1. Propiedades de los Aceros
1.1. Definiciones
– Resistencia: Es la capacidad para soportar una fuerza externa sin romperse. Se denomina carga de rotura al máximo de fuerza por sección que resiste antes de la rotura.
– Dureza: Propiedad que define la resistencia a ser penetrado por otro material y está relacionada con la resistencia al desgaste.
– Tenacidad: Se trata de la resistencia a la rotura por esfuerzos que deforman el metal.
– Elasticidad: Capacidad de un cuerpo para volver a recuperar la forma inicial al cesar la causa que provocaba su deformación.
2. Aceros Aleados
2.1. Definición
Se da el nombre de aceros aleados a los aceros que además de los cinco elementos: carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre, contienen también cantidades relativamente importantes de otros elementos. Los elementos de aleación más utilizados son como el cromo, níquel, molibdeno, manganeso, wolframio y vanadio que sirven para mejorar las propiedades mecánicas.
2.2. Finalidad de los Elementos de Aleación
Los elementos de aleación se añaden al acero para:
- Aumentar la resistencia
- Aumentar la dureza
- Mejorar la resistencia a la corrosión
- Mejorar la templabilidad
- Mejorar la resistencia al revenido
2.3. Influencia de Algunos Elementos de Aleación
– COBALTO (Co): Mejora la resistencia al revenido, se utiliza en aceros de trabajo en caliente, en aceros refractarios y en aceros rápidos.
– CROMO (Cr): Fuerte formador de carburos, gracias a los cuales se elevan la resistencia y la dureza, facilitan el corte y aumentan la resistencia al desgaste.
– NÍQUEL (Ni): Aumenta el límite elástico y la resistencia en los aceros de construcción. De ahí su empleo en aceros de cementación y bonificación para aumentar la tenacidad. Actúa formando una estructura austenítica en los aceros de mucho contenido en cromo resistentes a la corrosión.
– VANADIO (Va): Hace que el tamaño de grano sea más fino mejorando las propiedades mecánicas. Fuerte formador de carburos, incrementa la dureza, resistencia al desgaste, capacidad de corte…
– MANGANESO (Mn): Es fuertemente desoxidante, aumenta la tenacidad y disminuye el agrietamiento.
– MOLIBDENO (Mo): Mejora la templabilidad. Favorece la formación de estructuras de grano fino.
– WOLFRAMIO (W): Por cada 1%, la resistencia a la tracción y límite elástico se elevan cada uno aproximadamente en un 4%, mejorando asimismo la tenacidad. Proporciona resistencia al desgaste a altas temperaturas, se utiliza en aceros rápidos y de trabajo en caliente también en aceros refractarios.
3. Tipos de Tratamientos Térmicos Aplicados a los Aceros
3.1. Recocido
La finalidad del recocido es ablandar, afinar el grano, eliminar tensiones, eliminar la acritud producida por la formación del material en frío. Se obtiene el recocido calentando la pieza hasta la temperatura de transformación dentro de un horno o cubierto de arena y después enfriando lentamente.
3.1.1. Tipos de Recocido
– Recocido de regeneración: Tiene como función afinar el grano de los aceros sobrecalentados. La temperatura de calentamiento es 50°C por encima de la de transformación.
– Recocido de globular: Se efectúa sobre los aceros de bajo contenido en carbono para lograr una fácil mecanización.
– Recocido de estabilización: Tiene por objeto eliminar las tensiones internas de las piezas forjadas o trabajadas en frío.
3.2. Normalizado
La diferencia del recocido con el normalizado está en la velocidad de enfriamiento, la cual es más elevada en el normalizado, las piezas se dejaran enfriar al aire. La estructura del normalizado es de grano fino, es rápido de realizar, pero no se consigue alta dureza. Solo se utiliza en los aceros no aleados.
3.3. Temple
Se emplea para incrementar la dureza y la resistencia del acero. Consiste en calentar el acero hasta transformar su microestructura en austenita, y seguido enfriarlo rápidamente hasta temperatura ambiente para obtener la martensita. Existen varios tipos:
3.3.1. Tipos de Temple
– Temple total: Cuando se templan piezas pequeñas y se requiere que el temple llegue hasta el núcleo de la pieza, se le aplica este temple.
– Temple superficial: Se basa en un calentamiento superficial muy rápido, de forma que solo una capa delgada alcance la temperatura de austenización, seguido de un enfriamiento también rápido. El calentamiento se podrá hacer con soplete o por inducción.
– Temple isotérmico, temple bainítico: Se diferencia en que se enfría rápidamente en un baño de sal hasta una temperatura de 200°C y se mantiene la temperatura de la pieza constante.
3.3.2. Templabilidad
Propiedad de un material de recibir el temple, es decir de la profundidad que alcanza la zona templada, esto se conoce como penetración del temple.
3.4. Revenido
Tratamiento que sigue al temple con objeto de eliminar la fragilidad y las tensiones ocasionadas en el temple. Consiste en un calentamiento de las piezas templadas a una temperatura inferior al punto de transformación, con esto se logra que la martensita se transforme en una estructura más estable y pierda fragilidad. Se termina con un enfriamiento rápido. Algunos aceros necesitan varios revenidos.