongación de la probeta en la dirección de la fuerza. Tal desplazamiento se llama deformación. Por definición, la deformación originada por la acción de una fuerza de tensión uniaxial sobre una muestra metálica, es el cociente entre el cambio de longitud de la muestra en la dirección de la fuerza y la longitud original. Donde: l es la longitud después de la acción de la fuerza lo es la longitud inicial de la pieza Como puede deducirse de la formula, la deformación es una magnitud adimensional. En la práctica, es común convertir la deformación en un porcentaje de deformación o porcentaje de elongación. % deformación = deformación x 100 = % elongación 2.6.6.2 Deformación Elástica y Plástica: Cuando una pieza se somete a una fuerza de tensión uniaxial, se produce una deformación del material. Si el material vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa se dice que el material ha sufrido una DEFORMACIÓN ELÁSTICA. El número de deformaciones elásticas en un material es limitado ya que aquí los átomos del material son desplazados desde su posición original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas posiciones fijas. Así cuando la fuerza cesa, los átomos vuelven a sus posiciones originales y el material adquiere su forma original. Si el material es deformado hasta el punto que los átomos no pueden recuperar sus posiciones originales, se dice que ha experimentado una DEFORMACIÓN PLÁSTICA. 2.6.6.3 Módulo de Elasticidad: En la primera parte del ensayo de tensión, el material se deforma elásticamente, o sea que se elimina la carta sobre la muestra, volverá a su longitud inicial. Para metales, la máxima deformación elástica es usualmente menor al 0.5%. En general, los metales y aleaciones muestran una relación lineal entre la tensión y la deformación en la región elástica en un diagrama de tensión – deformación que se describe mediante la ley de Hooke: Donde: E es el módulo de elasticidad o módulo de Young σ es el esfuerzo o tensión ‫ﻉ‬ es la deformación El módulo de Young tiene una íntima relación con la fuerza de enlace entre los átomos en un material. Los materiales con un módulo elástico alto son relativamente rígidos y no se deforman fácilmente.
  • 37. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 38 2.6.6.4 Límite Elástico: Es la tensión a la cual un material muestra deformación plástica significativa. Debido a que no hay un punto definido en la curva de tensión – deformación donde acabe la deformación elástica y se presente la deformación plástica se elige el límite elástico cuando tiene lugar un 0.2% de deformación plástica, como se ilustra a continuación. El límite elástico al 0.2% también se denomina esfuerzo de fluencia convencional a 0.2%. 2.6.6.5 Resistencia máxima a la Tensión: La resistencia máxima a la tensión es la tensión máxima alcanzada en la curva de tensión – deformación. Si la muestra desarrolla un decrecimiento localizado en su sección (un estrangulamiento de su sección antes de la rotura), la tensión decrecerá al aumentar la deformación hasta que ocurra la fractura puesto que la tensión se determina usando la sección inicial de la muestra. Mientras más dúctil sea el metal, mayor será el decrecimiento en la tensión en la curva tensión- deformación después de la tensión máxima. La resistencia máxima a la tensión de un material se determina dibujando una línea horizontal desde el punto máximo de la curva tensión – deformación hasta el eje de las tensiones (punto TS en la figura). La tensión a la que la línea intercepta al eje de tensión se denomina resistencia máxima a la tensión, o a veces simplemente resistencia a la tensión o tensión de fractura. 2.6.6.6 Porcentaje de Elongación (Estiramiento): La cantidad de elongación que presenta una muestra bajo tensión durante un ensayo proporciona un valor de la ductilidad de un material. La ductilidad de los materiales comúnmente se expresa como porcentaje de la elongación, comenzando con una longitud de calibración usualmente de 2in (51mm). En general, a mayor ductilidad (más deformable es el metal), mayor será el porcentaje de la elongación. El porcentaje de elongación de una muestra después de la fractura puede medirse juntando la muestra fracturada y midiendo longitud final con un calibrador. El porcentaje de elongación puede calcularse mediante la ecuación: % elongación = l - lo x 100 lo
  • 38. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 39 Este valor es importante en ingeniería no solo porque es una medida de la ductilidad del material, sino también porque da una idea acerca de la calidad del mismo. En caso de que haya porosidad o inclusiones en el material o si ha ocurrido algún daño por un sobrecalentamiento del mismo, el porcentaje de elongación de la muestra puede decrecer por debajo de lo normal. 2.6.6.7 Porcentaje de Reducción de Área: Este parámetro también da una idea acerca de la ductilidad del material. Esta cantidad se obtiene del ensayo de tensión utilizando una muestra de 0.5 pulgadas (12.7mm) de diámetro. Después de la prueba, se mide el diámetro de la sección al fracturar. Utilizando la medida de los diámetros inicial y final, puede determinarse el porcentaje de reducción en el área a partir de la ecuación: % reducción de área = Ao - Af x 100 Ao 2.6.6.8 Esfuerzo de Fluencia: El esfuerzo de fluencia determina si el metal se deformará o no y por ello es más importante que la resistencia a la tracción y es aquel en que el deslizamiento se hace notorio e importante. Si se diseña un componente que deba soportar una fuerza durante su uso, debe asegurarse que no se deforme plásticamente. Por ejemplo: Un tornillo de una culata no funcionará adecuadamente cuando se deforme más allá de lo especificado. Por esto debe seleccionarse un material que tenga un alto punto de fluencia o agrandar el componente lo suficiente para que la fuerza aplicada produzca un esfuerzo por debajo del esfuerzo de fluencia. 2.6.6.9 Límite de Fluencia: Si durante el ensayo se observa una caída o estabilización de la carga, el esfuerzo correspondiente al valor más alto de dicha carga se denomina límite superior de fluencia y el esfuerzo correspondiente a la mayor carga subsiguiente observada se denomina límite inferior de fluencia. 2.6.6.10 Ductilidad: La ductilidad mide el grado de deformación que un material puede soportar sin romperse. Existen dos procedimientos para describir la ductilidad. Primero, se podría medir por medio del porcentaje de alargamiento o elongación y segundo consiste en medir el cambio porcentual del área, es decir, reducción del área. Entre mayor % de alargamiento o mayor reducción de área mayor es la ductilidad. 2.6.6.11 Tensión Real – Deformación Real Donde: F es la fuerza uniaxial media sobre la muestra de ensayo Ai es el área de muestra de sección mínima en un instante Donde: lo es la longitud de calibración de la muestra Li es la longitud entre las calibraciones durante el ensayo Si asumimos un volumen constante de la longitud de calibración por la sección de la muestra durante el ensayo entonces:
  • 39. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 40 Los ingenieros normalmente no utilizan cálculos basados en tensión real, en su lugar se utiliza el esfuerzo de fluencia convencional al 0,2% para diseños de estructura con los factores de seguridad apropiados. En investigación de materiales, algunas veces puede ser útil conocer la curva de tensión real – deformación real. 2.6.7 ENSAYO DE RESILENCIA (ENSAYO DE IMPACTO) Se utiliza para determinar la tendencia del material al comportamiento frágil. La respuesta de la probeta al ensayo de impacto se mide usualmente por la energía absorbida en la rotura de la probeta. La energía absoluta se expresa en Kg/cm², es decir, la energía absorbida por unidad de área de la sección transversal de la probeta que queda entre el fondo de la entalla y a cara opuesta a esta última. Es frecuente que se suplemente esta información con alguna medida de ductilidad, como, por ejemplo, el tanto por ciento de contracción de la entalla. Es muy importante examinar la superficie de la fractura para determinar cuándo es fibrosa (fractura de cizallamiento) o granular (fractura de despegue), y hacer una estimulación de la proporción entre fibrosas y áreas granulares cuando se presentan fracturas de tipo mixto. Generalmente se pueden aplicar varios métodos de ensayo: - Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110) - Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y 'unnotched cantilever beam impact' (ASTM D 4812) - Ensayo tracción por impacto (ISO 8256 und ASTM D 1822) - Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN 53435) 2.6.8 ENSAYO DE TORSIÓN Los ensayos de torsión se realizan para determinar propiedades de los metales, tales como el módulo de elasticidad en cizallamiento, el límite elástico en torsión y el módulo de rotura. También se verifican sobre piezas enteras, tales como tornillos, árboles, ejes y taladros helicoidales, que están sometidas a cargas de torsión durante el servicio. 2.6.9 ENSAYOS DE COMPRESIÓN (RECALQUE) Este método, por su sencillez y efectividad es uno de los más empleados pues, además de ser muy rápido, determina automáticamente y en paralelo, a otros defectos de tipo superficial que el material pudiera contener. La prueba de compresión se realiza de una manera semejante a la de tensión excepto que las fuerzas actúan empujando los extremos de la probeta. El empleo del mismo resulta altamente práctico, puesto que con él puede determinarse no solamente la capacidad de deformación, sino que siguiendo un proceso fijado en el recalcado de la probeta y escalonando el mismo sucesivamente, puede determinarse con bastante certeza el límite de su capacidad de deformación. De este modo pueden aceptarse como aptos ciertos materiales para ser procesados por deformación en frío y para la fabricación de piezas en el que se utiliza este principio (tornillos) cuyo recalcado debe sobrepasar este límite.
  • 40. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 41 22..77AACCAABBAADDOOSS YY TTRRAATTAAMMIIEENNTTOO DDEE LLOOSS MMAATTEERRIIAALLEESS Los metales se pueden someter a una serie de tratamientos para potenciar sus propiedades: Dureza, resistencia mecánica, plasticidad para facilitar su conformado, entre otras propiedades. Existen cuatro clases de tratamientos:  Tratamientos térmicos. El metal es sometido a procesos térmicos en los que no varía su composición química, aunque sí su estructura.  Tratamientos termoquímicos. Los metales se someten a enfriamientos y calentamientos, pero además se modifica la composición química de su superficie exterior.  Tratamientos mecánicos. Se mejoran las características de los metales mediante deformación mecánica, con o sin calor.  Tratamientos superficiales. Se mejora la superficie de los metales sin variar su composición química másica. En estos tratamientos, a diferencia de los termoquímicos, no es necesario llevar a cabo calentamiento alguno. Los tratamientos no deben alterar de forma notable la composición química del metal pues, en caso contrario, no sería un tratamiento, sino otro tipo de proceso. 2.7.1 TRATAMIENTOS TÉRMICOS Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto modificar su estructura cristalina (en especial, el tamaño del grano). La composición química permanece inalterable. Todo tratamiento térmico se desarrolla en tres fases: Calentamiento hasta la temperatura máxima, permanencia en la temperatura máxima y enfriamiento desde la temperatura máxima a la temperatura ambiente. El éxito de los tratamientos térmicos depende de la rata de calentamiento, de la masa a tratar y de la velocidad del enfriamiento. Los tratamientos térmicos de mayor aplicación son: Recocido, Temple, Revenido y Normalizado. 2.7.1.1 Recocido: Consiste en un calentamiento a temperatura adecuada y de duración determinada, seguido de un enfriamiento lento de la pieza tratada. Su objetivo es destruir estados anormales constitucionales y estructurales, que endurecen el material, permitiendo ablandarlos para poder trabajarlos mejor. Existen varios tipos de recocido dependiendo de la anormalidad que se trata de corregir. 2.7.1.1.1 Recocido de Homogeneización: Tiene por objeto destruir la heterogeneidad química producida por una solidificación defectuosa. Se realiza a temperaturas relativamente elevadas, cercanas a la de fusión, y se aplica principalmente a las aleaciones de metales no férreos propensos a segregaciones. 2.7.1.1.2 Recocido de Regeneración: Tiene por objeto destruir la dureza anormal producida por un enfriamiento rápido involuntario o voluntario (temple). Se realiza también a temperaturas elevadas, aunque, en general, inferiores a las del recocido de homogeneización y se aplica exclusivamente a las aleaciones templadas, es decir, a las que endurecen con enfriamientos rápidos.
  • 41. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 42 2.7.1.1.3 Recocido Contra Acritud: Tiene por objeto destruir el endurecimiento producido por la deformación en frío. Se realiza a temperaturas muy poco superiores a la de recristalización y se aplica a todos los metales y aleaciones que se endurecen por deformación en frío. 2.7.1.1.4 Recocido de Estabilización: Tiene por objeto destruir las tensiones internas producidas en la masa del metal por su mecanización o por moldeos complicados. Se realiza a temperaturas comprendidas entre 100°C y 200°C, durante tiempos muy prolongados, que superan frecuentemente las 100 horas. Es en realidad un envejecimiento artificial, pues consigue acelerar las deformaciones que se producirían en el transcurso del tiempo espontáneamente, evitando así las variaciones de cotas de las piezas una vez terminadas. 2.7.1.2 Temple: Consiste en un calentamiento del material hasta una temperatura crítica, seguido de un enfriamiento muy rápido para impedir la transformación normal del constituyente obtenido en el calentamiento. El objetivo del temple es aumentar la dureza y resistencia mecánica, a través de la obtención de martensita. El endurecimiento conseguido con el temple puede compararse al obtenido con la deformación en frío. En este proceso el aumento de la dureza se debe a la tensión en que quedan los granos al deformarse, o sea, a la deformación de su estructura micrográfica y en el temple el aumento de la dureza se debe a la tensión en que quedan los cristales por la deformación de la estructura cristalina. 2.7.1.2.1 Fases del Temple:  Calentamiento: En esta fase se transforma toda la masa del acero en austenita. Su desarrollo está definido por tres variables: velocidad de elevación de temperatura, permanencia en la temperatura límite y temperatura limite, la cual está definida como la temperatura mínima que debe alcanzar un acero determinado para que toda su masa pueda transformarse en cristales de austenita.  Enfriamiento: Su objetivo es transformar la totalidad de la austenita formada en otro constituyente muy duro (martensita), aunque en alguna variedad del temple el constituyente final deseado es la bainita. El factor que caracteriza a la fase de enfriamiento es la velocidad de enfriamiento mínimo para que tenga lugar la formación de la martensita. Esta velocidad se denomina velocidad crítica de temple. 2.7.1.2.2 Velocidad Crítica de Temple: Las velocidades críticas de temple varían para los aceros al Carbono de 200°C a 600°C por segundo, de acuerdo con el porcentaje de Carbono. En general, los elementos de aleación disminuyen la velocidad crítica de temple, pudiendo alguno de ellos templarse al aire, a velocidades inferiores a 50°C por segundo. 2.7.1.2.3 Factores que influyen en la práctica del temple:  Tamaño de las Piezas: Es uno de los factores más influyentes en las características finales del temple. En piezas delgadas, tanto en el calentamiento como el enfriamiento, la diferencia de temperatura entre el interior y la periferia es mínima. Pero si se trata de piezas de gran espesor o gran diámetro, la temperatura en su interior será inferior en el calentamiento y superior en el enfriamiento a la de su periferia. En el calentamiento el tamaño de la pieza no tiene otra influencia que aumentar la duración del proceso. Pero si se trata de un enfriamiento relativamente rápido, como exige el temple, la influencia del espesor
  • 42. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 43 tiene mayores consecuencias, puesto que las velocidades que se obtiene en el interior de la pieza son a veces muy inferiores a las de la periferia. El resultado es que en piezas muy gruesas la velocidad de enfriamiento a partir de un diámetro determinado es inferior a la crítica y el núcleo de las piezas queda sin templar.  Composición: El Carbono influye en la temperatura y en la velocidad crítica de temple. La temperatura de temple disminuye cuanto más se aproxima el acero a la composición eutectoide. Los elementos de aleación cambian la posición del punto eutectoide en el diagrama Hierro - Carbono. En general, gracias a ellos ocurren las siguientes variaciones: a. El Aluminio, Berilio, Niobio, Tantalio, Titanio y el Circonio, forman carburos y desplazan la composición eutectoide hacia la derecha. b. El Cobalto, Cobre y Silicio forman soluciones sólidas con el Hierro, pero no dan ningún carburo. En consecuencia baja el contenido de Carbono del eutectoide, desplazándose hacia la izquierda. c. El Molibdeno, Cromo, Wolframio, Manganeso y el Níquel disminuyen el contenido de Carbono de eutectoide, según la importancia de la aleación, pues de ella depende que formen soluciones sólidas de Hierro y Carbono.  Medio de Enfriamiento: El medio de enfriamiento más adecuado para templar es aquel en el que se consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica. Es perjudicial que la velocidad de temple sea excesivamente grande, pues se corre el peligro de producirse tensiones y grietas, debido al desigual enfriamiento de las piezas entre la superficie y el interior de ellas. Si el enfriamiento es lento, es más uniforme. Los medios de enfriamiento más empleados son el agua ó salmueras, los aceites (Preferiblemente minerales y preparados especialmente para temple) y algunos polímeros desarrollados recientemente. 2.7.1.3 Revenido: Es un tratamiento complementario del temple y se aplica, por tanto, exclusivamente a los aceros templados. El revenido normal se realiza a los aceros tratados con transformación martensitica, consiguiendo mejorar la tenacidad a costa de disminuir la dureza. La temperatura del calentamiento es inferior a la del temple y cuanto más se aproxima a ésta y mayor es la permanencia a la temperatura máxima, mayor es la disminución de la dureza y mejor el aumento de la tenacidad, es decir, mayor es la intensidad del revenido. La velocidad del enfriamiento no tiene ninguna influencia en el resultado del tratamiento. 2.7.1.4 Normalizado: Es en realidad una variedad del recocido que se aplica exclusivamente a los aceros. Se practica calentando el material a una temperatura de 40°C a 50°C superior a la critica (Ac3) y una vez todo el metal haya pasado al estado austenitico, se deja enfriar al aire tranquilamente. Se diferencia del recocido y del temple en que el enfriamiento es mucho más lento en el recocido (dentro del horno) y mucho más rápido en el temple (en agua, entre otros) El objeto del normalizado es volver el acero al estado que se supone normal después de haber sufrido tratamientos defectuosos, o bien después de haber sido trabajado en caliente o en frío por forja, laminación, entre otros. Se consigue así afinar estructura y eliminar tensiones internas. Se emplea casi exclusivamente
  • 43. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 44 para aceros al carbono de baja aleación. El resultado de este tratamiento depende del espesor de la pieza, debido a que la velocidad de enfriamiento es mayor en las piezas delgadas que en las piezas gruesas. 2.7.2 TRATAMIENTOS TÉRMOQUÍMICOS Son operaciones de calentamiento y enfriamientos de los metales, con la aportación de otros elementos a las superficies de las piezas. Actualmente se emplean la cementación, nitruración, cianuración, carbonitruración y la sulfinuzación. 2.7.2.1 Cementación: Consiste en carburar una capa superficial del acero, rodeándola de un producto carburante y calentándolo a temperatura adecuada. Una vez terminada la operación, se templa y se reviene la pieza, quedando con gran dureza superficial y buena tenacidad en el núcleo. Se hace en los aceros de bajo carbono, inferior al 0.30%, utilizándose también aceros aleados con Níquel, Cromo y Molibdeno. La operación se realiza a 850°C a 950°C, es decir, con el acero en estado austenitico y el hierro en forma de Hierro Gamma, que es cuando tiene mayor capacidad de disolución del carburo de hierro. Una vez adsorbido el carbono por la capa periférica del acero, tienen lugar un proceso de difusión del carbono hacia el interior de la pieza en función del tiempo. 2.7.2.2 Nitruración: Es un tratamiento de endurecimiento superficial del acero por absorción de nitrógeno, a una temperatura determinada. Este proporciona una gran dureza superficial y una gran resistencia a la corrosión sin que se produzcan grandes deformaciones. Se utiliza no sólo para endurecer superficialmente las piezas de maquinarias como cigüeñales, sino también herramientas, como brocas, cuyo rendimiento mejora notablemente. Obtienen durezas muy elevadas, superiores a los 1000 Vickers (78 HRC), confiere resistencia a la corrosión del agua dulce, agua salada, atmósferas húmedas, entre otras. No produce deformación en la pieza. Tiene el inconveniente que solo se puede nitrurar aceros especiales y que es un tratamiento muy costoso. Mantiene la dureza conseguida a temperaturas de trabajo cercanas a los 500°C. La operación se realiza calentando las piezas a unos 500°C en una corriente de amoniaco durante uno a cuatro días, en la cual el amoniaco se disocia con el calor. La dureza se atribuye a la formación del nitruro de hierro (Fe2N) en la capa exterior y Fe3N en las capas interiores. Los espesores de la capa nitrurada más empleados varían entre 0.20 y 0.70mm, según la duración de la operación, consiguiendo aproximadamente un espesor de 0.30mm por día. El operar a bajas temperaturas es una ventaja de la nitruración pues así no hay aumento del tamaño del grano ni es preciso someter las piezas a ningún tratamiento posterior, bastando en el peor de los casos a un ligero rectificado. 2.7.2.3 Cianuración: Es un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración, ya que el endurecimiento superficial se consigue por una acción combinada del carbono y el nitrógeno a una temperatura determinada. La cianuración no sólo se utiliza para endurecer superficialmente a aceros de bajo contenido en carbono, sino aceros de aleación media cuyo núcleo interesa que quede con buena resistencia. Se realiza calentando las piezas de 750°C a 950°C en un baño de cianuro sódico (30 – 40%), carbonato sódico (30 – 40%) y cloruro sódico (20 – 30%), la temperatura de fusión del baño es de unos 600°C.
  • 44. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 45 El Nitrógeno naciente se combina con el acero formando nitruros igual que en la nitruración y el carbono se disuelve en el hierro gamma, ya que a la temperatura de la operación se encuentra el acero en estado austenitico. El espesor de la capa cianurada depende de la duración del tratamiento, consiguiendo capas duras de 0.30mm de profundidad en unos 50 minutos. Presenta el inconveniente que las capas duras no son muy profundas y además, los cianuros son muy venenosos. 2.7.2.4 Carbonitruración: Se consigue al igual que en el caso anterior un endurecimiento superficial del acero por la absorción simultánea de carbono y nitrógeno, estribando la única diferencia es que mientras en el caso anterior se realizaba con cementantes líquidos en un baño de cianuro sódico, en este caso se hace por medio de gases, con lo que también se puede denominar cianuración gaseosa. 2.7.2.5 Sulfunuzación: Se consigue con él incorporar a la capa superficial de los metales y los aceros, carbono, nitrógeno y sobre todo azufre, mediante su inmersión en un baño especial y a una temperatura determinada. Su objeto es aumentar la resistencia al desgaste de las piezas tratadas, calentándolas en un baño de sales especiales a 565°C de una a tres horas, pues a 575°C se inicia un hinchamiento del material. La duración de la sulfinuzación oscila entre 30 minutos y tres horas, según sea el tamaño y espesor de la pieza, obteniéndose como máximo una capa tratada de 0.3mm de espesor, resultando inútil prolongar la duración del tratamiento para obtener mayores espesores de la capa. Como resultado se advierte una corrosión superficial que origina microcavidades que presenta el aspecto de “piel de gallina” muy fina. Los picos formados por el material trasformado, se aplastan en cuanto se inicia el rozamiento rellenando los poros y al cabo de algunos minutos se crea un pulido característico de la superficie. Las piezas después de tratadas no adquieren mayor dureza que la que tenía el material base. 2.7.3 TRATAMIENTOS MECÁNICOS Mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor. Existen los siguientes tratamientos mecánicos: 2.7.3.1 Tratamientos Mecánicos en Caliente: También denominados forja. Consisten en calentar un metal a una temperatura determinada para, luego, deformarlo golpeándolo fuertemente. Con esto se afina el tamaño del grano y se eliminan del material sopladuras y cavidades interiores, con lo que se mejora su estructura interna.  Forja: Es una deformación violenta de los metales, llevándolos previamente a temperaturas superiores a la de recristalización. A esta temperatura, no solo pueden darse a los metales grandes deformaciones con pequeños esfuerzos, sino que la magnitud de la deformación es prácticamente ilimitada, sin que nunca se produzca acritud.  Lamina en caliente: Es el proceso mecánico, efectuado por encima de la temperatura de recristalización, logrando la deformación plástica del acero para obtener barras en diferentes perfiles y dimensiones.
  • 45. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 46 2.7.3.2 Tratamientos Mecánicos en frio: Consisten en deformar el metal a la temperatura ambiente, bien golpeándolo, o por trefilado o laminación. Estos tratamientos incrementan la dureza y la resistencia mecánica del metal y, también, acarrean una disminución en su plasticidad. 2.7.3.2.1 Calibrado o Trefilado: Es el proceso mecánico en el cual se reduce la sección transversal por estirado en frío, al ser forzada la barra a pasar a través de una hilera con geometría predeterminada (platina, redondo, cuadrado, hexágono) logrando obtener tolerancias dimensionales más estrechas y variación en sus propiedades mecánicas. La deformación profunda en frío produce en casi todos los metales un aumento de su dureza, de su resistencia mecánica y de su límite elástico, a costa de una disminución de su plasticidad (alargamiento) y tenacidad (resiliencia). Esta variación en las propiedades se denomina acritud, la cual trae como beneficios el aumento de la dureza, resistencia mecánica y límite elástico. 2.7.3.2.2 Torneado: Es la reducción mecánica de la sección transversal por medio del desprendimiento de viruta, logrando obtener superficies libres de defectos, tensiones internas y descarburización, con un buen acabado. 2.7.3.2.3 Rectificado: También se denomina pulido. Es el proceso seguido al torneado o calibrado, que permite obtener una superficie brillante, de excelente presentación y con tolerancias dimensionales más estrechas. Regularmente se usan máquinas rectificadoras sin puntos. 2.7.4 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES Aquí se incluyen los procedimientos de mejora superficial de materiales más empleados. Dos de estos tratamientos es la metalización y el cromado duro. 2.7.4.1 Metalización: Tiene por objeto depositar un metal sobre la superficie de otro metal base y por esto, las mejoras en las propiedades mecánicas del metal base son exclusivamente superficiales. Consiste en la proyección de partículas en estado plástico o fundido, sobre una pieza, por medio de una pistola metalizadora. Se utiliza tanto en trabajos de reparación como para piezas de nueva construcción como recargue de ejes, reparación de piezas fundidas, protección de piezas contra el desgaste, protección contra la corrosión atmosférica y mejora en acabados, entre otros. Tiene como ventajas mejorar las propiedades de las superficies, los espesores pueden ir desde 0.3mm hasta 20mm y la metalización se efectúa relativamente en frio evitando la contracción del metal proyectado con respecto a la base. No se deben exponer las piezas metalizadas a choques directos. 2.7.4.2 Cromado Duro: Es un proceso electrolítico que con arreglo a una técnica especial confiere a la capa del cromo depositado propiedades muy superiores a la obtenida por el cromado corriente decorativo. Con él se consigue disminuir el coeficiente de rozamiento de la superficie de los metales y aumentar la resistencia al desgaste. Se utiliza en la fabricación de motores de explosión, para el cromado de cilindros. Camisas, segmentos de cigüeñales, ejes de leva, en cilindros para fabricación de metales, para máquinas de fabricar papel, teñidos y estampación de telas, en ejes y pistones de bombas hidráulicas, pistones de prensa, martillos de forja, matrices, troqueles, machos para metales y plásticos, brocas, escariadoras, calibradores de medición, interior de cañones de armas y piezas de artillería, entre otros.
  • 46. (4) 4484340 (5) 6670523 La línea de los ACEROS FERROCORTES S.A.S GUÍA Y TABLAS TÉCNICA DE LOS ACEROS www.ferrocortes.com.co 47 33 FFIICCHHAASS TTÉÉCCNNIICCAASS DDEE LLOOSS AACCEERROOSS SSEEGGÚÚNN SSUU CCLLAASSIIFFIICCAACCIIÓÓNN 33..11 AACCEERROOSS AALL CCAARRBBOONNOO Son aceros no aleados cuyos principales elementos son Fe y C con presencia de cantidades relativamente bajas de los elementos básicos: Mn, Si, P y S los cuales están presentes como elementos residuales o como elementos trazas del proceso de fabricación. Estos aceros según su % de carbono pueden clasificarse como: 3.3.1 DE BAJO CARBONO: Con %C hasta 0,25%; los aceros al bajo carbono son fáciles de moldear o configurar y son soldables. 3.3.2 DE MEDIO CARBONO Con %C entre 0,25 y 0,55%; éstos aceros son resistentes, duros y no tan fáciles de soldar como los aceros al bajo carbono. 3.3.3 ALTO CARBONO: Con %C mayor a 0,55%; los aceros altos en carbono se caracterizan por su dureza tras el tratamiento térmico. Ofrecen elevadas resistencias nominales, incluyendo la resistencia a la fatiga; no son soldables AISI / SAE %C %Si %Mn %P %S 1015 0.12 – 0.18 0.15 – 0.30 0.30 – 0.60 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1018 0.15 – 0.20 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1030 0.28 – 0.34 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1035 0.32 – 0.38 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1045 0.43 – 0.50 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1050 0.48 – 0.50 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1055 0.48 – 0.55 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1060 0.50 – 0.60 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1070 0.65 – 0.75 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1080 0.75 – 0.88 0.15 – 0.30 0.60 – 0.90 Máx. 0.040 Máx. 0.050 1095 0.90 – 1.03 0.15 – 0.30 0.30 – 0.50 Máx. 0.040 Máx. 0.050 Tabla 4 - Composición química para los aceros al carbono SAE/AISI UNE DIN AFNOR B.S UNI SS JIS 1015 F-1110 CK-15 XC-15 080A15 C-15 1370 S15C 1018 F-1118 CK-18 XC-18 080A17 C-18 Z18C 1030 F-1131 CK-30 XC-32 080A32 C-30 S33C 1035 F-1130 CK-35 XC-35 080A35 C-35 1572 S35C 1045 F-1140 CK-45 XC-45 080A46 C-45 1672 X45C 1050 CK-50 XC-50 080A50 C-50 1674 S50C 1055 F-1150 CK-55 XC-54 080A55 C-55 S55C 1060 CK-60 XC-60 080A62 C-60 1678 S58C 1070 CK-67 XC-68 080A72 C-70 S68C 1080 CK-75 XC-75 080A83 C-80 1095 CK-101 XC-101 080A96 C-95 1870 Tabla 5 – Equivalencias de norma para los aceros al carbono