Acero de bajo carbonoTratamiento trmico

EQUIPO #6Nio Chairez Itzayana YaritzaFuentes Ramrez Sandra GabrielaArce Rodrguez Julia AlejandraZapata Martnez Juan JessRamrez Reyes Leonardo

Qu es el acero?El acero es una aleacin de hierro y carbono (mximo 2.11% de carbono), al cual se le adicionan variados elementos de aleacin, los cuales le confieren propiedades mecnicas especificas para su diferente utilizacin en la industria. Los principales elementos de aleacin son:

CromoTungstenoManganeso Nquel VanadioCobaltoMolibdenoCobre AzufreFsforo. Los productos ferrosos con ms de 2.11% de carbono denominan fundiciones de hierro.

Clasificacin del Acero

ACEROS AL CARBONOMs del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran mquinas, carroceras de automvil, la mayor parte de las estructuras de construccin de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.ACEROS ALEADOSEstos aceros contienen una proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, adems de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros de aleacin se pueden subclasificar en :EstructuralesSon aquellos aceros que se emplean para diversas partes de mquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Adems se utilizan en las estructuras de edificios, construccin de chasis de automviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleacin vara desde 0,25% a un 6%.Para HerramientasAceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.EspecialesLos Aceros de Aleacin especiales son losaceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosin, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARRESISTENTESEsta familia es la ms reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleacin son ms baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleacin. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancas fabricados con aceros de baja aleacin pueden transportar cargas ms grandes porque sus paredes son ms delgadas que lo que sera necesario en caso de emplear acero al carbono. Adems, como los vagones de acero de baja aleacin pesan menos, las cargas pueden ser ms pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleacin. Las vigas pueden ser ms delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.ACEROS INOXIDABLESLos aceros inoxidables contienen cromo, nquel y otros elementos de aleacin, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidacin a pesar de la accin de la humedad o de cidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberas y tanques de refineras de petrleo o plantas qumicas, para los fuselajes de los aviones o para cpsulas espaciales. Tambin se usa para fabricar instrumentos y equipos quirrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la accin de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparacin de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.

Tratamiento trmicoEl propsito del tratamiento trmico de acero al carbono es cambiar las propiedades mecnicas del acero, por lo general de ductilidad, dureza, resistencia a la fluencia, o resistencia al impacto.Tratamientos termoqumicos de los metales:CementacinNitruracinCianuracin o carbonitruracinSulfinacinNormalizadoRecocidoRevenidoTemple

Aceros de bajo contenido (%) de carbonoLos aceros de bajo carbono, conocidos en ocasiones como aceros suaves, contienen normalmente menos de 0.25% de carbono y se trabajan en frio sin dificultad. Estos aceros se trabajan fcilmente en caliente y se producen en grandes cantidades para la fabricacin de vigas y otros productos estructuralesEstos aceros contienen menos del 0.25% C, no adquieren dureza sensible con un temple.Aceros de bajo % de carbono (desde SAE 1016 a 1030) Este grupo tiene mayor resistencia y dureza, disminuyendo su deformabilidad. Son los comnmente llamados aceros de cementacin. Los calmados se utilizan para forjas. Su respuesta al temple depende del % de C y Mn; los de mayor contenido tienen mayor respuesta de ncleo. Los de ms alto % de Mn, se endurecen ms convenientemente en el ncleo y en la capa. Son aptos para soldadura y brazing.

Con estos aceros de 0.06 a 0.25% de carbono, se fabrican los puentes de ferrocarril, las grandes estructuras de las estaciones, las columnas metlicas de las lneas elctricas, los cascos de los buques, las estructuras de las casas, las carroceras de los automviles, los tubos de las bicicletas, los clavos, los alfileres, las cerraduras de las puertas, los asientos de las clases y muchos objetos ms que utilizamos diariamente. En la mayora de los casos se utiliza el acero tal como viene de las aceras, sin darle ningn tratamiento trmico especial. Son aptos para soldadura y brazing. La maquinabilidad de estos aceros mejora con el forjado o normalizado, y disminuye con el recocido. Tambin se emplean para alambres, perfiles estructuras y rganos de fijacin de mquinas, tales como tornillos, tuercas y pernos. Aplicaciones

Los aceros de bajo carbn NO son endurecibles por temple (tratamiento trmico) Pueden endurecerse SUPERFICIALMENTE por carburizacin, llamado tambin "cementacin") ya sea calentndolo y sumergindolo en polvo de cianuro (muy peligroso e inconseguible) O bin calentndolo y exponindolo horas a una atmsfera de nitrgeno, ( no es un procedimiento casero).Tratamiento trmico

CementacinLa cementacin es un tratamiento termoqumico que se realiza alacerode bajocarbono(menos del 0.25%) que no esttempladocon el objetivo de enriquecer en carbono (ms del 0.8 %) la capa superficial. Consiste en someter la pieza a un ambiente rico en carbono elemental a altas temperaturas (900-950oC), para que se produzca su difusin dentro del material de la pieza.Gracias a la cementacin la pieza tendr dos capas: superficie cementada y ncleo sin cementar. Despus de la cementacin la pieza se somete a temple y revenido a bajas temperaturas.El ncleo, debido al bajo contenido de carbono, no admite temple, queda tenaz y puede trabajar bajo cargas dinmicas, y la zona perifrica adquiera temple a una profundidad de cerca de 1 mm hacindose resistente al desgaste por rozamiento. La cementacin puede hacerse por dos vas:

Cementacin en medio slido.Para la cementacin en medio slido, las piezas limpias y libres de xidos se colocan en la mezcla de cementacin, dentro de cajas de chapas de acero soldadas y selladas. Estas cajas se cargan luego al horno de cementacin, y se mantienen ah durante varias horas a una temperatura entre 900 y 950oC hasta obtener la profundidad de la capa de difusin deseada. Como mezcla de cementacin se puede utilizar la de 70-80 % decarbn vegetalfinamente pulverizado, con 20-30 % de alguno de los siguientes carbonatos: carbonato debario(BaCO3); carbonato desodio(Na2CO3) carbonato depotasio(K2CO3) que actan comocatalizadory que contribuyen al desprendimiento del carbono en estado elemental, necesario para la cementacin. Para el sellado de la tapa de la caja de cementacin puede utilizarse una masilla hecha con arena de fundicin mezclada con silicato de sodio (vidrio soluble). Cementacin gaseosa.La cementacin gaseosa necesita de un equipo especial ms complicado y se aplica a la produccin en masa de piezas cementadas. Esta cementacin tiene ventajas considerables con respecto a la cementacin en medio slido; el proceso es dos o tres veces ms rpido, la tecnologa es menos perjudicial a la salud, y las propiedades del ncleo sin cementar resultan mejores debido al menor crecimiento del grano. El proceso se realiza en hornos especiales, en cuyo interior se inyecta como gas cementante algnhidrocarburosaturado tales como metano, butano, propano y otros. Al calentar a unos 900-970oC se desprende el carbono elemental que cementa el acero. Por ejemplo al calentar metano

El acero que utilizaremos en esta prctica ser del tipo SAE 1018 (Cold Rolled)

El acero 1018 tiene un contenido bajo de carbono hacindolo ms suave que otros aceros. Los aceros de bajo carbono se describen como "suave". El 1018 es adecuado para la produccin de sistemas de propulsin de tornillo, engranajes de gusano,varillasy pistones. Se puede templar y endurecer, pero no se puede suavizar debido a que no tiene suficiente carbn. El trmino 1018 lo suelen utilizar los laicos para describir cualquier acero suave, aunque no todos los aceros suaves son 1018.CaractersticasEntre los aceros de bajo carbono, el 1018 es el ms verstil por sus caractersticas; anlisis controlado, mejores propiedades mecnicas que otros aceros del mismo tipo por su alto contenido de manganeso, buena soldabilidad, buena Maquinabilidad. Cuando se requiere una superficie muy dura pero un centro tenaz, este acero cementado cumple perfectamente. Estirado en fro mejora sus valores de resistencia mecnica y su maquinabilidad, hacindose muy popular para un sin nmero de aplicaciones.

Se utiliza en la fabricacin de partes para maquinaria; debido a su facilidad para conformarlo y soldarlo.Automotriz, lnea blanca, equipo de proceso, etc.; que no estn sujetas a grandes esfuerzos. Por su ductilidad es ideal para procesos de transformacin en fro como doblar, estampar, recalcar, etc. Sus usos tpicos son flechas, pernos de cadena, pernos de direccion, sujetadores, etc., ya cementado en engranes, piones, etc.Se utiliza en operaciones de deformacin plstica como remachado y extrusin. Piezas tpicas son los pines, cuas, remaches, rodillos, pasadores, tornillos, perros, esparragos y aplicaciones de lmina

Aplicaciones

Tratamiento del acero 1018El acero 1018 se puede endurecer o super apagar. El endurecimiento requiere enterrar el acero en una caja de metal llena de carbn en polvo. El cuadro se calienta de naranja-amarillo anaranjado, entre 1.700 a 1.800 grados Fahrenheit (926,66 a 982,22 grados centgrados), durante unas 16 horas, dependiendo de la profundidad en la que prefieras que la caja vaya en el metal. El metal puede luego enfriarse a temperatura ambiente o se puede apagar mientras todava est a temperatura mxima.

Practica de tratamiento trmico del acero 1018.Para realizar la practica de tratamiento trmico de nuestro acero, primero se realizo el maquinado para realizar la probeta que utilizaremos. Despus, debido a que no se contaba con un horno y una caja para llevar a cabo la cementacin, nos vimos en la necesidad de conseguir un polvo especial (Cherry Red Surface Hardening Compound), para realizar dicho tratamiento.