Encontraremos las distintas características de los aceros en función de su % Carbono y sus temperaturas

1. UNIDAD DIDÁCTICA 4
ACEROS

2. UD4: ACEROS 202/03/16
1. Los aceros en el diagrama hierro-carbono
 Los aceros hipoeutectoides son
los que tienen menos de 0,89 %
de carbono. Si un acero
hipoeutectoide se enfría
lentamente desde el estado
austenítico se obtiene una
estructura formada por ferrita
y perlita.
 El acero eutectoide tiene 0,89
% de carbono. Si este acero se
enfría lentamente desde el
estado austenítico se obtiene
perlita.
 Los aceros hipereutectoides
son los que tienen entre 0,89 y
1,76 % de carbono. Tras el
enfriamiento lento desde el
estado austenítico se obtiene
una matriz perlítica rodeada
de cementita (proeutectoide).

3. UD4: ACEROS 302/03/16
1. Los aceros en el diagrama hierro-carbono
 En el siguiente gráfico se representan los contenidos de ferrita
y perlita de los aceros hipoeutectoides.

4. UD4: ACEROS 402/03/16
1. Los aceros en el diagrama hierro-carbono
 En el siguiente gráfico se representan los contenidos de perlita
y cementita de los aceros hipereutectoides.

5. UD4: ACEROS 502/03/16
2. Generalidades sobre el acero
 EL ACERO: PRINCIPAL PRODUCTO SIDERÚRGICO.
 El acero es el principal producto siderúrgico en cuanto a volumen de
producción.
 De la producción total de acero, aproximadamente el 90% corresponde a
aceros al carbono y el 10% a aceros aleados.

6. UD4: ACEROS 602/03/16
2. Generalidades sobre el acero
 AXEROS AL CARBONO. INTRODUCCIÓN.
 Los aceros al carbono, además de hierro y carbono, contienen otros
elementos, entre ellos el azufre y el fósforo, que son difíciles de
eliminar; no obstante se reducen a proporciones inofensivas (<0,05 %).
 También pueden contener otros elementos que facilitan la obtención,
como el silicio y el manganeso que adicionados en pequeñas proporciones
(0.2 a 0.9 %) evitan la oxidación del metal fundido.
 El resto (97,5 a 99,5%) es hierro.

7. UD4: ACEROS 702/03/16
2. Generalidades sobre el acero
 ACEROS AL CARBONO. DEFINICIÓN.
 Se designan aceros al carbono aquellos que están formados por hierro y
carbono limitando los contenidos de otros elementos como por ejemplo:
 Mn : 1,2% Max, Si : 1,0% Max, Ni : 0,5% Max, Cr : 0,25%Max, Mo : 0,1 % Max
 Etc.

8. UD4: ACEROS 802/03/16
2. Generalidades sobre el acero
 ACEROS ALEADOS. DEFINICIÓN.
 Los aceros aleados son aquellos que además de carbono e impurezas
contienen otros elementos de aleación voluntaria como cromo, níquel,
molibdeno, vanadio, wolframio, etc.

9. UD4: ACEROS 902/03/16
3. Clasificación de los aceros
 Se pueden encontrar diversas formas de clasificar los aceros:
 Por la composición: aceros al carbono, de baja aleación, inoxidables, etc.
 Por el porcentaje de carbono: aceros hipoeutectoides, eutectoides e
hipereutectoides.
 Los métodos de fabricación del acero: aceros fabricados por el método
del horno eléctrico y aceros fabricados por el método del horno básico de
oxígeno.
 Por el proceso de fabricación para darle la forma final comercial al
acero: aceros laminados en caliente y aceros laminados en frío
principalmente.
 Por el grado de desoxidación: los aceros se clasifican según el grado de
desoxidación en calmados y efervescentes.
 Según la microestructura: aceros ferríticos, perlíticos, ferritico-
perlíticos, austeníticos, martensíticos, etc.
 Por el tratamiento térmico que hayan recibido: aceros normalizados,
recocidos, templados, templados y revenidos, etc.
 De acuerdo a los valores mínimos de sus propiedades mecánicas:
resistencia a la tracción, límite elástico u otras características
particulares.

10. UD4: ACEROS 1002/03/16
3. Clasificación de los aceros
 FORMAS DE CLASIFICAR LOS ACEROS:
 Por la composición: aceros al carbono, aceros de baja aleación, aceros
inoxidables, etc.
Puente fabricado de aceroFuente de acero inoxidable

11. UD4: ACEROS 1102/03/16
3. Clasificación de los aceros
 FORMAS DE CLASIFICAR LOS ACEROS:
 Por el porcentaje de carbono: aceros hipoeutectoides (aceros de menos
del 0,89 % de carbono), eutectoides (aceros de 0,89 % de carbono) e
hipereutectoides (aceros de más del 0,89 % de carbono).
Raíles de ferrocarril de acero eutectoide.
Rodillos de acero
hipereutectoide especial

12. UD4: ACEROS 1202/03/16
3. Clasificación de los aceros
 FORMAS DE CLASIFICAR LOS ACEROS:
 Los métodos de fabricación del acero: principalmente están los aceros
fabricados por el método del horno eléctrico y los aceros fabricados por
el método del horno básico de oxígeno.
Horno eléctrico de arco

13. UD4: ACEROS 1302/03/16
3. Clasificación de los aceros
 FORMAS DE CLASIFICAR LOS ACEROS:
 Por el proceso de fabricación para darle la forma final comercial al
acero: aceros laminados en caliente y aceros laminados en frío.
Laminados en caliente: para
componentes que no soporten
grandes esfuerzos (vigas,
columnas, etc.)
Formas comerciales de los
aceros laminados en caliente:
pletinas, angulares, tubos de
distintas formas, tes, etc).
Laminados en frío. Se
emplean como aceros de
herramientas: ejes, platinas
de unión o soporte, para
torneados de piezas sencillas.
Bajo carbono, presentación
pulida, medidas exactas y
varias formas: cuadradas,
redondas, hexagonales,
pletinas, etc. Tubos estructurales conformados en frío.

14. UD4: ACEROS 1402/03/16
3. Clasificación de los aceros
 FORMAS DE CLASIFICAR LOS ACEROS:
 Por el grado de desoxidación: los aceros se clasifican según el grado de
desoxidación en calmados y efervescente.
 Los aceros calmados son los que se han desoxidado por completo y al solidificarse
no desprenden gases.
 Los aceros efervescentes son los no se han desoxidado por completo y al
solidificarse desprenden gases que forman numerosas sopladuras. Los aceros
efervescentes tienen buenas cualidades para trabajos de embutición.

15. UD4: ACEROS 1502/03/16
3. Clasificación de los aceros
 FORMAS DE CLASIFICAR LOS ACEROS:
 Según la microestructura: aceros ferríticos, perlíticos, ferritico-
perlíticos, austeníticos, martensíticos, etc.
Imagen que muestra la
microestructura
perlítica de un acero
eutectoide.

16. UD4: ACEROS 1602/03/16
3. Clasificación de los aceros
 FORMAS DE CLASIFICAR LOS ACEROS:
 Por el tratamiento térmico que hayan recibido: aceros normalizados,
recocidos, templados, templados y revenidos, etc.
Tuercas fabricadas en acero
templado y revenido
Cultivadores con rodillo
fabricados con aceros
templados de alta resistencia.

17. UD4: ACEROS 1702/03/16
3. Clasificación de los aceros
 FORMAS DE CLASIFICAR LOS ACEROS:
 De acuerdo a los valores mínimos de sus propiedades mecánicas:
resistencia a la tracción, límite elástico u otras características
particulares.
 Ejemplo: perfiles estructurales en T, tubos de distintas secciones, etc.

18. UD4: ACEROS 1802/03/16
4. Designación de los aceros (1)
 En España se utiliza la antigua tabla de tipificación de
los aceros del Instituto del Hierro y del Acero (IHA):
 F-1000 Aceros de construcción para usos generales.
 F-2000 Aceros para usos especiales.
 F-3000 Aceros resistentes a la corrosión y oxidación.
 F-5000 Aceros para herramientas.
 F-6000 Aceros comunes.
 F-7000 Aceros comunes.
 F-8000 Aceros para moldeo.
 Esta tabla se revisó posteriormente y se introdujo una
designación de 4 cifras para tener en cuenta aceros
normalizados en otros países (Norma UNE 36009).
 Actualmente, a partir de la revisión, los aceros se
pueden designar en España de dos formas distintas:
 A) DESIGNACIÓN NUMÉRICA. Ejemplo: F1251
 B) DESIGNACIÓN SIMBÓLICA. Ejemplo: 30CrMo4 = F1251

19. UD4: ACEROS 1902/03/16
4. Designación de los aceros (2)
 Serie F-100: Aceros de construcción para usos generales.

20. UD4: ACEROS 2002/03/16
4. Designación de los aceros (3)
 Serie F-100: Aceros de construcción para usos generales (Continuación)

21. UD4: ACEROS 2102/03/16
4. Designación de los aceros (4)
 Serie F-200: Aceros para usos especiales

22. UD4: ACEROS 2202/03/16
4. Designación de los aceros (5)
 Serie F-300: Aceros resistentes a la oxidación y a la corrosión

23. UD4: ACEROS 2302/03/16
4. Designación de los aceros (6)
 Serie F-500: Aceros para herramientas.

24. UD4: ACEROS 2402/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (1)
 A) ACEROS AL CARBONO FINOS DE CONSTRUCCIÓN GENERAL.
 El IHA seleccionó en el grupo F-110, cinco tipos de aceros al carbono: F-
111, F-112, F-113, F-114 y F-115, cuyos porcentajes medios de carbono son
0,15, 0,25, 0,35, 0,45 y 0,55 % respectivamente.
 Estos aceros se fabrican en general en horno eléctrico, garantizando su
composición, en general en límites muy estrechos y contenidos de azufre y
fósforo en general menor que 0,03 %, muy inferior a los de los aceros
obtenidos en convertidores.
 En la tabla siguiente se encuentra una clasificación de los aceros al
carbono en función de sus características mecánicas:
% de C R (MPa) E (MPa) A %
Aceros Extra-dulces 0,05 – 0,15 320 – 380 200 – 240 34 – 28
Aceros dulces 0,15 – 0,25 380 – 460 240 – 280 28 – 25
Aceros Semi-dulces 0,25 – 0,40 460 – 550 280 – 320 25 – 22
Aceros Semi-duros 0,40 – 0,60 550 – 650 320 – 380 22 – 18
Aceros duros 0,60 – 0,70 650– 750 380 – 450 18 – 14
Aceros muy duros 0,70 – 0,80 750 – 850 450 – 500 14 – 8
Aceros extra duros 0,80 850 - 1000 500 - 550 8 - 5

25. UD4: ACEROS 2502/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (2)
 A) ACEROS AL CARBONO FINOS DE CONSTRUCCIÓN GENERAL.
INFLUENCIA DEL CARBONO EN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS.
 A mayor contenido en carbono mayor resistencia mecánica, pero …
 A mayor contenido en carbono menor ductilidad y por lo tanto mayor
fragilidad.

26. UD4: ACEROS 2602/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (3)
 A) ACEROS AL CARBONO FINOS DE CONSTRUCCIÓN GENERAL.
 Este tipo de aceros son hipoeutectoides.
 El contenido en carbono máximo de estos aceros es del 0,6 %, ya que para
carbonos mas altos serían demasiado frágiles. Sin embargo, para aplicaciones
especiales pueden alcanzar contenidos hasta de 0,89 % C.
 Dentro de estos aceros los de contenidos en carbono inferiores al 0,2 % no pueden
ser templados ni superficialmente.
 Contenidos superiores en carbono admiten temple, pero la profundidad de temple
es pequeña, siendo en el F1150 de 2,1 mm. Debido a esto y a que sufren grandes
deformaciones, no se suelen utilizar mucho en estado de bonificado, salvo para
piezas muy pequeñas y no de excesiva responsabilidad.
 Estos aceros en bruto de forja o laminación, y también en estado de normalizado
tienen gran tenacidad, y es usual utilizarlos para piezas como ejes, cadenas, etc.
ACERO % C % Mn % Si
% P
(Máx.)
% S
(Máx.)
σr (MPa)
F1110 0,1/0,2 0,4/0,7 0,15/0,40 0,35 0,035 400/600
F1120 0,2/0,3 0,4/0,7 0,15/0,40 0,35 0,035 480/680
F1130 0,3/0,4 0,4/0,7 0,15/0,40 0,35 0,035 580/780
F1140 0,4/0,5 0,4/0,7 0,15/0,40 0,35 0,035 670/870
F1150 0,5/0,6 0,4/0,7 0,15/0,40 0,35 0,035 730/930

27. UD4: ACEROS 2702/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (4)
 A) ACEROS AL CARBONO FINOS DE CONSTRUCCIÓN GENERAL.
 En las siguientes imágenes se muestran ejemplos de piezas fabricadas en aceros al
carbono de construcción general.
Husillo para inyección
de plásticos de F-114
Ejes de F-111

28. UD4: ACEROS 2802/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (5)
 B) ACEROS DE GRAN
ELASTICIDAD AL CARBONO.
 Los aceros de gran elasticidad se
emplean en la fabricación de
muelles, ballestas, etc.
 Fundamentalmente hay tres
clases de acero de gran
elasticidad:
 Aceros al carbono.
 Aceros mangano-siliciosos.
 Aceros aleados.
 Los aceros al carbono todavía se
siguen utilizando para la
fabricación de piezas de poca
responsabilidad.
 Hay dos tipos de aceros al
carbono de gran elasticidad:
 Los que se templan al agua
(F-142).
 Los que se templan en aceite
(F-141).

29. UD4: ACEROS 2902/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (6)
 C) ACEROS AL CARBONO PARA CEMENTAR.
 La cementación consiste en aumentar la concentración de carbono en la
superficie de un acero, calentándolo a la temperatura de austenización en
un medio cementante que aporte C en estado atómico.
 Las piezas una vez cementadas se templan y revienen para conseguir gran
dureza superficial y buena tenacidad en el núcleo.
 Los aceros al carbono para cementar se emplean para la construcción de
piezas pequeñas y de formas sencillas, utilizándose porcentajes de
carbono de 0,08 – 0,12 %.
 Para piezas mayores se emplean porcentajes de carbono de 0,2 % pues de
otro modo se endurece muy poco el núcleo central y no puede resistir sin
deformarse las presiones que ejercen sobre el la zona exterior
cementada al contraerse.
 El temple en estos aceros se realiza al agua, consiguiéndose en la
superficie durezas de 60 HRc y en el núcleo resistencia de 800 MPa.
 Se utilizan para piezas que deban estar sujetas a rozamiento durante el
funcionamiento por la resistencia al desgaste que presentan.
 De los aceros para cementar sólo el F1510 es al carbono.
 Los demás; F1522, F1540, F1550, F1560 y F1580 son aleados.
 En la siguiente diapositiva se muestran algunos ejemplos de piezas
cementadas.

30. UD4: ACEROS 3002/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (7)
 C) ACEROS AL CARBONO PARA CEMENTAR.

31. UD4: ACEROS 3102/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (8)
 D) ACEROS DE FÁCIL
SOLDADURA AL CARBONO.
 Todos los aceros de fácil
soldadura son de bajo
contenido en carbono.
 El IHA seleccionó dentro
de este grupo el acero F-
221 al carbono, pero se
emplea más el F-222 al Cr-
Mo.
 Se trata de aceros de
bajo contenido en carbono,
inferior a 0,3 %, siendo su
cualidad sobresaliente la
facilidad para ser
soldados.

32. UD4: ACEROS 3202/03/16
5. Tipos de aceros al carbono (9)
 E) ACEROS DE FÁCIL MECANIZACIÓN
 Esta clase de aceros se usa en aquellos casos donde se desea una
maquinabilidad mejor que la de los aceros al carbono.
 Los aceros de fácil mecanización más empleados son los aceros al azufre,
al plomo y al fósforo.
 En los aceros al azufre contiene inclusiones de sulfuro de manganeso
repartidas por toda la masa del acero que lo hacen agrio y la viruta rompe
y salta fácilmente al ser atacado por la herramienta.
 El acero F-211 es al azufre y el F-212 al plomo.

33. UD4: ACEROS 3302/03/16
6. Aceros aleados. (1)
 INTRODUCCIÓN.
 Los aceros aleados son aquellos que además de carbono e
impurezas contienen otros elementos de aleación voluntaria como
cromo, níquel, molibdeno, vanadio, wolframio, etc.
 Estos elementos influyen de muy diversas maneras en las
propiedades de los aceros, aumentando o disminuyendo la
templabilidad, la dureza, la maquinabilidad, etc.
 Los elementos de aleación se añaden a los aceros para muchos
propósitos, entre ellos:
 Aumentar la templabilidad.
 Mejorar las propiedades mecánicas tanto a bajas como a altas
temperaturas.
 Mejorar la tenacidad.
 Aumentar la resistencia al desgaste y a la abrasión.
 Aumentar la resistencia a la oxidación y a la corrosión.
 Mejorar la resistencia a la fatiga.
 En la siguiente diapositiva se presenta una clasificación de los
elementos de aleación.

34. UD4: ACEROS 3402/03/16
6. Aceros aleados. (2)
 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN.
 Atendiendo a la influencia en el diagrama hierro carbono (puntos
críticos) y a la acción sobre el carbono.
 Atendiendo a su influencia sobre los puntos críticos:
 Elementos gammágenos (Mn, Co, Ni, Cu y Zn): hacen más
grande la región γ.
 Elementos alfágenos (Cr, Si, Be, Al, Mo, W, Nb, V, P, Sn, Ti y
Zr): disminuyen la región de estabilidad de la fase γ. Hacen más
pequeña la región γ.
 Elementos no activos (Pb, Mg y Ca): no ejercen ninguna acción
por ser completamente insolubles.
 Atendiendo a su acción sobre el carbono:
 Elementos formadores de carburos (Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo,
W y Mn.
 Elementos grafitizantes (Si, Co, Al y Ni): favorecen la
descomposición de la cementita y por lo tanto la formación de
grafito.
 En la siguiente diapositiva se encuentra un resumen de la influencia
de los distintos elementos de aleación.

35. UD4: ACEROS 3502/03/16
6. Aceros aleados. (3)
 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN.
 En la siguiente tabla se resume la influencia de los principales
elementos de aleación sobre el acero (orientativo).
ELEMENTO Y
SÍMBOLO
INFLUENCIA SOBRE LOS PUNTOS
CRÍTICOS
ACCIÓN SOBRE EL
CARBONO
ALFÁGENO GAMMÁGENO
NO
ACTIVO
CARBUROS GRAFITIZANTE
ALUMINIO Al X X
BORO B X
COBALTO Co X X
CROMO Cr X X
COBRE Cu X X
MANGANESO Mn X X
MOLIBDENO Mo X X
NÍQUEL Ni X X
PLOMO Pb X
SILICIO Si X X
TUNGSTENO W X X
VANADIO V X X

36. UD4: ACEROS 3602/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (1)
 A) ACEROS DE GRAN RESISTENCIA.
 En general, los aceros de este grupo tienen de 0,25 a 0,45 % de
carbono, y como elementos de aleación se usan, principalmente, el
cromo, el níquel y el molibdeno.
 En la actualidad se fabrican diversos tipos de aceros al níquel, al
cromo-níquel, cromo-molibdeno, cromo-níquel-molibdeno, cromo-
vanadio etc. La suma de los elementos de aleación no suele pasar
del 5 %.
 El níquel se disuelve en la ferrita y la refuerza. Sin embargo
produce la grafitización de los carburos. Por esta razón suele ir
acompañado de elementos que son fuertemente estabilizadores de
carburos, por ejemplo, el cromo, que también refuerza la ferrita y
aumenta la templabilidad.
 En España el acero aleado de gran resistencia más utilizado es el
F-125 (34CrMo4) que en estado de temple y revenido alcanza una
resistencia a la tracción de 1050 MPa y un límite elástico de 780
MPa.

37. UD4: ACEROS 3702/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (2)
 A) ACEROS DE GRAN RESISTENCIA.
 En la siguiente tabla se encuentran algunos de los aceros de gran
resistencia normalizados en España.
 El primero es un acero al cromo (F1200).
 El segundo al cromo-molibdeno (F1250).
 El tercero al cromo-niquel-molibdeno (F1270).
 Se utilizan después de templarlos y revenirlos.
 Obsérvese la gran influencia de los elementos de aleación sobre la
profundidad del temple reflejada en las características mecánicas
obtenidas en redondos de distinto tamaño.
16≤d 250160 ≤≤ d
%C %Mn %Si
%P
máx
%S
máx
%Cr %Ni %Mo
R (MPa) A (%) R (MPa) A (%)
F1200 0,4 0,75 0,3 0,0035 0,0035 0,7 - - 950 12 - -
F1250 0,35 0,75 0,3 0,0035 0,0035 1 - 0,2 1000 11 800 16
F1270 0,35 0,7 0,3 0,0035 0,0035 0,8 1,8 0,25 1250 11 850 12
F1260 0,35 0,45 0,3 0,0035 0,0035 1,25 4 0,35 1250 9 1100 10

38. UD4: ACEROS 3802/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (3)
 A) ACEROS DE GRAN RESISTENCIA.
 Algunas piezas fabricadas en aceros aleados de gran resistencia.

39. UD4: ACEROS 3902/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (4)
 B) ACEROS PARA HERRAMIENTAS (F-500)
 Los aceros de herramientas se usan principalmente para fabricar
herramientas utilizadas en los procesos de fabricación y para
mecanizar metales, madera y plásticos.
 Tienen un alto contenido en elementos de aleación.
 Los elementos aleantes más importantes son: vanadio, cromo,
níquel, tungsteno, cobalto y molibdeno.
 Los aceros de herramientas se pueden clasificar en:
1. Aceros de herramientas para trabajo en frío.
2. Aceros de herramientas para trabajo en caliente.
3. Aceros rápidos.
Punzones

40. UD4: ACEROS 4002/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (5)
 B1) ACEROS PARA HERRAMIENTAS (TRABAJO EN FRÍO)
 Los aceros de herramientas para trabajo en frío se utilizan a
baja temperatura y su característica mecánica principal es la
resistencia al desgaste, es decir, conservan el filo después de un
uso continuado.
 Se utilizan para fabricar estampas, punzones de embutición,
cizallas, etc.
 Se pueden clasificar a su vez en aceros resistentes al desgaste,
al choque e indeformables.
 Los aceros indeformables se utilizan para la fabricación de
troqueles, fresas, etc., pues interesa que sufran las mínimas
deformaciones en el tratamiento térmico.
 La indeformabilidad de estos aceros se debe a su elevada
templabilidad que permite enfriarlos en aceite o en aire. La gran
resistencia al desgaste de los aceros indeformables se debe a la
presencia de carburos en su estructura.
 Hay al menos 4 tipos de aceros indeformables: aceros al 12 % de
Cr, al Cr-Mn, al Cr-Mo y al Cr-W.

41. UD4: ACEROS 4102/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (6)
 B1) ACEROS PARA HERRAMIENTAS (TRABAJO EN FRÍO)
 Tabla de aceros para trabajar en frío (no exhaustiva).
ACERO % C % Si % Mn % Cr % Mo % V % W % Ni
RESISTENTES AL DESGASTE
F-5230 1 0,2 0,3 1,5
F-5233 1,1 0,3 0,9 1 1,3
F-5237 1,1 0,3 0,3 0,6 0,2 1,3
RESISTENTES AL CHOQUE (BURILES)
F-5247 0,6 2 0,9 0,3 0,4 0,2
F-5242 0,6 1 0,3 1,1 0,2 2
INDEFORMABLES
F-5220 1 0,3 1,2 0,5 0,2 0,6
F-5227 1 0,3 0,7 5 1,2 0,3
F-5211 1,6 0,3 0,3 12 0,9 0,7

42. UD4: ACEROS 4202/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (7)
 B1) ACEROS PARA HERRAMIENTAS (TRABAJO EN FRÍO).
 En las siguientes figuras se encuentran aplicaciones de los aceros para
herramientas para trabajo en frío.

43. UD4: ACEROS 4302/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (8)
 B2) ACEROS PARA HERRAMIENTAS. TRABAJO EN CALIENTE.
 Los aceros de herramientas para trabajo en caliente se utilizan a alta
temperatura (a temperaturas mayores de 200 C) y su característica
mecánica más importante es la tenacidad.
 Se utilizan para fabricar estampas, rodillos, matrices de forja, matrices
de extrusión, etc.
 Para herramientas que se hayan de utilizar a alta temperatura se utilizan
aceros de media aleación (al Cr o al Cr-Ni-Mo), aceros bajos en wolframio
(W) y aceros altos en wolframio (W).
 Estos últimos son los que conservan la dureza y la resistencia a más
elevada temperatura.

44. UD4: ACEROS 4402/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (9)
 B2) ACEROS PARA HERRAMIENTAS (TRABAJO EN CALIENTE)
 Tabla de aceros para trabajar en caliente.
ACERO % C % Si % Mn % Cr % Mo % V % W % Ni
RESISTENTES AL CHOQUE MECÁNICO
F-5303 0,5 0,6 1 1,7 0,5
F-5305 0,4 0,3 0,5 1,8 0,5 0,2 3,8
F-5307 0,6 0,3 0,8 1,1 0,4 0,2 1,8
RESISTENTES AL CHOQUE TÉRMICO
(HERRAMIENTAS DE GRAN DUREZA)
F-5317 0,4 1,1 0,4 5 1,5 0,4
F-5318 0,4 1 0,4 5 1,5 1
RESISTENTES AL DESGASTE (BROCAS)
F-5323 0,3 0,3 0,3 3 0,4 9

45. UD4: ACEROS 4502/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (10)
 B2) ACEROS PARA HERRAMIENTAS (TRABAJO EN CALIENTE)
 En las siguientes figuras se encuentran aplicaciones de los aceros
para herramientas para trabajo en caliente.
Punzones de forja en caliente
Matrices y punzones para
trabajo en caliente

46. UD4: ACEROS 4602/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (11)
 B2) ACEROS PARA HERRAMIENTAS (TRABAJO EN CALIENTE)
 Ejemplos de piezas obtenidas por estampación en caliente.
 Proceso de estampación en caliente.
Piezas obtenidas por estampación en
caliente
Proceso de estampación en caliente

47. UD4: ACEROS 4702/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (12)
 B3) ACEROS PARA HERRAMIENTAS. (ACEROS RÁPIDOS)
 Los aceros rápidos se utilizan a alta temperatura.
 Su característica fundamental es conservar su filo en caliente,
pudiéndose trabajar con las herramientas casi al rojo (600º) sin
disminuir su rendimiento.
 Se utilizan para fabricar fresas, brocas, herramientas de torno,
sierras, machos de roscar y terrajas, brochas, punzones, etc.
 Los elementos de aleación que se utilizan en para la fabricación de
los aceros rápidos para herramientas de corte son el cromo, el
wolframio (tungsteno), el molibdeno, el vanadio y el cobalto.
 El cromo afina el grano, aumenta la templabilidad y sus carburos
aumentan la resistencia al desgaste.
 El wolframio afina el grano, mejora las cualidades de corte, sobre
todo en caliente, y aumenta su resistencia al desgaste.
 El molibdeno mejora la templabilidad. El vanadio afina el grano.

48. UD4: ACEROS 4802/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (13)
 B3) ACEROS PARA HERRAMIENTAS. (ACEROS RÁPIDOS)
 Tabla de aceros rápidos. Lista no exhaustiva.
ACERO % C % Cr % W % Mo % V % Co Denominación
F-5520 0,8 4 18 1 Al tungsteno (W)
F-5530 0,8 4 18 0,7 1,4 5
Al tungsteno-cobalto
(W-Co)
F-5540 0,8 4 18 <1 1,5 10
F-5563 1,5 4,5 12,5 0,9 5 5
F-5603 0,9 4 6,5 5 2
Al molibdeno (Mo)F-5605 1,2 4 6,5 5 3
F-5607 1 4 2 9 2
F-5611 0,9 4 2 8,5 2 8,5
Al cobalto (Co)
F-5613 0,9 4 6,3 5 2 5
F-5615 1,3 4 7 4 2 5
F-5617 1,1 4 1,5 9,5 1,2 8

49. UD4: ACEROS
49
02/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (14)
 B3) ACEROS PARA HERRAMIENTAS. (ACEROS RÁPIDOS)
 En las siguientes imágenes se encuentran ejemplos de aplicación de
los aceros rápidos.

50. UD4: ACEROS
50
02/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (15)
 B3) ACEROS PARA HERRAMIENTAS. (ACEROS RÁPIDOS)
 “Ante una broca de cobalto no hay metal que diga … ¡ALTO!”
(Kristian Pielhoff , Bricomanía)

51. UD4: ACEROS 5102/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (16)
 C) ACEROS INOXIDABLES.
 Los aceros inoxidables son una gama de aleaciones que al menos contienen
como mínimo un 12 % de Cr.
 El cromo forma en la superficie del acero una película pasivante,
extremadamente delgada, continua y estable.
 Esta película deja la superficie inerte a las reacciones químicas. Esta es la
característica principal de resistencia a la corrosión de los aceros
inoxidables.
 Los aceros inoxidables tienen una peculiaridad única: poseen un mecanismo
de autocuración.
 En los aceros inoxidables se forma una capa muy delgada y transparente
(película pasivante) debido a los elementos de aleación (cromo
principalmente).

52. UD4: ACEROS 5202/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (17)
 C) ACEROS INOXIDABLES.
 Existen 5 grupos de aceros inoxidables. Los más conocidos son 3: los
ferríticos, los martensíticos y los austeníticos.
 Los ferríticos son resistentes a la corrosión y a altas temperaturas. Su
contenido de Cr va desde un 12 a un 30 %.
 Los martensíticos se pueden templar por lo que tienen capacidad de
endurecimiento. Tienen un contenido en Cr que va desde un 12 a un 17 % y
de un 0,15 a un 1 % de carbono. Entre otras aplicaciones se utilizan en
cuchillería, para útiles quirúrgicos y para fabricar rodamientos
inoxidables.
 Los austeníticos tienen Cr (entre un 16 y un 25 %) y Ni (entre un 7 y un
20 %). Tienen una gran resistencia a la corrosión. Se usan en la industrial
química, alimentaria y farmaceútica.
 Además de estos tres grupos más conocidos están los de endurecimiento
por precipitación y los austeno-ferríticos.
 Normalmente se usan los tipos de aceros especificados por las normas
AISI. Ejemplo, el AISI 304 es austenítico.

53. UD4: ACEROS 5302/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (18)
 C) ACEROS INOXIDABLES.
 En el siguiente cuadro se aprecia una visión global de los tipos de aceros
inoxidables más conocidos en función de su contenido en Cr y Ni.

54. UD4: ACEROS 5402/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (19)
 C) ACEROS INOXIDABLES.
 En la siguiente tabla se encuentran los aceros inoxidables más conocidos.

55. UD4: ACEROS 5502/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (20)
 C) ACEROS INOXIDABLES.
 En las siguientes figuras se muestran algunas piezas fabricadas en aceros
inoxidables.

56. UD4: ACEROS 5602/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (21)
 D) ACEROS ALEADOS PARA CEMENTAR.
 Aceros aleados de bajo contenido en carbono (0,2 %) para
obtener una buena tenacidad en el núcleo de la pieza.
 Son adecuados para la fabricación de piezas que requieran gran
dureza superficial 58 ÷ 62 HRC y buena tenacidad.
 Estas dos propiedades se consiguen mediante tratamiento de
cementación de la zona periférica y templado posterior.
 Utilizados para trabajos por rozamiento o fricción, tienen una
elevada resistencia al desgaste.
 Los aceros aleados para cementar según las normas UNE son:
 F1522, al Ni, para cementar.
 F1540, al Cr-Ni, para cementar.
 F1550, al Cr-Mo, para cementar.
 F1560, al Cr-Ni-Mo, duro para cementar.
 F1580, de baja aleación, duro, para cementar.

57. UD4: ACEROS 5702/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (22)
 D) ACEROS PARA CEMENTAR.
Rodamientos de rodillos en
20NiCrMo7F cementados y revenidos
Engranajes cónicos en 16MnCr5 cementados y revenidos

58. UD4: ACEROS 5802/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (23)
 D) ACEROS PARA CEMENTAR.
 Alguna foto más de piezas cementadas.

59. UD4: ACEROS 5902/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (24)
 E) ACEROS PARA NITRURAR.
 Consiste en endurecer superficialmente un acero con nitrógeno,
calentándolo a temperaturas comprendidas entre 500-525ºC, en una
corriente de gas amoníaco.
 Los aceros para nitrurar son siempre aleados con un contenido de
carbono comprendido entre 0,25 a 0,5.
 Los elementos de aleación más utilizados son el aluminio, el cromo, el
molibdeno y ell vanadio.
 El aluminio es el elemento que más influencia tiene en la dureza de la
capa superficial obteniendo valores de hasta 1000 Vickers con
porcentajes del 1 %.
 Después es el cromo el elemento más influyente.
%C %Mn %Si
%P
máx
%S
máx
%Al %Cr %Mo %V HV
R(MPa) A(%)
F1711 0,25 0,55 0,3 0,0035 0,0035 - 3 0,5 - 1100 11 800
F1712 0,30 0,55 0,3 0,0035 0,0035 - 2,5 0,4 0,25 1150 10 800
F1741 0,35 0,65 0,4 0,0035 0,0035 1 1,15 0,2 - 900 14 950
F1740 0,40 0,65 0,4 0,0035 0,0035 1 1,7 0,3 - 1050 12 950

60. UD4: ACEROS 6002/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (25)
 E) ACEROS PARA NITRURAR.
 En las siguientes imágenes se muestran algunas piezas nitruradas.

61. UD4: ACEROS 6102/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (26)
 F) ACEROS DE ALTO LÍMITE ELÁSTICO.
 Se utilizan para fabricar muelles y ballestas.
 Se utilizan una vez templados y revenidos.
 El Si aumenta el limite elástico y fragiliza.
 El Mn contrarresta la fragilización del Si
 Para grandes muelles el Cr y el V aumentan la templabilidad.
%C %Si %Mn %Cr %V
F1420 0,5 0,25 0,7 - -
F1410 0,7 0,25 0,5 - -
F1450 0,5 1,75 0,75 - -
F1440 0,55 1,75 0,85 - -
F1430 0,5 0,25 0,6 1 0,2

62. UD4: ACEROS 6202/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (27)
 G) ACEROS DE FÁCIL SOLDADURA.
 Los aceros aleados de fácil soldadura son de bajo contenido en carbono.
 El más utilizado en España es el F-222 al cromo-molibdeno, pero también
hay aceros de fácil soldadura al cromo-vanadio y al cromo-molibdeno-
vanadio.

63. UD4: ACEROS 6302/03/16
7. Clasificación de los aceros aleados. (28)
 H) ACEROS DE ALTA RESISTENCIA, BAJA ALEACIÓN (HSLA).
 Los aceros HSLA son microaleados.
 Tienen una composición similar a la de los aceros suaves aunque
normalmente con contenido algo mayor de manganeso, entre 1,4 y 1,7 %.
 También llevan 0,1 % de niobio, titanio o vanadio, con objeto de
proporcionar propiedades mecánicas superiores a las del acero suave.
 Los aceros HSLA se obtienen a partir de técnicas como la laminación
controlada y el afino de grano.

64. UD4: ACEROS 6402/03/16
8. Aceros más utilizados en España (1)
 ACEROS MÁS UTILIZADOS EN ESPAÑA.
DESCRIPCIÓN SEGÚN NORMAS Y TIPO DE ACERO BONIFICADO
EU DIN AFNOR IHA TIPO Rm
(Mpa)
Sy
(Mpa)
A
%
HB
1015 C-15 (1.0401) XC 8 F-111
Aceros al carbono
440 290 20
1020 C-22 (1.0402) XC 25 F-112 530 350 19 135
1045 C-45 (1.0503) C 45 F-114 700 470 13 247
1060 C-60 (1.0601) C55 F-115 780 530 12 278
4135 34CrMo4 (1.7220) 35CD4 F-125 Aceros de alta resistencia 1050 780 11 295
6150 50CrV4 (1.8159) 50CV4 F-143 Aceros de muelles 1370 1180 6 47(HRC)
1010 C-10 (1.1121) XC10 F-151 Aceros de cementación 900 7 31(HRC)
4125 25CrMo4 (1.7218) 25CD4 F-222
Aceros de fácil soldadura
930 740 12 320
15CDV6 1080 930 10