Aleaciones ferrosasa

Materiales de Ingeniería Química

Prof. Ronald Márquez

Capítulo 7 Aleaciones Ferrosas 1.7. Acero al carbono y fundiciones 1.7.1. Clasificación de las aleaciones ferrosas
El AISI (American Iron and Steel Institute) y el SAE (Society of Automotive Engineers) tienen sistemas para clasificar los aceros utilizando un número de cuatro o cinco dígitos. Los dos primeros números ser refieren a losprincipales elementos de aleación presentes y los últimos dos o tres se refieren al porcentaje de carbono. Un acero AISI 1040 es al bajo carbono, con 0,40% C. Un acero SAE 10120 es al bajo carbono, conteniendo 1,20% C. Un acero AISI 4340 es aleado y contiene 0,40% C.
Tabla 16 Clasificación de las aleaciones ferrosas

1.7.2. Diagrama de fases hierro - carbono

Figura 95 Análisis térmicodiferencial de una aleación de hierro y diagrama de fases Fe-Fe3C

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Figura 96 Microestructuras para una aleación Fe-C de composición eutectoide (0,76% C) por encima y debajo de la temperatura eutectoide (Callister, 2001)

Figura 97 Microestructuras para una aleación Fe-C de composición hipoeutectoide por encima y debajo de latemperatura eutectoide (Callister, 2001)

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Figura 98 Microestructuras para una aleación Fe-C de composición hipereutectoide por encima y debajo de la temperatura eutectoide (Callister, 2001)

1.7.3. Acero al carbono y fundiciones
Los Aceros al carbono son definidos como aleaciones de hierro y carbono en los cuales el contenido demanganeso no excede 1,65%, y contenido de silicio y cobre no exceden 0,60% cada uno. Existen tres procesos a través de los cuales se produce acero al carbono, siendo el horno de oxígeno el más utilizado a nivel industrial (Harper, 2001): 1. Horno de Oxígeno 2. Horno de “corazón abierto” 3. Horno eléctrico Las fundiciones poseen de 2-4% de carbono, poseen como microcostituyente a la cementita.

Figura99 Izq. Fundición dúctil: se muestran nódulos de grafito (producidos por la adición de un compuesto calcio-silicio durante la formación) en una matriz de ferrita. 100x. Der. Fundición gris: se muestran hojuelas de grafito en una matriz de perlita. 500x.

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Tabla 17 Efecto de los componentes aleantes en el acero al carbono (Harper, 2001)

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Figura 100 Dependencia de la temperatura eutec-toide con respecto a la concentración para varios elementos aleantes en la producción de acero

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Figura 101 Efecto del endurecimiento por deformación (trabajo en frío) de un material sobre las propiedades mecánicas

Figura 102 Efecto del trabajo en caliente de un materialsobre las propiedades mecánicas

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Figura 103 Fotomicrografías mostrando las etapas de recristalización y crecimiento de grano en bronce. (a) trabajo en frío (33%) (b) Etapa inicial de recristalización después de calentar 3 s a 580 C (c) Reemplazamiento parcial de los granos de trabajo en frío por recristalizados (4 s a 580 C) (d)Recristalización completa (8 s a 580 C) (e) Crecimiento de grano después de 15 min a 580 C (f) Crecimiento de grano después de 10 min a 700 C. 75X

Figura 104 Esfuerzos de cadencia para varios tipos de acero (Harper, 2001)

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Acero inoxidable: Usos: Plantas generadoras de energía, Pulpa y papel, Producción de ácidos (HNO3, H2SO4).Son aleaciones ferrosas que poseen un mínimo de 11 % de Cr CrO. Otros elementos que lo forman son Ni, Mo, Cu, Ti, Al, Si, N, S y Se. El C se encuentra presente desde 0,03 a 1 %.

1.7.4. Diagramas Temperatura – Tiempo - Transformación (TTT)

Figura 105 Demostración de cómo un diagrama de transformación isotérmica (abajo) es generado de medidas de porcentaje de transformación versus el...