Metales- Resumen Parcial 2

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ACEROS 
Influencia del Grano en el Acero: 
 El grano que se presente en el acero influirá directamente en sus 
propiedades mecánicas. 
 Material policristalino: Formado por pequeños cristales. 
 Granos cristalinos: Se los llama así debido a su forma irregular. 
Cómo se obtienen las características mecánicas: 
 Modificando la estructura cristalina. 
 Consiguiendo grano y regular. 
 Variando las velocidades de nucleación, crecimiento y velocidad de enfriamiento. 
 
 
 
 
 
 
*Clases de acero según calidad *Clases de aceros según sus aplicaciones 
 
Distintas clases de Aceros al carbono y sus aplicaciones en la práctica. 
 
PORCENTAJE DE 
CARBONO
Influye directamente 
en las propiedades del 
acero.
A mayor cantidad de 
Carbono
Mayor cantidad de 
granos perlíticos.
Propiciarán un 
incremento en la 
dureza y propiedades 
mecánicas. 
A menor porcentaje 
de Carbono
Se crearán granos 
ferríticos.
Están relacionados 
directamente al 
incremento de la 
ductilidad. 
CALIDAD DEL 
ACERO
Función de:
Tamaño del 
grano
Calidad de 
materia prima
Procesos de 
producción
Tratamiento 
térmico
TRATAMIENTO 
TÉRMICO 
de Recocido
Produce:
Recristalización 
de grano y 
aumento de 
tamaño.
Acero más suave 
(Menos duro)
Que bajen las 
propiedades 
mecánicas.
Que se 
incremente la 
ductilidad 
Es bueno para 
mecanizar un 
acero.
Defectos 
puntuales de un 
cristal Metálico
Vacante Intersticial
Impuerza 
intersticial
Impureza 
sustitucional
Frenke
 
 Aceros especiales: 
 Aceros de aleación Carbono- Manganeso: Aplicaciones de construcción mecánica con requerimientos específicos de propiedades mecánicas. 
 Aceros aleados de Cementación: Para piezas que necesitan una gran resistencia al desgaste y al choque. 
 Aceros para Temple y Revenido: Para piezas de responsabilidad especialmente de gran tamaño. 
 Aceros calibrados por estirado en frio o torneado: Mejor tolerancia dimensional, mejor condición de la superficie y una mayor rectitud. 
 Acero inoxidable: De elevada resistencia a la corrosión. El cromo con otros materiales que contiene forman una capa para evitar la corrosión. 
 Función de la Normalización de los Aceros: 
 Clasifican a los aceros para su uso estructural según sus propiedades y características. 
 Establecen límites para las propiedades y características químicas y mecánicas, métodos de ensayo, etc. 
 Secciones y Productos 
PRINCIPALES ELEMENTOS DE 
ALEACIONES EN ACEROS
MANGANESO
Fija el azufre
Desoxida el 
caldo
Estabiliza la 
austenita
SILICIO
Desoxidante
Endurece la 
ferrita y la 
fragiliza
Aumenta la 
resistividad 
eléctrica
FÓSFORO
Endurece la 
ferrita
Facilita la 
mecanización
Aumenta la 
resistencia a 
corrosión
Menor a 
0,035% para 
evitar 
fragilización
AZUFRE
Debe ser 
menor a 
0,045%
Para evitar 
fragilización
Entre 0,06 y 
0,30% 
Para mejor 
maquinización
ALUMINIO
Desoxidante
Contribuye a 
afinar la 
estructura
Algunos aceros 
refractarios
CROMO
Aumenta la 
templabilidad
Presente en 
todos los 
aceros 
inoxidables
Herramientas 
(?)
NÍQUEL
Mejora la 
tenacidad
Limita el 
crecimiento 
del grano
Baja influencia 
sobre 
templabilidad
MOLIBDENO
Se añade para 
temple y 
revenido de 
baja aleación
Mejora
resistencia a 
media y alta 
temperatura
Mejora la 
resistencia a 
los cloruros
TITANIO
Inhibe el 
crecimiento 
del grano
Junto con el 
niobio y el 
vanabdio
Permiten
ajustar las 
propiedades 
de los aceros 
microaleados
VANADIO
Herramientas y 
muelles
Capacidad de 
afinar el grano
Causa un 
incremento en 
la resistencia al 
ablandamiento 
en revenido. 
WOLFRAMIO
Temperaturas 
de 500 o 600 
Herramientas 
de corte
Aceros 
inoxidables
Que trabajan a 
temperaturas 
elevadas
COBALTO
Comportamien
to excepcional
Tiende a 
disminuir la 
templabilidad 
en aceros
Herramientas y 
aceros para 
imanes
Malla electrosoldada Varillas 
(a) Laminadas en Caliente 
 PRODUCTOS SIDERÚRGICOS 
 ¿Qué son? Son aquellos que se obtienen utilizando el hierro como metal base y el carbono como primer elemento de aleación, pasando así por un proceso metalúrgico. 
 Los mismos son: hierro, arrabio, acero y fundición. 
 Proceso: Por medio de los altos hornos se obtiene escoria y arrabio. Sometidos a procesos posteriores, utilizando otro tipo de hornos y mezclando diferentes materiales, se 
obtienen los demás productos siderúrgicos. 
PRODUCTOS SIDERÚRGICOS 
PRODUCTOS BRUTOS SEMIPRODUCTO PRODUCTOS ACABADOS PRODUCTOS TRANSFORMADOS 
Son aquellos que contienen sólo materia 
química activa pura. 
 
 “Reducir” es recuperar puro o en 
estado elemental al elemento 
buscado y el carbono, por su parte, 
es un excelente reductor. 
El semiproducto no es todavía un 
producto acabado, sería recién la 
materia transformada en el proceso de 
elaboración. 
 
Es aquel que, habiendo pasado por los 
principales procesos de fabricación y 
producción, ya está listo para su 
distribución, ya sea para uso directo o 
para una posterior producción 
nuevamente. 
 
Son los resultantes de operaciones 
realizadas en el marco de la búsqueda 
del producto necesario para cumplir 
con un fin o uso específico. 
 
Ejemplo: El arrabio es un producto bruto, la 
calidad de ésta se caracteriza únicamente 
por su composición química. 
Ejemplo: Los lingotes son hierro 
fundido que han sido solidificados 
dentro de unos moldes llamados 
lingoteras. Son utilizados para ser 
refundidos en hornos como el cubilote. 
 
Ejemplo: Acero: Su fabricación 
comienza con la producción de arrabio 
que luego pasa a convertirse en acero. 
 Aleaciones: Aceros que tienen otros 
elementos además del hierro y del 
carbono. 
 
Ejemplo: Piezas de construcción como 
las vigas para el armado del hormigón. 
Herramientas como tornillos, tuercas, 
martillos, llaves, destornilladores, etc. 
 
 
 FORJA 
Temperatura de Forja: Se calienta el acero a una temperatura por encima de 700 °C, la cual sería lo suficientemente elevada como para que el mismo se convierta en lo que se 
conoce como “austenita”. 
Proceso: Luego de esa transformación, de forma brusca y a gran velocidad se debe enfriar para que la austenita dé lugar a una estructura rígida llamada “martensita”. El enfriamiento 
se puede realizar a través de agua, aceites, gases o sales, y así también, dependiendo del resultado que se quiera conseguir, se puede ejecutar de forma interrumpida, superficial o 
normal. 
Objetivo: Con la forja se busca reforzar la dureza y resistencia del acero. 
 
PROCEDIMIENTO DE CALENTAMIENTO, FRAGUAS Y HORNOS 
PROCESO DE CALENTAMIENTO FRAGUA HORNOS 
Las piezas deben ser calentadas previamente en un horno hasta la 
temperatura que necesitan para el forjado correspondiente. 
Consiste en una placa que 
tiene una depresión en la parte 
media (hogar), en la que se 
enciende el fuego con carbón 
mineral. 
 
En esta herramienta se va a someter el metal a altas 
temperaturas, con el fin de hacerlo maleable. 
 
Las mismas se fabrican con materiales capaces de soportar bien 
el calor, como concreto, ladrillos de alta temperatura o hierro. 
En general, los hornos dependen del tipo 
de trabajo que quiera realizarse. 
 
El principal horno de forja es un sistema 
constituido por dos quemadores que 
trabajan cíclicamente en periodos mínimos 
de 30 segundos. 
 
Los quemadores poseen regeneradores 
térmicos que acumulan calor de los 
productos de combustión y lo entregan al 
aire, precalentándolo antes de la 
combustión. 
Formas en las que se puede dar el proceso: 
Globular: Consiste en calentar el acero a temperaturas entre 
los 760 °C y 780 °C. 
Ablandamiento 
Subcrítico: 
Logra ablandar los aceros aleados de gran 
resistencia a temperaturas entre 700 °C y 725 °C y 
no exige ningún cuidado especial en el 
enfriamiento. 
Homogenización: Exige una temperatura muy alta entre 1000 °C a 
1100 °C y una permanencia larga de 15 o más 
horas. 
 
 Herramientas de Forja: 
 MartillosTenazas Cinceles Lijadora de banda Limas 
TIPOS DE FORJA
FORJA LIBRE
La deformación se realiza 
de forma artesanal, dando 
en cada golpe la forma 
deseada
Se emplea en la fabricación 
de piezas únicas o 
pequeños lotes de piezas
FORJA CON 
ESTAMPA
La pieza se ubica entre dos 
matrices que, una vez 
cerradas, dejan la forma y 
dimensiones buscadas, ya 
sea con prensas o con 
martillos.
RECALCADO
Se puede realizar tanto en 
caliente como en frío. 
Los materiales empleados 
son lisos, por lo que se 
realiza solo deformación 
por aplastado.
FORJADO 
ISOTÉRMICO
La temperatura de las 
máquinas se mantienen de 
forma controlada durante 
todo el proceso de forjado.
 
MÁQUINAS DE FORJA 
MÁQUINA SOLDADORA PRENSA MÁQUINAS MANUALES MÁQUINAS PARA FORJADO POR IMPACTO 
Permite fijar las piezas mediante la unión 
del material con los electrodos. 
 
La mejor opción para la forja es una 
máquina de soldar de arco 
Es una máquina que presiona una pieza en 
bruto y crea una forma específica. 
 
Opera en una de las tres temperaturas 
comunes (fría, tibia y caliente) y la 
designación está ajustada a la temperatura 
del metal que se está moldeando. 
Las máquinas de mano son dispositivos 
especializados que funcionan debido a la 
fuerza mecánica aplicada directamente. 
 
El diseño consta principalmente de 
palancas. 
Los martillos cuentan con una maza que se 
desliza y cuando el movimiento es vertical, 
ejerce una fuerza de golpeo contra un 
componente estacionario que se encuentra 
cerca de la base del martillo. 
 
OPERACIONES DE FORJA
ESTIRADO
Proceso para la 
producción de formas en 
hojas
Las mismas se estiran 
sobre hormas 
conformadas en donde se 
deforman plásticamente 
hasta asumir los perfiles 
requeridos.
Es un proceso de trabajo 
en frío
RECALCADO
Representa el incremento 
en el diámetro del 
material cuando éste se 
comprime
Lo cual involucra una 
reducción en su altura o 
espesor.
PUNZONADO
Proceso de eliminación 
de material de una pieza 
y perforación o punce de 
la misma mientras 
todavía esté caliente.
RANURADO
Se realiza una hendidura 
al material, golpeando el 
mismo de forma manual 
o en máquinas.
CORTE
la lámina avanza sobre la 
bancada de manera que 
la línea de corte se 
encuentre bajo la 
cuchilla. 
Cuando se acciona el 
pedal, las cuchillas cortan 
progresivamente a lo 
largo de la lámina
DEGÜELLO
Se reduce el espesor de 
una región del metal 
donde éste fluye desde el 
centro de la matriz.
DOBLADO
En donde esté 
considerado el doblado, 
el metal se somete a 
esfuerzos tanto en 
tensión como de 
compresión.
El doblado simple implica 
un doblez recto a lo largo 
de la lámina. 
TRATAMIENTOS TÉRMICOS 
 Definición: es un proceso controlado que se utiliza para modificar la microestructura de materiales, como metales y aleaciones, para aportar propiedades beneficiosas para la vida útil 
de un componente y que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. 
 Fases: 
 1) Calentamiento hasta la temperatura adecuada. 
 2) Mantenimiento a esa temperatura hasta obtener uniformidad térmica. 
 3) Enfriamiento a la velocidad adecuada. 
 
CLASIFICACIÓN DEL TRATAMIENTO 
TEMPLE RECOCIDO REVENIDO NORMALIZADO 
Consiste en el calentamiento de un metal 
acompañado de un posterior enfriamiento 
de forma súbita. 
 
Se obtiene un metal muy duro y resistente 
mecánicamente a causa de su estructura 
cristalina deformada. 
 
Consiste en calentar el acero a una cierta 
temperatura y luego someterlo a un 
enfriamiento muy lento. 
 
Se aplica al acero para ablandarlo y 
proporcionarle la ductilidad y maleabilidad. 
 
Es un tratamiento complementario del 
temple. 
 
 
Se pretende mejorar la tenacidad del metal 
templado a expensas de disminuir un poco 
su dureza. 
 
Confiere al acero una estructura y 
propiedades que arbitrariamente se 
consideran como normales. 
 
Por medio de él, se eliminan tensiones 
internas y se uniformiza el tamaño de grano. 
 
 
TRATAMIENTOS TÉRMICOS SUPERFICIALES 
CEMENTACIÓN NITRURACIÓN CIANURACIÓN SULFIRIZACIÓN TEMPLE SUPERFICIAL 
Consiste en añadir carbono 
mediante difusión a la superficie 
de un acero que presente un bajo 
contenido en este elemento. 
 
Endurecimiento superficial del 
acero mediante la incorporación 
de nitrógeno. 
Tratamiento termoquímico que 
consiste en una cementación 
líquida. 
Consiste en añadir una pequeña 
capa superficial a la pieza a tratar 
de azufre, nitrógeno y carbono, al 
introducir la pieza en un baño con 
sales de estos elementos. 
Procedimiento por el cual se 
endurece solamente la capa 
superficial de las piezas. 
Objetivo: Objetivo: Objetivo: Objetivo: Proceso: 
Aumentar su dureza superficial. 
Conseguir una alta tenacidad en el 
núcleo. 
 
Incrementar superficialmente la 
dureza de los aceros. 
Hacerlos más resistentes a la 
fatiga y a la corrosión. 
Endurecer la superficie del acero, 
debido a la formación de carburos 
y nitruros de hierro. 
Aumentar la resistencia al 
desgaste de los metales. 
Disminuir su coeficiente de 
rozamiento. 
Favorecer su lubricación 
El calentamiento se realiza por 
corrientes inducidas, pudiéndose 
regular perfectamente la 
profundidad del calentamiento y 
con ello la penetración de la 
dureza. Factores para la cantidad a añadir: Uso: Uso: 
Composición química inicial. 
Naturaleza de la atmósfera. 
Temperatura. 
Duración del tratamiento. 
 
Para endurecer piezas de 
maquinaria y herramientas. 
 
Se aplica a herramientas que 
estarán sometidas a rozamiento. 
 
 Carbonitruración: Tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración con el que se consigue aumentar la dureza de los aceros por medio de la absorción superficial de 
carbono y nitrógeno. 
 
 
Clasificación de las aleaciones hierro- carbono. 
 Hierro industrialmente puro: contenido en carbono inferior al 0,03 %. 
 Acero: Contenido en carbono inferior al 2% y superior al 0,03%. 
 Fundición: Contenido en carbono superior a la de un acero e inferior a un 4% de carbono. 
Tipos de Acero (desde el punto de vista comercial): 
 Aceros con bajo contenido de carbono. 
 Aceros medios con contenido en carbono. 
 Aceros con alto contenido en carbono. 
 
SISTEMA DE 
CALENTAMIENTO PARA 
TRATAMIENTOS TÉRMICOS
POR COMBUSTIBLE
Sólido Carbón
Líquido Petróleo
Gas
Natural
De carbón
De petróleoPOR ELECTRICIDAD
Tiene la ventaja que 
no contamina como 
la combustión. 
HORNOS
Pueden funcionar 
con combustible 
como con 
electricidad. 
Se pueden clasificar
A partir del proceso 
de calentamientoi
Por la atmósfera
Por la solera
Tratamientos de los Metales. 
Objetivo: Mejorar las propiedades mecánicas de los metales mejorando su dureza y resistencia o bien mejorando su plasticidad. 
 Tratamientos térmicos: los metales son sometidos a procesos térmicos en los que no se varía su composición química, aunque sí su estructura interna y, por tanto, sus 
propiedades. 
 Tratamientos Termoquímicos: Metales sometidos a enfriamientos y calentamientos, a la vez que se modifica la composición de su capa externa. 
 Tratamientos Mecánicos: Por medio de deformación mecánica mejoran las características de los metales, pudiendo realizarse en caliente o en frío. 
 Tratamientos superficiales: No alteran la composición química, mejorando las propiedades de la superficie de los metales. 
 
 *Austenización: Calentamiento hasta una temperatura superior a 727 °C. 
*Martensita: Es el constituyente típico de los aceros templados. Se obtiene enfriando rápidamente la zona austenística. 
 Es el constituyente más duro después de la cementita. 
*Templabilidad: Facilidad con la que se forma la martensita. 
 Tratamientos Mecánicos: 
- Tratamientos mecánicos en caliente (forja): Consiste en deformar un metal una vez calentado a una temperatura determinada, golpeándolo fuertemente. 
 Se afina el tamaño de grano, se eliminan irregularidades en la pieza, se mejora su estructura interna. 
- Tratamientos mecánicos en frío: Consiste endeformar el metal a temperatura ambiente ya sea golpeándolo o bien por trefilado o laminación. 
 Se incrementa la dureza y la resistencia mecánica del metal, pero disminuye su plasticidad y ductilidad. 
 Tratamientos superficiales: 
- Cromado: Recubrimiento de la superficie de acero con cromo mediante electrólisis o por difusión. 
 Se disminuye el coeficiente de rozamiento, se incrementa la dureza superficial y la resistencia al desgaste del metal. 
- Metalización: Se proyecta un metal fundido pulverizándolo por encima de otro. 
Maleabilización. 
Objetivo: Dar una cierta tenacidad a las fundiciones blancas, en las que el carbono esta combinado en forma de carburo de hierro. 
Métodos: cementación oxidante o grafitación. 
 
 
 
 
 
 
Hornos para tratamientos térmicos. 
 
 TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN ACEROS INOXIDABLES. 
 Norma General: efectuar los tratamientos de forma que no disminuya la resistencia a la oxidación y corrosión de los aceros. 
 Evitar: * Carburación superficial- Rebaja la resistencia a la corrosión. * Contacto con las piezas con cinc- Ocasiona fragilidad. 
 
CLASIFICACIÓN
SEGÚN FUNCIONAMIENTO
HORNOS DE FUNCIONAMIENTO 
INTERMITENTE
Hornos de 
Mufla
Horno de 
solera móvil
Hornos de 
campana 
eléctrico
Hornos de 
sales
Hornos de 
vacío
Permite 
obtener los 
mejores 
resultados
HORNOS 
CONTINUOS
Hornos de 
solera rotatoria
Hornos de 
cámara recta
Horno de cinta 
para recocido
SEGÚN CALENTAMIENTO
HORNOS DE 
LLAMA
Hornos de gas
ELÉCTRICOS
Hornos de 
resistencias
TRATAMIENTOS 
TÉRMICOS EN A. 
INOXIDABLES
ACEROS 
MARTENSÍTICOS
Temple
Eliminación de 
tensiones 
internas
Revenido Recocido
ACERO 
FERRÍTICO
Recocido
ACEROS 
AUSTENÍTICOS
Recocido Revenido