1. Consulta
el diagrama Tipo I y obtén las composiciones y proporciones de las fases de las siguientes aleaciones intermedias entre las temperaturas del líquido y del sólido y precisamente arriba de la temperatura del
sólido. El punto eutéctico está a 38% A
y 62% B.
Designación
de la aleación. U R
S T
A% 90 20 40
70
B% 10 80
60 30
Desarrollo
U
% de solido: 73.7%
%
de líquido: 26.3%
R
% de solido: 47.7%
% de líquido: 52.6%
S
% de solido: 96.7%
% de líquido: 3.22%
T
% de solido: 47.7%
% de líquido: 79%
2. En
el diagrama Tipo II, para las aleaciones
siguientes especifique:
a) La composición del os primeros cristales que se separan del metal.
Designación de
aleación
|
C %
|
D%
|
|
K
|
20
|
80
|
La composición de los
primeros cristales es C 14% y D 86%
|
L
|
50
|
50
|
La composición de los
primeros cristales fue de C 68% y D
32%.
|
M
|
70
|
30
|
La composición de los
primeros cristales fue de C 20% y D80%.
|
b) Las
composiciones y proporciones de las
fases de la mezcla intermedia
entre las líneas del líquido y
del sólido.
K
% solido: 90.56%
% liquido: 9.44 %
L
%
solido: 80.39%
%
liquido: 19.61%
M
% solido: 66.67%
% liquido: 33.33%
c) La
composición de los últimos
cristales que se forman en la solidificación.
- C= 20%; D 80%, a una temperatura de 900 oC la composición de los últimos cristales fue de C=15% y D= 85%.
- C= 50%; D 50%, a una temperatura de 700 oC la composición de los últimos cristales fue de C= 40%; D= 60%.
- C= 70%; D= 30%, a una temperatura de 650 oC la composición de los últimos cristales fue de C= 57%; D= 43%.
Cuestionario
1.
¿Cómo se clasifica el acero?
R// De
acuerdo a su elemento de acción:
1)
Aceros al carbono
2)
Aceros aleados
3)
Aceros estructurales
4)
Aceros para herramientas
a) Aceros al carbono
b) Aceros rápidos
c) Aceros indeformables
d) Aceros al corte no rápidos
2.
¿Qué elementos contiene principalmente el acero al carbono?
R//
Principalmente contiene Hierro y carbono, entre otros elementos como: manganeso, silicio y cobre.
3. ¿ A
qué se refieren los xx?
R// Indica el porcentaje (%) contenido de carbono
multiplicado por 100.
5. ¿
Qué sociedades clasifican los aceros aleados?
R// La
AISI es el acrónimo en inglés de American Iron
and Steel Institute (Instituto americano del hierro y el acero), y la SAE es el
acrónimo en inglés de Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros
Automotores)
6.
¿Para qué le sirve conocer las designaciones de las tablas de acero?
R//
Sirve conocerlas para saber específicamente sobre el tipo de acero del que se
trata, ya que en la industria existe gran variedad de aceros y las normas ayudan
a establecer un orden y una clasificación adecuada para cada tipo de acero en
particular.
7.
¿Dónde se fabrica un acero al carbono 1035?
R// Estos aceros son seleccionados en usos donde se necesitan propiedades
mecánicas más elevadas y frecuentemente llevan tratamiento térmico de
endurecimiento.
8.
¿Establezca una clasificación más amplia de los aceros, donde aparezcan los
aceros al carbón y los aceros aleados?
R//
Los aceros simples se pueden definir de la siguiente manera; aleación
hierro-carbono con un contenido de éste último en el rango de 0.02 hasta el 2%
con pequeñas cantidades de otros elementos que se consideran como impurezas
tales como: P, S, MN, Cu, Si y otros.
9. ¿En
qué se emplean los aceros de bajo carbono?
R//
Son los comúnmente llamados aceros de cementación. Los calmados se utilizan
para forjas. Su respuesta al temple depende del % de C y Mn; los de mayor
contenido tienen mayor respuesta de núcleo. Los de más alto % de Mn, se
endurecen más convenientemente en el núcleo y en la capa. Son aptos para soldadura y brazing.
10.
¿En qué se emplean los aceros de medio carbono?
R// Se
utilizan en amplia variedad de piezas sometidas a cargas dinámicas. El
contenido de C y Mn, depende de una serie de factores. Por ejemplo, cuando se
desea incrementar las propiedades mecánicas, la sección o la templabilidad,
normalmente se incrementa el % de C, de Mn o de ambos.
11.
¿En qué se emplean los aceros de alto carbono?
R// Se
usan en aplicaciones en las que es necesario incrementar la resistencia al
desgaste y altas durezas que no pueden lograrse con aceros de menor contenido
de C.
12.
¿Qué indica el número 1 en los aceros 1xxx?
R// Aceros al Carbono (corriente u ordinario)
13.
¿Qué indica el 11 en los aceros 11xx?
R//
Aceros maquinables, con alto S.
14.¿Qué
indica el 12 en los aceros 12xx?
R//
Aceros maquinables, con alto P y S.
15.
¿Qué indica el 13?
R//
Aceros al manganeso, con 1.75% de Mn
16.
¿Qué indica un acero 4xxx?
R// Aceros al Molibdeno, Cr-Mo, Ni-Mo, Ni-Cr-Mo
17. ¿Qué
indica un acero 40xx?
R//
Aceros al Molibdeno, con 0.25% Mo
18.
¿Qué indica un acero 41xx?
R//
Aceros al Cromo-Molibdeno, con 0.40 a 1.1 % Cr y 0.08 a 0.35% Mo.
19.
¿Cómo se indica el acero que tiene cromo?
R//
G51xxx
20.
¿Cómo se indica el acero que tiene cromo y vanadio?
R//
G61xxx
21.
¿Qué es el hierro fundido?
R//
Son aleaciones que por lo general
22. ¿A
qué se le llama hierro dulce?
R// Es un material de hierro que posee la propiedad de poder
ser forjado y martillado cuando está muy caliente («al rojo») y que
se endurece enfriándose rápidamente. Funde a temperatura mayor de 1500 °C,
es poco tenaz y puede soldarse mediante forja.
23. ¿A
qué se le llama hierro de primera fusión?
R// Se
le llama así al arrabio: El arrabio es un producto intermedio del proceso de fundición de las
menas del hierro tratadas con coque como combustible y caliza como fundente. Se
utiliza como materia prima en la obtención del acero en los hornos siderúrgicos.
24. ¿A
qué se le llama fundición gris?
R// Es uno de los materiales ferrosos más empleados y su
nombre se debe a la apariencia de su superficie al romperse. Las fundiciones
grises hipoeutécticas tienen un contenido de Carbono entre 2.5% – 4.0%
y 1% – 3% de Silicio. Los principales constituyentes de las
fundiciones grises son ferrita, perlita, steadita y grafito.
25. ¿A
qué se le llama fundición blanca?
R// son aleaciones de Hierro y Carbono las cuales terminan su
solidificación a 1130°C con la siguiente transformación eutéctica: Liq (4.3%) →
Austenita (1.76%) + Fe3C (6.67%), este agregado recibe el nombre de
Ledeburita el cual es un constituyente muy frágil y duro. Por esta razón su
mayor interés industrial radica en la composiciones Hipoeutécticas (1.76%
a 4.3% C). Se distinguen por que al fracturarse presenta un color blanco
brillante. Es un tipo de fundición menos fluida que la gris y al solidificarse se produce
algo de contracción.
26.
¿Qué es el hierro fundido moteado?
R// s una fundición de estructura intermedia entre la
fundición blanca y la fundición gris que presenta fractura moteada. Suele
utilizarse para vaciado en Templadera
27.
¿Qué es el hierro fundido maleabe?
R// 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. Bajo estas condiciones la cementita se
descompone para dar grafito en forma de racimos o rosetas dentro de la matriz
ferrítica o perlítica de modo similar a la de la fundición esferoidal.
28.
¿Qué es el hierro fundido nodular?
R// Este tipo de fundiciones se desarrolló para reducir el
problema de fragilidad y baja resistencia de las fundiciones con grafito en
forma laminar, transformando el grafito en forma de pequeñas esferas. Estos nódulos
de grafito se obtienen adicionando Cerio o Manganesio (Nodulizantes o
Floculantes) directamente en bruto de fusión (Estado Liquido) sin necesidad de
tratamientos térmicos posteriores.
29. Si
un alto horno produce 1000 Mg de arrabio al día ¿Cuáles son las materias primas
que se requieren para una
operación continua de 6 meses?
R//
Para una producción continua de seis meses, se requieren aproximadamente los
siguientes materiales:
336 T
de mineral
168 T
de coque
84 T
de piedra caliza
1092 T
de aire
30.
Establecer las clasificaciones generales
de los materiales ferrosos, del acero, del hierro dulce, o de lo hierro fundido
definidos por los siguientes
contenidos de carbono: 0.15%, 0.005%, 0.45, 2.9%, 1.2%, 0.90% , 1.17%.
R// 0.15%
acero extra dulce, 0.005% hierro, 0.45 aceros medio duro, 2.9% fundición gris,
1.2% aceros de alta resistencia, 0.90% aceros al carbono duros, 1.17%.aceros al
carbono de alta resistencia
31. ¿Cómo
clasifica la AISI-SAE los aceros de aleación?
R// En
el sistema S.A.E. - A.I.S.I, los aceros se clasifican con cuatro dígitos XXXX.
Los primeros dos números se refieren a los dos elementos de aleación más
importantes y los dos o tres últimos dígitos dan la cantidad de carbono
presente en la aleación. Un acero 1040 AISI es un acero con 0.4%C; un acero
4340 AISI, es un acero aleado que contiene 0.4%C, el 43 indica la presencia de
otros elementos aleantes.
Las
convenciones para el primer dígito son:
1) Manganeso
2) Niquel
3) Niquel-Cromo, principal aleante el cromo
4) Molibdeno
5) Cromo
6) Cromo-vanadio, principal aleante el cromo
7) Niquelo-Cromo-Molibdeno, principal aleante el
molibdeno
8) Niquel-Cromo-Molibdeno, principal aleante el
níquel.
32. ¿Según esta clasificación cuales son los aceros para trabajo en frio?
R//
Son todos los aceros excepto Y=7
33.
¿Cuáles son los aceros para trabajo en caliente?
R//
Aceros para trabajos en caliente
Los
aceros para trabajos en caliente pueden subdividirse en los tres grupos
siguientes:
o Aceros
al cromo (H11 a H16)
o Aceros
al tungsteno (H20 a H26)
o Aceros
al molibdeno (H41 a H43)
Estos
aceros se caracterizan por su buena tenacidad debida a su bajo contenido en
carbono, por su dureza en caliente que va de buena en unos a excelente en
otros, y por una resistencia y maquinabilidad regulares. Su resistencia a la
descarburación es solamente entre regular y mala, se templan al aire. Se
emplean en la fabricación de matrices, partes móviles de los moldes utilizados
en la metalurgia de polvos, moldes para materiales plásticos.
34.
¿Cuáles son los aceros rápidos
y que elementos contienen?
R// Este tipo de aceros, realizados por Taylor y White en
1898, se usa en cuchillas de máquinas herramienta, brocas, escariadores, etc.
Presentan la característica especial de conservar su dureza y características
mecánicas en general hasta una temperatura de 600º C, mientras que los aceros
al carbono y los aceros aleados para herramientas tienen el inconveniente de
que se ablandan y desafilan para temperaturas superiores a los 250º C.
Composición de los aceros rápidos
Los
aceros rápidos contienen en proporción relativamente elevada tres elementos de
aleación fundamentales: wolframio, cobalto y molibdeno, y dos elementos
accesorios, cromo y vanadio.
El
wolframio mejora la resistencia de la martensita en caliente y aumenta la
resistencia al desgaste.
El
molibdeno es de una acción similar al wolframio, pero más intensa, teniendo el
mismo efecto una parte de molibdeno que dos de wolframio. Tiene el
inconveniente de bajar el punto de fusión del acero y de aumentar su tendencia
a la descarburación.
El cobalto
mejora la resistencia en caliente del acero y eleva su temperatura de fusión.
Aumenta también la tendencia a la descarburación del acero.
El cromo
favorece la formación de carburos (lo que aumenta notablemente la dureza y la
resistencia al desgaste), aumenta la templabilidad del acero y su resistencia a
la oxidación a alta temperatura.
El
vanadio aumenta la resistencia de la martensita y aumenta la resistencia al
desgaste.
El
carbono está en los aceros rápidos en proporciones del 0.65 al 1.20% con
objeto de obtener en el temple gran dureza, y además, el carbono necesario para
la formación de carburos, que, como ya se ha dicho, aumentan la resistencia al
desgaste.
35.
¿Cuáles son los aceros magnéticos?
R// El
acero eléctrico, también llamado acero magnético, acero al silicio, o acero
para transformadores, es un acero especial fabricado para poseer determinadas
propiedades magnéticas, tales como una zona de histéresis pequeña (poca
disipación de energía por ciclo), que equivale a bajas pérdidas en el núcleo y
una alta permeabilidad magnética.
El
material se fabrica habitualmente en forma de chapas laminadas en frío de 2 mm
de espesor o menos. Estas chapas se apilan y una vez reunidas, forman los
núcleos de transformadores o de estatores y rotores de motores eléctricos. Las
láminas se pueden cortar a su forma final mediante troquelado; para cantidades
pequeñas, el material se puede cortar con láser o por electroerosión.
36.
¿Cuáles son los aceros inoxidables?
R//
Los Aceros Inoxidables son una gama de aleaciones que contienen un mínimo de
11% de Cromo. 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 inoxidable
El
acero inoxidable puede ser clasificado en cinco familias diferentes; cuatro de
ellas corresponden a las particulares estructuras cristalinas formadas en la
aleación: austenita, ferrita, martensita y dúplex (austenita mas ferrita);
mientras que la quinta son las aleaciones endurecidas por precipitación, que
están basadas más en el tipo de tratamiento térmico usado que en la estructura
cristalina.
37.
¿Cuáles son los aceros austeniticos?
R// Estructura
auseniticos a cualquier temperatura
Baja
conductividad calorífica
Es el
tipo de aceros más utilizados
Tipo
normalizado AISI –314 Acero inoxidable ausenitico al cromo níquel conocido
como18/8.Contiene 0,08% de carbono, 18% de cromo y 9% de níquel.Los aceros
austeníticos se dividen en dos categorías: Serie 300 AISI. Aleaciones
cromo-níquel. Serie 200 AISI. Aleaciones cromo-manganeso-nitrógeno
38.
¿Cuáles son los aceros férricos?
R// Estructura
ferritica a cualquier temperatura (o se convierte en estructura ausenitica en
el calentamiento). El grano no se regenera.
Composición:
·
Resistencia a la corrosión
superior a la de los martensiticos
·
15-18% de cromo y una máxima
de 0,12% de carbono
·
20-80% de cromo y una máxima
de 0,35% de carbono
·
Aceros al cromo-aluminio hasta
un 4% más resistentes a la oxidación
o Son
difíciles de soldar y se usan en embuticion profunda por su gran ductilidad.
o Son
magnéticos.
39.
¿Cuáles son los aceros inoxidables
endurecidos por precipitación?
R// Los
aceros inoxidables endurecibles por precipitación o PH (Precipitation
Hardening) son aleaciones de hierro, cromo y níquel que se caracterizan por la
resistencia obtenida a partir del endurecimiento por tratamiento térmico de
envejecimiento. Estos aceros pueden ser martensíticos, austeníticos o
intermedios entre ambos, dependiendo de la proporción Cr/Ni. Lo que realmente
distingue a estos aceros es la adición de ciertos elementos tales como Al, Ti,
Mo y Cu, que dan lugar a la aparición de compuestos intermetálicos de manera
controlada. Así, el endurecimiento por medio de estos compuestos se puede
realizar por precipitación desde una matriz martensítica. Para ello se somete
al material a un tratamiento de solubilización a una temperatura de unos 1050ºC
con posterior enfriamiento al aire, dando lugar a una matriz martensítica
sobresaturada. A continuación, se envejece el acero a una temperatura
comprendida entre 455 y 565ºC, que da lugar a la precipitación de los
compuestos intermetálicos endurecedores.
40.
¿Cuáles son los aceros martensiticos?
R// 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 usados 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 usados por su elevada resistencia y
resistencia en caliente (turbinas de gas, agua, vapor, ejes, árboles,...) así
como en la fabricación de tanques.
·
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.
41.
¿cuáles son los aceros de
endurecimientos martensitico?
R// El proceso básico para endurecer el acero mediante
tratamiento térmico consiste en calentar el metal hasta una temperatura a la
que se forma austentita, generalmente entre los 750 y 850 ºC, y después
enfriarlo con rapidez sumergiéndolo en agua o aceite. Estos tratamientos de
endurecimiento, que forman martensita,
crean grandes tensiones internas en el metal, que se eliminan mediante el
temple o el recocido, que consiste en volver a calentar el acero hasta una
temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta la
ductilidad y la tenacidad.
El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es
controlar la cantidad, tamaño, forma y distribución de las partículas de
cementita contenidas en la ferrita, que a su vez determinan las propiedades
físicas del acero.
Hay muchas variaciones del proceso básico. Los ingenieros
metalúrgicos han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la última
fase del enfriamiento, y que la transformación se ve acompañada de un cambio de
volumen que puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado rápido. Se
han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el
agrietamiento. En el templado prolongado, el acero se retira del baño de
enfriamiento cuando ha alcanzado la temperatura en la que empieza a formarse
la martensita, y a
continuación se enfría despacio en el aire. En el martemplado, el acero se
retira del baño en el mismo momento que el templado prolongado y se coloca en
un baño de temperatura constante hasta que alcanza una temperatura uniforme en
toda su sección transversal. Después se deja enfriar el acero en aire a lo
largo del rango de temperaturas de formación de la martensita, que en la mayoría de los aceros va desde unos
300 ºC hasta la temperatura ambiente.
Opinión personal:
Con el desarrollo de problemas realizados en clase y la resolución de la guía, se afianzaron conocimientos adquiridos en teoría.
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