Guía 5 - Hierro Fundido, Acero de Herramientas e Inoxidables - Esteban Rodriguez Daza

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Universidad de Los Andes 
Facultad de Ingeniería 
Departamento de Ingeniería Mecánica 
Guía 5.1: Modificación de propiedades superficiales 
Instrucciones de entrega 
- La guía debe ser entregada el día 14 de abril hasta la media noche en el respectivo enlace de 
Bloque Neón 
- El formato de entrega debe ser en PDF. 
- Deben resolverla en grupos de 3 ± 1 personas. Guías con diferente número de autores serán 
rechazadas 
Objetivos 
- Identificación de los diferentes tipos de hierros fundidos, basados en composición química, 
microestructuras, propiedades y aplicaciones. 
- Entender las diferentes propiedades de los hierros fundidos al relacionar sus microestructuras 
- Identificar y entender la formación y tipología de los aceros de herramientas y los 
aceros0020inoxidables 
Concepto: 
1. Hierros de fundición: 
a. ¿Qué son los hierros de fundición? 
b. ¿Cuál es su rango de composición química básica? 
c. ¿Cuáles son algunas de las propiedades que los hacen importantes como materiales de 
ingeniería? 
d. ¿Cuáles son algunas de sus aplicaciones? 
e. Describa y diga las diferencias de cada uno de los 4 tipos básicos de hierros de fundición que 
hay. 
2. Responda según el diagrama Fe-Fe3C (refiérase a las diapositivas 5 de la presentación Hierros 
fundidos, aceros inoxidables y aceros de herramienta): 
a. ¿En qué zona (figura 1.a) se ubican los hierros fundidos? Indique el rango de contenido 
de carbono. 
b. ¿Cómo cambia el diagrama, y por ende la zona de formación de hierros fundidos, cuando 
el acero contiene aleantes? 
c. Ubique la zona donde se forman hierros fundidos en el diagrama Fe-fe3C con 2 wt% Si. 
 
Figura 1. Diagramas Fe-C a) En equilibrio sin alenates, b) con contenido 2% Silicio 
3. ¿Por qué consideraría los hierros fundidos antes que los aceros al diseñar un producto? Elabore 
un cuadro comparativo con las propiedades y ventajas de los hierros fundidos y los aceros. 
 
4. ¿Por qué el grafito forma nódulos esféricos en los hierros de fundición dúctiles en lugar de 
escamas de grafito como en los hierros de fundición grises? 
 
5. ¿Cómo puede producirse una matriz totalmente ferrítica en un hierro fundido gris ya colado? 
 
6. Complete la siguiente tabla 
 
Micrografía Tipo de Fases y Morfología Propiedades Aplicaciones 
(dibújelas) Hierro morfologías del grafito 
 fundido de la matriz o Fe3C 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-Dureza 
extrema 
-Resistencia 
a la abrasión 
 -
Combinación 
con Ni, Cr y/o 
Mo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Carbono 
revenido 
 
 
 
 
 
 
 
Hierro 
dúctil 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Explique la lógica que sigue el sistema de clasificación AISI para los aceros de herramienta. Dé 
tres ejemplos, incluya el procesamiento y composición química. 
 
8. Elabore una tabla o gráfico donde compare la dureza y la tenacidad a la fractura de por lo 
menos 5 aceros de herramienta y dos carburos aleados. 
 
9. AISI aceros inoxidables: 
 
a. ¿Cómo clasifica AISI los aceros inoxidables? Explique las características la serie 300, serie 
400 y serie 430. 
b. ¿Cuál es la composición química típica de cada serie de aceros inoxidables? 
 
10. ¿Qué factores determinan la resistencia al desgaste en un acero inoxidable? 
 
11. Describa tres formas en las cuáles el acero inoxidable endurecible por precipitación puede ser 
endurecido. 
 
12. ¿Por qué es usado algunas veces la refrigeración o tratamiento bajo cero para aceros inoxidables 
que endurecen por precipitación? 
 
13. Explique los tratamientos térmicos que se realizan en un acero martensítico inoxidable. 
 
14. ¿Cuáles son los tratamientos térmicos por los que pasan los aceros inoxidables austenítico y 
ferrítico? 
 
15. Explique de manera detallada el término “maraging”. 
Selección de material: 
1. Para evitar un “surface pitting” de los engranajes de acoplamiento de alta resistencia (debido al 
contacto a alta presión y la fatiga) ¿Cuál de estos metales seleccionaría usted en la manufactura 
del engranaje: acero 4140 o hierro fundido? Explique su elección detalladamente. 
 
2. Tanto la aleación de acero 4140 como la 4340 pueden templarse para alcanzar resistencias a la 
tracción superiores a 200 Ksi. 
a. ¿Cuál utilizaría para fabricar el tren de aterrizaje de un avión? Explique su respuesta. 
b. ¿Qué utilizaría para fabricar un tren de aterrizaje de avión? Explique su respuesta. 
 
3. Supongamos que una abrazadera en C debe ser de hierro fundido. Seleccione un tipo adecuado 
de hierro de fundición y explique las razones de su elección. 
 
4. Describa las bases para la selección de un acero para herramientas, el cual será usado como matriz 
de laminado de roscas en acero AISI 1020. Así mismo, describa y diga las razones del tratamiento 
térmico que aplicaría para este acero para herramientas. 
 
5. ¿Cuál es el acero inoxidable que mejor se adecua para el campo de equipos quirúrgicos? Explique 
por qué.