Trabajo de quinto

1. MATERIALES
METÁLICOS
Tipo de sustancia:
Los metales son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o más elementos
metálicos. Pudiendo también contener algunos elementos no metálicos.
Los elementos metálicos pueden estar formando parte de compuestos organometálicos.
Ejemplos de metales: Hierro, cobre, aluminio, níquel y titanio.
Clasificación:
Los metales y aleaciones clasifican en ferrosas y no ferrosas, atendiendo a que en su
composición exista Fe o no.
A su vez se subdividen en:
FERROSAS:
-Aceros: Contienen entre 0,05-2% de peso en C.
-Aceros inoxidables: Requieren aleación de elementos para evitar ser dañados por
ambientes corrosivos.
-Hierro fundido: Contenido en Fe superior al 2%. Las propiedades mecánicas son
inferiores.
NO FERROSAS:
-Aleaciones de Al, Mg, Ti, Cu, Ni y Zn.
-Materiales refractarios.
-Metales preciosos.
Estructura cristalina:
Entorno al 90% de los metales cristalizan al solidificar en 3 estructuras cristalinas de
empaquetamiento compacto:
BCC (Empaquetamiento cúbico compacto centrado en el cuerpo)
·Posee los átomos de la celdilla unidad, en los vértices del cubo y en el centro del
mismo.
·El número de átomos es por celdilla unidad. Los átomos contactan entre sí a lo largo de
la diagonal del cubo.
·El IC es 8 ya que el átomo central se encuentra rodeado de 8 átomos vecinos.

2. ·El factor de empaquetamiento atómico es del 68%, quiere decir que el espacio ocupado
en una celdilla unidad es del 68% y el resto espacio vacío.
·Ej: Fe, Cr (a temperatura ambiente), W
FCC (Empaquetamiento cúbico compacto centrado en las caras)
·Posee los átomos de la celdilla unidad en los vértices y en el centro de cada cara.
·El número de átomos por celdilla unidad es 4.
·El IC es12. Los átomos contactan a lo largo de la cara.
· El factor de empaquetamiento atómico es del 74%, reflejando que los átomos están lo
más compacto posible.
·Contactan a lo largo de la diagonal de la cara.
·Ej: Fe, Cr, Pb (a elevadas temperaturas)
HCP (Empaquetamiento hexagonal compacto)
Átomos ocupan los vértices del hexágono, centro de las caras hexagonales superior e
inferior y centro de 3 caras hexagonales.
·El número de átomos por celdilla unidad es 6.
·El IC es 12.
· El factor de empaquetamiento atómico es del74%. Empaquetados lo más juntos
posible.
Propiedades:
Tipo de enlace interatómico: -metálico conformando estructura cristalina específica de
los metales.
El enlace metálico involucra la compartición de todos los electrones deslocalizados que
producen un enlace no direccional.
·Resistencia aceptable hasta media temperatura.
·Buenos conductores del calor y la electricidad.
·Tenaces y deformables, en general.
·Altas densidades.
Ej: aceros, aluminios, cobres, titanio, superaleaciones…
-Propiedades MECÁNICAS:
Determinan cómo responde el material al aplicarse una fuerza o esfuerzo.
·Resistencia mecánica: suelen ser duros y resistentes.
La dureza es la resistencia de un metal a la deformación permanente en su superficie.
La resistencia es la tensión máxima alcanzada en el diagrama de tensión-deformación
Ductibilidad: son dúctiles y maleables.

3. La ductilidad es considerada una variante de la plasticidad, es la propiedad que poseen
ciertos metales para poderse estirase en forma de hilos finos.
La maleabilidad es la posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo, quiere
decirse que puede batirse o extenderse en forma de planchas o láminas.
Impacto:
Resistencia a ser rayados y a la rotura.
-Propiedades FÍSICAS:
Dependen de la estructura y procesamiento del material, describen características
como, conductividad eléctrica o térmica, magnetismo y comportamiento óptico,
generalmente no se alteran por fuerzas que actúan sobre el material.
Punto de fusión:
Todos son sólidos a Tª ambiente, excepto el Hg. que es líquido a esta temperatura. El
punto de fusión varía de –39 ºC. del Hg a los 3410ºC. del W.
Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al enfriarse.
Conductividad térmica y eléctrica:
Los metales son, en general, buenos conductores eléctricos y térmicos, ya que el
empaquetamiento es muy compacto y la E se transmite de unos átomos a otros.
Con impurezas se reduce la conductividad térmica y también eléctrica, porque
disminuye la eficiencia del movimiento de los electrones.
Propiedades ópticas:
Viene determinadas por la interacción entre el material y la radiación EM en forma de
ondas o partículas de E.
Al interaccionar la radiación con la estructura electrónica o cristalina de los metales
crean varios efectos ópticos.
Los metales reflejan y/o absorben fuertemente la radiación incidente desde λ larga hasta
mitad de la región del UV-Visible. La cantidad de energía absorbida depende de la
estructura electrónica de cada metal.
Los metales son opacos y tienen alta reflectancia.
La mayoría son de color grisáceo, pero algunos son de colores distintos como el Bi
que es rosáceo, Cu rojizo y Au amarillo.
·Propiedades magnéticas:
El comportamiento magnético está condicionado por los dipolos que están dados por la
estructura electrónica del metal, por lo que al cambiar la microestructura cambia las
propiedades.

4. El Fe, Ni y Co son fácilmente magnetizables por lo que son utilizados como imanes
permanentes. Son ferromagnéticos, debido a que los niveles de E están parcialmente
ocupados por los dipolos que al aplicar un campo magnético se alinean en la misma
dirección de éste.
Se mejoran estas propiedades introduciendo defectos en la microestructura.
Aplicaciones:
Las aplicaciones de los metales son innumerables. La principal aplicación se centra en
el ámbito de la construcción, son útiles en aplicaciones estructurales donde deben
soportar cargas.
También en la electricidad, porque los metales son conductores y permiten el paso de
la corriente a través de ellos, son capaces de soportar tensiones eléctricas importantes;
sin ella no habría luz. Uno de los materiales más utilizados es el Cu.
En los medios de comunicación y sistemas industriales, la mayoría de los aparatos
modernos y equipos que son fabricados con diferentes metales y aleaciones. .
Como hemos podido apreciar a lo largo del trabajo los metales juegan un rol muy
importante en nuestras vidas ya que si nos ponemos a pensar muchas de las cosas que
nos rodean y utilizamos diariamente, están fabricadas de metal o son aleaciones.
1.2.- GENERALIDADES SOBRE LOS ACEROS
Como se conoce los aceros son una aleación de hierro como elemento predominante
con carbono hasta un 2 % que contienen además impurezas. Un número limitado de
aceros al cromo, puede tener más del 2 %, pero este valor es usualmente la línea
divisoria entre acero y hierro fundido, según diagrama Fe-C.
Según [71], las impurezas pueden dividirse o clasificarse en los siguientes grupos:
1.- Las permanentes o comunes
2.- Las latentes
3.- Las casuales
4.- Las especiales
1.- Las permanentes [32, 33, 71 y 82], consultar la norma ISO (Mn, Si, P, y S), si no
superan el 0.8 %, 0.5 %, 0.05 % y 0.06 %, respectivamente. En [47]; se plantea que
en el proceso de producción es imposible eliminarlos.
2.- Las latentes son el N, O2, y el H2 , que están en cualquier acero en milésimas %.
En [32 y 33], se permite 0.0008 % de N, aproximadamente en función del tipo de
semiproducto, etc.

5. 3.- Las casuales como el As, Pb, Cu y otros, entran al acero debido a que están
contenidos en los minerales de una determinada región los cuales conducen a las
particularidades de producción de los mismos.
El As y Cu están limitados a 0.08 y 0.3 % respectivamente para los aceros de calidad
ordinaria y de 0.08 a 0.25 % para aceros de calidad, según [33]. A pesar de esto, la
norma puede limitar aún más este contenido según la aplicación.
4.- Las especiales (Elementos de Aleación), entran intencionalmente en la
composición química de los aceros con el propósito de mejorar las condiciones de
servicio de las construcciones por el aumento de las propiedades de los mismos. Para
definir si un acero es o no aleado, se utilizan los criterios expuestos en [54].
Como es sabido, la cantidad y tipo de impurezas va ha estar en función de los
métodos de obtención entre los cuales están, los convertidores tipo Thomas,
Bessemer (actualmente en desuso), con soplado de oxígeno u hornos de tipo
Siemens-Martin, eléctrico, o al vacío, así como de la posible utilización de procesos de
refusión secundaria, por arco eléctrico abierto, fusión secundaria por resistencia
eléctrica bajo escorias, fusión secundaria por arco eléctrico en vacío, fusión
secundaria por rayos catódicos y fusión secundaria por inducción en vacío.
1.2.1.- CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS ACEROS
La clasificación de los aceros puede ser realizada por varios criterios:
1.- Según la composición química
3.- Según su estructura metalográfica, al enfriarse al aire
4.- Según su aplicación
5.- Según el método de desoxidación
6.- Según su aplicación
7.- Según el dominio en el diagrama hierro-carbono
8.- Según el tamaño de grano
9.- Según la tecnología de obtención
Existen además otros criterios de clasificación, por ejemplo según la calidad de
fabricación, etc. Los cuales no serán abordados en las explicaciones.
1.2.1.1.- CLASIFICACIÓN SEGÚN COMPOSICIÓN QUÍMICA
Según la composición química, los aceros se pueden clasificar de forma general
atendiendo al grado de aleación, al contenido de carbono y al sistema aleante.
{Clasificación según
el nivel de carbono

6. Acerca de esto, a continuación se recogen los criterios más o menos coincidentes
realizados por diferentes normas, organizaciones y países.
1.2.1.2.- CLASIFICACIÓN SEGÚN EL CONTENIDO DE CARBONO
Los limites según el contenido de carbono varían según el autor. En la mayoría de la
literatura se toman los siguientes:
1.- Aceros de extra-bajo contenido de carbono: los cuales tienen menos de 0.03 %
de carbono [60].
2.- Aceros de bajo contenido de carbono: Los cuales según [62 y 84] son
considerados con 0.03 % C ≤ 0.25 % con impurezas permanentes como Mn,
Si, P y S, limitados a los valores establecidos en [54], además ciertas
cantidades de hidrógeno y nitrógeno residual
3.- Aceros de medio contenido de carbono: Los cuales tienen 0.25 % < C ≤ 0.5 %
[16].
4.- Aceros de alto contenido de carbono: Que contienen por su parte C > 0.5 %).
De la antigua literatura [7, 12] y otros se tienen las siguientes clasificaciones:
 Acero extra dulce: Son los que contienen desde 0.05 a 0.12 % de carbono.
 Acero Dulce: Contienen desde 0.12 a 0.25 % de carbono. Otros autores
reconocen como límite 0.29 % [16].
 Aceros Semidulces: Contienen desde 0.25 a 0.40 % de carbono.
 Aceros Semiduros: Contienen desde 0.4 a 0.60 % de carbono.
 Aceros Duros: Contienen desde 0.6 a 0.7 % de carbono
 Aceros muy duros: Contienen desde 0.7 a 0.8 % de carbono.
- Extra-bajo
- Bajo
- Mediano
- Alto
{
Clasificación según
el nivel de aleación
- Sin alear
- Baja
- Mediana
- Alta

7. Esta clasificación es usada también hoy día, sin embargo no está claro para el
personal técnico.
1.2.1.3.- CLASIFICACIÓN SEGÚN EL GRADO DE ALEACIÓN
La tarea de definir si un acero es o no aleado, es fácil si se siguen las reglas
expuestas en [54], las cuales se exponen a continuación:
1.- Donde exista un rango, el valor mínimo especificado, según el análisis de la
cuchara, se toma como criterio de clasificación.
2.- Cuando el contenido de manganeso según el análisis de la cuchara, se
especifique sólo como el valor máximo; se toma para la clasificación.
3.- Cuando a otros elementos(excluyendo el manganeso), se le especifique solamente
el valor máximo según el análisis de la cuchara, se toma como criterio de
clasificación el 70 % de este límite.
4.- Cuando no exista norma o especificación de la composición para la clasificación,
se toma el análisis de la cuchara como criterio.
5.- Los resultados del análisis del semiproducto, pueden ser diferentes a los
obtenidos en el análisis de la cuchara. Cuando el análisis del producto, puede
localizar al acero en una clase diferente a lo normado, se incluye en la
originalmente prevista y si es necesario se separa y se verifica con seguridad.
6.- Los aceros no aleados son aquellos en los cuales, todos los elementos listados en
la tabla 1.1 de porcentajes, tienen valores menores respecto a los límites
establecidos en el punto 1.
7.- Los aceros aleados, son aquellos en los cuales, para cada elemento listado en la
tabla, el porcentaje de cada uno es igual o mayor a lo especificado.
Si se define un acero como "aleado", entonces queda definir su grado de aleación. En
la literatura existe claramente divulgado el criterio que se consideran aceros de baja
aleación [57], los que tienen no más del 2.5 %, de elementos de aleación, de mediana
aleación los que tienen de 2.5 a 10 % y como de alta aleación los que poseen más de
10 %).
Tabla 1.1: Límite entre aceros aleados y no aleados
Elemento Límite (%) Elemento Límite (%)
Aluminio 0.1 Cromo 0.0
Cobalto 0.1 Níquel 0.3
Bismuto 0.1 Cobre 0.4
Wolframio 0.1 Plomo 0.4
Vanadio 0.1 Manganeso 1.65*
Selenio 0.1 Molibdeno 0.08
Telurio 0.1 Niobio 0.06
Boro 0.0008 Titanio 0.05
Silicio 0.5 Zirconio 0.05
Otros*** 0.05 Lantánidos** 0.05
* Si sólo se especifica el máximo, el límite es 1.80%, ** Cada uno
*** Excepto S, P, C y N

8. Nota: Los límites establecidos para los elementos siguientes, no deben ser empleados
para establecer limitaciones en aceros aleados y no aleados.
a) Bismuto d) Telurio
b) Plomo e) Lantánidos
c) Selenio f) Otros (***)
Aceros de baja aleación
Los aceros de baja aleación de bajo contenido de carbono [63], tienen hasta 0.25 %,
de carbono y en calidad de elementos de aleación el Mn, Cr, Si, V, Mo, Ni y otros. Y
se utilizan en las construcciones soldadas sometidas a cargas de tipo vibracionales y
dinámicas. Ejemplos de estos y la subdivisión según el sistema aleante [21], se ven a
continuación trasliterados:
 al manganeso (4Mn2, 09Mn2, serie AISI 13XX)
 al manganeso-cobre (09Mn2Cu)
 al silicio-manganeso (12MnSi, 16MnSi, 17MnSi, etc.)
 al silicio-manganeso con cobre (09Mn2SiCu, etc.)
 al manganeso-vanadio (15MnV, etc.)
 al manganeso-vanadio con cobre (15MnVCu, etc.)
 al manganeso-vanadio con nitrógeno (14Mn2NV, etc.)
 al manganeso-vanadio con nitrógeno y cobre (14Mn2NiVCu, etc.)
 al manganeso-niobio (12Mn2Nb, etc.)
 al manganeso-niobio con cobre (10Mn2NbCu; etc.)
 al cromo-silicio-manganeso (14CrMnSi)
 al cromo-silicio-níquel con cobre (10CrSiNiCu, etc.)
 al cromo - níquel - fósforo con cobre (10CrNiPCu)
Además de estos se encuentran los aceros resistentes a la fluencia a elevadas
temperaturas de los tipos 0.5Cr-B0.5Mo y 1Cr-0.5Mo, los cuales comienzan a
manifestar cierta termoestabilidad y resistencia a la fluencia.
Los aceros de baja aleación de mediano contenido de carbono, tienen %C > 0.25. Son
de forma general del tipo ternario o cuaternario, según la cantidad de elementos de
aleación, además del carbono.
Se emplean en lo fundamental para elementos de máquinas para el mejoramiento
(bonificación), para herramientas, por ejemplo el 40CrMo, 35CrMo.
Los de elevado contenido de carbono, se emplean en lo fundamental en aceros
instrumentales, ya sea, para la fabricación de muelles, herramientas de corte y otros,
por ejemplo el 11CrV, 65MnA, [36, 71].
Los aceros de baja aleación se pueden dividir además según el nivel de resistencia a
tracción en:
 Aceros de resistencia ordinaria (Rm < 600 MPa)
 Aceros de alta resistencia (UHSS-Ultra High Strengh Steel) (Rm ≥ 600 MPa)
Aceros de mediana aleación
Contienen una cantidad de elementos de aleación entre 2.5 y 10 % [59 y 74]. En estos
grupos están los aceros de los sistemas Cr-Mo, Cr-Mo-V, ampliamente empleados en
la industrias química, petroquímica, termoenergética, en tuberías, elementos de
calderas de vapor, etc., y los aceros al Ni, muy utilizados en la técnica criogénica. Los
primeros son termoestables y poseen alta resistencia a la fluencia a elevadas

9. temperaturas (creep resisting steels), del orden de 400 a 6000 0
C [48 y 90], a la
acción de cargas constantes aplicadas durante un largo periodo de tiempo sin sufrir
deformaciones apreciables y a presiones de gas o vapor de hasta ≈30 Mpa [90]. Para
todos estos es común tener como base solución sólida α y como fase excesiva,
carburos de diversa estructura y procedencia.
Los primeros se agrupan por la proporción de elementos en los siguientes [21, 74 y
otros]:
 1.25Cr - 0.5Mo
 7Cr - 0.5Mo
 2Cr - 0.5Mo
 3Cr - 1Mo
 2.25Cr - 0.5Mo
 9Cr - 1Mo
 5Cr - 0.5Mo
y pueden tener según [48] estructuras de tipo:
 Perlítica
 Martensítica
 Martensítico-Ferrítica
Aceros de alta aleación
Son las aleaciones con más del 45 % de hierro y con la suma de los restantes
elementos de aleación no menor del 10 %, siendo el contenido de uno de ellos no
menor del 8 %.
Estos son subclasificados como sigue:
Las referidas serán abordadas posteriormente, sin embargo se pueden destacar los
aceros de acuerdo a los elementos principales de aleación que determinan sus
propiedades especiales en los siguientes grupos:
 Aceros al cromo
 Aceros al cromo-níquel
 Aceros al manganeso (Hadfield)
 Aceros al níquel (Maraging)
{
Martensíticos
Ferríticos
Austeníticos-perlíticos
Austeníticos
Según
estructura

10. 1.2.1.4.- CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS SEGÚN SU USO
Se ha observado que existe gran coincidencia en la clasificación soviética, española,
alemana y americana en cuanto a este aspecto [16, 48, 71 y 93].
De modo general se pueden agrupar los aceros de la siguiente forma [2, 48, 55, 59,
71, 81, etc.]:
 Aceros de construcción
 Aceros herramentales
 Aceros especiales
Aceros de construcción
Estos están destinados para hacer piezas de máquinas (este por regla general es
sometido al tratamiento térmico por el consumidor), construcciones soldadas, etc. De
forma general [2, 48, 71 y 93], se subdividen en:
 Aceros de calidad ordinaria para uso general.
 Aceros de calidad para elementos de máquinas
 Aceros para estructuras
 Aceros para cementación
 Aceros para nitruración
 Aceros para bonificación (mejorado)
 Aceros para rodamientos
 Aceros para muelles
 Aceros para armaduras (cabillas)
 Aceros para recipientes a presión
 Aceros para trabajado en frío
 Aceros para la técnica criogénica
 Aceros para temple de superficie
 Aceros para extrusión en frío
 Aceros para fácil maquinado (Automáticos)
 Aceros resistentes al hidrógeno comprimido
 Aceros de grano fino
 Aceros resistentes a influencias meteorológicas
 Aceros termoestables (refractarios)
 Aceros para cianuración
 Aceros para estampado en frío
 Aceros para recalcado
 Aceros para embutido
 Aceros resistentes a la abrasión (AR Steels)
Aceros herramentales
Estos se utilizan para hacer herramientas de corte y conformado, instrumentos de
medición, troqueles, etc. Estos según [2, 36, 48, 71 y 93] se dividen en:
 Aceros para herramientas de corte en condiciones suaves (no aleados)
 Aceros para herramientas de corte en condiciones difíciles (aleados)
 Aceros para herramientas de corte rápido
 Aceros para instrumentos de medición
 Aceros para matrices de trabajo en frío
 Aceros para matrices de trabajo en caliente
Aceros especiales

11. A este grupo pertenecen los aceros que poseen algunas propiedades claramente
manifiestas como resistencia a la corrosión, termoestabilidad, termoresistencia,
resistencia al
desgaste, con particularidades de dilatación, con propiedades magnéticas y eléctricas
especiales, etc. Por ejemplo en [2, 48, 71 y 93], se subdividen en:
 Aceros inoxidables
 Aceros de gran resistencia a los ácidos
 Aceros termoresistentes
 Aceros termoestables (Refractarios)
 Aceros para válvulas
 Aceros no magnetizables
 Aceros resistentes al desgaste (Hadfield)
 Aceros con elevada resistencia eléctrica
 Aceros para la técnica nuclear
A continuación se proporciona una breve explicación de alguno de los grupos
mencionados, aspecto en lo cual ser necesario profundizar con posterioridad.
Aceros de calidad ordinaria para uso general.- Estos son de bajo %C, no aleados,
los cuales no alcanzan temple completo aunque se enfríen bruscamente. Los procesos
de fabricación no son de los más sofisticados, por lo cual se pueden encontrar
calmados, semicalmados o efervescentes. Los dos últimos no se recomiendan para
construcciones soldadas.
Aceros de calidad para elementos de máquina.- Se diferencian de los primeros por
una menor variación en el contenido de los elementos y menos impurezas. De forma
general están destinados a tratamiento térmico para la elevación de sus propiedades.
Aceros para estructuras.- Son los destinados a la construcción de estructuras de
soldadas o no soldadas. Se caracterizan porque tienen buena soldabilidad, y no se
destinan al tratamiento térmico. Estos aceros se utilizan para puentes, gasoductos,
oleoductos, armaduras, calderas, recipientes a presión, etc.
Son aceros al carbono con un %C < 0.22-0.25 de baja aleación con elementos de
aleación < 2.5%, fundamentalmente Mn y Si, utilizándose también a veces Nb, V y N.
Aceros para cementación.- Son aceros donde con un tratamiento térmico se
adquiere una gran dureza superficial y resistencia a la abrasión con un núcleo fuerte y
tenaz. Este debe reunir las siguientes cualidades:
 Capacidad de absorber carbono a una temperatura media
 Absorción uniforme en proporción razonable
 Capacidad de adquirir temple sin excesiva distorsión
 Buena resistencia y tenacidad después del tratamiento térmico
 Características normales de mecanización
Los aceros de grano fino de forma general son más adecuados para esto, porque no
sufren deformaciones a la temperatura de cementación y tienen luego una tenacidad
excelente, cuando se enfrían directamente o cuando se someten a tratamiento térmico
sencillo. Entre estos aceros se pueden diferenciar:
 Aceros para cementar de bajo contenido de carbono (0.1 a 0.25 %), en los
cuales el núcleo no se endurece.
 Aceros para cementar de baja aleación donde el núcleo endurece poco

12.  Aceros para cementar de mediana aleación el núcleo endurece mucho
Aceros para temple superficial.- En este grupo entran los aceros templados en agua
y los templados en aceite. Tienen una resistencia a la tracción del orden de 686 a 981
MPa y una dureza de 200 a 300 HB. Algunos de estos aceros se utilizan normalizados
y revenidos con una resistencia a la tracción del orden de 441 a 686 MPa.
Aceros de temple profundo.- Estos aceros junto con los aleados de construcción
pueden dividirse en tres clases distintas:
 Los usados en estado máximo de temple y revenidos a 205 0
C, con lo
que se consiguen durezas de 550 a 600 HB y resistencia a la tracción de 196
MPa.
 Los que son tratados para conseguir dureza de 450 HB, con resistencia a
tracción de 117 a 147 MPa
 Los tratados hasta de 260 a 350 HB, con resistencia a la tracción de 88 a
117 MPa
Dichos aceros tienen un campo tan amplio de uso que solo es posible recordar
algunos ejemplos de aplicación, entre ellos (ruedas de cruceta de automóvil,
engranajes, discos de embrague, cojinetes, árboles de levas, cigueñales, pistones,
cilindros neumáticos, inyectores, casquillos, espárragos, árboles de transmisión,
tapones roscados, pivotes, pestañas, bridas, arandelas, llaves, etc.
Aceros mejorados para estructuras (Quenched and Tempered Steels).- Fueron
desarrollados en el año 1950 [16]. Y son extremadamente importantes en lugares
donde se requiere alta relación resistencia/peso, manteniendo buena soldabilidad,
ductilidad, resistencia al impacto, a la fatiga y a la corrosión. Sus propiedades únicas
se obtienen por su composición química y el tratamiento térmico con el cual se
fabrican. Las normas americanas que lo cubren son la ASTM A514 y A517,
suministrándose laminados, forjados y fundidos.
El tratamiento consiste en un temple en agua con técnicas especiales desde 816 a 871
0
C y revenido desde 540 a 590 0
C, lo cual produce una microestructura de revenido
cuyos productos de la transformación, dan excelente combinación,
resistencia/tenacidad a bajas temperaturas. El tratamiento aumenta la resistencia y
la tenacidad se garantiza con el laminado en caliente.
Aceros para mejorar.- Estos se aplican a elementos de máquinas, y el tratamiento lo
realiza el usuario generalmente.
 El carbono está entre 0.3 y 0.4 % y el Cr, Ni, Mo, W, Mn y Si, suman un
rango de 3 a 5 %.
 Elementos afinadores del grano: V, Ti, Nb y Zr, aproximadamente 0.1 %.
 Si la pieza es de configuración compleja y existe impacto, entonces el acero
debe contener Ni.
Aceros resistentes a la corrosión (inoxidables): Son los que poseen según [24],
estabilidad contra la corrosión electro-química y química, la corrosión intercristalina y
la corrosión bajo tensión.
El grupo de los aceros inoxidables en condiciones atmosféricas lo componen los
aceros que contienen más del 10% de cromo, mientras que los que poseen mayor o
igual que el 15%, son inoxidables en distintos medios corrosivos.

13.  Son características típicas de los aceros inoxidables las siguientes:
 Alta resistencia mecánica en comparación con su masa
 Baja permeabilidad magnética
 Apariencia estática, carácter higiénico y limpieza sencilla
 Buena soldabilidad
 Fácil conformado en frío y en caliente
Los aceros inoxidables se pueden dividir de acuerdo a su composición química en
aceros al Cr, al Cr-Ni, al Cr-Mn, al Cr-Ni-Mn y los aceros que poseen elementos de
aleación como el Mo y el W, o elementos formadores de carburos como el Ti, Nb,
etc., que se añaden con el fin de estabilizar la estructura y las propiedades.
Aceros Termoestables.- Son los que poseen estabilidad contra el ataque químico de
su superficie en medios gaseosos y a temperaturas por encima de los 550 0
C, que
trabajan sometidos a pequeñas cargas o libres de cargas.
Aceros termoresistentes.- Son los aceros capaces de soportar cargas a altas
temperaturas durante un determinado intervalo de tiempo y durante el cual poseen
suficiente termoestabilidad.
os aceros termoresistentes hasta temperaturas de 565 a 610 0
C, tienen de 11 a 12.5 %
de cromo con aleaciones de molibdeno, wolframio y vanadio, hasta los 650 0
C son
aceros al Cr-Ni tipo 18-9 y 18-10 estabilizados con titanio o niobio y hasta 800 0
C son
aceros austeníticos Cr-Ni-Mo.
Aceros para bajas temperaturas y técnica criogénica.- En principio cualquier acero
para bajas temperaturas debe cumplir que la transición a estado frágil no ocurra a la
temperatura de uso, por lo cual tiene que observarse el parámetro T50 [15].
El desarrollo en esta familia de los aceros llamados criogénicos, se inicia ante la
necesidad de materiales con buenas propiedades mecánicas a bajas temperaturas,
tanto para el proceso de fabricación, como para el transporte y almacenaje de gases
licuados [16 y 72].
El uso de ellos comienza a temperaturas de servicio inferiores a un rango de -30 a -45
0
C. Según la temperatura de servicio se pueden emplear los siguientes aceros:
Aceros Temperatura mínima 0
C
C - Mn microaleado -45
Media aleación (3.5 % Ni) -100
Media Aleación (5 % Ni) -140
Media Aleación (9 % Ni) -200
Alta aleación (inoxidables austeníticos) -250
Según el gas a licuar se realiza su selección, en función de la temperatura de
licuación. Algunos casos se exponen a continuación:
Gas Temperatura de lucuación 0
C
Propano
Propileno
Sulfuro de carbono
Sulfuro de hidrógeno
Bióxido de Carbono
Acetileno
-43
-48
-50
-60
-78
-84

14. Etano
Etileno
Kripton
Metano
Oxígeno
Argón
Nitrógeno
Gas natural
-89
-104
-151
-163
-183
-186
-196
Según pureza del metano
Aceros resistentes a condiciones ambientales (Weathering Steels).- Según [16],
son aceros de baja aleación que se pueden exponer al ambiente sin pinturas, ya que
se autoprotegen con una densa capa de óxidos. La resistencia a la corrosión es de 4 a
6 veces de los aceros estructurales al carbono y de 2 a 3 veces de muchos aceros de
baja aleación estructurales. En las normas americanas están cubiertos por la ASTM
A242.
Aceros resistentes a la abrasión (AR Steels).- Son aceros de alto contenido de
carbono de 0.8 a 0.9 %, los cuales se usan para líneas en equipos de construcción
donde existe severa abrasión y golpes duros, líneas de descarga de camiones que
trabajan en canteras, transportadores, etc. Normalmente no se usan en estructuras.
Su dureza supera los 45 HRC (375 HB).
Aceros para fácil maquinado (Free machining steels).- Estos contienen elevado
porcentaje de P, S, Se o Pb, con lo cual se logra una viruta pequeña.
Aceros para la técnica nuclear.- Los aceros empleados en la construcción de
reactores nucleares pueden trabajar como materiales de conserva o de protección
(absorbedores). Los primeros deben cumplir el requerimiento especial de no contener
elementos con isótopos que sean gran absorbentes de neutrones (B, Co, Ta, Nb, Ti, Al
y N), mientras que los segundos por el contrario [15].
Aceros para transformadores.- Son aleaciones que deben cumplir las siguientes
recomendaciones [15]:
1ro.- Deben estar compuestos por átomos y estructura cristalina con la
máxima magnetización posible.
2do.- Tener una microestructura que permita mover las barreras del
dominio magnético.
3ro.- Los cristales deben estar orientados en la dirección deseada de
magnetización.
La condición primera, es garantizada por el hierro, la condición segunda implica que el
material debe estar libre de partículas, dislocaciones, y frontera de grano. Esto sólo lo
cumple un cristal simple templado lo cual es difícil de obtener en el hierro. La
transformación γ → α produce frontera de granos y dislocaciones dificultosas de
remover por temple a 900 0
C. Si un elemento de aleación cierra el lazo γ , esta
dificultad puede ser evitada. Las aleaciones con más de 2.2 % de Si, pueden tratarse
térmicamente sobre el punto de fusión [15].
En conclusión los aceros para estos fines contienen de 3 a 5 % de Si. Al adicionar este
elemento existe una pérdida de la magnetización máxima y como beneficio aumenta la
resistencia eléctrica.

15. La condición tercera es garantizada por un cristal de hierro con un porciento de
orientación en la dirección de magnetización [15].
PAPEL DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN
Las influencias fundamentales de los elementos de aleación en la selección de aceros,
se manifiestan en:
 Las propiedades mecánicas
 Las propiedades tecnológicas (templabilidad, soldabilidad, conformabilidad,
maquinabilidad, etc.).
 El crecimiento del grano austenítico
 Los diferentes tipos de agrietamientos
 La formación de carburos
 El comienzo de la transformación martensítica
 La resistencia a largo plazo del acero
Algunos ejemplos de como influyen en las propiedades mecánicas se ven en la figuras
1.4, 1.5 y 1.6 [48].
También los elementos de aleación influyen fuertemente en las resistencias tanto a
altas temperaturas como a largo plazo (figura 1.7).
A continuación se muestra una síntesis de como influye cada elemento por separado.
[5, 12, 40, 48, 56, 57, 62, 71, 74, 91, 82, 83, 84, 89 y 93]:
1.- Carbono
Este elemento, como en los aceros al carbono, sigue siendo el fundamental para la
determinación de las propiedades mecánicas tecnológicas. La temperatura de fusión y
el peso específico, disminuyen con el aumento de este.
Su efecto sobre las propiedades mecánicas, puede variar ampliamente con el
tratamiento térmico, sin embargo estos efectos son válidos para pequeñas secciones.
Cuando se requieren dureza y resistencia en mayores secciones, entonces hay que
tomar aceros aleados.
Un acero al carbono con porcentaje elevado, tiene una profundidad de temple
aproximadamente de unos 12 mm, como máximo.
Con su aumento, disminuye la soldabilidad, debido a que crece la templabilidad, por lo
tanto la tendencia a la aparición de estructuras de mayor volumen específico en las
uniones soldadas que ocasionan el surgimiento de tensiones internas y la disminución
de las propiedades mecánicas.
La maquinabilidad también es afectada con su aumento. A menudo para tener una
idea cuantitativa de este parámetro al comparar diferentes aceros, se toma
convencionalmente que el con 0.45 % de C y sin alear, representa la unidad.
Para los aceros de alta aleación este constituye un elemento que favorece la
formación de austenita (gammágeno).
En los aceros inoxidables, su aumento por encima de los valores permisibles, provoca
la formación de carburos de cromo y la corrosión intercristalina.
2.- Manganeso
Su punto de fusión es de 1244 0
C

16. Es un elemento que actúa como desulfurante y desoxidante en la obtención del acero.
Favorece la templabilidad del acero por lo cual hay que limitar su contenido
exceptuando en el caso en que se necesite aumentar la dureza o la resistencia al
desgaste. Se considera este elemento como un desoxidante muy fuerte y es muy raro
que su contenido en los aceros sobrepase el 2 %
Se conoce que mejora la relación existente entre el límite de resistencia a la tracción y
la fluencia (Rm/Rp). En cantidades de 1 a 1.5 %, el aumento de Rm, es más marcado.
Provoca una pequeña disminución de la elasticidad, cuando se excede el 1.5 % en
aceros de bajo contenido de carbono y en los de mediano y alto contenido una
cantidad inferior.
Para un 3 % de este, la resistencia a tracción, aumenta en 98 MPa, con contenidos
entre 3 a 8 %, el crecimiento es más suave y para más de 8 %, cae de nuevo. En
estos casos el límite de fluencia se comporta de igual manera.
Disminuye las temperaturas de temple, recocido y normalizado, aumentando la
tendencia al sobrecalentamiento.
En los aceros al carbono se introduce como desoxidante para eliminar impurezas
perjudiciales de óxido de hierro y compuestos sulfurosos. Según [62], cuando se
encuentra entre 0.17 a 0.37 %, se disuelve en la ferrita, endurece el acero formando
carburo Mn3C, eleva sus propiedades mecánicas, la capacidad de recocido y elimina el
efecto perjudicial del azufre. Según [12] al combinarse con dicho elemento elimina la
causa fundamental de la fragilidad en caliente proporcionándole al acero mayor
capacidad de laminado y forjado.
Este no empeora la soldabilidad si su contenido no sobrepasa el rango de 0.3 a 0.8
%). En los aceros de mediano contenido de manganeso (1.8 a 2.5 %), aumenta la
templabilidad y la tendencia a la formación de grietas.
Cuando se emplea como elemento de aleación aumenta la tenacidad y resistencia
mecánica sin disminuir la ductilidad, además reduce los efectos desfavorables del Si.
En los aceros de alta aleación se comporta como gammágeno y puede sustituir total o
parcialmente al níquel.
Los aceros inoxidables al Cr-Mn, Cr-Ni-Mn y otros de tipo bifásico, tienen soldabilidad
similar a los austeníticos al Cr-Ni.
Particular importancia tienen en los aceros de una composición de 11 a 13 % de este
elemento y de 1 a 1.3 % de carbono, los cuales se conocen como aceros al
manganeso (Hadfield), tienen una elevada resistencia al desgaste y se aplican en la
fabricación de herramientas, rieles ferroviarios y otras piezas expuestas a grandes
desgastes.
3.- Silicio
El punto de fusión es de 1410 0
C
Es un elemento reductor (desoxidante), al igual que el manganeso. Para desoxidar
determinados aceros para piezas fundidas se añade hasta 0.8 %.

17. En [12], se define como acero al silicio, aquel que contiene como elemento de aleación
el silicio en una proporción mínima de 0.4 %.
Aumenta la resistencia mecánica, la resistencia al escamamiento y la densidad
(especialmente en aceros fundidos), haciendo la fundición de los aceros más
compacta, por la reducción del desprendimiento de gases. En caso de las fundiciones,
se emplea generalmente para contenidos inferiores al 0.5 %, aunque disminuye la
maleabilidad y soldabilidad.
La resistencia a la tracción y el límite de fluencia, son aumentados en 98 MPa, por
cada 1 % de este, afectando de forma no significativa la elasticidad.
Los aceros con alto contenido de este tienen grano basto y para contenidos de Si ≥ 14
%), resiste a los ataques químicos, pero no puede ser forjado.
Este elemento aumenta la permeabilidad magnética del acero. Así los aceros de un
contenido de 0.5 % de carbono, con contenidos de silicio desde 1 a 5 %, son
ampliamente utilizados en la industria eléctrica para la fabricación de chapas de
transformadores y dinamos, o en la fundición de piezas que deben poseer una
permeabilidad magnética grande, las cuales ocasionan pequeñas pérdidas por
histéresis y por corrientes parásitas, además aumenta la resistividad eléctrica.
Para la fabricación de resortes, se emplea un acero que contiene alrededor de 4 % de
silicio, por dar este elemento flexibilidad al acero.
En las uniones soldadas, la cantidad de este elemento debe limitarse por el aumento
de la fragilidad (debido a que los cristales mixtos de hierro y siliciuro de hierro FeSi son
de poca plasticidad); no influyendo negativamente si no sobrepasa el 0.3. Es un
elemento reductor.
En los aceros al carbono, su contenido no supera el rango de 0.2 a 0.3, mientras que
en los aceros aleados este puede alcanzar de 0.8 a 1.5 %, dificultando la soldadura
por la alta fluidez del acero, por la formación de óxidos de fácil fusión y por la fácil
oxidación.
En los aceros de construcción alcanza un máximo de 0.6 %, dado que este elemento
retarda la cementación, ayuda al crecimiento del grano y reduce la profundidad de
temple.
En los aceros de alta aleación se comporta como elemento (alfágeno) y está limitado,
debido a que la formación de los silicatos, especificamente en los aceros inoxidables,
los cuales se alojan en la frontera intergranular y provocan el agrietamiento en
caliente, aunque aumenta la resistencia a la oxidación frente a gases oxidantes en
caliente.
4.- Níquel
El punto de fusión es de 1453 0
C)
En los aceros de bajo contenido de carbono, está de 0.2 a 0.3 %, en los de
construcción de 1 a 5 %), en los aleados de 8 a 35 %.
Es es soluble en la ferrita y la favorece, mejora las propiedades del acero bruto de
laminación, en cuanto a resiliencia, elongación y estricción. El aumento de la
resistencia del acero, es menor que en el Si y Mn, disminuyendo de forma

18. insignificante la elasticidad, aumenta la resiliencia de aceros estructurales
considerablemente, especialmente a bajas temperaturas.
Aumenta la templabilidad, disminuyendo las temperaturas de temple, recocido y
normalizado.
En contenidos de 3 a 5 %, aumenta la resistencia sin aumentar la fragilidad de la unión
soldada, sin embargo al superar estos valores, tiene tendencia al aumento de la
templabilidad de la misma. En [57], se plantea que afina el grano, aumenta la
plasticidad y no empeora la soldabilidad.
En el tratamiento térmico, disminuye las temperaturas de temple, da más tolerancia en
los intervalos de temperaturas, lo que permite un mejor control de la misma, aumenta
la profundidad de temple, especialmente si hay presencia de Cr.
Este apoya los efectos del Cr, Mo, etc, retardando el crecimiento del grano aún a
elevadas temperaturas, disminuye la deformación y el peligro de grietas de temple y
no empeora la soldabilidad.
Los aceros con elevados contenidos de este elemento se utilizan en la construcción de
instrumentos de precisión debido al pequeño coeficiente de dilatación.
En los aceros de baja aleación, en contenidos de 3 a 5 %, aumenta la resistencia sin
aumentar la fragilidad de la unión soldada, sin embargo con mayores contenidos, tiene
tendencia al aumento de la templabilidad de la misma.
En los aceros de alta aleación, es gammágeno, y tiende a incrementar la templabilidad
del acero, debido a que disminuye la velocidad crítica de temple.
La acción estabilizadora de la fase austenítica, caracteriza a los aceros de tipo (18-8),
los cuales no poseen puntos de transformación siendo sensibles al crecimiento del
grano por sobrecalentamiento, la acción afinadora de este elemento disminuye
notablemente esta tendencia.
Los aceros al Cr-Ni, son inoxidables y resistentes al escamamiento (termoestabilidad).
Para contenidos entre (24 - 26 %), el acero se hace no magnetizable.
5.- Cromo
Su punto de fusión es de 1920 0
C
Este se encuentra en los aceros de bajo contenido de carbono de 0.2 a 0.3 %, en los
de construcción de 0.7 a 3.5 %), en los aceros al cromo de 12 a 18 %, en los aceros
al cromo-níquel de 9 a 35 %. Constribuye a incrementar la imantación remanente.
Aumenta la resistencia a tracción y dureza de los aceros, reduciendo de forma mínima
la elasticidad. La resistencia a la tracción de los aceros crece de 78 a 98 MPa, por
cada 1 % de Cr, el punto de fusión crece pero no del mismo modo, pero el valor de la
resiliencia es disminuido.
Aumenta además la templabilidad, la resistencia a elevadas temperaturas, así como
las temperaturas de temple, recocido y normalizado.
Disminuye ligeramente la tendencia al sobrecalentamiento y la ductilidad no disminuye
para contenidos superiores al 1.5 %.

19. El Cr dificulta la soldadura porque acelera la oxidación del metal, forma uniones
químicas con el carbono, aumenta la dureza del metal en las zonas de transición, etc.
Cuando existe una correcta selección del régimen de soldadura, de los materiales de
aporte y también con la observación del proceso tecnológico, no influye en la
soldabilidad.
En los procesos de soldadura por llama oxiacetilénica, se necesitan fundentes que
sean capaces de disolver dichos óxidos. En el caso de los aceros de mediana aleación
de clase perlítica cuyo contenido de este elemento no es elevado, es natural que no
tengan resistencia a elevadas temperaturas por lo cual no se recomienda emplear
para T > 550 0
C.
La elevación del contenido de este no sólo eleva la resistencia a la formación de
cascarilla, sino también la termoresistencia, debido a que se eleva la temperatura de
recristalización y se forman carburos especiales M3C6, que coagulan más despacio
que la cementita (M3 C).
En los aceros de baja aleación, en presencia de Ni y Mo, aumenta la templabilidad.
Este elemento forma un óxido de alta temperatura de fusión y de difícil eliminación.
Reduce la velocidad de temple, disminuye el crecimiento del grano, retarda la
descarburación periférica, dando mayor profundidad de temple.
Los aceros al cromo se deforman bien en caliente, se mecanizan y son adecuados
para endurecimientos parciales o por inducción.
Los aceros con cierto contenido de carbono y Cr, forman carburos de gran resistencia
al desgaste.
Con porcentajes hasta de 5.5 %, confiere al acero propiedades de conservar la dureza
del revenido, aún a elevadas temperaturas.
A partir del 5 % de cromo, se nota determinada resistencia a la corrosión.
Para contenidos superiores al 12 %, se considera un acero inoxidable y termoestable.
Es el elemento fundamental en los aceros inoxidables y refractarios, causante de la
resistencia a la corrosión debido a la formación de una película de óxidos de cromo.
Este es alfágeno. En estos aceros, debido a que tiene gran tendencia a formar
carburos, se limita el contenido de carbono o se añaden elementos de más afinidad
que este por el carbono (Ti, Nb, etc.), conocidos como estabilizadores.
6.- Aluminio
Su punto de fusión es de 660 0
C
Este facilita la obtención de un acero con tamaño de grano controlado pequeño, no
obstante es necesario un extremado control en la dosificación, un contenido por
encima de lo permisible, provoca la fragilidad del acero, descomponiendo durante el
recocido el carburo de hierro (cementita) y transform ndolo en grafito. En combinación
con el cromo, se elimina esta tendencia ya que unidos, forman importantes
compuestos (nitruros de gran dureza, en los aceros destinados a la nitruración.
Es un gran desoxidante y combinado con el nitrógeno, reduce la susceptibilidad al
envejecimiento bajo tensión.

20. La tendencia al sobrecalentamiento y la templabilidad, las disminuye
considerablemente.
Aumenta ligeramente la dureza y la resistencia, así como la ductilidad (esta última al
estar en pequeñas cantidades).
Incrementa significativamente las temperaturas de temple, recocido y normalizado.
Este elemento forma un óxido de alta temperatura de fusión, el cual es el causante de
la mala soldabilidad operatoria. Se necesita la utilización de fundentes adecuados que
disuelvan este óxido durante el desarrollo de los procesos de soldadura.
En los aceros de alta aleación es un elemento alfágeno, que actúa de modo similar al
Si, protege al acero frente a la oxidación en caliente y su contenido también se debe
limitar debido a que aumenta la tendencia al agrietamiento durante el desarrollo de los
procesos de soldadura.
En los aceros termorresistentes ferríticos, su presencia da resistencia al
escamamiento.
En las aleaciones con magnetismo permanente de tipo Fe-Ni-Co-Al, aumenta la
coercitividad.
7.- Molibdeno
El punto de fusión es de 2610 0
C
Es un formador de carburos y un estimulante a los demás elementos de aleación.
Aleado solamente con el carbono, incrementa la templabilidad, aumenta la resistencia
a tracción tanto a temperatura ambiente como elevadas, así como las temperaturas de
temple, recocido y normalizado. Su comportamiento es parecida a la del W.
Aumenta la ductibilidad para contenidos superiores al 0.6 %, e influye ligeramente
sobre la tendencia al sobrecalentamiento.
Este tiene gran tendencia a la formación de carburos, por lo cual se adiciona a los
aceros rápidos, para estampas de trabajo en caliente, aceros austeníticos inoxidables,
termoresistentes, aceros de temple superficial (case hardening) y de tratamiento
térmico.
Aleado con otros elementos (principalmente con el cromo y níquel), confiere
propiedades más elevadas. Este es uno de los elementos, que más favorece el
tratamiento térmico, puesto que aumenta la penetración de temple, amplía los
márgenes de forja y del tratamiento térmico, permite temperaturas elevadas en el
revenido con lo cual se logran estructuras más idóneas, disminuye la susceptibilidad
del acero a la fragilidad del revenido, aumenta la resistencia, el límite de fatiga y
mejora el mecanizado. Para elevados contenidos, tiende a dificultar la forja.
En general, para contenidos superiores de 0.15 a 0.8 % dificulta la soldadura, sirve de
causa a la formación de grietas en la costura y en la zona de transición, se oxida
fuertemente y arde al soldar.
Este elemento aumenta la templabilidad del acero durante los procesos de soldadura,
generalmente su contenido está limitado a pequeños valores. En caso de los aceros

21. de mediana aleación, la adición de una pequeña cantidad eleva la temperatura de
recristalización de la ferrita por lo cual aumenta la resistencia a elevadas
temperaturas.
En los aceros de alta aleación, es alfágeno y actúa, no solo desde el punto de vista
estructural, sino también porque aumenta la resistencia química frente a ácidos
reductores. El contenido normal es aquí de 2 a 3.5 % y su acción sobre la estructura
es muy importante, a este se le atribuye la causa del aumento de la ductibilidad de la
austenita a elevadas temperaturas, que provoca la disminución de la tendencia al
agrietamiento en caliente.
8.- Cobre
Su punto de fusión es de 1084 0
C)
Se considera elemento de aleación a partir del 0.25 %. Aumenta los l¡mites de
resistencia a la rotura y a la fluencia, pero empeora la elasticidad. En los aceros no
aleados, constituye una impureza, limitándose su contenido como ya se observó.
En los aceros de baja y mediana aleación, este elemento se le atribuye la propiedad
de aumentar la resistencia a la corrosión de los aceros frente al agua de mar. Se
recomienda no sobrepasar el valor de 0.4 %, que es el límite de solubilidad de este
elemento en los aceros.
En aceros especiales este se encuentra según [57], de 0.3 a 0.8 %), y mejora la
resistencia, plasticidad, resiliencia, sin empeorar la soldabilidad. En este caso, actúa
como gammágeno y se añade a los aceros inoxidables, con el objetivo de dar cierta
resistencia frente a los ácidos.
Hasta contenidos de 0.6 %, aumenta la resistencia del acero a la corrosión atmosférica
y la templabilidad. Para contenidos superiores, comienza a producir defectos de
endurecimiento por precipitación. Este no empeora la soldabilidad de los aceros.
9.- Vanadio
Su punto de fusion es de 1730 0
C
Es muy usado en los aceros estructurales (preferentemente combinado con cromo),
para estampas, aceros rápidos (preferentemente combinado con tungsteno), con lo
cual en el último caso mejora las propiedades de corte. Se caracteriza por ser un gran
formador de carburos.
Este se encuentra comúnmente en los aceros de 0.2 a 0.8 %, en los aceros para
estampas de 1 a 1.5 %, oxidándose fuertemente, exige una protección rigurosa del
metal durante la soldadura y dificulta la misma.
La adición de este en los aceros de baja y mediana aleación afina el grano (aumenta
la homogeneidad) y eleva la resistencia a elevadas temperaturas.,
Aumenta la resistencia a tracción y el límite de fluencia, así como las propiedades en
calientes de los aceros.
10.- Wolframio o Tungsteno
El punto de fusión es de 3380 0
C)

22. Para la fundición tienen importancia únicamente los aceros de 5 a 6 % de este, con 0.6
a 0.65 % de carbono los cuales se utilizan para la fabricación de imanes, con una
composición de 1 a 3 % de este con 0.6 a 0.7 % de carbono, para la fabricación de
cañones o en la industria de motores de aviación para la fundición de cilindros.
En [57], se plantea que para contenidos de 0.8 a 1.8 %, aumenta la dureza y la
capacidad de trabajo a elevadas temperaturas.
La resistencia a tracción y el l¡mite de fluencia, son aumentados en 40 MPa, por cada
1 %), de este y la ductilidad la eleva ligeramente para contenidos superiores al 1 %.
Este disminuye la tendencia al sobrecalentamiento, aumenta la templabilidad, las
temperaturas de temple, recocido y normalizado.
En los aceros rá pidos es el elemento fundamental, ayudando a obtener la arista de
corte, aunque sea a elevadas temperaturas T ≥1600 0
C.
Sin la presencia de otros elementos de aleación, se emplea en la fabricación de
material eléctrico de alta remanencia y permeabilidad magnética.
Aleados con el Cr y Mo, produce aceros autotemplables.
Durante la soldadura se oxida fuertemente, por cuanto exige una fuerte protección
contra el oxígeno, ya que dificulta dicho proceso. La estructura por lo general es muy
fina.
Este permite la conservación de la dureza durante el calentamiento y el aumento de la
resistencia al desgaste.
En los aceros de alta aleaci¢n es alf geno y mejora las propiedades mecánicas en
caliente y en frío, aunque no tiene influencia directa sobre la resistencia a la corrosión.
Tiene gran tendencia a la formación de carburos y es principalmente empleado en
aceros termoresistentes.
11.- Titanio
El punto de fusión es de1812 0
C
Se considera elemento de aleación a partir del 0.1 %. Están en los aceros estables a
la corrosión hasta cantidades de 1 %, no dificultan el proceso de soldadura, ni
empeoran la soldabilidad del acero.
El titanio por su parte influye en el afinado del grano y el mejoramiento de las
propiedades mecánicas, disminuyendo la tendencia al sobrecalentamiento y
aumentando de forma considerable las temperaturas de temple, recocido y revenido.
Es un elemento que facilita la obtención de aceros compactos, disminuyendo las
segregaciones, hace que la solidificación de los lingotes sea acelerada. Es un
elemento desoxidante, retrasa el crecimiento del grano en el tratamiento térmico a
elevadas temperaturas.
Por su fuerte afinidad por el carbono, reduce la profundidad de temple, dado que
dificulta la dispersión de los carburos y la formación de cementita.

23. En los aceros de alta aleación es alfágeno y sus contenidos oscilan de 0.4 a 0.5 %,
añadiéndose para evitar la corrosión intercristalina con el carbono por su mayor
afinidad que el cromo hacia este elemento (aceros estabilizados con Ti).
12.- Niobio
Su punto de fusión es de 1950 0
C
El Nb, es uno de los llamados elementos raros. También es conocido como Colombio
y comúnmente aparece junto con el Ta y es de difícil separación.
Este aumenta la ductilidad y las temperaturas de temple, recocido y normalizado;
disminuyendo la dureza y resistencia a tracción. Se puede admitir un contenido de diez
veces a la cantidad de carbono, pero no mayor al 1 %.
En la obtención de los aceros inoxidables, se emplea para evitar la corrosión
intergranular, actuando como estabilizador.
En aceros herramentales se emplean para disminuir la sensibilidad al autotemple a
elevadas temperaturas, dándole gran estabilidad a las mismas.
En los aceros de alta aleación, el Ta y Nb ambos se comporta como elementos
fuertemente alfágeno.
13.- Azufre
El punto de fusión es de 118 0
C
En la producción del acero se considera como una impureza que empeora la calidad,
cuando la cantidad no es excesiva se combina con el manganeso sin tener una
influencia nociva hasta aproximadamente 0.06 %. Si la cantidad sobrepasa los límites
permisibles, el azufre sobrante reacciona con el hierro formando el FeS, que según
[62] es una eutéctica ligeramente fusible, que funde a 985 0
C y la cual provoca la
destrucción de la continuidad de la estructura a temperaturas elevadas, poniéndose el
acero frágil y vidrioso ("red shortness"- fragilidad al rojo).
Esta fragilidad también se observa al someterse a los procesos de forja y laminación.
Bajo las anteriores condiciones empeora la soldabilidad y provoca el surgimiento de
grietas en calientes.
Este mejora la maquinabilidad y comúnmente se encuentra en los aceros automáticos
de 0.08 - 0.3 %, ya que forma unas fibras de sulfuro (por efecto de laminado), que
disturban la cohesión metálica y hace que bajo las aristas de la cuchilla se rompa
fácilmente la viruta.
14.- Fósforo
El punto de fusión es de 44 0
C
Existen varios tipos de fósforos, blanco (amarillo), rojo, negro y otros. Todos son
perjudiciales para el acero.
En las piezas fundidas este empeora la resiliencia mientras que en los procesos de
soldadura disminuye la soldabilidad y provoca el agrietamiento en frío. En su

24. combinación con el hierro forma la solución sólida Fe3P, dando lugar a la existencia
del eutéctico Fe + Fe3P que funde a los (985 0
C), lo cual provoca la segregación.
Cabe señalar que al igual que el azufre al empeorar las propiedades mecánicas del
acero, mejora su maquinabilidad (aumentando el tiempo de servicio de las
herramientas de corte y la limpieza de las superficies trabajadas). Su presencia en
aceros autom ticos llega al 0.15 %
En los aceros al carbono contenidos superiores a 0.08 %, producen fragilidad en frío,
dada su tendencia a segregar estructuras gruesas. La presencia del cromo y el cobre
aumentan su tolerancia.
15.- Oxígeno
El punto de fusión es de -218.7 0
C
Las propiedades mecánicas, en especial la resiliencia, son disminuidas en la dirección
transversal. Según [62], produce la fragilidad de los aceros al rojo y empeora las
condiciones de corte.
16.- Nitrógeno
El punto de fusión es de -210 0
C
Forma enlaces químicos (nitruros), con el hierro, con lo cual se garantiza el
endurecimiento superficial en los aceros destinados a la nitruración.
Este aumenta la dureza, el límite de fluencia, y las propiedades mecánicas a elevadas
temperaturas.
Cuando se combina con el Al, V y Cr, le proporciona al acero gran dureza y resistencia
al desgaste.
En el metal del baño de soldadura, disminuye la plasticidad de la unión y aumenta la
dureza.
En los aceros de alta aleación, es un elemento gammágeno y se utiliza en momentos
en que el níquel estaba deficitario en el mundo. El 1 % de N = 10 % de Ni.
Es indeseable ya que en pequeñas cantidades durante los procesos de precipitación,
provoca el envejecimiento intensivo y la fragilidad en azul, desde la soldadura, la
posibilidad de provocar corrosión intergranular bajo tensión, en aceros aleados.
17.- Hidrógeno
La temperatura de fusión es de -262 0
C
Es una impureza nociva en el acero, el cual forma burbujas gaseosas y poros, que dan
lugar a grietas, reduce la elasticidad, disminuye el área sin aumentar el límite de
resistencia a la fluencia y a la rotura, lo cual es causa de la formación de copos
(flaking), que provoca el agrietamiento.
18.- Cobalto
Su punto de fusión es de 1492 0
C

25. Este no forma carburos, impide el crecimiento del grano a elevadas temperaturas,
mejora la resistencia al revenido y la resistencia a tracción en caliente por lo cual es un
elemento de aleación en los aceros rápidos, aceros para estampas de trabajo en
caliente y materiales resistentes a la exfoliación a elevadas temperaturas.
Favorece la formación de grafito y aumenta el magnetismo residual, la fuerza
coercitiva, y la conductividad térmica, por lo cual es la base de aceros y aleaciones
magnéticas.
Si se somete a irradiación con rayos, forma un isótopo de gran radioactividad (Co 60),
por lo cual se explica que sea indeseable para reactores atómicos.
Influye ligeramente en las temperaturas de temple, de recocido y de normalizado, así
como en la ductilidad y tendencia al sobrecalentamiento. Disminuye la templabilidad y
aumenta ligeramente la dureza, la resistencia a temperatura ambiente y a las altas
temperaturas.
19.- Estaño
Excepto para los aceros automáticos, su presencia es debido a la chatarra
contaminada y es difícil de separar dado que se encuentra en los cojinetes,
soldaduras, etc. Es un elemento que origina superficies defectuosas en las
operaciones de trabajo en caliente y hace frágil al acero.
En los aceros templados y revenidos, sus efectos son menos pronunciados que en los
brutos. En la proporción de cuatro a uno, tiene los mismos efectos que el fósforo, que
0.1 % de Sn = 0.025 % de P.
20.- Plomo
El punto de fusión es de 327 0
C
Incluido en el acero, facilita la maquinabilidad. No forma aleación con el hierro ni con
los demás componentes del acero, no afecta las propiedades mecánicas,
contrariamente a lo que ocurre con el azufre.
Algunos autores establecen el criterio de que los aceros automáticos en base a este
elemento son superiores a los basados en el azufre, por cuanto se encuentra en estos
de 0.2 a 0.5 %. Esto es debido a su fina y homogénea distribución.
21.- Boro
El punto de fusión es de 2040 0
C
La resistencia; dureza, templabilidad, temperaturas de temple, recocido y normalizado,
las aumenta, mientras que disminuye la ductilidad.
Este es adicionado en los aceros con poca capacidad de temple.
Su presencia en los aceros inoxidables austeníticos de tipo 18-8, aumenta el límite
elástico, mediante el proceso de precipitación por endurecimiento, pero disminuye la
resistencia a la corrosión.
Hace posible que la austenita sea más homogénea y que se reduzca la velocidad
crítica de temple.
Por tener la propiedad de absorber grandemente los neutrones en la sección
transversal, se emplea en pantallas en la industria nuclear.

26. 22.- Arsénico
La presencia de este en los aceros es siempre por contaminación.
En los aceros al Cr-Ni, tratados, su presencia provoca la pérdida de la tenacidad. Este
efecto es prácticamente nulo en los aceros al Cr-Mo.
En los aceros al carbono, este elemento es más tolerable, llegando hasta 0.05 %.
En general reduce la tenacidad y provoca efectos de envejecimiento.
23.- Zirconio
El punto de fusión es de 1860 0
C
Este ataca principalmente al oxígeno y al azufre. Como elemento de aleación residual,
tiene los mismos efectos que el vanadio, aumentando la tenacidad y refinando la
estructura granular. Es formador de carburos, además elimina el nitrógeno y aumenta
la vida de los aceros conductores de calor
24.- Cerio
Su punto de fusión es de 775 0
C
Es un gran desoxidante y provoca la desulfurización, mejora el trabajo en caliente de
los aceros de alta aleación y la resistencia al escamamiento en los aceros
termoresistentes.
25.- Tantalio
Su punto de fusión es de 2977 0
C
Aparece generalmente junto al Nb y es un elemento estabilizador contra la corrosión
intercristalina de los aceros inoxidables austen¡ticos de alta aleación.
26.- Selenio
El punto de fusión es de 217 0
C
Se emplea en los aceros automáticos de modo similar al S, para aumentar la
maquinabilidad.
En los aceros inoxidables, disminuye la resistencia a la corrosión menos que el S
1.5.- RESUMEN DE ALGUNOS ASPECTOS A TENER EN CUENTA AL MOMENTO
DE SELECCIONAR UN ACERO
Presión
Temperatura
Medio de interacción
Tipo de carga
1.- Condiciones reales de trabajo

27. 2.- Conocer si se necesita alta resistencia al desgaste
4.- Dimensiones de la pieza.
5.- Necesidad del tratamiento térmico
6.- Aspectos económicos
7.- Disponibilidad real
{
{
Soldabilidad
Maquinibilidad
Conformabilidad
Otras
3.- Propiedades tecnológicas
a garantizar