1.5.- Clasificación y aplicación de los aceros
El acero es una aleación de hierro que contiene entre 0.02 y 2.11 % de carbono
en peso.
Se pueden agrupar aquí con fines de clasificación en las siguientes categorías:
Aceros al carbono
Estos aceros contienen carbono como principal elemento de aleación, con
solamente pequeñas cantidades de otros elementos.
Los aceros al carbono se especifican por un sistema de numeración de cuatro dígitos: 10 XX, donde 10 indica que el acero es al carbono, y XX indica el porcentaje de carbono en cientos o puntos porcentuales. Por ejemplo, el acero 1020 contiene 0.20% de carbono.
Los aceros al carbono se clasifican típicamente en tres grupos de
acuerdo con su contenido de carbono:
Aceros al bajo carbono
Con menos de 0.20% de carbono, son por mucho los aceros más ampliamente usados. Sus aplicaciones típicas son partes de lámina metálica para automóviles, plancha de acero para la fabricación y rieles de
ferrocarril.
Los aceros al medio carbono
Fluctúan en contenido de carbono entre el 0.2 y 0.50% Y se especifican para aplicaciones que requieren resistencias mayores que las de los aceros al bajo carbono.
Los aceros al alto carbono
En cantidades mayores al 0.50%. Se especifican aun para aplicaciones de alta resistencia y donde se necesita rigidez y dureza.
Aceros de baja aleación
Los aceros de baja aleación son aleaciones hierro-carbono que contienen elementos aleantes adicionales en cantidades que totalizan menos del 5% en peso, aproximadamente.
Podemos resumir los efectos de
los principales elementos de aleación como sigue:
Cromo (Cr)
Mejora la resistencia, dureza, resistencia al desgaste y dureza en caliente. Es uno de los más efectivos elementos de aleación para incrementar la templabilidad.
Manganeso (Mn)
Mejora la resistencia y dureza del acero. Cuando el acero se trata térmicamente, el incremento de manganeso mejora la templabilidad. Debido a esto, el manganeso se usa ampliamente como elemento de aleación en el acero.
Molibdeno (Mo)
Aumenta la tenacidad, la dureza en caliente y la resistencia a la termofluencia. También mejora la templabilidad y forma carburos para darle al acero resistencia al desgaste.
Níquel (Ni)
Mejora la resistencia y tenacidad. Incrementa la templabilidad, pero no tanto como los otros elementos de aleación en el acero.
Vanadio (V)
Inhibe el crecimiento de los granos durante el procesamiento a temperaturas elevadas y durante el tratamiento térmico, lo cual mejora la resistencia y tenacidad del acero.
Aceros inoxidables
Son un grupo de aceros inoxidables altamente aleados y diseñados para
suministrar una alta resistencia a la corrosión. Los principales elementos de
aleación en el acero inoxidable son el cromo, usualmente arriba del 15%.
Los aceros inoxidables son notables por su combinación de resistencia y
ductilidad, además de su resistencia a la corrosión. Aunque dichas propiedades
son muy deseables para dichas aplicaciones, generalmente hacen que estas
aleaciones sean difíciles de trabajar en manufactura.
Los aceros inoxidables se dividen tradicionalmente en tres grupos, cuyo nombre se determina por la fase predominante en la aleación a temperatura ambiente:
Inoxidables austeníticos
Estos aceros tienen la composición típica de 18% Cr y 8% Ni Y son los más resistentes a la corrosión de los tres grupos. Debido a esta composición se les identifica algunas veces como aceros 18-8. Son no magnéticos
y muy dúctiles, pero muestran endurecimiento por trabajo en forma significativa.
Inoxidables ferríticos
Estos aceros tienen alrededor de 15 a 20% de cromo, bajo carbono y nada de níquel. Esto proporciona una fase ferrita a temperatura ambiente.
Inoxidables martensíticos
Estos aceros tienen un contenido más alto de carbono que los inoxidables ferríticos, lo cual permite fortalecerlos mediante
tratamiento térmico.
Inoxidables endurecibles por precipitación
Una composición típica es 17% Cr y 7% Ni, con pequeñas cantidades adicionales de elementos de aleación como aluminio, cobre, titanio y molibdeno.
Inoxidables dúplex
Estos aceros tienen una estructura mezclada de austenita y ferrita en cantidades aproximadamente iguales. Su resistencia a la corrosión es similar a la de los grados austeníticos y muestran una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión debido al esfuerzo.
Aceros de herramienta
Los aceros de herramienta son una clase de aceros de alta aleación usualmente
diseñados para usarse como herramientas industriales de corte, dados y moldes.
Estos aceros se tratan térmicamente para obtener estas propiedades. Las razones principales para los altos niveles de elementos de aleación son:
1) Templabilidad mejorada,
2) Reducción de la distorsión durante el tratamiento térmico,
3) Dureza en caliente,
4) Formación de carburos metálicos duros para resistencia a la abrasión y
5) Tenacidad mejorada.
Aceros para herramienta de alta velocidad
Se usan como herramientas de corte en procesos de maquinado. Se formulan para alta resistencia al desgaste y dureza en caliente.
Aceros de herramienta para trabajo en caliente
Están diseñados para dados para trabajo en caliente, para forja, extrusión y fundición en dados.
Aceros de herramienta para trabajo en frío
Estos aceros para dados se usan para operaciones de trabajo en frío tales como: estampado de láminas metálicas, extrusión en frío y ciertas operaciones de forja.
Aceros de herramienta endurecibles con agua.
Estos aceros tienen alto contenido de carbono con poco o ningún otro elemento de aleación. Sólo pueden ser endurecidos mediante un rápido enfriamiento en agua.
Aceros de herramienta resistentes al choque
Estos aceros se proyectan para usarse en aplicaciones donde se requiere una alta tenacidad.
Aceros para molde
Como indica su nombre, estos aceros de herramienta son para moldeo de plásticos y hule.