PROPIEDADES GENERALES DE LOS ACEROS Y FUNDICIONES

Los constituyentes que entran a formar parte de la estructura de las aleaciones Fe-C determinan las características de las mismas. Existe un componente matriz que es el que entra en mayor proporción y que le confiere sus propiedades.

Aceros

Aceros hipoeutectoides

Están constituidos por perlita y ferrita. Son dúctiles y tenaces ya que la ferrita es el constituyente matriz. La perlita hace aumentar la resistencia como refuerzo externo.

Aceros eutectoides

Están formados por perlita, con un 0.88 % de C. Tienen sus mismas propiedades.

Aceros hipereutectoides

Están formados por cementita más perlita. Son duros y frágiles ya que la cementita es el constituyente matriz.

Fundiciones

Perlita más cementita. Son duras y frágiles y no son aptas para la forja (fundición blanca). Con tratamientos térmicos se puede transformar la cementita en grafito obteniendo fundición gris que es más maleable y de propiedades similares a las de los aceros

TÉCNICAS DE HECHURADO

  • Forja: Consiste en golpear con un martillo o matrices el metal caliente consiguiendo así buenas propiedades mecánicas.
  • Laminación: Hacer pasar el material por unos rodillos con pasadas sucesivas para obtener una forma final delgada y uniforme (trenes de laminación). Puede ser en frío o en caliente.
  • Estirado: Para fabricar barras delgadas de metal aplicando fuerza de tracción sobre el material.
  • Trefilado: Tirar de un alambre desde el extremo de salida de una matriz, haciéndolo cada vez más delgado. Sirve para hacer hilos de metal.
  • Embutición: Con un punzón y una matriz se le da forma al metal para hacer, por ejemplo, envases (latas de refrescos).
  • Troquelado: Consiste en obtener mediante presión con matriz y punzón de piezas de metal planas con formas determinadas. Por ejemplo hojas de cuchillos.
  • Estampación: En caliente o en frío. Obtención de piezas con la forma de un molde aplicando presión. Por ejemplo: carrocería de los coches.
  • Extrusión: Presionar el metal obligándole a salir por un orificio con forma concreta. Ejemplo: Perfilería de aluminio.
  • Curvado: Mediante rodillos, laminar una plancha plana de metal con el objetivo de curvarla.
  • Plegado: Doblar la chapa con un ángulo determinado por una matriz y un punzón aplicando presión.

TÉCNICAS DE MOLDEO

  • Moldeo en arena: Consiste en la construcción de un molde de arena compacta, con aglomerantes, utilizando un modelo generalmente de madera. El molde posee un canal de colada para verter el metal fundido y unos respiraderos. Cuando se enfría (al aire), se desmoldea destruyendo el molde.
  • Moldeo en coquilla: Los moldes (coquillas) son de acero o de una aleación resistente a las altas temperaturas y de bajo coeficiente de dilatación. Se utilizan multitud de veces, para fabricación de piezas en serie y de bajo punto de fusión. El metal fundido se introduce a presión normalmente.
  • Moldeo a la cera perdida, o de precisión, moldeo en cáscara: Los modelos son de cera o plástico. Se forma un molde sólido de arena refractaria, pastosa, se deja endurecer. Posteriormente se calienta el molde para que se funda la cera y salga del molde, quedando el hueco que luego ocupará el metal fundido, adquiriendo la forma del modelo de cera. Se desmoldea rompiendo el molde. Se utiliza esta técnica para piezas pequeñas, de precisión.

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS

  • Según su contenido en carbono: hipoeutectoides, eutectoides (0,88%c) e hipereutectoides.
  • Microestructura: perlíticos, martensíticos austeníticos, ferríticos.
  • Composición: al carbono, aleados, inoxidables, de herramientas.

CLASIFICACIÓN DE FUNDICIONES

  • Fundición blanca: El C se encuentra en forma de cementita (dura y frágil), y el resto en perlita.
  • Fundición gris: La mayor parte del carbono aparece en láminas de grafito y el resto en forma de perlita. Se consigue añadiendo Si, que es grafitizante.
  • Fundición atruchada: Intermedia entre gris y blanca. En el exterior de las piezas, es blanca (dura), y en el interior, es gris (tenaz). Se consigue utilizando bloques enfriadores en los exteriores de los moldes.
  • Aleadas: De baja y alta aleación.
  • Maleables:
    • Europea: Es una fundición blanca sometida a un tratamiento térmico de recocido, formándose grafito en forma de nódulos. Tienen buena tenacidad y maleabilidad, resistencia y facilidad al mecanizado.
    • Americana: Ferrítica y perlítica.
  • Fundición esferoidal: Posee gran ductilidad y buena resistencia a la tracción. El grafito se encuentra en forma esferoidal, que se consigue añadiendo Mg a la aleación.

TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS

Los tratamientos térmicos, son procesos donde sólo se utiliza la temperatura como magnitud modificadora de la microestructura, sin variar su composición química de los metales y aleaciones. El objetivo es dar dureza y resistencia mecánica y aumentar la ductilidad o plasticidad. Los tratamientos termoquímicos, son tratamientos en los que, además de modificar la temperatura, se cambia también su composición química, agregando a la aleación, por difusión atómica, C, N, S,… Son tratamientos superficiales, generalmente de endurecimiento.

AUSTENIZACIÓN

Consiste en calentar el acero por encima del punto crítico Ac3 (línea G-S del diagrama Fe-C, temperatura del cambio alotrópico de la austenita) durante el tiempo necesario para que se homogenice toda la masa, alcanzando la estructura austenítica. Proceso que se realiza al inicio de todos los tratamientos térmicos.

CURVA TTT

Temperatura-Tiempo-Transformación. Gráfica que indica, a distintas temperaturas, el tiempo necesario para que se inicie y complete la transformación isotérmica de la austenita en otros constituyentes: martensita, bainita (constituyente intermedio entre perlita y martensita), perlita, sorbita (perlita media) troostita (perlita fina), cementita.

TRATAMIENTO TÉRMICO DE TEMPLE

La austenita enfriada lo suficientemente rápido se transforma en martensita, que es el constituyente más duro, exceptuando a la cementita. Tiene por objeto aumentar las características mecánicas a expensas de disminuir la elasticidad y resiliencia. La capacidad de un acero para transformarse en martensita depende de la composición química y de su templabilidad.

Temperatura de temple

Será de 50 ºC por encima del punto crítico de austenización. Para los aceros hipoeutectoides, línea G-S + 50 ºC, punto crítico Ac3, se encuentra austenita homogénea. Para los aceros hipereutectoides, 723 ºC (límite perlita) + 50 ºC, punto crítico Ac1, encontrándose austenita y cementita.

Tiempo de calentamiento

Para la austenización completa depende del espesor de la pieza a templar, suele ser de 1 h por pulgada.

Velocidad de enfriamiento

Rápida para que toda la austenita se transforme en martensita. Suele ser con agua, aunque también se utiliza aceite o incluso al aire si el acero tiene alta templabilidad.

Curvas de templabilidad

El extremo se enfría más rápido; luego, tendrá el 100% de martensita. El centro de la pieza se enfría menos rápido y se forma perlita y bainita que son microconstituyentes más blandos.