El documento describe diferentes tipos de aleaciones férreas como el hierro, acero y fundiciones. Explica que el hierro es el metal técnicamente puro con un contenido de carbono entre 0.001% y 0.025%. Luego clasifica los aceros en aceros al carbono, aceros aleados e inoxidables, y describe los efectos de los elementos de aleación como el carbono, níquel, cromo y manganeso en las propiedades de los aceros. Finalmente, explica los diferentes tipos de aceros para herramientas y sus usos.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
ÁREA DE TECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO
MECÁNICA Y TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN
MATERIA CS. DE LOS MATERIALES
PROF. ING. FRANCISCO J. HERNANDEZ
TEMA 5. ALEACIONES FERROSAS. ACERO Y FUNDICIONES.
Hierro y sus aleaciones
Hierro.
Se denomina hierro al metal de este nombre técnicamente puro, o con un contenido de carbono entre 0,001%
hasta 0,025%.
Hierro Electrolítico.
Es un tipo de hierro que se puede obtener casi puro por un procedimiento electrolítico, pero tiene poca
aplicación industrial. Se obtiene por electrólisis de cloruro ferroso con ánodo soluble de acero o fundición. Esta clase de
hierro, de alta pureza, pero frágil debido a los gases que contiene, hidrógeno principalmente, es muy apreciado por sus
propiedades magnéticas.
Hierro ARMCO.
El denominado hierro Armco, que es un tipo de hierro ideado por la “American Rolling Mill Co.”
(A.R.M.C.O) y que se obtiene en hornos Martin-Siemens básicos, a temperaturas superiores a las normales y con
arreglo a una técnica patentada, se utiliza bastante, por su resistencia a la corrosión.
El hierro Armco es de una gran pureza, que puede compararse a la del hierro electrolítico.
Hierro forjado o dulce.
Se elabora, partiendo de minerales muy puros, por vía pastosa, y se trabaja por forja o laminación. El hierro
forjado normal contenía una gran cantidad considerable de escoria que le daba una estructura fibrosa característica.
Podía trabajarse y soldarse con facilidad a temperaturas cercanas a su punto de fusión. Podía obtenerse en forma de
planchas, láminas, perfiles estructurales, barras y varillas y tubos estándar y especiales.
Composición típica del hierro forjado, ARMCO, hierro electrolítico y acero
Clasificación de los aceros:
Acero.
Se denomina acero a toda aleación hierro-carbono forjable cuyo contenido de carbono comprendido entre 0,10
y 1,76%.

2. Aceros al carbono.
Los aceros al carbono son aquellos que están formados fundamentalmente por hierro y carbono, no
siendo los porcentajes de otros elementos superiores a los límites siguientes:
Aceros Aleados.
Los aceros aleados son los que contienen, además del carbono e impurezas, elementos de aleación
voluntaria, como cromo, níquel, molibdeno, vanadio, wolframio, entre otros. Se puede decir también que son aceros
cuyas propiedades dependen directamente del elemento de aleación y en menos cuantía del % de C.
Estos elementos influyen de muy diversas maneras en las propiedades de los aceros, aumentando o
disminuyendo la templabilidad, la dureza, la maquinabilidad entre otros.
Hay dos grupos de elementos de aleación:
A. los que se disuelven en la ferrita aumentando su dureza y resistencia: Ni, Si, Al, Co, Cu.
B. Los que forman carburos simples o complejos al combinarse con el carbono: Mn, Cr, W, Mo, V, Ti.
Efectos que producen los elementos aleantes.
1. Aumento de la templabilidad.
2. Mejora la resistencia a las temperaturas comunes.
3. mejoran las propiedades mecánicas a altas y bajas temperaturas.
4. mejora la tenacidad a cualquier dureza o resistencia.
5. aumenta la resistencia al desgaste.
6. aumenta la resistencia a la corrosión.
7. mejoran las propiedades mecánicas.
Efectos de los elementos de aleación.
El Carbono: es el elemento que tiene mas influencia en el comportamiento del acero. Al aumentar el contenido
de C mejoran la resistencia mecánica y las propiedades de endurecimiento pero disminuye la elasticidad y las
facilidades de forja, soldadura y corte. El carbono no influye en la resistencia a la corrosión.
El Níquel: Disuelto en la ferrita aumenta su resistencia y tenacidad, disminuye las temperaturas criticas,
retarda la transformación de la austenita.
El Cromo: Forma carburos, aumenta la templabilidad, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión.
Níquel y Cromo: Se combinan los efectos de ambos.
Manganeso: Reduce la fragilidad en caliente, contribuye al aumento de la resistencia y la dureza en presencia
de carbono.

3. Molibdeno: Ejerce fuertes efectos sobre la templabilidad, aumenta la resistencia y la dureza de los aceros a
alta temperaturas, forma carburos.
Tungsteno: Marcado efecto sobre la templabilidad, aumenta dureza y resistencia similar al molibdeno pero
con mayor porcentaje (3 a 1%).
Vanadio: Desoxidante de los aceros, produce lingotes sanos, forma carburos, produce gran dureza y
resistencia.
Silicio: Disuelto en ferrita aumenta su dureza y resistencia. Combinado con el manganeso produce alta
resistencia.
Clasificación de los aceros según su dureza.
Tipos Con % de Carbono entre
Extra suaves 0,1 – 0,2%
Suaves 0,21 – 0,3%
Semisuaves 0,31 – 0,4%
Semiduros 0,41 – 0,5%
Duros 0,51 – 0,6%
Extraduros 0,61 – 0,7%
Tabla de tipificación de las aleaciones férreas.
F – Aleaciones Férreas
Serie Tipos
F-100 Aceros finos de construcción general
F-200 Aceros finos de usos especiales
F-300 Aceros resistentes a la oxidación y corrosión
F-400 Aceros de Emergencia
F-500 Aceros para herramientas
F-600 Aceros comunes
F-700 Aceros para moldear
F-800 Fundiciones
F-900 Aleaciones férreas especiales
Cada una de estas series se subdivide a su vez en grupos, según la clasificación siguiente:
Serie Tipos
F-100 Aceros finos de construcción general
Grupo F-110 Aceros al carbono (para construcción de piezas que no exijan elevadas características
Grupo F-120 y 130 Aceros aleados de gran resistencia (para piezas de alta resistencia)
Grupo F-140 Aceros de gran elasticidad (para construcción de muelles, ballestas, entre otros.
Grupo F-150, 160 Aceros para cementar
Grupo F-170 Aceros para nitrurar
F-200 Aceros finos de usos especiales
Grupo F-210 Aceros de fácil mecanización (al azufre y al plomo)
Grupo F-200 Aceros de fácil soldadura
Grupo F-230 Aceros de propiedades magnéticas (para chapas de transformadores e imanes)
Grupo F-240 Aceros de alta y baja dilatación
Grupo F-250 Aceros resistentes a la fluencia

4. Cont.
F-300 Aceros resistentes a la oxidación y corrosión
Grupo F-310 aceros inoxidables
Grupo F-320 Aceros para válvulas de motores de explosión
Grupo F-330 Aceros refractarios
F-400 Aceros de Emergencia
Grupo F-410 y 420 Aceros de alta resistencia
Grupo F-430 Aceros para cementar
F-500 Aceros para herramientas
Grupo F-510 Aceros al carbono para herramientas
Grupo F-520,530, 540 Aceros aleados para herramientas(indeformables, para trabajos de choque en frío y en caliente, para
corte no rápido, e inoxidable para corte)
Grupo F-550 Aceros rápidos (rápidos u extrarápidos al cobalto)
F-600 Aceros comunes
Grupo F-610 Aceros Bessemer
Grupo F-620 Aceros Siemens
Grupo F-630, 640 Aceros para usos particulares
Aceros Inoxidables.
Son aceros aleados que presentan alta resistencia a la corrosión y oxidación a elevadas temperaturas. Deben
contener como mínimo 10,5% de cromo, además de níquel, molibdeno, manganeso, vanadio y otros elementos
menores. Se clasifican en: Aceros inoxidables martensíticos, aceros inoxidables ferríticos, aceros inoxidables
austeníticos.
Denominaciones
Serie Grupo
2XX Cr – Ni – Mn Austenítico, no templable, no magnético
3XX Cr –Ni. Igual a los anteriores
4XX Cr. Martensítico, templable, magnético
4XX Cr. Ferricos, no templables, magnéticos
5XX Bajo en Cr. Resistentes a altas temperaturas
Aceros inoxidables austeníticos.
Contienen los siguientes porcentajes (23% Cr + Ni; Cr-Ni-Mn) Los aceros inoxidables austeníticos
constituyen la familia con el mayor número de aleaciones disponibles, integra las series 200 y 300 AISI. Su popularidad se debe a
su excelente formabilidad y superior resistencia a la corrosión.
Sus características son las siguientes:
 Excelente resistencia a la corrosión.
 Endurecidos por trabajo en frío y no por tratamiento térmico.
 Excelente soldabilidad.
 Excelente factor de higiene y limpieza.
 Formado sencillo y de fácil transformación.
 Tienen la habilidad de ser funcionales en temperaturas extremas, bajas temperaturas (criogénicas) previniendo
la fragilización, y altas temperaturas (hasta925°C).

5. Son esencialmente no magnéticos. Pueden ser magnéticos después de que son tratados en frío. El grado de
magnetismo que desarrollan después del trabajo en frío depende del tipo de aleación de que se trate.
Algunos de los aceros inoxidables austeníticos
Aceros inoxidables martensíticos.
Son aceros que presenta un contenido de cromo entre 11,5 a 18% de Cr, se denominan así por admitir
el temple y quedar por tanto, con estructura martensítica cuando están bien templados.
Los aceros inoxidables martensíticos son la primera rama de los aceros inoxidables simplemente al cromo.
Fueron los primeros que se desarrollaron industrialmente y representan una porción de la serie 400 AISI. Sus
características son las siguientes:
 Moderada resistencia a la corrosión
 Son endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden desarrollar altos niveles de resistencia
mecánica y dureza.
 Son magnéticos
 Resistente a agentes atmosféricos y químicos
 Debido al alto contenido de carbono y a la naturaleza de su dureza, es de pobre soldabilidad.
 Después de ser tratados para endurecimiento, generalmente son utilizados en procesos de maquinado y
formado en frío.
Aceros inoxidables ferriticos.
Presenta con contenido de cromo entre 11,5 a 27%. Estos aceros inoxidables de la serie 400 AISI
mantienen su estructura ferrítica estable desde la temperatura ambiente hasta el punto de fusión. Sus características son las
siguientes:
 No templables.
 Resistencia a la corrosión de moderada a buena, la cual se incrementa con el contenido de cromo y en algunas
aleaciones de molibdeno.
 Endurecidos moderadamente por trabajo en frío; no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico.
 no magnéticas.

6.  Su soldabilidad es pobre por lo que generalmente se limitan las uniones por soldadura a calibres delgados.
 Usualmente se les aplica un tratamiento de recocido con lo que obtienen mayor suavidad, ductilidad y resistencia ala
corrosión
 Debido a su pobre dureza, el uso se limita generalmente a procesos de formado en frío.
Familia de los aceros inoxidables martensíticos
Familia de los aceros inoxidables ferríticos

8. Aceros para herramientas
Son aceros especiales de alta calidad utilizados para la fabricación de herramientas para trabajar por corte o
formado, que estarán sometidas a altas exigencias de trabajo. Estos aceros pueden ser templados en agua, aceite o al
aire. Pueden ser aceros al carbono, aceros de baja aleación, de mediana aleación para herramientas.
Deben presentar algunas propiedades especiales entre las cuales están:
1. Alta tenacidad para soportar la ruptura.
2. La dureza al rojo para no perder su capacidad de corte y formado.
3. Resistencia al desgaste para evitar la pedida de tolerancias.
4. Alta templabilidad para lograr un temple profundo.
5. maquinabilidad para ser cortado fácilmente y producir buen acabado superficial.
6. Indeformable para no sufrir deformación por el calentamiento y temple.
7. Resistencia a la descarburización, para evitar superficies suaves después de temple.
Aceros para herramientas según la AISI (American Iron and Steel Institute)
Pueden ser clasificados de la siguiente forma:
 Aceros para herramientas para trabajos en frío. Se dividen en tres grupos: templados en aceite,
templados al aire con mediana aleación, y de alto carbono y alto cromo. En general, esta clase posee
resistencia al desgaste y templabilidad elevada, presenta poca deformación pero, en el mejor de los
casos, representan un promedio en cuanto la tenacidad y resistencia al reblandecimiento por el calor.
La maquinabilidad varía desde buena en el grado de templado en aceite hasta mala en los aceros de
alto carbono y alto cromo.
 Aceros para herramientas para trabajos en caliente. Se considera que una herramienta trabaja en
caliente cuando su temperatura de trabajo se eleva por encima de los 200º. Pueden ser aleaciones a
base de cromo y tungsteno, que poseen grandes cualidades contra la deformación, templabilidad,
tenacidad y resistencia al reblandecimiento por el calor. Puede utilizarse temple en agua o en aceite.
Las aplicaciones son para punzonado, formado, extrusión y matrices para fundición, en donde las
temperaturas pueden subir hasta 540ºC (1000ºF).
 Aceros para herramientas de alta velocidad de corte. El contenido de carbono de los aceros
aleados para herramientas de corte oscila entre 0,60 a 1,40%. Son los mejor conocidos de los aceros
para herramientas, poseen la mejor combinación de todas las propiedades, excepto la tenacidad, que

9. no es critica para operaciones de corte a alta velocidad y son de los tipos de base de tungsteno y
molibdeno. En algunos casos se agrega cobalto para mejorar las cualidades cortantes en operaciones
de desbastes. Se requieren temperaturas muy elevadas para el tratamiento térmico de los aceros de
alta velocidad y, por lo general, los aceros de alta velocidad al tungsteno - cobalto requieren
temperaturas mas elevadas para el templado por inmersión que los aceros al molibdeno. Los aceros
de alta velocidad se deben revenir a unos 595ºC (1100ºF), para aumentar la tenacidad; debido a que
sus efectos de endurecimiento secundario, la dureza de los aceros revenidos pueden ser mayor que la
que poseen después del templado por inmersión. Este tipo de acero se utiliza para fabricar brocas,
escariadores, cuchillas para maquinas herramientas y también para la fabricación de limas.
 Aceros para herramientas para usos especiales. están constituidos por los tipos de bajo carbono,
de bajo contenido de aleación, carbono – tungsteno, para moldes y otros.
Identificación de los aceros según normas SAE, AISI
Los aceros pueden son determinados según las siguientes series:
Serie del 1*** _Aceros al carbono
Serie del 2*** _ Aceros al níquel
Serie del 3*** _ Aceros al cromo- níquel
Serie del 4*** _ Aceros al molibdeno
Serie del 5*** _ Aceros al cromo
Serie del 6*** _ Aceros al cromo-vanadio
Serie del 7*** _ Aceros al tungsteno
Serie del 9*** _ Aceros manganosiliciosos (son los utilizados, en general, para los elásticos de vehículos y espirales de
suspensión)

10. Ejemplo AISI / SAE N º 1020
el primer dígito indica que esta claro es de acero al carbono.
el segundo dígito indica que no hay elementos de aleación
las dos últimas cifras indican que el acero contiene aproximadamente un 0,20 por ciento de carbono
Ejemplo AISI / SAE N º 4340
los dos primeros dígitos indica una de níquel-cromo-molibdeno de acero de aleación
los dos últimos dígitos indican el contenido de carbono alrededor de 0,4 por ciento
A continuación se muestran una serie de tablas que identifican los aceros según las normas SAE (Society of
Automotive Engineers), AISI (American Iron and Steel Institute).
Sistema de designación AISI-SAE para los aceros al carbono y de baja aleación.

12. Fundiciones
Ordinarias Especiales Aleadas
Blancas Grises Maleables De grafito
Esferoidal
De alta
aleación
De baja
aleación
Ferritícas
Ordinarias
Perlíticas
Resistente la
rotura
Resistente al
desgaste
Al níquel
Al cromo
Al silicio
Al aluminio
Maleables de
corazón blanco
Maleables de
corazón negro
De grafito
difuso
Resistentes
al Calor
De Alta
Dureza
Atruchadas
FUNDICIONES Y SU CLASIFICACIÓN
DIFERENCIA ENTRE ACEROS Y FUNDICIONES
• Las fundiciones son superiores en la elaboración de piezas de moldeo
- Porque se funden a temperaturas mas baja.
- Se obtienen fácilmente piezas muy grandes y muy pequeñas.
- La mecanización de las piezas obtenidas es más fácil que en el acero.
• La fundición no puede ser trabajada por forja, laminación.
• Los aceros presentan mejores características mecánicas en general. Las fundiciones le superan en resistencia
al desgaste y capacidad para absorber vibraciones.
• Las piezas de fundición suelen ser más baratas que las de acero.
Clasificación de las fundiciones
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14. Fig.1, x100 pulida Fig. 2 x 200
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característica fractura grisácea o negruzca.
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15. Características
• Se trabaja fácilmente por arranque de viruta
• Tienen alta resistencia a la corrosión
• Resistencia al desgaste
• Capacidad auto-lubricante
• Buena colabilidad (llenado de moldes)
• No se puede forjar
Aplicaciones
Se emplea en la fabricación de piezas fundidas de diseño complicado y que han de resistir preferententemte esfuerzos
de compresión:
• Bancadas de motores
• Bancadas de maquinas herramientas
• Bloques de cilindros, culatas pistones
• Zapatas de freno
• Objetos artísticos.
Fundición maleable
La fundición maleable se obtiene a partir de la fundición blanca por calentamiento prolongado en atmósfera inerte (para
prevenir la oxidación) a temperaturas entre 800 y 900 °C. En estas condiciones la cementita descompone para dar
grafito en forma de racimos o rosetas dentro de la matriz ferrítica o perlítica.
Fundición maleable de corazón blanco.
Se obtienen a partir de piezas fundición blanca. Se introducen éstas en una caja metálica envueltas en óxido
de hierro (mineral, cascarilla de hierro, entre otros).
La caja se introduce en el horno y se eleva su temperatura a unos 1100º. El proceso de calentamiento
permanecerá a la citada temperatura y enfriamiento (se prolonga durante seis días).
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16. Fundición maleable de corazón negro.
Se obtienen también a partir de una fundición blanca haciendo precipitar el grafito en forma de nódulos
elevando la temperatura de las piezas, que ahora se rodean de un material neutro, entre 800 y 900ºC durante 6 días.
La existencia de grafito da un aspecto oscuro al corte, por eso el calificativo de corazón negro.
Aplicaciones.
Para fabricación de piezas pequeñas de forma compleja tales como elementos de maquinas agrícolas, accesorios para
automóviles, maquinas de coser, escribir, entre otros.
Fundiciones maleables
Fundiciones aleadas.
Contienen elementos de aleación que le hacen adquirir propiedades especiales, superiores a las fundiciones
ordinarias. Entre ellos se tiene el silicio, aluminio, níquel, titanio y cobre, estos favorecen la formación del grafito y
aumentan la resistencia a la tracción.
Fundiciones de baja aleación.
Contienen menos del 5% de elementos de aleación y se logran propiedades especiales. Entre ellas se
encuentran:
• Alta resistencia a la tracción. Contiene Cr, Ni, y Mo. Se alcanzan resistencias de hasta 50 kg/mm2. Se utilizan
para camisas de cilindros de motores de automóviles, tambores de frenos, cigüeñales, estampas para chapas,
bancada de maquinarias, entre otros.
• Alta resistencia al desgaste. Son fundiciones blancas con Ni o Mn que alcanzan durezas elevadísimas. también
pueden ser fundiciones grises con Si, Ni y Cr. Se utilizan en la fabricación de piezas que han de soportar
fuertes rozamientos.
Fundiciones de alta aleación.
Se denominan de alta aleación las que contienen más de un 5% de elementos ajenos al Fe y C.
Referencias Bibliográficas
Lacheras, José. Materiales Industriales.
Eugene y Baumeister III, Manual del ingeniero Mecánico Vol. 1. Mc Graw Hill. 9
era
edición
Shackelford, James F. Ciencia de Materiales para Ingenieros. Mc Graw Hill. 3
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Smith, William. Ciencia e Ingeniería de Materiales. Internacional Thomson Editores. 3
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Askeland, Donald, Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Prentice Hall Hispanoamérica, s.a. 3
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Manual de acero inoxidable. Centro nacional para el desarrollo del acero inoxidable, a.c.