propiedades mecanicas en el acero

PROPIEDADES MECÁNICAS

En el siguiente apunte veremos, en general, las propiedades mecánicas relacio­nadas con el porcentaje de carbono y los respectivos microconstituyentes.

FERRITA: Es el constituyente más blando, dúctil y ma­leable de los aceros. El valor medio de sus propiedades es:

σt = 28kg/mm2 A2” = 35%; HB = 90


CEMENTITA: Es el constituyente más duro y frágil de losaceros. Las propiedades son muy poco conocidas salvo su gran dureza y fragilidad.

HB = 650; σt = 228 kg/mm2 (estimada)


Dada su fragilidad ha sido prácticamente imposible preparar y ensayar probetas de Cm pura. Presenta no obstante alta resistencia a la compresión.
Fig. 1 - Variación de las propiedades mecánicas con el porcentaje de carbono (esp. 12 a 18 mm) (Ref. 13)




AUSTENITA:Es un constituyente dúctil y tenaz y de elevada resistencia al desgaste. No es un constituyente natural a temperatura ambiente y sólo puede aparecer a dicha tem­peratura en temples muy enérgicos y especialmente en aceros aleados. Sus propiedades dependen del porcentaje de C y de los elementos de aleación.

HB = 300 σt = 88 a 105 kg/mm2

HRC = 40 A2” = 30 a 60%


PERLITA: Es unconstituyente resistente y tenaz y sus propiedades mecánicas depende grandemente de la finura de sus laminillas de Cm y a la cual es a su vez función del enfriamiento: a mayor velocidad de enfriamiento mayor finura y mayor dureza.


HB
σt
A(%)
Perlita gruesa(recocido)
220
80
15
Perlita media
250
84
14
Perlita fina(normalizado)
300
94
12


ESFERODITA (Cementita globular): Esta estructurase ob­tiene en los aceros por medio del recocido de globulización o por revenidos a altas temperaturas (cercanos a A1). En estos tratamientos no se forma la perlita. Estructuralmente está formada por glóbulos de Cm en una matriz de ferrita. Es la estructura más blanda que se obtiene para una deter­minada composición Sus propiedades dependen del % de C y del tamaño de los glóbulos.Aproximadamente podemos deducir que la dureza Brinell de esta estructura es:

HBesf. = 90 + 100 X %C

Estos constituyentes combinados en la estructura conducen también a una combinación más o menos compleja de sus propiedades. En el gráfico de la Fig. 1 detallamos las propiedades mecánicas de los aceros en función de un por­centaje de carbono.












EFECTO DE LA VELOCIDAD DE ENFRIAMENTOObservando la transformación de la Fig. 2 y profundizando un poco su estudio con el fin de determinar las variables del proceso.

Fig. 2 - Esquema de las transformaciones en el enfriamiento de un acero de 0,45% de C.

¿Qué es lo que ha pasado durante el enfriamiento?
Una estructura de átomos de Fe repartidos en una distri­bución cúbica de caras centradas (γ) con una cantidad de átomos decarbono (disueltos), a una temperatura dada se trasforma en otra cúbica de cuerpo centrado (α) que admite mucho menos C y como consecuencia debe expulsarlos. Estos átomos de C se reagrupan con una cantidad estequiomé­trica de átomos de Fe para formar una nueva estructura com­pleja: la cementita (Fe3C).
En la masa del acero sólo tenemos átomos de Fe y átomos de carbono ¿qué ha sucedido enrealidad? ¿En qué ha consis­tido la transformación?
Simplemente lo que ha ocurrido es un cambio en la distribución y distanciamiento recíproco de los átomos de Fe y C. Se ha producido un reordenamiento de los átomos al atravesar las líneas de transformación. Los átomos que a temperatura elevada formaban una sola estructura, a tempera­turas menores se reparten en dos otras diferentes formadas poraquéllos mismos en otras proporciones mutuas. Los átomos no se trasforman; lo que varía es su distribución.
Ahora bien; para que los átomos cambien de posición necesitan ¡moverse dentro del cuerpo sólido!
Es decir que en la aleación se produce un fenómeno de difusión que está fundamentalmente influenciado por la temperatura: a mayor temperatura mayor velocidad de difusión.
En consecuencia, en un...