Aceros de construcción con t.t

INTRODUCCIÓN

Son aceros cuyo objetivo es dar respuesta a la creciente necesidad de la tecnología moderna de características mecánicas más elevadas. Para solventar los problemas de la baja templabilidad se hizo uso de aleantes, que ejercen una gran influencia sobre la templabilidad. En un primer momento se optó por utilizar aceros al carbono (aceros de construcción), partiendo de la base de que el C es el agente endurecedor. Sin embargo, la falta de templabilidad limita su uso a piezas de diámetro < 10 mm.

El resultado de incluir aleantes en acero fue la obtención de aceros de temple en aceite con reducido riesgo de sufrir agrietamiento quedó sensiblemente reducido. La templabilidad también puede entenderse como la profundidad a la que una aleación puede endurecerse. Templabilidad: Capacidad de una aleación de formar martensita tanto en superficie como en su interior y, por tanto, de endurecerse cuando es previamente sometida a tratamientos térmicos.

Se consideran de esta categoría aquellos aceros con las particularidades siguientes:

• Contenidos de un 0’25 a un 0’45 %C.
• Con, principalmente, los aleantes: Cr, Ni y Mo.
• Encontrándose solos o en combinación. Como norma general la suma de los elementos de aleación no excede el 5%, y su distribución normalmente es la siguiente:

• El % en Cromo es sólo entre 1/5 y 1/3 del % de Níquel.
• El % en Molibdeno rara vez supera el 0.65%.

Históricamente, los aceros empleados en primer lugar fueron al Ni, con contenidos entre del 2% al 3%. A continuación se desarrollaron los aceros Cromo-Niquel y, posteriormente, los Cromo-Niquel-Molibdeno. Una de las características más importantes de estos aceros es su elevada templabilidad. Lo que da lugar a alcanzar resistencias superiores a los 1300 MPa; mientras que con otros aceros de construcción anteriormente estudiados se alcanzaba como máximo resistencias de 900 MPa. Actualmente, se tiende a usar Aceros Cr-Ni-Mo de baja aleación con porcentajes de Cromo y de Níquel inferiores al 1,5%. Debiéndose al hecho contrastado de que la presencia de varios aleantes incrementan las buenas influencias de cada uno.

Dada la abundancia de este tipo de aceros, se vuelve complicado elegir un método adecuado para clasificarlos. De todos los criterios existentes para clasificarlos veremos los tres principales:

1. Clasificación en base a composición Refleja los aleantes que incorpora Aceros al Niquel. Aceros al Cromo-Niquel Aceros al Cr-Ni-Mo,
2. Clasificación en base al % en C y la dureza desarrollada Aceros MUY DUROS (0.45% C) Aceros SEMIDUROS (0.35-0.45% C) Aceros NORMALES (0.30-0.35% C)
3. Clasificación en base a TEMPLABILIDAD Este criterio toma como referencia la resistencia obtenida después del temple y revenido, en el interior de redondos de gran espesor. (Redondos: Barras cilíndricas) Aceros con una Rt > 1000 MPa Aceros con una Rt 700 a 800 MPa En la mitad del radio de redondos de 100 mm de diámetro, después de temple y revenido a 550 ºC.

Siendo la templabilidad una característica tan importante, se han desarrollado unas condiciones límite que permiten asegurar la obtención de valores de predeterminados de resistencia siempre que se respeten estos márgenes. Así, para diversos tipos de aceros, se han diseñado bandas de templabilidad coincidentes con los valores límites obtenidos en el ensayo de templabilidad de Jominy.

Ensayo de templabilidad de Jominy – Práctica de laboratorio

Una probeta cilíndrica se calienta hasta temperatura superior a la A3c (Temperatura crítica superior) durante el tiempo necesario, para asegurar que incluso el núcleo de la probeta resulte austenizado. A continuación, se aplica un enfriamiento a través de un chorro de agua. De este modo, la velocidad de enfriamiento es máxima en el extremo templado y disminuye a lo largo de la probeta. E

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Los aceros de construcción se utilizan siempre después de templados y revenidos; siendo necesario, durante el proceso de fabricación, recocerlos para facilitar su mecanizado.

1. Temple (Objetivo: Obtener el acero en su estado más duro y resistente, que como es sabido corresponde a una microestructura martensítica)
   • El temple consiste en una operación de calentamiento, permanencia a la temperatura de tratamiento y enfriamiento a temperatura ambiente.
   • El calentamiento debe realizarse a una velocidad tal que no se generen tensiones que provoquen deformaciones y/o grietas.
   • La temperatura de temple se encuentra por encima de la temperatura crítica superior (en concreto 50ºC▲) del acero con objeto de encontrar el dominio austenítico y alcanzar una microestructura totalmente martensítica.
2. Revenido (Objetivo: Compensar la falta de ductilidad provocada por el temple incrementando la tenacidad del acero)
   • El temple ha dejado el acero extremadamente duro y resistente, tanto que apenas ha permitido que desarrolle la ductilidad necesaria para usarlo.
   • Se realiza un revenido mediante un calentamiento a temperaturas entre 550 y 650 ºC, mantenimiento hasta que sea homogénea en toda la pieza y posterior enfriamiento al aire o al aceite.
   • Fragilidad del revenido: Fenómeno de endurecimiento que tiene lugar en el intervalo de t as entre 450 y 550ºC. Se evita realizando el tratamiento a t as > 550 ºC y enfriando en aceite o agua.
3. Recocido (Objetivo: Obtener estructuras más estables, ablandar para mecanizar, …)
   • Es un tratamiento que reduce las propiedades límite elástico y resistencia pero que incrementa la elongación y la resiliencia.
   • Se realiza a través de un calentamiento a 650-680ºC con enfriamiento al aire obteniendo un acero en condiciones de ser mecanizado.
   • A veces el recocido no ablanda suficiente el acero y es necesario aplicar un segundo recocido.

La templabilidad de los aceros de este tipo es la característica que determina la aplicación recomendable. Atendiendo al diámetro de la sección y el acero utilizado en los redondos se puede realizar el siguiente cuadro resumen:

• 10 a 15 mm Aceros al carbono templado y revenido en estado normalizado.
• < 20 mm Aceros al Cromo, con 1% de Cr, descensos de t a de transición por efecto afinador de grano del Cromo. La adición de Boro (0.003%) permite aumentar el diámetro.
• 20 a 40 mm Aceros al Cromo con aleantes menores (Mn, Mo, Si y Ti). Con la contrapartida de que los aleantes menores elevan la t a de transición.
• 40 a 70 mm Añadiendo Níquel (1 al 1,5%) a los aceros anteriores se consigue elevar la templabilidad y reducir la t a de transición.
• > 70 mm Para estas secciones se requiere de adiciones mayores de Níquel, entre un 2 y un 3%.

TENDENCIA EN LOS ACEROS DE BAJA ALEACIÓN

La tendencia en el campo de estos aceros está orientada a:

• La mejora en la tecnología del proceso de fabricación.
• Las mejores calidades (eliminando inclusiones y gases disueltos). Una ventaja de estos aceros es la buena soldabilidad que desarrollan; evitándose microsegregaciones de P (fósforo) y S (azufre) en las zonas interdendríticas Tendencia hacia contenidos elevados en Silicio, que mejora la resistencia de estos aceros.

APLICACIONES

Son empleados principalmente en:

• Elementos de máquinas y motores de gran rendimiento y precio elevado, sometidos a cargas elevadas.
• En grandes piezas con elevadas resistencias en todo su espesor. Por lo general su uso está muy indicado para piezas de:

• motores de aviación como cigüeñales,
• bielas,
• ejes,
• motores rápidos normales y piezas de máquinas de cierto espesor en las que se requieren resistencias elevadas.

Etiquetas: aceros de construcción, aleantes, características mecánicas, templabilidad, tratamientos térmicos