Diagramas de Fases - ramos on

Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales
Artículos de acero inoxidable
C
Mn
P
S
Si
Cr
Ni
0,08
2,00
0,04
0,03
0,75
18 – 20, 00
8,00 a 11,00
Composición química porcentual de acero inox 304
S30400
X5CrNi18-10
1,4301
Z7cn18-09
Sus304
304s32
Designación de aceros
ENTIDADES IMPORTANTES
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
ASTM: american society for testing materials
AISI: american iron and steel institute
ASME: american society of mechanical engineers
SAE: society of automotive engineers
ANSI: american national standars institute
ACI: alloy casting institute
AWS: american welding society
SISTEMAS AISI/SAE
• Código numérico que incluye 4 dígitos (sólo números o
números y letras) para designar aceros al carbono o aleados
• Ejemplo: acero SAE1055, SAE2345, SAE3310, AISI304L
Ejemplo
SAE1055
Indica tipo de acero
Indica contenido
carbono
Porcentaje de principal
elemento aleante
de
PRIMER DÍGITO - TIPOS DE ACEROS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
8.
9.
Al carbono
Al níquel
Al Ni-Cr
Al Mo
Al Cr
Al Cr-V
Al Cr-Ni-Mo
Al Si-Mn
SEGUNDO DÍGITO – ELEMENTOS ALEANTES
Al carbono simple: 10xx
Aceros maquinables, con alto %S: 11xx
Aceros maquinables, con alto %P y S: 12xx
Aceros al Manganeso, con 1,75 %Mn: 13xx
TERCER DÍGITO – PORCENTAJE DE CARBONO EN
CENTESÍMAS
55 /100 : 0,55
Ejemplos:
SAE1055
Acero al carbono, no aleado con otros elementos y 0,55% de C
SAE2345
Acero al níquel con 3% de el y 0,45% de C
SAE3310
Acero al níquel –cromo con 3% de Ni y 0,10% de C
Ejemplo aceros inox.
AISI304L
Indica tipo de acero
 2 y 3: austeníticos
 4: ferríticos
 4 y 5: martensíticos
Presencia de elemento
adicional o característica
especial.
 L: low carbon
 N: nitrógeno
 Se: selenio
Sin orden lógico
SISTEMA UNS
• Sistema de designación de aceros que incluye 1 letra y 5
números, indican composición química.
• Presenta similitud con denominación AISI
• Ejemplo: acero SAE304 = UNS s30400
Ejemplos de composiciones de aceros SAE/AISI y UNS
No. UNS
C
Mn
P
S
Si
Cr
Mo
1020
G10200
0,18 0,23
0,30 –
0,60
0,040
0,050
1045
G10450
0,43 –
0,50
0,60 –
0,90
0,040
0,050
1345
G13450
0,43 –
0,48
1,60 –
1,90
0,035
0,040
0,15 –
0,30
4130
G41300
0,28 –
0,33
0,40 –
0,60
0,035
0,040
0,15 –
0,30
0,80 –
1,10
0,15 –
0,25
4140
G41400
0,38 –
0,43
0,75 –
1,00
0,035
0,040
0,15 –
0,30
0,80 –
1,10
0,15 –
0,25
4340
G43400
0,38 –
0,43
0,60 –
0,80
0,035
0,040
0,15 –
0,30
0,70 –
0,90
0,20 –
0,30
5160
G51600
0,56 –
0,64
0,75 –
1,00
0,035
0,040
0,15 –
0,30
0,70 –
0,90
Ni
1,65 –
2,00
Nota: dos valores indican un rango de composiciones; un valor denota un máximo
tolerable por la Norma respectiva. Este último es el caso de P y S.
V
SISTEMA ASTM
• Código numérico que incluye letra y números para hacer
referencia al grado (indica contenido de acero), clase
(indica tensión a rotura en psi) y tipo de acero (indica
principales elementos de aleación).
Composiciones de algunos productos (ASTM)
ASTM
Uso
C
Mn
P
S
Si
Cr
Mo
A 36
Estructural,
plancha/barra
0,25 0,29
0,85 –
1,20
0,04
0,05
0,40
A 500
Seamless
tubing
0,23 –
0,30
1,35
0,035
0,035
A 516
Pressure
vessel
0,18 –
0,31
0,60 –
1,30
0,035
0,035
0,15 –
0,40
A 588
Weathering
HSLA
0,15 –
0,20
0,50 –
1,35
0,04
0,05
0,15 –
0,65
0,30 –
0,70
A 106
High-Temp.
seamless pipe
0,25 –
0,35
0,27 –
1,06
0,035
0,035
0,10
0,40
0,15
A 335
Gr. P22
High-Temp.
seamless pipe
0,05 –
0,15
0,30 –
0,60
0,025
0,025
0,50
1,90 –
2,60
0,87 –
1,13
A 335
Gr. P9
High-Temp.
seamless pipe
0,08 –
0,12
0,30 –
0,60
0,020
0,010
0,50
8,00 –
9,50
0,85 –
1,05
Ni
Otro
0,20%
Cu
0,20%
Cu
0,20 –
0,50 Cu
0,40
V; N;
Ni; Al;
Nb
14
EJERCICIO 1
El Bi (Tf = 271.4ºC) y el Sb (Tf = 630.5ºC) son metales
totalmente solubles en fase líquida y sólida. Mediante
análisis térmico se han obtenido los siguientes
resultados:
Con estos datos construir el diagrama de equilibrio,
indicando las fases que coexisten y los grados de
libertad de cada zona del diagrama.
SOLUCIÓN
EJERCICIO 2
El sistema de aleaciones Sb (Tf =630.5ºC) - Pb (Tf =
327.4ºC), forma una eutéctica con un 13% de Sb y a una
temperatura de solidificación de 247ºC.
Suponiendo que las líneas del diagrama son rectas y
que estos metales son insolubles en fase sólida, trazar
el diagrama de fases.
Determinar para estas tres aleaciones: 40% de Pb, 87%
de Pb y 95% de Pb:
SOLUCIÓN
EJERCICIO 3
Las aleaciones plomo-estaño dan origen a una aleación
eutéctica con solubilidad parcial en estado sólido.
a. ¿A qué temperatura comenzará a solidificar una
aleación con un contenido de 40 % de plomo en
peso?¿A qué temperatura finalizará su solidificación?
b. ¿Qué fases se encontrarán presentes a 200 ºC en una
aleación con 40 % en peso de plomo?
Indica la composición y porcentajes de cada fase en el
caso de coexistir líquido y sólido.
c. En la misma aleación, ¿cuál será la composición y
porcentajes de cada fase en el punto
inmediatamente anterior a aquel en que se produce la
transformación eutéctica? ¿Y en el punto
inmediatamente posterior? Repite los tres apartados
anteriores, considerando en este caso la
aleación de 90 % de contenido en plomo.
EJERCICIO 4
El diagrama de equilibrio de la figura corresponde al
sistema Cd-Zn. A partir del mismo, obtener:
a) Porcentaje de la mezcla eutéctica a 200°C.
b) Para una aleación con un 50% de Zn, calcular el
porcentaje de fases a 200°C.
c) Para una aleación del 60% de Zn, calcular el
porcentaje de constituyentes a 300°C.
d) Para una aleación de cadmio con el 8% de Zn,
transformaciones que experimenta al enfriarse desde
los 400°C.
EJERCICIO 5
Considere el diagrama de la ilustración 5. Sea una
aleación de Al 12%-Mg mientras se solidifica.
Determine:
a) La temperatura de liquidus, la de solidus, la de
solvus y el intervalo de solidificación de la aleación.
b) Las cantidades y composiciones de cada fase a
525°C.
c) Las cantidades y composiciones de cada fase a
450°C.
d) Las cantidades y composiciones de cada fase a 25°C.
EJERCICIO 6
EJERCICIO 7
?
EJERCICIO 8