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Universidad de Buenos Aires Facultad de Ingeniería Conocimiento de Materiales I (67.13)

Trabajo Práctico Nº 7 Características del acero IRAM 4140
J. T. P.: Ing. Hernán Svoboda. A. T. P.: Hernán Lorusso. Alumnos: Amoedo, Fernando Martín (80787) Coloschi, Mariano (81861) Court, Eugenio (80617)

Introducción
Breve descripción del proceso de obtención del acero
El hierro es un metal dúctil,que funde a 1535° Constituye cerca del 5% de la C. corteza terrestre y se encuentra en abundancia, junto con el níquel, en el núcleo terrestre (llamado por esta razón Nife).

Figura 1: Esquema del Alto Horno.

La siderurgia tiene por objeto la fabricación de hierro y sus aleaciones, especialmente el acero, de destacada importancia industrial y económica. La fabricación de éste pasa por laobtención de arrabio por reducción del mineral de hierro en el alto horno que luego se descarbura por oxidación del carbono en un horno convertidor. La mayoría de las veces se descarbura en un convertidor Thomas (por soplado de aire u oxigeno)o por una fuente de calor externo (horno Martin) obteniéndose aceros comunes, o en un horno eléctrico los aceros especiales.

Figura 2: Esquema del convertidorSiemens-Martin.

Los minerales de hierro utilizados en la industria siderúrgica contienen al hierro en forma de óxidos, carbonatos o silicatos; los más usados son la hematites, limonita, pirita, siderita y magnetita.

Se reserva el nombre de acero a las aleaciones hierro – carbono de entre un 0,008% y 2,11% en peso de carbono, aunque en la práctica ésta concentración raramente excede del 1%.Cuando el porcentaje supera al 2,11% y hasta el 6.67% en peso de carbono la aleación recibe el nombre de fundición. Para poder predecir la estructura de un acero, cuando se esta a una cierta temperatura y con una dada concentración se utiliza el diagrama de hierro-carbono. El diagrama comprende dos curvas, una de trazos llenos y otra de trazos punteados, que delimitan ocho regiones.

Figura 3:Diagrama Fe-C.

La región séptima representa la estructura a temperatura ambiente y contiene hierro alfa y cementita o hierro alfa y grafito por lo que se deben considerar dos diagramas hierro-carbono: un diagrama metaestable en trazo lleno, para el primer caso y un diagrama estable en punteado para el caso de hierro alfa y grafito. Para que el hierro se comporte según estos diagramas loscambios de temperatura deben ser lo suficientemente lentos. Cuando la velocidad de cambio de la temperatura es mayor, se utilizan otros gráficos. Las curvas TTT representan a la temperatura en función del tiempo para una determinada concentración de hierro y carbono para velocidades de enfriamiento o calentamiento elevadas.

Figura 4: Diagrama de transformación isotérmica del acero IRAM 4140.Estas curvas, al igual que el diagrama hierro-carbono, pueden ser modificados por agregado de aleantes en el acero. En el caso de las curvas TTT, los aleantes desplazan la curva hacia la derecha y hacia abajo. Dependiendo del aleante se puede desplazar mas una zona que otra y así, mediante un enfriamiento sencillo se puede lograr la estructura deseada. Para identificar un acero, hay que tener encuenta los aleantes que posee y la cantidad de los mismos. Según IRAM, la forma de identificarlos es mediante un código de cuatro números en el cual los primeros dos indican los aleantes (no carbono) y el segundo par indica el porcentaje de carbono. En el caso de un acero con mas de un 0,99% de carbono el código se extiende a cinco números en el cual los últimos tres representan la cantidad de carbono.Códigos de identificación de las series de aleación para aceros, según los métodos IRAM - SAE - AISI: 10xx Aceros al carbono: básicos de hogar abierto y bessemer ácidos. 11xx Aceros al carbono: básicos de hogar abierto y Bessemer ácidos, azufre alto, fósforo bajo. 12xx Aceros al carbono: básicos de hogar abierto, azufre alto, fósforo alto. 13xx Magnesio 1,75. 40xx Molibdeno 0.2 o 0.25. 41xx...
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