Este documento describe diferentes tipos de aceros, incluyendo aceros especiales, inoxidables y sus aplicaciones. Los aceros están compuestos principalmente de hierro y carbono. Los aceros inoxidables contienen cromo que forma una capa protectora contra la corrosión. Existen diferentes tipos de aceros inoxidables como los ferriticos, austeníticos y martensíticos.

1. Universidad nacional
de Jaén.
Docente : MARCO ANTONIO AGUIRRE CAMACHO
Facultad DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
Curso : CIENCIA DE LOS MATERIALES
Tema : ACEROS ESPECIALES E INOXIDABLES
Integrantes:
Jiménez Díaz Cleyner
Castillo Vásquez Lenin
La Torre santos Edinson
Nonalaya Córdova Jhair
Dávalos Pongo Javier
Saavedra Córdova Heiny
Pérez Campos Dimar

2. ALEACIÓN: ACEROS
El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el carbono
no supera el 2,1% en peso de la composición de la
aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y
el 0,3%; normalmente y algunos aceros especiales pueden
alcanzar valores por encima del 4%.
La resistencia ultima a tención y a compresión de los aceros comunes es
aproximadamente quince veces la resistencia a la compresión del concreto
estructural común y más de 100 veces la resistencia a tención.

3. Los aceros están conformados por conglomerados de
átomos unidos por enlaces covalentes por lo que tiene un
comportamiento físico que se puede explicar a nivel
atómico. Si un elemento es cargado y puede recuperar su
forma inicial se conoce como deforma elástica la cual se da
cuando no se rompe el equilibrio de las fuerzas internas
entre átomos y estas pueden regresan a su punto de
equilibrio. El modulo de elasticidad a nivel atómico está
directamente relacionada con la separación máxima entre
átomos, siendo los materiales con enlaces fuertes los que
presentan módulos elásticos con mayor capacidad.

4. El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero
la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no
metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.

5. Clasificación de los aceros
Dada la gran variedad de aceros existentes, y de fabricantes, ha originado el
surgir de una gran cantidad de normativa y reglamentación que varía de un país
a otro.
En España, la clasificación de los aceros está regulado por la norma UNE-EN
10020:2001, que sustituye a la anterior norma UNE-36010, mientras que
específicamente para los aceros estructurales éstos se designan conforme a las
normas europeas EN 10025-2: 2004 y EN-10025-4: 2004.
No obstante, existen otras normas reguladoras del acero, con gran aplicación
internacional, como las americanas AISI (American Iron and Steel Institute) y
ASTM (American Society for Testing and Materials), las normas alemanas DIN, o
la ISO 3506.
• Aceros no aleados
• Aceros aleados

6. ACEROS ESPECIALES
Existen muchas clases especiales de aceros, incluyendo aceros parea
herramienta, aceros libres de intersticios, aceros de alta resistencia y baja
aleación (HSLA por sus siglas en inglés) aceros bifásicos y aceros
martensíticos envejecibles.
Los aceros para herramientas son por lo común aceros de alto carbono que
alcanzan una elevada dureza mediante un tratamiento térmico de templado y
revenido. Entre sus aplicaciones se incluyen las herramientas de corte en
operaciones de combinado, los dados para la fundición a presión, los dados para
conformado mecánico y otros usos en los cueles se requiere una combinación de
levada resistencia, dureza, tenacidad y resistencia a la temperatura.

7. Los aceros de baja aleación y alta resistencia (HSLA) son aceros bajo carbono
que contienen pequeñas cantidades de elementos de aleación. HSLA se
especifican en función de su resistencia a la cedencia, con grados de hasta
80000psi; los aceros contienen el mínimo de elementos de aleación que
cause la resistencia a la cedencia adecuada sin tratamiento térmico.
En estos aceros, un procesamiento
cuidadoso permite la precipitación de
carburos y nitruros de Nb, V, Ti o
Zr, mismos que producen endurecimiento
por dispersión además de un tamaño de
grano fino.

8. Los aceros martensíticos envejecibles son aceros bajo carbono muy altamente
aleados. Estos aceros se austenitizan y se templan para producir una martensita
blanda que contiene menos de 0.3% C. cuando se envejece la martensita
aproximadamente 500°C, se precipitan compuestos intermetálicos como
Ni3Ti, Fe2Mo y Ni3Mo.

9. Los aceros libres de intersticios contienen Nb y Ti. Pueden reaccionar con
C y son S para formar precipitados de carbono y de sulfuro. Por lo
tanto, virtualmente no queda nada de carbono en la ferrita. Estos aceros
son de fácil conformados y atractivos para la industria automotriz.

10. Los aceros de grano orientado que contienen silicio se utilizan como
materiales magnéticos blandos y se incorporan en los núcleos de los
transformadores eléctricos. Para la fabricación de materiales
magnéticos, se utiliza polvo de hierro prácticamente puro (conocido como
carbolino de hierro), que se obtienen al descomponer el pentacarbonilo de
hierro (Fe(CO)5) y a veces un tratamiento térmico reductor usado para
fabricar materiales magnéticos. También es utilizado bajo el nombre de
hierro reducido como un aditivo para complementos alimenticios en los
cereales del desayuno y en otros productos alimenticios fortificados con
hierro.

11. Los aceros inoxidables son aquellos que presentan una aleación de
hierro con un mínimo de 10% de cromo contenido en masa. El
acero inoxidable es resistente a la corrosión, dado que el cromo, u
otros metales que contiene, posee gran afinidad por el oxígeno y
reacciona con él formando una capa exterior pasivadora, evitando
así la corrosión del hierro en capas interiores. Sin embargo, esta
capa exterior protectora que se forma puede ser afectada por
algunos ácidos, dando lugar a que el hierro sea atacado y oxidado
por mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas.
Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros
elementos aleantes, como puedan ser el níquel y el molibdeno.
ACEROS INOXIDABLES

12. ACEROS INOXIDABLES
Los aceros inoxidables se seleccionan en función de su excelente resistencia a la
corrosión Harry Brearly estaba trabajando sobre su aleación con 0.35% de
carbono y 14% de cromo (ahora conocido como acero inoxidable 420). Buscaba
una forma de “atacar” la muestra utilizando ácidos con la finalidad de poder
ver la microestructura. Tuvo dificultades para encontrar un agente químico
adecuado para lograr lo anterior. Aunque otros investigadores ya habían
experimentado este “problema”, Mr. Brearly vio la oportunidad de aprovechar
un material que era ¡residente a la corrosión!
Todos los aceros inoxidables
verdaderos contienen un
mínimo de aproximadamente
11% Cr, lo que permite la
formación de una delgada
capa superficial de óxido de
cromo cuando el acero queda
expuesto al oxígeno.

13. Acero % C % Cr %Ni Otros
Resistencia
la tención
(psi)
Resistencia
a la
cedencia
(psi)
% de
elongaci
ón
Condición
Austenístico
201 0.15 17 5 6.5% Mn 95000 45000 40 Recocido
304 0.08 19 10 75000 30000 30 Recocido
185000 140000 9 Trabajo en
frío
304L 0.03 19 10 75000 30000 30 Recocido
316 0.08 17 12 2.5% Mo 75000 30000 30 Recocido
321 0.08 18 10 0.4% Ti 85000 35000 55 Recocido
347 0.08 18 11 0.8% Nb 90000 35000 50 Recocido
Ferritico
430 0.12 17 65000 30000 22 Recocido
442 0.12 20 75000 40000 20 Recocido
Martensítico
416 0.15 13 0.6% Mo 180000 140000 18 Templado y
revenido.
431 0.20 16 2 200000 150000 16 Templado y
revenido.
440C 1.10 17 0.7% Mo 285000 275000 2 Templado y
revenido.
Endurecimiento por precipitación
17-4 0.07 17 4 0.4% Nb 190000 170000 10 Endurecimie
nto por
envejecimien
to.
17-7 0.09 17 7 1.0% Al 240000 230000 6 Endurecimie
nto por
envejecimien
to.
Composiciones y propiedades comunes de los aceros inoxidables.

14. El cromo es el elemento que hace que los aceros inoxidables sean
inoxidables. El cromo también es un elemento estabilizador de la ferrita.
El cromo hace que se contraerá la región de la austenita, en tanto que la
región de la ferrita aumento de tamaño. En las composiciones debajo
carbono y alto cromo, la ferrita se encuentra presente como una sola fase
hasta la temperatura sólida
FERRITA CROMO

15. Existen varias clases de aceros inoxidables en función de la estructura
cristalina y del mecanismo de endurecimiento.
Aceros inoxidables ferríticos: Los caseros inoxidables ferriticos, contienen
hasta 30% Cr y menos de 0.12% C. Debido a la estructura cúbica centrada en
el cuerpo (BCC, por sus siglas en inglés), los aceros inoxidables ferriticos
tienen buena resistencia y una ductibilidad moderada, derivadas del
endurecimiento por solución sólida y del endurecimiento por deformación.
Los aceros inoxidables ferriticos son magnéticos; no es posible tratarlos
térmicamente; tienen una resistencia excelente a la corrosión, una
capacidad de conformado moderada y son relativamente económicos.

16. Aceros inoxidables Martensíticos:
Son los llamados aceros inoxidables altamente aleado con cromo y otros
elementos. Presentan buena resistencia a la corrosión y resistencia mecánica, se
endurecen y son magnético .
Se llaman martensíticos, porque tienen una estructura metalográfica formada
básicamente por martensita (ferrita deformada por el carbono que no pudo
difundirse).
La combinación de dureza, resistencia mecánica y resistencia a la corrosión pase
que estas alegaciones sean atractivas para aplicaciones como, por
ejemplo, cuchillos de alta calidad, balines y válvulas.

17. Existen cuatro tipos principales de acero martensítico:
Los aceros martensíticos puros. Con elevados porcentajes de Carbono (más de
0,2%), y ricos en aleantes, por lo que no son soldables (no se pueden
representar en un diagrama de Shaeffler de Cr-Ni equivalente). Son aceros
duros en caliente hasta los 500ºC, y suelen ser usado en instrumentos de
cirugía, cuchillos, rodamientos,... (ejemplo, X39Cr13, o X105CrMo17).
Los aceros martensíticos con parte de ferrita. Estos se diferencian de los aceros
ferríticos por su mayor contenido en carbono, aunque pueden llegar a tener
matriz martensítica o ferrítica, aunque si tienen elevados porcentajes de
C, Cr, Ni o Molibdeno serán Martensíticos. Estos aceros suelen ser usardos por
su elevada resistencia y resistencia en caliente (turbinas de
gas, agua, vapor, ejes, árboles,...) así como en la fabricación de tanques.

18. Aceros de martensíta blanda, con contenido en carbono inferior al 0,06% (Niquel
del 4 al 6% y Molibdeno del 0,3 al 1,5%). Por el contenido en Niquel y Molibdeno
siempre tendrán una matriz martensítica, aunque por el bajo contenido en
carbono esta será relativamente blanda y tenaz. Es soldable y se usa en piezas
que requieran buena tenacidad y resistencia a la corrosión.
Acero martensítico endurecible por precipitación. Con carbono inferior al
0,08%, Cr del 13 al 18%, Ni inferior al 6% y Mo inferior al 1,3%, así como
cobre, aluminio y niobio como elementos para la precipitación que produzca el
endurecimiento de la matriz martensítica, sin dañar la tenacidad o la
deformabilidad. La matriz será una mezcla de Austenita, martensita y hierro delta
(como la ferrita, pero directamente de la solidificación, sin pasar por austenita).
Tras tratamientos tiene una elevada resistencia y buena resistencia a la
corrosión, y resistencia térmica.

19. Aceros inoxidables austeniticos:
El níquel, es un elemento estabilizador de la austenita, incrementa el tamaño
del campo de la austenita y, al mismo tiempo, prácticamente elimina la ferrita de
las aleaciones de hierro-cromo-carbono. Si el contenido de carbono queda por
debajo aproximadamente 0.03%, no se forman carburos y el acero está
constituido virtualmente por ausencia a la temperatura ambiente.
Son cúbicos centrados en las caras (FCC, por sus siglas en inglés) tienen excelente
ductilidad, formabilidad y resistencia a la corrosión. La resistencia se obtiene
mediante un extenso endurecimiento por solución sólida. Los aceros inoxidables
austeniticos pueden ser trabajados en frio para alcanzar mayores resistencias
que los aceros inoxidables ferríticos. Estos no son magnéticos, lo que resulta una
ventaja para muchas aplicaciones; por ejemplo los stent cardiovasculares a
menudo se fabrican a partir de aceros inoxidables 316.

20. Aceros inoxidables endurecidos por precipitación (PH):
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación (PH) contienen Al, Nb, o
Ta y deben sus propiedades al endurecimiento por solución martensitica. El
acero se calienta primero y se templa para inducir la transformación de
austenita en martensita. Al recalentar, se permite que se formen precipitados
como el Ni3Al a partir de la martensita. Se obtiene propiedades mecánicas
altas, incluso con aceros de bajo contenido de carbono.

21. Aceros inoxidables dúplex :
En algunos casos, en la estructura del acero inoxidable se introducen
deliberadamente mezclas de fases. Mediante un control apropiado de la
composición y del tratamiento térmico, se puede producir un acero
inoxidable dúplex, que contiene aproximadamente 50% de ferrita y 50%
de austenita. Esta combinación proporciona un conjunto de propiedades
mecánicas de resistencia a la corrosión, de formabilidad y de soldabilidad
que no se obtiene con ningún otro de los aceros inoxidables normales.
La mayoría de los aceros inoxidables son reciclables; el siguiente ejemplo
muestra cómo utilizar las diferencias en propiedades para separar distintos
tipos de aceros inoxidables.

22. • Aceros inoxidables
También los aceros inoxidables según su calidad se dividen en:
- Según su contenido en Níquel:
I) Aceros inoxidables con contenido en Ni < 2.5%;
II) Aceros inoxidables con contenido en Ni ≥ 2.5%;
- Según sus características físicas:
I) Aceros inoxidables resistentes a la corrosión;
II) Aceros inoxidables con buena resistencia a la oxidación en caliente;
III) Aceros inoxidables con buenas prestaciones frente a la fluencia.