Influencia de los aleantes en los aceros

   

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Los aceros contienen elementos de aleación que mejoran algunas de sus características fundamentales.Los aceros al carbono, como norma general, contienen: carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre., por eso, llamamos aceros aleados, a los aceros que además de los cinco elementos anteriores, contienen aleantes como: níquel, manganeso, cromo, vanadio, wolframio, molibdeno, cobalto, silicio, cobre, titanio, zirconio, plomo, selenio, niobio, aluminio y boro.

La influencia de estos elementos es muy distinta, y, utilizando el porcentaje conveniente, obtenemosaceros con características muy diferentes.Podemos fabricar piezas de gran espesor, con resistencias muy elevadas en el interior de las mismas, herramientas que resisten perfectamente a la acción de los agentes corrosivos, componentes mecánicos que alcanzan grandes durezas con gran tenacidad, mecanismos que mantengan elevadas resistencias, aún a altas temperaturas, moldes de formas muy complicadas que no se deformen ni agrieten en el temple, etc.Estos aleantes pueden disolverse en la ferrita o formar soluciones sólidas con el hierro alfa, o bien, pueden tener tendencia a formar carburos.Algunos aleantes elevan o disminuyen las temperaturas críticas de los diagramas de equilibrio, Ac y Ar, diagrama hierro-carbono.

Ensanchar o disminuir el campo austenítico o ferrítico del diagrama de equilibrio, y otras influencias, también relacionadas con el diagrama hierro-carbono, como la tendencia a grafitizar el carbono, a modificar el tamaño del grano, etc.

NÍQUEL-Ni

El níquel evita el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos gran tenacidad. El níquel además hace descender el punto crítico Ac y por ello los tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente más bajas que la que corresponde a los aceros ordinarios.

En los aceros aleados con níquel se obtiene para una misma dureza, un límite de elasticidad ligeramente más elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al carbono o de baja aleación.

El níquel es imprescindible en la fabricación de aceros inoxidables y/o resistentes a altas temperaturas, en los que además de cromo se emplean porcentajes de níquel de entre un  8% al 20%.

El níquel se disuelve en la ferritano es un gran formador de carburos,

Aumenta la tenacidad y la resistencia de los aceros recocidos, tendiendo a retener austenita en los aceros altos en cromo

CORMO-Cr

 

Es el aleante especiales más empleado en aceros aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente.

Su uso:

– aumenta la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros

– mejora la templabilidad,

– impide deformaciones en el temple

– aumenta la resistencia al desgaste,y a la abrasión,

– aumenta la resistencia en altas temperaturas

– proporciona inoxidabilidad, etc.

El cromo se disuelve en la ferrita y muestra una fuerte tendencia a formar carburos de cromo y carburos complejos.

MOLIBDENO-Mo

Este aleante nos proporciona una gran resistencia a la tracción, aumentando la templabilidad, así como la resistencia a la fluencia mecánica, o deformación por desplazamiento del grano de acero debido al  trabajo prolongado en altas temperaturas, creep de los aceros.

El molibdeno en los aceros cromo-níquel, elimina la fragilidad de revenido,o fragilidad

Krupp, que se presenta cuando estos aceros son revenidos en la zona de 450º a 550º.

El molibdeno a aumenta también la resistencia de los aceros en caliente y reemplaza al wolframio en la fabricación de los aceros rápidos, pudiéndose emplear para las mismas aplicaciones aproximadamente una parte de molibdeno por cada dos de wolframio.

El molibdeno se disuelve en la ferrita, es un gran formador de carburos, pero también es gran estabilizador de estos.

Retarda el ablandamiento de los aceros, durante el revenido, apareciendo la dureza secundaria.

WOLFRAMIO (tungsteno)-W

Con este aleante esta presente en la fabricación de  la mayor parte de las herramientas,

Su uso esta generalizado  en los aceros rápidos, aceros para herramientas de corte y aceros para trabajos en caliente.

Nos permite mantener la dureza en el aceros a elevada temperatura y evitando que se desafilados y ablandamientos en las herramientas, aunque alcancen temperaturas superiores a  500º C o 600º C.

El wolframio se disuelve ligeramente en la ferrita y tiene una gran tendencia a formar carburos.

Los carburos de wolframio tienen gran estabilidad.

El wolframio forma carburos muy duros y resistentes al desgaste en elevadas temperaturas, y mejora la dureza de los aceros a elevadas temperaturas.

Retarda el ablandamiento de los aceros, durante el revenido, apareciendo la dureza secundaria.

VANADIO-V

Con este aleante, también esta presente en la fabricación de  la mayor parte de las herramientas,, tiende a afinar el grano y a disminuir la templabilidad. Es un elemento desoxidante muy fuerte.

El vanadio es un gran formador de carburos, por ello su porcentaje es muy pequeño, 0.02%/0.03%, excepto en los aceros de herramientas,.

Dificulta enormemente el ablandamiento por revenido, y da lugar al fenómeno de dureza secundaria.

Puede no influir en la templabilidad si se encuentra disuelto.

MANGANESO- Mn

Este aleante nos proporciona el equilibrio necesario ante los inconvenientes del azufre y del oxigeno, presentes en los  proceso de fabricación.

Con el oxigeno

El manganeso es un  desoxidante que evita que se desprendan gases, en la solidificación del acero y se originen poros y rechupes en la fabricación del acero.

Con el azufre

El manganeso en los aceros nos permite laminar y forjar, porque el azufre que suele encontrarse en los aceros, forma sulfuros de hierro, que tiene muy bajo punto de fusión (981º aprox.), y en que temperaturas de trabajo en caliente se funde y fragilizan.

El manganeso en los aceros, aumenta  su resistencia, templabilidad, siendo interesante destacar que es un elemento de aleación relativamente barato. Forma carburos.

SILICIO-Si

Este aleante nos proporciona gran poder desoxidante, complementario al manganeso para  evitar la aparición de poros y rechupes.

Mejora la templabilidad en aceros con elementos no graficitantes y aumenta la resistencia de los aceros bajos en carbono, eleva sensiblemente el límite elástico y la resistencia a la fatiga de los aceros sin reducir su tenacidad.

COBALTO-Co

limita su usoen las calidades superiores  de aceros rápidos. Este aleante, se combina con la ferrita, aumentando su dureza y resistencia. Disminuye la templabilidad.  en los aceros de alto porcentaje de carbono

Para aquellos aceros con base de  wolframio, endurece la ferrita con lo que facilita el mantenimiento de la dureza y de la aptitud de corte de las herramientas a elevada temperatura.

Es uno de los pocos elementos aleados que mueva el punto eutectoide hacia la derecha y reduce la templabilidad de los aceros.

ALUMINIO-Al

Este aleante se emplea en los aceros de nitruración, que suele

tener 1% aproximadamente de aluminio.

Como desoxidante es usado comúnmente para gran cantidad de  aceros. Todos los aceros aleados de alta calidad contienen aluminio pero en  bajo porcentaje.

TITANIO-ti

Su uso como aleante solo se aplica en aceros de alta gama y en cantidades bajas, por su gran poder desoxidante y su gran capacidad de afinar el para desoxidar y afinar el grano. Es un gran formador de  carburos y combina  rápidamente con el nitrógeno.

Se usa también en los  aceros inoxidables cromo-níquel.

BORO-Bo

Este aleante es de nuevo cuño en el mercado del acero. Recientes estudios de investigación aclaran que mínimas cantidades de boro del orden 0,001 a 0,006%, mejoran enormemente la templabilidad, siendo el mas efectivo de los aleantes y el de mayor capacidad de  temple.

La templabilidad es tan grande, que para un mismo aceros de  0,40% de carbono, su aleación es:

– 50 veces superior a  la de molibdeno

– 75  veces superior a  la de cromo

– 150 veces superior a  la de manganeso

– 400 veces superior a  la de níquel

La utilización de este elemento presenta bastantes dificultades, ya que es un desoxidante muy fuerte.

Se emplea en los aceros de 0,30 a 0,50% de carbono.