notas de la - Facultad de Ingeniería Mecánica

UNIVERSIDAD MICHOACANA
DE SAN NICOLÁS DE
HIDALGO
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
NOTAS DE LA MATERIA
“CIENCIA DE LOS MATERIALES II”
I
AUTOR: M.C. JOSE GUADALUPE QUEZADA AMEZCUA
AGOSTO 2009
PROGRAMA DE LA MATERIA DE CIENCIA DE
MATERIALES II
CAPITULO I:
ACEROS
1.1.- Extracción de minerales metálicos
1.2.- Beneficio de los minerales metálicos
1.3.- Proceso del alto horno
1.4.- Procesos de aceración (BOF y Arco eléctrico)
1.5.- Colado de los metales
1.6.- Estudio del diagrama de equilibrio Fe-Fe3C, en el rango de los aceros
1.7.- Estructura de los aceros al carbono después del enfriamiento en equilibrio
1.8.- Clasificación de los aceros al carbono
1.9.- Especificación de los aceros al carbono de acuerdo a la sección tres del
código ASTM
CAPITULO II:
TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS ACEROS
AL CARBONO
2.1.- Determinación y construcción de los diagramas TTT
2.2.- Curvas de enfriamiento en los diagramas TTT
2.3.- Definición de templabilidad de los aceros al carbono
2.3.1.- Ensayo de templabilidad
2.4.- Recocido y normalizado
2.4.1.- Tipos de recocido
2.4.2.- Fenómenos de recristalización
2.4.3.- Efecto de las variables sobre la recristalización
2.4.4.- Recocido isotérmico completo intercritico
2.4.5.- Normalizado
2.4.6.- Diferencias entre recocido y normalizado
2.5.- Segregación y homogenización
2.6.- Temple y revenido
2.6.1.-Estructura martensitica y bainitica
2.6.2.- Envejecimiento y sobreenvejecimiento
2.7.- Austemplado y martemplado
2.7.1.- Técnica y objetivos
2.7.2.- Ventajas y desventajas
2.7.3.- Aplicaciones
CAPITULO III:
ACEROS ALEADOS
3.1.- Efecto de los elementos de aleación en los aceros
3.1.1.- Efecto de los elementos de aleación sobre la templabilidad
3.1.2.- Efecto sobre el diagrama de equilibrio Fe-Fe3C
3.1.3.- Formadores de carburos y nitruros
3.1.4.- Aceros microaleados al Nb, V, Ti y Al
3.2.- Clasificación de los aceros aleados de acuerdo a las normas AISI y ASTM
3.3.- Aceros de gran resistencia
3.3.1.- Aceros al Cr-Ni-Mo
3.3.2.- Tratamientos térmicos y aplicaciones
3.4.- Aceros para muelles
3.4.1.- Características de los muelles de hoja y helicoidales
3.4.2.- Tipos de aceros y tratamientos térmicos
3.5.- Tratamientos termoquímicos
3.5.1.- Introducción
3.5.2.- Cementación
3.5.3.- Nitruración
3.6.- Aceros para herramientas
3.6.1.- Clasificación
3.6.2.- Tratamientos térmicos
3.7.- Aceros inoxidables y refractarios
3.7.1.- Introducción
3.7.2.- Clasificación
3.7.3.- Tratamientos térmicos
3.7.4.- Corrosión y su clasificación
3.7.5.- Aplicaciones
CAPITULO IV:
METALES Y ALEACIONES NO FERROSAS
4.1.- Introducción
4.2.- El cobre y sus aleaciones
4.3.- Aluminio y sus aleaciones
4.4.- Aleaciones en base NI-Cr
BIBLIOGRAFIA
1.- José Apreiz Barreiro; Aceros especiales y otras aleaciones; Edit. Dossat
2.- Colombier-Hochman; Aceros inoxidables y aceros refractarios; Edit. Urmo
3.- Sydney- Avner; Introducción a la metalurgia física; Edit. Mc Graw- Hill
4.- Harold E. Mcyannon; Making, shapping and treating of steel
5.- José Ma. Lasheras; Tecnología del acero
6.- George Krauss; Steels, heat treatment and processing principles
7.- Sopeña e Irabien; Aceros, productos y derivados; Edit. Urmo
8.- William F. Smith; Ciencia e Ingeniería de Materiales; Edit. Mc. Graw-Hill
MATERIA:
CAPITULO I:
CIENCIA DE MATERIALES
ACEROS
1.1.- EXTRACCION DE LOS MINERALES
Los materiales metálicos constituyen uno de los grupos mas importantes de los materiales que se
utilizan en la industria. Sus principales diferencias con respecto a otro tipo de materiales
materiales, se encuentran
en términos de su buena conductividad térmica y eléctrica, su capacidad de deformación, su
soldabilidad, su facilidad para ser colados y maquinados. Los metales son considerados como
materiales resistentes, pesados y opacos.
Su clasificación general es en dos grupos:
grupos
Metales ferrosos: En este grupo, se encuentran materiales y aleaciones como el arrabio, el acero y los
hierros fundidos.
Metales no ferrosos: En este grupo se encuentran materiales y aleaciones del aluminio, cobre, zinc,
estaño,
ño, plomo, magnesio, oro y plata principalmente.
Los metales ferrosos son la base para fabricar el acero, el proceso que se sigue para su obtención
consiste de varias etapas. Inicialmente
nicialmente de su extracción de minas a poca profundidad o a cielo abierto.
abierto
Las minas son yacimientos de mineral de
hierro (figura 1.1.), que se encuentran a
cielo abierto o con poca profundidad, en
ellas se encuentran diferentes tipos de
minerales de hierro en forma de óxidos,
silicatos,, sulfuros o carbonatos. Los
minerales más importantes empleados para
obtener hierro son:
son Magnetita, Hematita,
Limonita, Siderita y Pirita.
Pirita
Figura 1.1.- Proceso de extracción del
mineral
Existen diferentes métodos usados en el descubrimiento de minas y yacimientos de mineral de hierro.
Están
stán las técnicas geofísicas basadas en la instrumentación, perforación y otros métodos de estudio
geológico tales como el mapeo, que se basa en las medidas contrarrestadas entre el mineral y sus
rocas circundantes usando propiedades físicas como el magnetismo
magnetismo y densidad de ellas
Los medios que se utilizan para transportar
transporta el mineral extraído de las minas hasta las plantas
siderúrgicas son de diferente ín
índole, pudiendo utilizarse barco,, ferrocarril,
ferrocarril bandas o contenedores
principalmente (figura 1.2 y 1.3).
Figura 1.2.- Método de análisis de una mena
de mineral
Figura 1.3.- Medio de transporte de
mineral
MINERAL DE HIERRO
El hierro es uno de los metales que más abunda en la naturaleza, donde aparece en forma de óxido,
carbonato, sulfato o silicato. Ocupa
cupa el cuarto lugar entre los cuerpos simples que forman la corteza
terrestre. El orden de distribución de los principales elementos
elementos que se encuentran en la superficie de la
tierra es el siguiente:
Elemento:
% en la Corteza Terrestre
Oxígeno
49.50%
Silicio
23.30%
Aluminio.
7.50%
Hierro
5.08%
El hierro se encuentra presente casi siempre en mayor o menor proporción en la mayoría de
d las rocas y
minerales.. Sin embargo, solamente cuatro minerales se pueden utilizar industrialmente en la actualidad:
tres óxidos que se conocen generalmente con los
los nombres de magnetita, he
hematita y limonita, y
carbonatos (ver tabla 1.1.).
Desde el punto de vista industrial, pueden considerarse como minerales de hierro, aquellos que por su
composición y características químicas y físicas, situación geográfica y por las reservas que hay en la
zona donde se encuentran, pueden ser explotados en condiciones económicas satisfactorias.
Los silicatos de hierro, son muy abundantes y tienen contenidos en hierro variables,
variables del 10 al 40%, no
se pueden utilizar como minerales, porque todavía no se ha descubierto ningún procedimiento industrial
para extraer de los silicatos el hierro y el proceso pueda realizarse a precios aceptables.
Tabla 1.1..- Minerales de hierro comunes en la corteza terrestre
Generalmente, se consideran minerales ricos los que contienen más de 55% de hierro. De riqueza
media, a los que contienen de 30 a 55% de hierro y minerales pobres, los de contenido inferior a 30%.
En la actualidad se extraen minerales con contenidos bajos aproximadamente 25% de hierro.
Magnetita (óxido ferroso-férrico,
férrico, Fe = 72,4%)
Este tipo de mineral recibió este nombre porque
fue descubierto cerca de la ciudad de
Magnesia, ubicada en Grecia. Es magnético de
color gris ó negro, contiene cantidades
importantes de fósforo y azufre y algunas
cantidades de silicatos, carbonatos y arcillas de
Titanio y Cobre, su contenido de hierro puede
llegar hasta un 66 %. (figura 1.4)
Es el mineral más rico en hierro
rro que hay en la
naturaleza y, si no fuera acompañado de
impurezas, su composición sería de 72.4% de
hierro y 27.6% de oxígeno; pero, debido a las
materias extrañas que le acompañan, su
riqueza suele variar en los buenos yacimientos
de 55 a 66% de Fe.
Figura 1.4.- Mineral de magnetita
En algunas ocasiones, debido a la gran proporción de ganga, el mineral de magnetita, a pesar de su
elevada ley teórica, se presenta sólo con un contenido del 25 al 50% de hierro. Su denominación
química es oxido ferroso férrico
rrico y su fórmula es (Fe3O4) o (FeO·Fe2O3)
Por su capacidad y por su estado cristalino, es el mineral de hierro con más dificultad de reducción.
Normalmente se prefiere la hematita
hematit roja y parda.
Hematita Oxido férrico anhidro (hematites roja, Fe =
70%)
Este tipo de mineral de hierro exist
existe en colores negro,
gris y rojo; es el mineral de mayor contenido de hierro
alcanzando hasta un 70 % y contiene bajas cantidades
de fósforo y azufre, se puede encontrar en forma de
roca o polvo. Los países donde se tienen mayores
yacimientos son: USA, Brasil,l, Canadá, España, Rusia y
Ucrania. (figura 1.5)
Es el más abundante de los minerales y puede
considerarse como el más importante de todos
todos, ya que
por su riqueza y comportamiento en el alto horno es el
más solicitado de todos para la fabricación de arrabio
arr
o
fundición.
Figura 1.5.- Mineral de hematita
Su fórmula es (Fe2O3) y contiene 70% de hierro y 30% de oxígeno. En la práctica, suele contener de 50
a 68% de Fe, debido a la ganga que le acompaña. Existen diversas variedades de este mineral y las
principales son las siguientes
Limonita (Hematites parda) (óxido férrico hidratado, Fe = 60%)
Este mineral normalmente es un producto que se obtiene de la oxidación de otros compuestos de
hierro, rara vez se encuentra en estado puro. Contiene cantidades importantes de arcilla, cuarzo o
calcitas, su contenido de hierro oscila del 37 al 55 %,, es de color amarillo o pardo obscuro, puede ser
peligroso porque en ocasiones es explosivo al contacto con las palas cargadoras. Normalmente tiene
contenidoss de fósforo, azufre y vanadio (figura 1.6). Su composición es a base de óxidos férricos
hidratados. Forman una serie ordenada de minerales, cuya fórmula general es
es: (n Fe2O3 + m H2O). La
denominación de cada uno de ellos se muestra en la tabla 1.2.
Mineral
Turguita
Goethita
Limonita
Xanthosiderita
Limnita
Composición
2 Fe2O3 H2O
Fe2O3 H2O
2 Fe2O3 3 H2O
Fe2O3 2 H2O
Fe2O3 3 H2O
% Fe
66.20
62.90
60.00
57.10
52.30
Tabla 1.2.- Contenido de Fe en diferentes
minerales
La variedad más importante de limonita pura, es la que
contiene aproximadamente 60% de hierro y 40% de
oxígeno. En la práctica debido a la ganga e impurezas
con que se encuentran mezclados, el porcentaje de hierro
varía de 30 a 56%.
Figura 1.6.- Mineral de Limonita
Siderita (carbonato de hierro, Fe = 48.2%)
Este tipo de mineral normalmente se presenta con
contenidos de carbonatos como la cal, de magnesio
o de manganeso. Su contenido de hierro es del 3045 %. Cuando llega a tener contacto con la
atmósfera por la acción del oxigeno y la humedad
se transforma lentamente en limonita (figura 1.7).
Este mineral cuya fórmula es CO3Fe, contiene
teóricamente 48.2% de hierro y 37.9% de anhídrido
carbónico. En la práctica, sin embargo, su
porcentaje de hierro suele variar de 30 a 45% por ir
acompañado con una cierta cantidad de agua.
Figura 1.7.- Mineral de siderita
El carbonato constituye una parte muy pequeña del mineral de hierro explotable, pero en ciertos países
como en Canadá, Inglaterra, Australia y Alemania, la explotación de los carbonatos tiene gran
importancia.
Pirita.- Este mineral, prácticamente no se emplea en la industria siderurgica o se utiliza solo en
ocasiones muy especiales. Es de forma compleja, cuya base es el sulfuro de hierro, es peligroso porque
tiene cantidades de arsénico en su composición, normalmente se emplea mezclado con otro tipo de
mineral para la obtención del arrabio, su contenido de hierro puede llegar hasta un 60 %.
A pesar de su riqueza relativamente elevada, del orden de 45% y sobre todo, la que tienen después de
la tostación (60% aprox.), solamente en casos excepcionales se emplean los residuos de piritas
tostadas para enriquecer en hierro los lechos de fusión. Esto es debido a que es muy difícil eliminar la
importante cantidad de azufre que contienen (del orden del 2%) y que para los aceros es muy
perjudicial.
El mineral compuesto por sulfuro de hierro tiene
una formula química FeS2, que cristaliza en el
sistema cúbico y se encuentra, con frecuencia,
en forma de cristales bien definidos. El mineral
es amarillo latón, opaco y tiene un brillo metálico.
El parecido de la pirita con el oro hizo que
muchos buscadores lo confundieran con este
metal. Se distingue por su brillo y por su dureza
que varía entre 6 y 6,5 en la escala de Mhoos
(figura 1.8).
La pirita es un mineral común en las rocas
sedimentarias y también se encuentra en rocas
ígneas y rocas metamórficas.
Figura 1.8.- Mineral de Pirita
La pirita suele estar asociada con formaciones de carbón y, a veces, con oro y con cobre. Se
encuentran grandes yacimientos a lo largo del mundo; los de España y Portugal son los mayores. La
pirita no se extrae como mena de hierro, excepto en países donde no se dispone de menas de óxido de
hierro, por la dificultad de extraer el azufre. Se usa sobre todo en la producción comercial de ácido
sulfúrico y de vitriolo verde (sulfato de hierro heptahidratado).
La marcasita, es un mineral con la misma composición que la pirita, se llama ferropirita blanca. Es
opaca, con un brillo metálico, pálida-amarillo bronce, y casi blanca cuando está recién fracturada. Su
dureza es la misma que la de la pirita. La marcasita se distingue de la pirita por la diferencia de color, de
hábito cristalino o por pruebas químicas. Se descompone con más facilidad que la pirita y es mucho
menos común. Se usa, en mucha menor medida que la pirita, en la fabricación de ácido sulfúrico.
1.2.- PROCESO DE BENEFICIO DE LOS MINERALES
La calidad y composición de un mineral de hierro depende fuertemente de la región geográfica de
donde es extraído y de la edad geológica en que se formo. Por este motivo, la industria siderúrgica ha
desarrollado diferentes métodos de beneficio para los minerales, cuyo propósito es mejorar las
cantidades de hierro en el mismo.
Métodos como la concentración y la aglomeración han ayudado a lograr este objetivo, ya que de
esta manera se permite obtener productos finales como los aglomerados, los sinterizados y los
pelets, todos con características uniformes en propiedades físicas y químicas.
Los minerales después de ser extraídos deben sufrir, según sea su calidad, tratamientos diversos. A
veces es necesario lavarlos para eliminar las materias terrosas o arcillas con las que suelen estar
mezclados. Otras veces los carbonatos son calcinados para transformarlos en óxidos y también, a
veces, se calcinan ciertas magnetitas muy duras y compactas para transformarlas en óxido férrico de
más fácil reducción y aumentar su porosidad o para eliminar algo del azufre que contienen.
El término “beneficiamiento” se emplea para designar todos aquellos métodos que se utilizan para
procesar el mineral con el propósito de mejorar sus características químicas, físicas y metalúrgicas; y
pueda obtenerse un arrabio de buena calidad.
Los métodos que se utilizan para lograr este beneficio se clasifican en mecánicos, químicos y
electrometalúrgicos, todos, siguen casi los mismos pasos para obtener el producto final enriquecido.
La extracción de los minerales se realiza de maneras muy diversas según las circunstancias que
concurren en cada caso. En general, como el mineral se suele presentar formando grandes masas,
suele ser necesario emplear importantes cantidades de explosivos para romperlas y facilitar su
extracción. Para arrancar el mineral se emplean potentes máquinas excavadoras (figura 1.9) y luego se
machacan, trituran y criban los trozos de mineral hasta obtener tamaños apropiados para su transporte
o utilización. Las explotaciones se hacen a cielo abierto o en galerías subterráneas.
Los pasos más importantes en los diferentes métodos de beneficio a los minerales de hierro, se
clasifican de la siguiente manera:
Selección de la mena.- Este
e primer paso consiste en una
selección, ya sea primitiva ó tecnológica del lugar donde
será extraído el mineral de hierro, con las primeras etapas
de eliminación del barro, arcilla o arena que contenga,
para lograr esta selección pueden emplearse diferentes
diferent
técnicas; desde una selección manual hasta una
selección tecnificada, en esta etapa, la concentración
magnética es la técnica con mayor capacidad de
producción y menor costo.
Trituración y Tamizado del mineral.mineral Esta parte consiste
en clasificar por quebrantamiento, trituración ó molienda el
mineral que será preparado para su posterior uso en el
alto horno. El tamaño del mineral es importante ya que
permitirá una reducción del oxido adecuada dentro del
alto horno.
Figura 1.9.- Equipo de excavación
La trituración del mineral se realiza con diferentes equipos como pueden ser: Trituradoras de
mandíbulas ó cónicas, molinos de bolas, de rodillos, de barras, giratorios ó autógenos (figura 1.10).
Enseguida el mineral es pasado por diferentes mallas con el propósito de homogenizar el tamaño de las
partículas que serán utilizadas en el tratamiento de finos y las que serán enviadas directamente al alto
horno.
Figura 1.10.- Proceso de beneficio de un mineral de hierro
El machaqueo de los minerales de hierro sirve para reducir el tamaño de los grandes trozos obtenidos
en las minas, y conseguir que queden en trozos con dimensiones más pequeñas y más adecuadas
para el transporte y para los tratamientos y transformaciones que han de sufrir posteriormente.
Generalmente, se suele separar en las minas los trozos de mineral inferiores a 1,5 m de diámetro, que
son los mayores tamaños que suelen pasar a las grandes máquinas machacadoras que las reducen a
trozos inferiores a 300 mm.
La elección de la maquinaria depende de la naturaleza de los minerales a tratar, de las dimensiones de
los trozos que se desea obtener y del destino final del producto.
En la industria siderúrgica suelen montarse instalaciones llamadas de trituración primaria, secundaria
y terciaria, que, en ocasiones, se instalan también en las minas. En las maquinas primarias, los
grandes trozos que llegan a las fabricas se reducen a tamaños menores de 150 mm y en las
secundarias a tamaños inferiores a 50 mm. Finalmente, en la trituración terciaria se llega a tamaños
menores de 10 mm.
El molino sirve para disminuir todavía más el tamaño de los minerales. Se cargan, generalmente, trozos
de 3 a 8 mm y se obtiene polvo muy fino de 0.05 a 0.5 mm. Antiguamente los minerales relativamente
porosos se cargaban en los altos hornos en tamaños variables de 25 a 75 mm. Los minerales
compactos y densos como las magnetitas, por ejemplo, se cargaban en tamaños más pequeños, del
orden de 25 a 50 mm.
Mezclado del mineral.- Debido a que los
minerales que ha sido triturados y tamizados
tienen granulometría y composición química
distintos, se requiere entonces lograr una
homogenización de estos dos conceptos, por lo
tanto los diferentes tamaños y composiciones del
mineral triturado se acomodan por capas o por
apilamiento para que sean mezclados y que
durante el tratamiento de finos se obtenga un
mineral con un mismo tamaño y composición
química (figura 1.11).
Tratamiento de finos.- Está parte del proceso se
emplea para aglomerar el mineral de hierro tanto
en tamaño fino como grueso, el mineral se
convierte por algún método mecánico o químico
en una masa compacta llamada “sinter”, la cual se
quema para formar partículas con la forma
geométrica final que tendrá el mineral, y que se
utilizara en el alto horno. Los tres métodos que se
utilizan para el tratamiento de los finos son:
briqueteado, sinterizado y nodulizado.
Figura 1.11.- Mezclado del mineral
El proceso de finos se realiza en etapas, algunas de estas etapas son las siguientes:
Concentración.- En esta parte del proceso se realiza la clasificación final del mineral y se utilizan
diferentes técnicas de clasificación, las más importantes son las siguientes:
i)
ii)
iii)
iv)
Concentración por gravedad, donde podemos mencionar la técnica de separación por
medios densos y la Levigación de Jings (mesas de sacudida);
La separación magnética;
La separación electrostática y
La separación por flotación.
En la concentración de minerales,, en ocasiones se obtienen fangos (lodos) con partículas muy finas que
contienen una gran cantidad de agua, que interesa eliminar. El secado es una operación que consiste
en calentar los minerales concentrados a una temperatura que permita eliminar
elimin el agua que acompaña
a los materiales en forma de humedad o sea el agua atrapada entre las partículas por efecto de
capilaridad o por absorción.
Otro sistema muy utilizado para eliminar el
agua es la filtración continua por el vacío. Los
filtros usados
s en metalurgia se componen de
un tambor filtrante, dividido en varias células
independientes, que gira en un gran depósito
a donde se envía el líquido con las partículas
a secar (figura 1.12).
1.12)
Una parte de la superficie cilíndrica exterior
metálica de este tambor esta perforada muy
finamente y recubierta de una tela que deja
pasar a través de ella el agua y no al mineral.
En una parte al interior del tambor se hace
una fuerte aspiración que arrastra al agua
hacia la zona central.
Proceso de coquización
coquizació
Coquización es un proceso de destilación
seca destructiva de carbón para convertirlo
de un material denso y frágil a uno fuerte y
poroso usando calor externo (figura 1.13).
Figura 1.12.- Filtrado continuo
No todas las clases de carbón son útiles para fabricar coque. Entre los que no son útiles se encuentran
los porosos con baja resistencia a la compresión o con residuos de polvo. De
e las tres clases de carbón
reconocidas en la industria: alta, media o baja volatilidad,
volatilidad, solo una subclase entre los de alta volatilidad
y algunas, pero no todas lass de media volatilidad son empleadas para el alto horno.
Por lo tanto, la mezcla de diferentes tipos de carbón es de gran importancia. Grandes cantidades de
carbón de alta
lta volatilidad son mezcladas con carbón de media o baja volatilidad. Otra razón para
mezclarlos es su química, y no la estructura del carbón.
Muchos carbones contienen grandes cantidades de cenizas: arena de sílice, arcillas aluminosas,
sulfuros de hierro y otros. Por lo tanto, casi todos los carbones deben ser lavados.
El coque es clasificado de acuerdo con la temperatura final del proceso de coquización (coque de alta,
media y baja temperatura). El coque con temperatura última entre los 1700 y 2000° F (930 y 1100° C)
es el que se utiliza para el alto horno. Aunque algunos de los de bajas temperaturas se utilizan para
mezcla con los de media y alta temperatura.
Principios del proceso de Aglomeración
La aglomeración es cuando se emplean procesos
en los cuales el mineral o concentrado fino es
aglomerado, es decir, se transforma en terrones o
partículas de mayor tamaño, con el propósito de
evitar los embanques y el arrastre de polvos
metálicos. El producto final de la aglomeración debe
cumplir con características como:

Resistencia a la compresión.

Resistencia a la abrasión.

Porosidad ó reactividad.

Tamaño adecuado de partícula.
Los procesos de aglomeración más empleados en
la industria siderúrgica son:
Figura 1.13.- Proceso de coquización
a).- Sinterización.- Es un proceso de aglomeración para partículas con un diámetro mayor o igual a
200 mallas, su objetivo es permitir la unión entre partículas en las zonas de contacto para formar cuellos
en dichas áreas, utiliza un calentamiento a temperaturas menores al punto de fusión del mineral. Al
calentar las partículas se ablandan en la superficie ya que se producen pequeñas fases fundidas y al
estar en contacto unas con otras se unen a través de un crecimiento de cristales o por medio de una
difusión en estado sólido.
La capacidad de sinterización depende factores como: i) La velocidad de succión del aire a través de la
carga a sinterizar, ii) Del vacío aplicado (generalmente 0.1 a 0.2 atmósferas), iii) De la permeabilidad de
la carga, iv) Del tamaño de las partículas (mayores a 100 mallas), v) De la humedad (10% máximo), vi)
Del tipo de coque empleado.
Mecanismos de sinterización
En la sinterización se permite la difusión de la materia en estado sólido presentándose los siguientes
pasos:
1.- La difusión de átomos de la superficie hacia el cuello o área de contacto entre dos o más
partículas.
2.- La difusión atómica del interior de las partículas hacia el cuello de contacto.
3.- La vaporización y condensación de la materia en la región del cuello de contacto.
4.- La recristalización
ecristalización de la materia cuando fueron sometidas a deformaciones ya que se libera
de esfuerzos e incrementa la región de contacto.
Proceso general para sinterizar una carga oxidada
Se tienen 4 tolvas de almacenaje con diferentes contenidos en cada una, como es mineral, coque,
fundente y material de retorta; de las cuales a través de bandas dosificadoras de velocidad variable se
extrae la cantidad necesaria de cada una, para formar un composito y enviarlo a los patios de
homogenización.
Una
cama
homogénea
previamente
sinterizada llamada sinter de retorno, se
carga en el fondo del equipo para absorber
calor y evitar la fusión de la parrilla y encima
se carga una altura de 30 a 40 cm, del
composito a sinterizar (figura 1.14).
Se enciende
iende la mufla hasta alcanzar 1 700°K
que es la temperatura de ignición para
calentar los gases existentes en la parte
superior de la carga a sinterizar.
Se hace succión en forma descendente de
los gases calientes para encender la carga e
iniciar la sinterización
ización (figura 1.15).
Si la carga a sinterizar contiene un 9% de
pirita o un 5% de azufre se puede ahorrar el
consumo de combustible
Figura 1.14.1.1 Cama de sinter
Figura 1.15.1.1 Esquema de una maquina de sinterización
Peletización.- Es una operación de aglomeración para concentrados o minerales de tamaños de 200
mallas (0.1 mm) que no es posible sinterizar, el propósito es aumentar el tamaño de las partículas y
obtenerlas en forma esférica, particularmente se usa para menas de hierro.
La operación de rolado o boleo del mineral para la formación del pelet se basa en el principio de la bola
de nieve en la pendiente de un cerro, como aglutinante se utiliza en esta etapa la humedad, aunque
puede ser bentonita, CaCl2, NaCl, FeSO4, CuSO4, CaSO4, la función de estos aglutinantes son:
regular la basicidad, hacer las partículas esféricas, aumentar la tensión superficial, la resistencia a los
choques térmicos y evitar la fragilidad del pelet. Otros factores que aumentan la aglomeración son:
 Las fuerzas de atracción (magnéticas y electrostáticas) entre las partículas
 Las propiedades físicas (humectabilidad, capilaridad o porosidad del material, superficie de la
partícula, forma, aspereza)
 La estructura cristalina.
El equipo para formar los pelets está conformado por un tambor rotatorio o un disco con cierta
inclinación como se muestra en la figura 1.16, el tamaño de partícula a obtener varía de 10 a 30mm,
aunque se pueden fabricar de 3mm. El tamaño resultante depende de factores como:
1.- El ángulo de inclinación del equipo:
Mayor inclinación menor tamaño de
partícula.
2.- La velocidad de rotación del equipo:
Mayor velocidad menor tamaño de
partícula.
3.- La Humedad, la cual, varia del 5 al
10%, dependiendo de los huecos entre
las partículas. El exceso de humedad
produce una mezcla pastosa que no
permite la formación del pelet.
Cocimiento o endurecimiento del
pelet. Está operación se realiza con el
propósito de eliminar la humedad y
algunas sustancias volátiles a una
temperatura de operación entre los 1200
y 1300°C, al evaporarse el agua los
pelets, se volverían polvo nuevamente ya
que la tensión superficial del agua
mantenía unidas las partículas, pero por
la adición del aglutinante permanece su
forma aún después de la cocción.
Figura 1.16.- Equipo de peletización
Las características generales del pelet deben ser: i) Resistencia a la abrasión para soportar los medios
de transporte que los conduce hacia la cocción, ii) Resistencia a la compresión para soportar el peso de
la carga sobre ellos en la cocción y en los hornos para obtener el metal, iii) La porosidad ya que
aumenta la permeabilidad y la transferencia de calor hacia el núcleo, iv) El tamaño y forma
homogéneos para permitir un mayor flujo de gases entre las partículas y hacia el núcleo del pelet, v) La
composición química homogénea para aumentar la capacidad de reducción del mineral.
1.3.- ALTO HORNO
El mineral de hierro una vez concentrado es reducido en el alto horno. Estos son instalaciones
complejas cuyo principal objetivo es obtener
obten el arrabio, este material está compuesto por hierro y
carbono principalmente,, este último en porcentajes que oscilan entre el 2.5% y 6.7%,
6.7% además tiene
otros elementos que están presentes como impurezas. Un alto horno típico está formado por una
cápsula cilíndrica de acero forrada internamente con un material no metálico y res
resistente al calor, como
el asbesto o ladrillos refractarios,, tiene alturas entre 30 y 80 metros, y un diámetro máximo entre 10 y 14
metros, las paredes alcanzan un espesor de hasta 2.5 metros.
Además de otros accesorios,, las partes más importantes del
de alto horno son (figura1.17):
(figura1.1
i)
ii)
iii)
iv)
v)
vi)
El tragante
La cuba
El etalaje
El crisol
La base
El vientre.
vientre
Ell tragante y el sistema de escape de gases se
encuentran en
n la zona superior del horno. El
Tragante es por donde se introducen las
materias primas necesarias
sarias para la producción
del arrabio. Los materiales se llevan hasta las
tolvas en pequeñas vagonetas o cucharas que se
suben por un elevador inclinado situado en el
exterior del horno. El tragante consiste en dos
tolvas en forma de campana, provistas de un
dispositivo de apertura y cierre que evita que se
escapen los gases en el momento de la carga.
Figura 1.17.- Diagrama de un alto horno
Por su parte, el Sistema de escape permite extraer los gases generados durante el proceso. Los gases
que desprende un alto horno son el monóxido y dióxido de carbono, así como óxidos de otros
elementos presentes en el proceso como Si, S, Mn, etc.,
etc. estos
stos gases se desprenden todavía calientes
caliente y
se pueden aprovechar, bien sea para calentar el aire que se debe insuflar por la parte inferior haciendo
uso de recuperadores de calor como para la generación de energía eléctrica mediante sistemas de
cogeneración.
La cuba representa la mitad del horn
horno,
o, tiene forma de tronco de cono ensanchado hacia abajo para
evitar que la carga se adhiera a las paredes. En la parte superior de la cuba tiene lugar el primer
calentamiento de la carga, eliminándose la humedad del mineral de hierro y calcinándose la caliza
cali con
desprendimiento de dióxido de carbono y formación de cal. Al mismo tiempo, el monóxido de carbono
producido por la combustión del carbón en la parte inferior comienza la reducción de los óxidos de
hierro.
La temperatura en esta primera parte de la cuba oscila entre los 200 ºC y los 700 ºC, y las reacciones
químicas que tienen lugar son:
CaCO3
 CaO + CO2
3 Fe2O3 + CO  2 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO
 3 FeO + CO2
La reducción del Fe2O3 ocurre para formar Fe3O4, la cual tiene lugar a unos 400º C, mientras que las
otras dos reacciones tienen lugar a los 600º C.
En una segunda zona de la cuba tiene lugar la reducción del FeO a Fe, la cual transcurre a partir de los
700º C, donde el porcentaje de CO en los gases es de un 60%.
C + CO2
 2 CO
FeO + CO
 Fe + CO2
CaO + SiO2  CaSiO3 (escoria)
El monóxido de carbono procede de la parte inferior del horno ya que la reacción entre el coque y el
CO2 (procedente de la combustión del coque) tiene lugar a 900º C. A esta temperatura, que
corresponde a la parte inferior de la cuba, tiene lugar la descomposición total de la caliza y comienza a
formarse el Fe3C (cementita) por la acción del CO sobre el FeO.
El vientre es la zona más ancha de la cuba, en esta parte del horno se alcanzan temperaturas de
1,500 ºC y es donde tiene lugar la fusión del mineral de hierro y se inicia la formación de la escoria, por
lo anterior, se le denomina zona de fusión. El hierro es necesario que se encuentre totalmente
reducido al llegar a esta zona, ya que si se encuentra en forma de óxido puede combinarse con la sílice
para formar silicatos férricos (FeSiO3) que pasarían a formar parte de la escoria. El vientre coincide con
la zona de unión entre la cuba y la parte inferior del alto horno, denominada etalaje.
El etalaje presenta también una forma de tronco de cono, pero con la parte más ancha dirigida hacia
arriba con objeto de facilitar la distribución de los gases, además de compensar la disminución de
volumen del material que se produce como consecuencia de su reducción y pérdida de materias
volátiles. Es en esta zona donde se introduce el aire caliente a través de unas toberas. Este aire no
sólo es necesario para la combustión del coque, sino que también remueve la mezcla de carga
favoreciendo los procesos. La temperatura que puede alcanzarse en esta zona es la más alta de todo el
horno, llegando hasta los 1 800 ºC.
El crisol es la parte más baja del alto horno y es donde se depositan el arrabio y la escoria. Esta última
flota sobre el arrabio y se recoge por las denominadas bigoteras o piqueras de escoria, que se hallan
en un plano superior a la piquera de arrabio, que es por donde fluye, en estado líquido, el arrabio hacia
las cucharas. En esta zona también se hallan unas compuertas para la limpieza periódica que debe
realizarse al horno. Las partes que conforman un alto horno se pueden apreciar en la figura 1.18
Al proceso de vaciar el arrabio del crisol se le conoce como “sangrado”. Este proceso consiste en
retirar los tapones de arcilla que obstruyen el orificio de la piquera de arrabio, este orificio esta colocado
cerca del fondo del horno y así permite que el material fundido fluya por un canal cubierto de arcilla y
llegue a un depósito metálico forrado de ladrillo, que puede ser una cuchara o una vagoneta capaz de
contener hasta 100 toneladas de metal. Cualquier escoria o sobrante que salga del horno junto con el
metal se elimina antes de llegar al recipiente. A continuación, el contenedor lleno de arrabio fundido se
transporta a la fábrica siderúrgica.
Los altos hornos funcionan de manera continua. La materia prima que se introduce en el horno se divide
en un determinado número de pequeñas cargas que son cargadas a intervalos. En un proceso normal,
la escoria que flota sobre el metal fundido se retira cada dos horas, y el hierro se sangra cinco veces al
día. El aire insuflado en el alto horno a través de las toberas, se precalienta
precalienta a una temperatura situada
entre los 550 y los 900 °C. El calentamiento se realiza en las llamadas estufas (cilindros que contienen
estructuras de ladrillo refractario). Los altos hornos modernos funcionan en combinación con hornos de
oxígeno básicos,
icos, y a veces con hornos de crisol abierto, más antiguos, como parte de una única planta
siderúrgica. En estas
as plantas, los hornos siderúrgicos se cargan con arrabio fundido. El metal fundido
procedente de diversos altos hornos puede mezclarse en una gran
gran cuchara antes de convertirlo en
acero.
Figura 1.18.- Dibujo esquemático de las partes que forman un alto horno
1.4.- PROCESO DE ACERACION A CRISOL ABIERTO
Cualquier proceso de producción de acero a partir de arrabio consiste en quemar el exceso de carbono
y otras impurezas presentes en el hierro. Una dificultad para la fabricación del acero es su elevado
punto de fusión, lo cual impide utilizar combustibles y hornos convencionales. Para superar esta
dificultad se desarrolló el horno a crisol abierto, que funciona a altas temperaturas gracias al
precalentado regenerativo del combustible gaseoso y el aire empleados para la combustión.
El horno propiamente dicho suele ser un crisol de ladrillo plano y rectangular (figura 1.19) de
aproximadamente 6x10 metros, con un techo a 2.5 metros de altura. El crisol y la planta de trabajo
están situados a una altura determinada por encima del suelo, y el espacio situado bajo el crisol lo
ocupan las cámaras de regeneración de calor del horno. Un horno típico produce 100 toneladas de
acero cada 11 horas.
El horno se carga con una mezcla de arrabio (líquido y sólido), chatarra de acero y mineral de hierro,
este último proporciona el oxígeno adicional durante el proceso. Se añade caliza como fundente y
espatoflúor para hacer que la escoria sea más fluida. Las proporciones varían mucho, sin embargo, una
carga típica puede consistir de 60,000 Kg. de chatarra de acero, 11,000 Kg. de arrabio frío, 45,000 Kg.
de arrabio fundido, 12,000 Kg. de caliza, 1,000 Kg. de mineral de hierro y 200 Kg. de espatoflúor.
Figura 1.19.- Fotografía de un horno a crisol abierto
Desde el punto de vista químico la acción de este horno consiste en reducir por oxidación el contenido
de carbono de la carga y eliminar elementos considerados como impurezas, (silicio, fósforo, manganeso
y azufre), que se combinan con la caliza y forman la escoria. Estas reacciones tienen lugar mientras el
metal dentro del horno se encuentra a la temperatura de fusión, y el horno se mantiene entre 1 550 y 1
650 °C durante varias horas hasta que el metal fundido tenga el contenido de carbono deseado.
Un operario experto puede juzgar el contenido de carbono del metal a partir de su aspecto, pero por lo
general se analiza la fundición extrayendo una pequeña cantidad de metal del horno, enfriándola y
sometiéndola a un examen físico o un análisis químico. Cuando el contenido en carbono de la fundición
alcanza el nivel deseado, se sangra el horno a través de un agujero situado en la parte trasera. El acero
fundido fluye por un canal corto hasta una gran cuchara situada a ras de suelo, por debajo del horno.
Desde la cuchara se vierte el acero en moldes de hierro colado para formar lingotes, que suelen tener
una sección cuadrada de unos 50 cm. y una longitud de 1.5 mts. Estos lingotes pasan a ser la materia
prima para todas las formas de fabricación del acero.
Es uno de los hornos más populares en los procesos de producción del acero. Un horno de este tipo
puede contener entre 10 y 540 toneladas de metal en su interior. Tiene un fondo poco profundo y la
flama da directamente sobre la carga, por lo que es considerado como un horno de reverbero. Su
combustible puede ser gas, brea o petróleo, por lo regular estos hornos tienen chimeneas laterales las
que además de expulsar los gases sirven para calentar al aire y al combustible, por lo que se
consideran como hornos regenerativos.
Los recubrimientos de los hornos de hogar abrierto por lo regular son de línea básica sin embargo
existen también los de línea ácida ((ladrillos con sílice y paredes de arcilla). Las ventajas de una línea
básica de refractario, sobre una ácida son; que con la primera se pueden controlar o eliminar el fósforo,
el azufre, el silicio, el magnesio y el carbono y con la línea ácida sólo se puede controlar al carbono. El
costo de la línea básica es mayor que el de la ácida.
ACERO DE HORNO BOF
El proceso de producción de acero con oxígeno básico es uno de los más recientes; en la actualidad se
produce alrededor de la tercera parte del acero a nivel mundial por este proceso. Su ventaja principal es
el corto tiempo del ciclo (55 minutos aproximadamente), su eficiencia se debe al oxígeno de alta pureza
(99.0 %) que se inyecta dentro del crisol como agente oxidante del arrabio y de refinación del mismo.
Una hornada típica consta de arrabio fundido, chatarra de acero, piedra caliza como fundente y
oxígeno.
El horno es un recipiente de acero en forma de pera forrado interiormente con ladrillo refractario y
montado sobre muñones que permiten una inclinación hasta de 1800 (figura 1.20).
El proceso consiste primeramente en inclinar
el horno para cargar los materiales utilizados
durante la fusión, enseguida se eleva el horno
a su posición vertical y se le introduce una
lanza por donde será inyectado el oxígeno. El
oxígeno puro al entrar en contacto con el
arrabio fundido reacciona de manera violenta,
lo cual genera calor y provoca la elevación de
la temperatura hasta los 1 650 0C.
Mientras avanza la oxidación se agrega la
piedra caliza para limpiar la superficie del
metal fundido de las impurezas del proceso y
formar la escoria que será retirada.
Posteriormente el horno se inclina para
descargarlo en una olla de colada y ser
transportado hasta la fabrica de colada
continua. La capacidad de producción por
este proceso varía de las 35 a las 200
toneladas por colada.
El nombre del horno se debe a que tiene un
recubrimiento de refractario de la línea básica
y a la inyección del oxígeno. La carga del
horno normalmente está constituida por 75%
de arrabio procedente del alto horno y el resto
es chatarra y cal.
Figura 1.20.- Esquema de un horno BOF
La temperatura de operación del horno es superior a los 1650°C y es considerado como el sistema más
eficiente para la producción de acero de alta calidad. Este horno fue inventado por Sir Henrry Bessemer
a mediados de 1800, sólo que como en esa época la producción del oxígeno era cara se inició con la
inyección de aire, con lo que surgió primeramente el horno tipo Bessemer.
ACERO DE HORNO DE ARCO ELÉCTRICO
En algunos hornos, el calor para fundir y refinar el acero procede de la electricidad y no de la
combustión de gas. Las
as condiciones de refinado en estos hornos se pueden regular de manera más
estricta que en los
os hornos de crisol abierto o los hornos básicos de oxígeno.
Por lo regular son
n hornos que sólo se cargan con chatarra de acero de alta calidad. Son utilizados para
la fusión de aceros para herramientas, de alta resistencia,, de resistencia a la temperatura o inoxidables,
inoxidables
o bien para aceros de aleación que deben ser fabricados con especificaciones
especificaciones más exigentes.
Considerando que estos hornos son para la producción de aceros de alta calidad siempre están
recubiertos con ladrillos de la línea básica.
Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para
fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 kwh de potencia. También en
estos hornos se inyecta oxígeno puro por medio de una lanza.
Los hornos de arco eléctrico funcionan con tres electrodos de grafito los que pueden llegar a tener
760mm de diámetro y longitud de hasta 12m. La mayoría de los hornos operan a 40v y la corriente
eléctrica es de 12,000 A.
Estos equipos tienen un crisol o cuerpo de placa de acero forrado con refractario y su bóveda es de
refractario también sostenida por un cincho de acero, por lo regular enfriado con agua. Para la carga del
horno los electrodos y la bóveda se mueven dejando descubierto al crisol, en el qu
que se deposita la
carga por medio de una grúa viajera (figura 1.21).
Figura 1.21.- Dibujo esquemático de un horno de arco eléctrico
Estos equipos son los más utilizados en industrias de tamaño mediano y pequeño, en donde la
producción del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc.
El refinado se produce en una cámara hermética, donde la temperatura y otras condiciones se controlan
mediante dispositivos automáticos. En las primeras fases del
de proceso se inyecta oxígeno
o
de alta pureza
a través de una lanza, lo que aumenta la temperatura del horno y disminuye el tiempo necesario par
producir el acero. La cantidad de oxígeno que entra en el horno puede regularse con precisión en todo
momento, lo que evita reacciones de oxidación no deseadas.
Antes de utilizarla, la chatarra debe ser analizada y clasificada, porque su contenido en aleaciones
afecta la composición del metal
refinado. También se añaden otros
materiales,
como
pequeñas
cantidades de mineral de hierro y
cal seca, para contribuir a eliminar
el carbono y otras impurezas. Los
elementos adicionales para la
aleación se introducen con la
carga o después, cuando se vierte
a la cuchara el acero refinado.
Una vez cargado el horno se
hacen descender unos electrod
electrodos
hasta la superficie del metal. La
corriente eléctrica fluye por uno de
los electrodos, forma un arco
voltaico hasta la carga metálica,
recorre el metal y vuelve a formar
un arco hasta el siguiente
electrodo. La resistencia del metal
al flujo de corriente
corrient genera calor,
que junto con el producido por el
arco voltaico funde al metal con
rapidez (figura 1.22).
1.22)
Figura 1.22.- Corte de un horno de arco eléctrico
1.5.- COLADO DE METALES
En los procesos antes descritos, el acero se obtiene en estado fundido (liquido) y se denomina
“fundición ó colada”, el acero se transporta
transport en ollas denominadas cucharas para su transformación en
productos semi-terminados,
terminados, esto implica,
implica que es necesario solidificarlo, para lo cual
c
se pueden seguir
diferentes procedimientos.
Un primer método es el vaciar de la cuchara el metal líquido en un molde con la forma geométrica de
la pieza que se desea obtener. Este procedimiento regularmente no se suele emplear ya que resulta
costoso, y sólo se emplea cuando la forma de la pieza es muy complicada, siendo difícil obtenerla por
otros métodos de conformación.
Para colar el metal en estado líquido, se introduce el mismo en una cavidad preformada llamada
“molde”,, el cual tiene la forma geométrica
geom
exacta de la pieza por obtener (figura 1.23),
1.23) dentro de este
tipo de colada existen dos tipos de vaciado; en molde no permanente o permanente, los primeros son
fabricados con arena refractaria mientras que los segundos son fabricados de metal. Las p
piezas que se
producen por este proceso varían en tamaño, precisión, rugosidad de la superficie, complejidad de la
pieza, volumen de producción, costos y calidad de la pieza.
Figura 1.23.1.23. Metodo de colada en molde no permanente
El segundo método es el vaciado del metal en lingoteras para la obtención de lingotes de forma
prismática.
Los
lingotes
deben
introducirse en los denominados hornos
de fosa a fin de que la solidificación se
lleve a cabo de forma uniforme. Esto se
debe a que el enfriamiento superficial es
más rápido que en el interior del lingote,
lo que puede originar roturas internas.
Las lingoteras son recipientes de paredes
gruesas que se colocan sobre placas de
hierro fundido que tienen una serie de
canales conductores para el llenado de la
misma (figura 1.24).
1.24)
Figura 1.24.- Metodo de colada en
lingoteras
Una vez obtenidos los lingotes se pasan a los trenes de laminación, bien en frío o en caliente, donde se
les dará la forma del semiproducto deseado.
Figura 1.25.1.25. Proceso de colada continúa
El tercer método es el procedimiento denominado colada continua (figura 1.25)
1.25), que en la actualidad
es el más empleado. En este procedimiento, acero líquido se vierte en un molde de fondo desplazable,
cuya sección transversal tiene la forma del semiproducto que se desea obtener. El término colada
continúa se debe a que el semiproducto sale sin interrupción de la máquina hasta que la cuchara ha
vaciado todo su contenido.
La forma de los semiproductos en colada continua son básicamente
básicamente dos: la palanquilla o bloom, de
sección cuadrada de entre 30 y 150 mm. de lado, y los planchones o slab,, de sección rectangular de
un espesor entre 100 y 250 mm. y una longitud de unos 6 metros (figura 1.26).
1.26)
Las palanquillas son pasadas a continu
continuación a los trenes de fermachines en donde, se laminan en
forma circular y, tras operaciones de estirado y calibrado, se transforman en alambres, barras
calibradas, etc. También pueden ser pasadas a los trenes de perfiles estructurales en donde se
transforman
man en perfiles. Los perfiles comerciales habituales son: angular, doble T, zeta, tubo, te y
cuadrado hueco, y en lo que se refiere a las barras tenemos: pletinas, media caña, triangular, cuadrada,
redonda y hexágono.
Por su parte, los planchones se
introducen primeramente en los trenes
de banda en caliente,
caliente donde se
transforman en chapas gruesas ó
medias, con espesores de 3 a 50 mm.
mm
y longitudes hasta 40 metros;
metros otras
son las chapas finas con espesores
hasta 1.6 mm
mm. y longitudes hasta 600
metros. Las chapas obtenidas pueden
pasarse a los trenes de laminación
en frío,, obteniéndose chapas de
espesores de hasta 0.1mm. Todas
estas chapas suelen
suele
empacarse
posteriormente en bobinas o rollos.
Figura 1.26.
1.26.- Productos de la colada
continúa
1.6.- DIAGRAMA DE EQUILIBRIO FeFe Fe3C
Un diagrama de equilibrio Fe- Fe3C es el mapa o carta que emplean los ingenieros para una correcta
interpretación de los fenómenos que ocurren en los aceros y los hierros cuando tienen diferentes
composiciones químicas de estos dos elementos. Este diagrama se utiliza principalmente como una
un
guía, ya que la mayoría de los aceros contienen otros elementos en su composición química, los cuales
modifican la posición de cada una de las fases, puntos y líneas que lo conforman. Es valido únicamente
para presiones de una atmósfera porque en los casos
casos donde se consideren presiones mayores a una
atmósfera, los limites entre las líneas y los puntos cambian y aparecen fases nuevas. Las cantidades de
cada una de las composiciones y fases que se pueden presentar en el diagrama de equilibrio Fe-Fe3C y
que representen una aleación se indican normalmente en cantidades dadas en por ciento en peso (
%wt ); en algunas ocasiones las cantidades se pueden dar en por ciento atómico ( %at ).
La Figura 1.27 representa ell diagrama
diagram de equilibrio Fe-Fe3C, este
ste diagrama indica el contenido de
carbono que existe en un acero o un hierro, el cual puede variar desde un 0.0 % hasta un 6.67 %, este
rango es el que se utiliza para la gran mayoría de las aplicaciones practicas que tienen estas
aleaciones.
FASES DEL DIAGRAMA Fe-Fe3C
En términos generales en la figura 1.27
1. se indican las diferentes fases que pueden presentarse en el
acero ó en el hierro cuando se encuentran en estado líquido o sólido, es práctica común el dar nombres
especiales a la mayoría de las estructuras que aparecen en el diagrama (normalmente en letras
griegas) mismas que se mencionan a continuación:
Figura 1.27.1.
Diagrama de equilibrio hierro- carbono
Ferrita.- Esta fase es también conocida como hierro alfa (  );; es la fase que tiene mas ductilidad y la
mas suave, su dureza promedio es de 90 Br,, tiene una resistencia a la tensión de 28 Kg/mm2 y su
ductilidad es del 35 al 40 % (figura 1.28).
Cementita.- Esta fase esta conformada por
carburo de hierro (Fe3C); la cual contiene un
6.67 %C y un 93.33 %Fe, es la fase mas dura y
frágil formada por solidificación del acero,
alcanza una dureza hasta los 700 Br (38 Rc) y
es magnética hasta los 2100 C.
Perlita.- Esta fase esta constituida por un 66.5
% de ferrita y un 33.5 % de cementita, se forma
de placas o láminas alternadas de cada una de
estas fases (figura 1.29);
1.29) se le dio este nombre
porque refleja la luz de manera similar a una
perla.
Figura 1.28.- Fases ferrita y perlita de un
acero
La perlita tiene
iene una
un dureza promedio de 200
Br, una resistencia a la tensión de 80
Kg/mm2; su ductilidad es del 15 % en
promedio. Puede presentarse en dos
estructuras diferentes según la velocidad de
enfriamiento del material, una se conoce
como perlita sorbítica y la otra como perlita
globular.
Austenita.- Esta fase se forma por la
disolución del Fe3C en el hierro gamma (  ),
la proporción del carburo de hierro disuelto
puede variar en un rango de
del 0 % hasta el
25.5 %; lo que equivale al rango de
del 0 %
hasta el 1.76 %C, cantidad que representa
la máxima solubilidad a la temperatura de 1,
1300 C.
Figura 1.29.- Fase perlita en forma de laminas
En los aceros al carbono, la austenita se empieza a formar a la temperatura de 7230 C (punto critico
inferior A1), a partir de la temperatura critica superior A3 toda la masa de acero esta conformada
solamente por cristales de austenita. Si en estas condiciones, el acero fuera enfriado de manera muy
rápida, al llegar a la temperatura ambiente se tendrá una microestructura
microestructura formada por granos
austeniticos únicamente.
La austenita es una fase metaestable, esto es, que al paso del tiempo se transformara en una
combinación de fases como son: ferrita+perlita ó ferrita+cementita. Esta fase tiene una dureza
promedio de 300 Br y una resistencia a la tensión de los 100 Kg/mm2; su ductilidad es del 30 % en
promedio.
Martensita.- Esta fase es una solución sobresaturada de Fe3C en el hierro alfa (  ), que se produce por
un enfriamiento rápido de la austenita.
austenita. Su dureza promedio es de 50 a 68 Rc, con una resistencia a la
tensión de 200 Kg/mm2; y una ductilidad del 2.5 %.. Su microestructura se observa normalmente en
forma de agujas, y cristaliza en un sistema cúbico con los átomos de Fe3C sobre las aristas de la
l celda.
Bainita.- La bainita es una fase que resulta de la transformación isotérmica de la austenita en
temperaturas comprendidas entre los 2500 y los 5500 C Para
ara producir bainita en un acero debe
efectuarse un temple conocido con el nombre de “temple bainitico”;
”; si la bainita se forma en el rango
de los 500-550 0C, la bainita se conoce con el nombre de “bainita
“bainita superior”,
superior en cambio cuando se
forma en el rango de temperatura de los 250
250-400 0C, recibirá el nombre de “bainita
bainita inferior”,
inferior esta fase
tiene una gran semejanza con la martensita pudiendo llegar a confundirse cuando no se tiene
experiencia en diferenciarlas. La bainita esta constituida por placas de Fe3C en una matriz ferritica.
Como ya fue señalado, el diagrama tiene diferentes puntos y líneas qu
que
e representan los límites de las
fases que conforman la aleación, a continuación realizaremos una rápida descripción de los que son
considerados de mayor importancia:
Línea vertical (GFD).- Esta
ta línea limita al diagrama por su lado derecho, la cual corresponde
corre
al limite
de 6.67 %C. Este es el máximo porcentaje que puede contener la aleación, ya que cuando se rebasa
este porcentaje, el carbono excedente estará en forma de grafito.
Punto C.- Este punto del diagrama es conocido como “Punto eutectico”; señala el punto de fusión
mas bajo para la aleación (1,1300 C) y corresponde a un contenido del 4.3 %C, es el punto donde la
aleación solidifica totalmente a una sola temperatura.
Línea (ABCD).- Esta línea señala la temperatura a la cual comienza la solidificación de la aleación. Por
arriba de esta línea, todo el metal se encuentra en estado líquido.
Línea (AHJECF).- Esta línea determina la temperatura a la cual finaliza la solidificación de la aleación.
Por debajo de esta línea, todo el metal se encuentra en estado sólido.
Punto (E).- Este punto del diagrama es el que señala la solubilidad máxima del Fe3C en el hierro
gamma (  ), corresponde a un contenido del 1.76 %C, y es el que divide las aleaciones del acero en
dos campos importantes:
i) ACEROS.- Aleaciones que tienen un contenido de carbono desde 0.03 %
hasta un 1.76 %C
ii) FUNDICIONES.- Aleaciones conocidas como hierros, que tienen un contenido de
carbono desde un 1.76 % hasta un 6.67 %C
Punto (S).- Este punto del diagrama es conocido como “Punto Eutectoide”, es análogo con el punto
eutectico, pero tienen la siguiente diferencia: Mientras que en el punto eutectico el cambio que
ocurre es una transformación de estado líquido a sólido ó viceversa, en el punto eutectoide la
transformación que ocurre es en el estado sólido únicamente.
Este punto indica la composición a la cual la fase austenitica permanece estable a la temperatura mas
baja, corresponde a un 0.8 %C. También indica cuando la austenita se transforma íntegramente a
perlita al ser enfriada la aleación. Cuando el contenido de carbono es mayor o inferior al 0.8 %C, la
austenita que se transforma a perlita, primero se transforma en una nueva fase, hasta mientras la
aleación alcanza la temperatura de los 7230 C, que es cuando se transforma totalmente en perlita.
Punto (J).- Este punto señala la temperatura más alta (1,4920 C) a la cual la austenita permanece
estable, es conocido como “punto peritectico”, su contenido de carbono es del 0.18 %C.
Punto (H).- Este punto es el que indica el mas alto contenido de carbono (0.08 %C) que el hierro delta (
) puede contener en solución sólida.
Punto (P).- Este punto señala el máximo contenido de carbono (0.025 %C) que puede disolver en
solución sólida la fase ferritica.
Punto (A0).- Es la línea de temperatura (2100 C) del diagrama donde ocurre el cambio magnético de la
cementita.
Punto (A1).- Es la línea de temperatura (7230 C) que marca el limite para la formación de la fase ferrita.
Punto (A2).- Es la línea de temperatura (7680 C) a la cual ocurre el cambio magnético de la fase ferrita.
Punto (A3).- Es la línea de temperatura (7230 a 9100 C) para la formación de la fase ferrita, y depende
del contenido de carbono en la aleación.
Punto (Acm).- Es la línea de temperatura (7230 a 1,1300 C) para la formación de la cementita, y
depende del contenido de carbono.
Punto (A4).- Es la línea de temperatura donde se encuentra el limite superior para la formación de la
austenita.
Tarea 2: 1.- Investigar y redactar que son las siguientes fases: Troostita; Sorbita y
Ledeburita
2.- Investigar y redactar que es una transformación isotérmica
3.- Dibujar un diagrama hierro-carbono a la escala correspondiente a una hoja
tamaño carta
Notas:
La nueva fase que puede formar la austenita antes de alcanzar la temperatura de los 7230 C;
dependerá del contenido de carbono en la aleación, cuando el contenido es superior al 0.79 %C,
la austenita segregara en forma de cementita, mientras que para contenidos inferiores al 0.79 %C
la fase que será segregada es la ferrita.
El contenido mínimo que tiene una aleación para que sea reconocida como un acero en el
diagrama de equilibrio hierro-carbono, es del 0.03 %C; el cual esta señalado cerca del origen del
diagrama. Para contenidos menores a esta cantidad, la aleación se considera técnicamente
como un hierro puro.
Cuando el contenido de carbono es inferior al 4.3 %, entre los puntos que marcan el inicio y la
conclusión de la solidificación, ocurre la precipitación de la austenita; mientras que para
contenidos mayores a este porcentaje, la fase que precipita entre los dos puntos, es la
cementita. Cuando la solidificación ocurre en el punto del 4.3 %C, la fase que se forma, se
conoce como ledeburita.
1.7.- ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS ACEROS AL CARBONO
TEMPERATUR
A °F
La estructura cristalina fundamental
del hierro está caracterizada por la
estructura cúbica; dependiendo de
la temperatura a la que se
encuentre el hierro, por ser un metal
alotrópico puede existir en más de
un tipo de estructura reticular (figura
1.30).
FASE LIQUIDA
(NO
HAY RETICULA)
28
00
HIERRO DELTA: CÚBICA DE CUERPO
CENTRADO (BCC)
25
52
HIERRO GAMMA: CÚBICA DE CARA
CENTRADA (FCC)
16
70
HIERRO ALFA:
CÚBICA DE CUERPO CENTRADO
(BCC) NO MAGNETICO
14
14
TEMPERATURA
AMBIENTE
HIERRO ALFA:
CÚBICA DE CUERPO
CENTRADO (BCC) NO
Figura 1.30.- Diferentes formas de
estructura de un hierro puro
TIEMPO
Las figuras 1.30, 1.31 y 1.32 muestran
muestra las diferentes estructuras y cambios que sufre el hierro mientras
cambia la temperatura; ya sea durante el calentamiento o el enfriamiento.
En la figura 1.30 se muestra la curva de enfriamiento de un hierro puro, en ella se aprecian lo cambios
reticulares que el hierro tiene en cada una de sus fases. En el caso de las figuras 1.31 y 1.32 presentan
las estructuras reticulares bcc y fcc de una fase cristalina típica del hierro.
Figura 1.31.- Celda unitaria de una estructura bcc (cúbica centrada en cuerpo)
Figura 1.32.- Celda unitaria de una estructura fcc (cúbica centrada en las caras)
EFECTO DEL CARBONO EN EL DIAGRAMA
La adición del carbono al hierro produce varios cambios importantes en las fases de equilibrio del hierro
puro. La estructura (bcc) de la ferrita y la estructura (fcc) de la austenita pueden ser modificadas al
introducir átomos de carbono en su estructura cristalina básica. Los átomos de carbono se introducen
en los huecos ó en los puntos intersticiales de los átomos de hierro. Esto significa
significa que la austenita y la
ferrita en las aleaciones hierro-carbono
carbono y en los aceros son fases que se encuentran como una solución
sólida intersticial.
El carbón es un elemento que estabiliza la fase austenita y por lo tanto incrementa el rango de
formación
mación de la austenita en los aceros. Del diagrama hierro-carbono
hierro carbono puede observarse como el área
del austenita se expande desde los 910 °C hasta los 1400 °C aproximadamente con un amplio rango de
temperatura y composición.
La fase ferrita en cambio, como tiene una menor habilidad para disolver el carbono, en el diagrama
puede observarse que la máxima cantidad de carbono que la ferrita puede disolver es del 0.02 %C a
una temperatura de 727 °C, dando como resultado en un área más pequeña de la fase ferritica
ferritica, a
temperatura ambiente la solubilidad del carbón en la ferrita se hace casi intangible.
Cuando la solubilidad de carbono en la austenita y la ferrita es excedida aparece una nueva fase en la
aleación o el acero: El carburo de hierro ó cementita. La cementita
cementita puede asumir muchas formas,
arreglos o tamaños y junto con la ferrita son los responsables de la gran variedad de microestructuras
que tienen los aceros.
ESTRUCTURA CRISTALINA DE ALEACIONES Fe
Fe-C
Como ya se menciono, la mayor diferencia entre las estructuras de ferrita y austenita de un acero y las
fases correspondientes de un hierro puro son los átomos de carbono introducidos en el arreglo
cristalino.
Hay dos tipos de huecos cristalinos que pueden incrustar átomos dentro de las estructuras bcc y fcc del
hierro puro.. Estos espacios cristalinos se conocen como estructura octahedrica y tetrahedrica para la
estructura fcc y bcc respectivamente y derivan
erivan su nombre por el número de caras que se forman en el
poliedro con los átomos de hierro.
Cada átomo de carbón tiene como vecinos a 6 átomos de hierro para el caso de la estructura
octahedrica y 4 átomos de hierro para el caso de la estructura tetrahedrica. Este acomodo se aprecia en
las siguientes figuras 1.33 y 1.34.
Figura 1.33.- Acomodo octahedrico en una
red fcc
Figura 1.34.- Acomodo tetrahedrico
en una red bcc
EFECTO DE OTROS ELEMENTOS
Hasta este momento hemos descrito solamente el diagrama y la estructura cristalina de una aleación
binaria Fe-C; sin embargo los aceros contienen elementos e impurezas que regularmente son
incorporados a la austenita, ferrita o cementita. Esta incorporación se efectúa usualmente por el
reemplazo de los átomos de hierro cuando el elemento o la impureza son aproximadamente del mismo
diámetro atómico que los átomos de hierro, otras veces los átomos se introducen en los espacios
intersticiales.
Cuando la cantidad del elemento excede los límites de solubilidad en estas fases, se tiene como
resultado la formación de otro tipo de fases, por ejemplo: pequeñas adiciones de cromo en una aleación
Fe-C, a 890 °C la fase cementita se presenta como una combinación de carburo de hierro y carburo de
cromo del tipo M3C (donde se alterna la fase metálica con la fase carburo combinando átomos de Cr y
Fe en la cementita); en cambio si se adicionan cantidades grandes de cromo el resultado es la
formación de carburos metálicos del tipo M7C3.
Elementos como el manganeso y el níquel estabilizan la austenita en los aceros; mientras que otros
como el silicio, niobio y cromo estabilizan la ferrita. Elementos que son fuertes formadores de carburos
son el Titanio, Niobio, Molibdeno, y Cromo lograran este efecto siempre y cuando estén presentes en
cantidades suficientes. Una manera de conocer el efecto de los elementos en el diagrama hierrocarbono es con la temperatura eutectoide (indicada por la línea horizontal a los 727 °C del diagrama);
elementos como el Ti, Mo y W, la elevan mientras que elementos como el Mn y Ni la disminuyen.
TEMPERATURAS CRÍTICAS
El diagrama hierro-carbono tiene tres temperaturas criticas de interés para los aceros tanto durante la
solidificación como para los tratamientos térmicos. Estas son la temperatura A1, A3 y Acm; los cambios
que ocurren a estas temperaturas se asume que suceden en condiciones de equilibrio; esto significa
que se necesitan periodos grandes de tiempo y velocidades de enfriamiento o calentamiento
extremadamente lentas.
Algunos autores las designan con las letras Ae1, Ae3 y Aecm respectivamente; la letra “e” significa
que están en condiciones de equilibrio. Las transformaciones que ocurren a temperaturas críticas son
por difusión controlada; sin embargo son sensibles a la composición y a las velocidades de
enfriamiento. Calentamientos muy rápidos disminuyen el tiempo de difusión, lo cual, tiende a
incrementar las temperaturas críticas por arriba de la temperatura de equilibrio. Por otra parte
enfriamientos rápidos tienden a bajar las temperaturas críticas con respecto a la de equilibrio. Estos
efectos han contribuido al uso de otros símbolos para las temperaturas críticas que son: Ac y Ar,
quedando como sigue Ac1, Ac3 y Accm y Ar1, Ar3 y Arcm.
Generalmente las temperaturas críticas para un acero en particular se determinan de manera
experimental, sin embargo existen algunas formulas empíricas para mostrar el efecto de los elementos
de aleación en los aceros sobre estas temperaturas. Un ejemplo de esto son las siguientes formulas.
Ac3 = 910 – 203
C - 5.2 Ni + 44.7 Si + 104 V + 31.5 Mo + 13.1 W
Ac1 = 723 – 10.7 Mn – 16.9 Ni + 29.1 Si + 16.9 Cr +290 As + 6.38 W
La parte del diagrama que corresponde a los aceros reviste un gran interés,
interés lo anterior porque es la
parte que suministra la información básica en el entendimiento de las transformaciones
microestructurales y de fase que ocurre en los aceros, como se puede ver a continuación.
Ejemplo:
Si consideramos un acero hipoeutectoide con un contenido
contenido del 0.20% C (ver figura 1.
1.35), en el intervalo
de la austenita, la aleación es una solución sólida intersticial uniforme donde cada grano contiene un 20
%C disuelto en los espacios de la estructura reticular fcc.. Al enfriar y cruzar la línea A3, la ferrita debe
comenzar a formarse en las fronteras de los granos austeniticos como una “ferrita
“
proeutectoide”;
como la ferrita solo puede disolver bajas cantidades de carbono, entonces de las partes que han
cambiado a ferrita, algunos átomos de carbono
carbono regresan a la austenita, el cual es disuelto nuevamente
por la austenita restante en la aleación.
De esta manera, conforme avanza el enfriamiento y la cantidad de ferrita aumenta, la austenita restante
se hace más rica en carbono. Este exceso de carbon
carbono
o hace que el contenido de este elemento en la
austenita se mueva hacia abajo y a la derecha la línea A3. Cuando la aleación alcanza la línea A1 la
microestructura consta aproximadamente de un 25% de austenita rica en carbono y un 75% de ferrita
proeutectoide,
ide, en este punto la austenita contiene 0.8 %C y experimenta una reacción conocida como
“Reacción Eutectoide” que es representada por la siguiente reacción:
Enfriamiento
Ferrita + Cementita
Austenita
Calentamiento
Perlita
Definición de reacción eutectoide.
utectoide.- Cuando una transformación de fases es reversible y ocurre que una
fase sólida es remplazada por dos fases sólidas diferentes, se le denomina reacción eutectoide.
Cuando
uando la reacción eutectoide se completa totalmente, la microestructura final del acero mostrara
aproximadamente un 25 % de fase perlita y un 75 % de fase ferrita proeutectoide, estas fases al ser
estructuras estables permanecen con esta constitución, hasta que la aleación alcanza la temperatura
ambiente.
Figura 1.35.- Cambios durante el enfriamiento en un acero hipoeutectoide con 0.2 %C
El ejemplo de la figura 1.35 hace referencia para cuando un acero tiene 0.2 %C, sin embargo para
cualquier otro acero hipoeutectoide que tenga un contenido diferente de carbono, los cambios descritos
para dicho ejemplo no serán los mismos. La diferencia que se presentará
presentar en los aceros será en las
cantidades relativas finales de cada una de las fases de ferrita y perlita en la microestructura
microestr
del acero.
Las cantidades relativas finales de cada fase se aprecian en la siguiente figura 1.
1.36.
Figura 1.36.- Cantidades relativas de ferrita, perlita y cementita para aceros al carbono
Otro ejemplo:
Un acero hipereutectoide con un contenido del 1.0 %C (ver figura 1.37);
); en el intervalo de la fase de
austenita, los granos tienen disuelto intersticialmente en solución sólida el 1.0 %C, cuando el acero es
enfriado lentamente y alcanza la línea de temperatura crítica de transfor
transformación Acm, la austenita
comienza a transformarse a cementita en las fronteras del grano austenitico, esta transformación se
debe al exceso de carbono en la austenita.
Al continuar el enfriamiento y la aleación alcance la temperatura crítica A1,3; las fases constituyentes de
la aleación estarán conformadas
por un 96.6 % de austenita y un
3.4
%
de
cementita
proeutectoide. Al rebasar la
aleación la temperatura crítica la
austenita
restante
se
transformará a perlita de acuerdo
con la reacción eutectoide
eutecto
ya
descrita.
También en este caso, cuando
se tiene un contenido de carbono
diferente al considerado en el
ejemplo, la transformación de las
fases del acero hipereutectoide
que ocurrirán serán las mismas,
con la única diferencia en las
cantidades relativas de las fases
finales como se indica en la
figura 1.36.
1.3
Figura 1.37.- Cambios durante el enfriamiento de un acero
hipereutectoide con 1.0 %C
1.8.- CLASIFICACION DE LOS ACEROS AL CARBONO
Para clasificar el acero se utilizan varios criterios, los más importantes son los siguientes:
Por su proceso de manufactura.- Este criterio da lugar a clasificarlo como acero bessemer, de hogar
abierto, de horno eléctrico, de crisol, siemens martín, BOF, convertidor thomas, etc.
Por su aplicación.- Esta manera de clasificarlo se refiere al uso final que se le dará al acero, por tal
motivo se clasifica como acero para herramientas, para muelles, para resortes, inoxidables,
estructurales, resistentes al calor, etc.
Por su composición química.- Este criterio es el más utilizado, este método se realiza por medio de
un sistema numérico, donde el contenido aproximado de los elementos químicos más importantes que
tiene el acero se indican por medio de números o letras. Así tenemos aceros al carbono, aleados,
inoxidables, resistentes al calor y especiales.
De acuerdo con está clasificación, los aceros ordinarios llamados aceros al carbono, son aquellos
constituidos fundamentalmente por hierro y carbono, considerándose al resto de los elementos como
impurezas (con porcentajes inferiores al 0.07%). Estos aceros pueden a su vez dividirse en función del
porcentaje en carbono en:
i)
ii)
iii)
Aceros hipoeutectoides
Aceros eutectoides
Aceros hipereutectoides
(Bajo carbono)
(Medio carbono)
(Alto carbono)
Los aceros hipoeutectoides puede también dividirse en función del porcentaje de carbono en:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Extrasuaves
Suaves
Semisuaves
Semiduros
Duros
Extraduros
(0.1-0.2 %C)
(0.2-0.3 %C)
(0.3-0.4 %C)
(0.4–0.5 %C)
(0.5-0.6 %C)
(0.7-0.8 %C).
Las propiedades de estos aceros están en función del porcentaje de carbono, así por ejemplo, a medida
que aumenta dicho porcentaje aumenta la dureza, la fragilidad y la resistencia a los choques,
disminuyendo la soldabilidad. Estas características pueden ser modificadas mediante tratamientos
térmicos, que serán abordados posteriormente. Dado que todos los aceros poseen carbono, estas
características van a ser comunes a todos los aceros.
Los aceros aleados son aquellos que, además de carbono, contienen otros elementos en la aleación.
Pueden dividirse en:
1) Aceros de baja aleación, si el porcentaje de los otros elementos es inferior al 1.5 %
2) Aceros de media aleación si el porcentaje está entre 1.5 y 5.5 %,
3) Aceros de alta aleación si el porcentaje es superior al 5.5 %.
Los aceros aleados pueden contener una gran variedad de otros elementos en diferentes proporciones,
lo que les confiere diversas propiedades. Entre los elementos de aleación más destacados tenemos:
Níquel: Proporciona un aumento de la templabilidad, un incremento de la resistencia a la tracción y
límite elástico, sin que disminuya en gran medida la ductilidad. Confiere excelentes propiedades
anticorrosivas. Las características y aplicaciones de los aceros aleados con níquel dependen del
porcentaje de éste. Si el porcentaje es de un 9.0 % resiste bien temperaturas hasta de –200 ºC
empleándose en recipientes criogénicos; si el porcentaje es del 35.5 %, el acero presenta un coeficiente
de dilatación nula, empleándose en la elaboración de patrones.
Cromo: La adición de cromo favorece que no se pierda dureza durante el revenido y trabajos a altas
temperaturas; favorece la existencia de grano fino, por lo que se emplea en aceros para la fabricación
de herramientas; evita la descarburación periférica; y produce carburos más duros que la cementita,
aumentando la dureza, la resistencia a la tracción y al desgaste, pero aumentando la fragilidad. Mejora
también en gran medida las propiedades anticorrosivas, y junto con el níquel constituyen los aceros
inoxidables, que es un acero que contiene diferentes proporciones de cromo y níquel: 18-8, 18-10, 1720, 8-12. Si se desea fabricar aceros inoxidables para emplearse en altas temperaturas es necesario
aumentar estos porcentajes, por ejemplo: 25-13, 25-20, 18-36.
Manganeso: El manganeso se encuentra presente en la mayoría de los aceros, por encontrarse
presente desde el arrabio. Su presencia en el acero aumenta la templabilidad de forma muy
considerable, la resistencia al desgaste (al igual que el cromo forma carburos), y al combinarse con el
azufre más fácilmente que el hierro elimina el FeS, el cual forma un eutéctico con el hierro que da lugar
a que se destruya el acero en caliente. El acero al manganeso más empleado es el que contiene un 1215 %Mn, que es conocido como acero austenítico, que una vez enfriado, y por medio de un tratamiento
de deformación en frío dan lugar a la formación de la martensita. Este hecho hace que a medida que se
utilizan estos aceros se vayan volviendo más duros, por lo que su aplicación sea en máquinas de
esmerilar, ejes de engranajes, etc.
Vanadio: Este elemento aumenta la resistencia a la fatiga y al choque, es el elemento que más
favorece la templabilidad, por lo que se pueden obtener piezas templadas de gran tamaño y muy alta
calidad aunque sean enfriadas al aire. Las proporciones empleadas son pequeñas y oscilan entre el
0.02 y 0.5%. El vanadio es un gran formador de carburos y nitruros lo que hace que los aceros al
vanadio se puedan endurecer superficialmente. En combinación con el cromo forma aceros empleados
en la fabricación de herramientas como martillos, destornilladores, etc.
Otros elementos empleados para fabricar aceros aleados son: el cobalto, el molibdeno, el wolframio, el
plomo, el silicio, el niobio, etc.. Los elementos antes descritos y estos últimos pueden entrar a formar
parte de los aceros de manera separada o en mezclas más o menos complejas como la de los aceros
denominados aceros maraging, que son aceros de composición química compleja, pero que se
caracterizan por su bajo contenido en carbono (~ 0.02 %C ). Una composición típica de este tipo de
aceros sería por ejemplo: (0.02 %C, 18 %Ni, 8 %Co, 5 %Mo y 0.4 %Ti).
1.9.- NORMATIVIDAD DE LOS ACEROS
Las clasificaciones mencionadas hasta este momento son satisfactorias para una aplicación sencilla, sin
embargo los diferentes tipos de aceros se han diversificado de tal forma que ha sido necesario elaborar
una clasificación por normas para muchos de los aceros que se fabrican en la industria.
Existen diferentes organismos internacionales que se han dedicado a la clasificación de los aceros, esta
e
clasificación esta definida por las normas internacionales de la AISI (American Iron and Steel
Institute) y ASTM (American Society for Testing and Materials),
Materials), quienes han clasificado los aceros
según la composición química y la aplicación final que van a tener los aceros y que a la postre será lo
que defina sus propiedades.
La forma mas empleada para identificar los aceros es con una letra seguida de cuatro dígitos, en otros
casos la identificación se realiza con cuatro ó cinco dígitos únicamente.. En el sistema AISI, el primer
dígito indica el elemento principal de la aleación, el segundo
segundo indica el contenido de la aleación y los dos
o tres últimos dígitos señalaran el contenido de carbono en el acero.
Ejemplo:
Un acero SAE-AISI 1049 indica que se trata de un acero simple al carbono con un 0.49 %C en el
acero. En cambio un acero SAE-AISI
AISI 5050 indica que se refiere a un acero al cromo con un contenido
del 0.50 %C en el mismo. Una clasificación mas completa de los aceros SAE-AISI
SAE
se muestra en la
siguiente figura 1.38.
Figura 1.38.- Clasificación de los aceros de acuerdo con la normatividad SAE-AISI
SAE
En las siguientes tablas se pueden apreciar algunos ejemplos de los diferentes contenidos que tienen
las normas de la ASME y ASTM, que pueden ser consultadas para fabricar, analizar y car
caracterizar
aceros.
American Society of Mechanical Engineers (ASME).
Authorized Inspection / Automotive Lifting Devices
Boiler & Pressure Vessel Code
Chains / Compressors / Controls / Conveyors / Cranes and Hoists
Dimensions / Drawings and Terminology
Elevators and Escalators
Fasteners / Flow Measurement
Gage Blanks / Gauges
High Pressure Systems
Keys
Machine Guarding / Manlifts / Measurement / Metric System
Nuclear
Offshore / Operators Qualification and Certification
Pallets / Performance Test Codes / Piping / Plumbing / Powered Platforms
Pressure Vessels / Pumps
Reinforced Thermo set Plastic Corrosion Resistant Equipment
Screw Threads / Steel Stacks / Storage Tanks / Surface Quality
Tools / Turbines
Valves, Fittings, Flanges, Gaskets
STANDARDS
QUICK
FIND
A13, A17, A90, A112, A120, AG, B1, B4, B5, B15, B16, B17, B18, B19, B20, B27, B29, B30, B31, B32, B36,
B40, B46, B47, B73 B89, B94, B96, B107, B133, BPE, CSD, FAP, HPS, HST, MFC, MH1, N278, N509, N510,
N626, NOG, NQA, NUM, OM, PALD, PTC, PVHO, QAI, QFO, QEI, QHO, QME, QMO, QRO, RTP, SI, SPPE,
STS, Y14, Y32,
ASME Boiler & Pressure Vessel Code, 2004
The Boiler and Pressure Vessel Code establishes rules of safety governing the design, fabrication and inspection
of boilers, pressure vessels, and nuclear power plant components during construction. The objective of the rules is
to assure reasonably certain protection of life and property and to provide a margin for deterioration in service.
Advancements in design and materials and the evidence of experience are constantly being added by addenda.
For more information or to purchase, click on the desired section below:
Section I, Power Boilers
Section II, Materials
Section III, Rules for Construction of Nuclear Power Plant Components
Section IV, Heating Boilers
Section V, Nondestructive Examination
Section VI, Rules for the Care and Operation of Heating Boilers
Section VII, Guidelines for the Care of Power Boilers
Section VIII, Pressure Vessels
Section IX, Welding and Brazing Qualifications
Section X, Fiber-Reinforced Plastic Pressure Vessels
Section XI, Inservice Inspection of Nuclear Power Plant Components
Section XII, Rules for Construction and Continued Service of Transport Tanks
Code Cases: Boilers and Pressure Vessels
Code Cases: Nuclear Components
Complete Set
The ASME Code Simplified
Binders for the ASME Boiler & Pressure Vessel Code
2004 ASME Boiler & Pressure Vessel Code
(An International Code.)
Contents of Section II
Materials
Part A - Ferrous Material Specifications
Part B - Nonferrous Material Specifications
Part C - Specifications for Welding Rods, Electrodes, and Filler Metals
Part D - Properties
Practical Guide to ASME Section II
2004 ASME Boiler & Pressure Vessel Code
(An International Code.)
B0002A
2004 BPVC Section II-Materials-Part A-Ferrous Material
$525.00
Description: This part is a service book to the other Code Sections, providing material specifications for ferrous
materials adequate for safety in the field of pressure equipment. These specifications contain requirements and
mechanical properties, test specimens, and methods of testing. They are designated by SA numbers and are
derived from ASTM "A" specifications
ASME Valves, Fittings, Flanges, and Gaskets Standards
(Standards for pressure-temperature ratings, materials, dimensions, tolerances, markings and testing of valves,
fittings, flanges and gaskets.)
B16.1 - 1998 - Cast Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings
B16.3 - 1998 - Malleable Iron Threaded Fittings
B16.4 - 1998 - Gray Iron Threaded Fittings
B16.5 - 2003 - Pipe Flanges and Flanged Fittings
B16.9 - 2003 - Factory-Made Wrought Steel Butt welding Fittings
B16.10 - 2000 (R2003)- Face-to-Face and End-to-End Dimensions of Valves
B16.10 - 1992 - Face-to-Face and End-to-End Dimensions of Valves
B16.11 - 2001 - Forged Steel Fittings, Socket-Welding and Threaded
B16.11 - 1996 - Forged Steel Fittings, Socket-Welding and Threaded
B16.12 - 1998 - Cast Iron Threaded Drainage Fittings
B16.14 - 1991 - Ferrous Pipe Plugs, Bushings and Locknuts with Pipe Threads
B16.15 - 1985 (R2004) - Cast Bronze Threaded Fittings, Classes 125 and 250
B16.18 - 2001 - Cast Copper Alloy Solder Joint Pressure Fittings
B16.20 - 1998 (R2004) - Metallic Gaskets for Pipe Flanges-Ring-Joing, Spiral-Would, and Jacketed
B16.21 - 2005 - Nonmetallic Flat Gaskets for Pipe Flanges
B16.22 - 2001 - Wrought Copper and Copper Alloy Solder Joint Pressure Fittings
B16.23 - 2002 - Cast Copper Alloy Solder Joint Drainage Fittings (DWV)
B16.24 - 2001 - Cast Copper Alloy Pipe Flanges and Flanged Fittings
B16.25 - 2003 - Butt welding Ends
B16.26 - 1988 - Cast Copper Alloy Fittings for Flared Copper Tubes
B16.28 - 1994 - Wrought Steel Buttwelding Short Radius Elbows and Returns
B16.29 - 2001 - Wrought Copper and Wrought Copper Alloy Solder Joint Drainage Fittings (DWV)
B16.33 - 2002 - Manually Operated Metallic Gas Valves for Use in Gas Piping Systems Up to 125 psig
B16.34 - 1996 - Valves - Flanged, Threaded, and Welding End
B16.36 - 1996 - Orifice Flanges
B16.39 - 1998 - Malleable Iron Threaded Pipe Unions
B16.40 - 2002 - Manually Operated Thermoplastic Gas Shutoffs and Valves in Gas Distribution Systems
B16.42 - 1998 - Ductile Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings, Classes 150 and 300
B16.44 - 2002 - Manually Operated Metallic Gas Values for use in Above Ground Piping Systems up to 5 psi
B16.45 - 1998 - Cast Iron Fittings for Solvent Drainage Systems
B16.47 - 1996 - Large Diameter Steel Flanges: NPS 26 through NPS 60
B16.48 - 1997 - Steel Line Blanks
B16.49 - 2000 - Factory-Made Wrought Steel Butt welding Induction Bends for Transportation and Distribution
Systems
B16.50 - 2001 - Wrought Copper and Copper Alloy Braze-Joint Pressure Fittings
Por lo que respecta a la norma ASTM, podemos decir que normalmente este organismo aplica en su
norma para identificar un acero un sistema de cuatro dígitos; el primer dígito corresponde a la letra que
identifica la norma de la ASTM y los tres dígitos restantes identifican la aplicación que tendrá el acero
de acuerdo con la norma que se este consultando.
Ejemplo:
La norma ASTM A-501, se refiere a tubos de acero al carbono con costura para uso estructural
formados en caliente, mientras que la norma ASTM A-513 es para tubos de acero al carbono soldados
por resistencia eléctrica y para aceros aleados que tengan usos mecánicos.
ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS
2005-2006 EDITION
(15 sections, 77 volumes, 12,000+ standards)
Section 00
Section 01
Section 02
Section 03
Section 04
Section 05
Section 06
Section 07
Section 08
Section 09
Section 10
Section 11
Section 12
Section 13
Section 14
Index
Iron & Steel Products
Nonferrous Metal Products
Metals Test Methods & Analytical Procedures
Construction
Petroleum Products, Lubricants, & Fossil Fuels
Paints, Related Coatings, & Aromatics
Textiles
Plastics
Rubber
Electrical Insulation & Electronics
Water & Environmental Technology
Nuclear, Solar, & Geothermal Energy
Medical Devices & Services
General Methods & Instrumentation
Section 15 General Products, Chemical Specialties, End Use Products
To select volumes of Section 1, click below:
Volume 01.01
Volume 01.02
Volume 01.03
Volume 01.04
Volume 01.05
Volume 01.06
Volume 01.07
Volume 01.08
Steel--Piping, Tubing, Fittings
Ferrous Castings; Ferroalloys
Steel--Plate, Sheet, Strip, Wire
Structural, Reinforcing, Pressure Vessel, Railway
Steel--Bars, Forgings, Bearing, Chain, Springs
Coated Steel Products
Shipbuilding
Fasteners
ASTM Book of Standards (Print and CD-ROM)
Volume 01.01, January 2005
Steel - Piping, Tubing, Fittings
Table of Contents
A53/A53M-04a
Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded
and Seamless
A105/A105M-03
Standard Specification for Carbon Steel Forgings for Piping Applications
A106/A106M-04b
Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service
A134-96(2001)
Standard Specification for Pipe, Steel, Electric-Fusion (Arc)-Welded (Sizes NPS 16
and Over)
A135-01
Standard Specification for Electric-Resistance-Welded Steel Pipe
A139/A139M-04
Standard Specification for Electric-Fusion (Arc)-Welded Steel Pipe (NPS 4 and Over)
A178/A178M-02
Standard Specification for Electric-Resistance-Welded Carbon Steel and CarbonManganese Steel Boiler and Superheater Tubes
A179/A179M-90a(2001) Standard Specification for Seamless Cold-Drawn Low-Carbon Steel Heat-Exchanger
and Condenser Tubes
A181/A181M-01
Standard Specification for Carbon Steel Forgings, for General-Purpose Piping
A182/A182M-04a
Standard Specification for Forged or Rolled Alloy-Steel Pipe Flanges, Forged Fittings,
and Valves and Parts for High-Temperature Service
A192/A192M-02
Standard Specification for Seamless Carbon Steel Boiler Tubes for High-Pressure
Service
A193/A193M-04c
Standard Specification for Alloy-Steel and Stainless Steel Bolting Materials for HighTemperature Service
A194/A194M-04a
Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts for Bolts for High Pressure or
High Temperature Service, or Both
A209/A209M-03
Standard Specification for Seamless Carbon-Molybdenum Alloy-Steel Boiler and
Superheater Tubes
A210/A210M-02
Standard Specification for Seamless Medium-Carbon Steel Boiler and Superheater
Tubes
A213/A213M-04b
Standard Specification for Seamless Ferritic and Austenitic Alloy-Steel Boiler,
Superheater, and Heat-Exchanger Tubes
A214/A214M-96(2001) Standard Specification for Electric-Resistance-Welded Carbon Steel Heat-Exchanger
and Condenser Tubes
A234/A234M-04
Standard Specification for Piping Fittings of Wrought Carbon Steel and Alloy Steel for
Moderate and High Temperature Service
A249/A249M-04a
Standard Specification for Welded Austenitic Steel Boiler, Superheater, HeatExchanger, and Condenser Tubes
A250/A250M-04
Standard Specification for Electric-Resistance-Welded Ferritic Alloy-Steel Boiler and
A252-98(2002)
A254-97(2002)
A268/A268M-04a
A269-04
Superheater Tubes
Standard Specification for Welded and Seamless Steel Pipe Piles
Standard Specification for Copper-Brazed Steel Tubing
Standard Specification for Seamless and Welded Ferritic and Martensitic Stainless
Steel Tubing for General Service
Standard Specification for Seamless and Welded Austenitic Stainless Steel Tubing for
General Service
A270-03a
Standard Specification for Seamless and Welded Austenitic Stainless Steel Sanitary
Tubing
A312/A312M-04b
Standard Specification for Seamless, Welded, and Heavily Cold Worked Austenitic
Stainless Steel Pipes
A320/A320M-04
Standard Specification for Alloy-Steel and Stainless Steel Bolting Materials for LowTemperature Service
A333/A333M-04a
Standard Specification for Seamless and Welded Steel Pipe for Low-Temperature
Service
A334/A334M-04a
Standard Specification for Seamless and Welded Carbon and Alloy-Steel Tubes for
Low-Temperature Service
A335/A335M-03
Standard Specification for Seamless Ferritic Alloy-Steel Pipe for High-Temperature
Service
A350/A350M-04a
Standard Specification for Carbon and Low-Alloy Steel Forgings, Requiring Notch
Toughness Testing for Piping Components
A358/A358M-04
Standard Specification for Electric-Fusion-Welded Austenitic Chromium-Nickel
Stainless Steel Pipe for High-Temperature Service and General Applications
A369/A369M-02
Standard Specification for Carbon and Ferritic Alloy Steel Forged and Bored Pipe for
High-Temperature Service
A370-03a
Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products
A376/A376M-04
Standard Specification for Seamless Austenitic Steel Pipe for High-Temperature
Central-Station Service
A381-96(2001)
Standard Specification for Metal-Arc-Welded Steel Pipe for Use With High-Pressure
Transmission Systems
A403/A403M-04
Standard Specification for Wrought Austenitic Stainless Steel Piping Fittings
A409/A409M-01
Standard Specification for Welded Large Diameter Austenitic Steel Pipe for Corrosive
or High-Temperature Service
A420/A420M-04
Standard Specification for Piping Fittings of Wrought Carbon Steel and Alloy Steel for
Low-Temperature Service
A423/A423M-95(2004) Standard Specification for Seamless and Electric-Welded Low-Alloy Steel Tubes
A437/A437M-04
Standard Specification for Alloy-Steel Turbine-Type Bolting Material Specially Heat
Treated for High-Temperature Service
A450/A450M-04a
Standard Specification for General Requirements for Carbon, Ferritic Alloy, and
Austenitic Alloy Steel Tubes
A453/A453M-04
Standard Specification for High-Temperature Bolting Materials, with Expansion
Coefficients Comparable to Austenitic Stainless Steels
A498-04
Standard Specification for Seamless and Welded Carbon Steel Heat-Exchanger
Tubes with Integral Fins
A500-03a
Standard Specification for Cold-Formed Welded and Seamless Carbon Steel
Structural Tubing in Rounds and Shapes
A501-01
Standard Specification for Hot-Formed Welded and Seamless Carbon Steel Structural
Tubing
A511-04
Standard Specification for Seamless Stainless Steel Mechanical Tubing
A512-96(2001)
Standard Specification for Cold-Drawn Buttweld Carbon Steel Mechanical Tubing
A513-00
Standard Specification for Electric-Resistance-Welded Carbon and Alloy Steel
Mechanical Tubing
A519-03
Standard Specification for Seamless Carbon and Alloy Steel Mechanical Tubing
A522/A522M-01
Standard Specification for Forged or Rolled 8 and 9% Nickel Alloy Steel Flanges,
Fittings, Valves, and Parts for Low-Temperature Service
A523-96(2001)
Standard Specification for Plain End Seamless and Electric-Resistance-Welded Steel
Pipe for High-Pressure Pipe-Type Cable Circuits
A524-96(2001)
Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for Atmospheric and Lower
A530/A530M-04a
A540/A540M-04
A554-03
Temperatures
Standard Specification for General Requirements for Specialized Carbon and Alloy
Steel Pipe
Standard Specification for Alloy-Steel Bolting Materials for Special Applications
Standard Specification for Welded Stainless Steel Mechanical Tubing
A556/A556M-96(2001) Standard Specification for Seamless Cold-Drawn Carbon Steel Feedwater Heater
Tubes
A587-96(2001)
Standard Specification for Electric-Resistance-Welded Low-Carbon Steel Pipe for the
Chemical Industry
A589-96(2001)
Standard Specification for Seamless and Welded Carbon Steel Water-Well Pipe
A595-04a
Standard Specification for Steel Tubes, Low-Carbon, Tapered for Structural Use
A608/A608M-02
Standard Specification for Centrifugally Cast Iron-Chromium-Nickel High-Alloy Tubing
for Pressure Application at High Temperatures
A618/A618M-04
Standard Specification for Hot-Formed Welded and Seamless High-Strength LowAlloy Structural Tubing
A632-04
Standard Specification for Seamless and Welded Austenitic Stainless Steel Tubing
(Small-Diameter) for General Service
A660-96(2001)
Standard Specification for Centrifugally Cast Carbon Steel Pipe for High-Temperature
Service
A671-04
Standard Specification for Electric-Fusion-Welded Steel Pipe for Atmospheric and
Lower Temperatures
A672-96(2001)
Standard Specification for Electric-Fusion-Welded Steel Pipe for High-Pressure
Service at Moderate Temperatures
A688/A688M-04
Standard Specification for Welded Austenitic Stainless Steel Feedwater Heater Tubes
A691-98(2002)
Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Pipe, Electric-Fusion-Welded for
High-Pressure Service at High Temperatures
A694/A694M-03
Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Forgings for Pipe Flanges, Fittings,
Valves, and Parts for High-Pressure Transmission Service
A707/A707M-02
Standard Specification for Forged Carbon and Alloy Steel Flanges for LowTemperature Service
A714-99(2003)
Standard Specification for High-Strength Low-Alloy Welded and Seamless Steel Pipe
A727/A727M-02
Standard Specification for Carbon Steel Forgings for Piping Components with Inherent
Notch Toughness
A733-03
Standard Specification for Welded and Seamless Carbon Steel and Austenitic
Stainless Steel Pipe Nipples
A751-01
Standard Test Methods, Practices, and Terminology for Chemical Analysis of Steel
Products
A758/A758M-00
Standard Specification for Wrought-Carbon Steel Butt-Welding Piping Fittings with
Improved Notch Toughness
A774/A774M-02
Standard Specification for As-Welded Wrought Austenitic Stainless Steel Fittings for
General Corrosive Service at Low and Moderate Temperatures
A778-01
Standard Specification for Welded, Unannealed Austenitic Stainless Steel Tubular
Products
A787-01
Standard Specification for Electric-Resistance-Welded Metallic-Coated Carbon Steel
Mechanical Tubing
A789/A789M-04a
Standard Specification for Seamless and Welded Ferritic/Austenitic Stainless Steel
Tubing for General Service
A790/A790M-04a
Standard Specification for Seamless and Welded Ferritic/Austenitic Stainless Steel
Pipe
A795/A795M-04
Standard Specification for Black and Hot-Dipped Zinc-Coated (Galvanized) Welded
and Seamless Steel Pipe for Fire Protection Use
A803/A803M-03
Standard Specification for Welded Ferritic Stainless Steel Feedwater Heater Tubes
A813/A813M-01
Standard Specification for Single- or Double-Welded Austenitic Stainless Steel Pipe
A814/A814M-03
Standard Specification for Cold-Worked Welded Austenitic Stainless Steel Pipe
A815/A815M-04
Standard Specification for Wrought Ferritic, Ferritic/Austenitic, and Martensitic
Stainless Steel Piping Fittings
A822/A822M-04
Standard Specification for Seamless Cold-Drawn Carbon Steel Tubing for Hydraulic
A836/A836M-02
A847-99a(2003)
A858/A858M-00
System Service
Standard Specification for Titanium-Stabilized Carbon Steel Forgings for Glass-Lined
Piping and Pressure Vessel Service
Standard Specification for Cold-Formed Welded and Seamless High Strength, Low
Alloy Structural Tubing with Improved Atmospheric Corrosion Resistance
Standard Specification for Heat-Treated Carbon Steel Fittings for Low-Temperature
and Corrosive Service
A860/A860M-00
Standard Specification for Wrought High-Strength Low-Alloy Steel Butt-Welding
Fittings
A865-03
Standard Specification for Threaded Couplings, Steel, Black or Zinc-Coated
(Galvanized) Welded or Seamless, for Use in Steel Pipe Joints
A872/A872M-04
Standard Specification for Centrifugally Cast Ferritic/Austenitic Stainless Steel Pipe for
Corrosive Environments
A908-03
Standard Specification for Stainless Steel Needle Tubing
A928/A928M-04
Standard Specification for Ferritic/Austenitic (Duplex) Stainless Steel Pipe Electric
Fusion Welded with Addition of Filler Metal
A941-04a
Terminology Relating to Steel, Stainless Steel, Related Alloys, and Ferroalloys
A943/A943M-01
Standard Specification for Spray-Formed Seamless Austenitic Stainless Steel Pipes
A949/A949M-01
Standard Specification for Spray-Formed Seamless Ferritic/Austenitic Stainless Steel
Pipe
A953-02
Standard Specification for Austenitic Chromium-Nickel-Silicon Alloy Steel Seamless
and Welded Tubing
A954-02
Standard Specification for Austenitic Chromium-Nickel-Silicon Alloy Steel Seamless
and Welded Pipe
A960/A960M-04a
Standard Specification for Common Requirements for Wrought Steel Piping Fittings
A961/A961M-04a
Standard Specification for Common Requirements for Steel Flanges, Forged Fittings,
Valves, and Parts for Piping Applications
A962/A962M-04
Standard Specification for Common Requirements for Steel Fasteners or Fastener
Materials, or Both, Intended for Use at Any Temperature from Cryogenic to the Creep
Range
A972/A972M-00(2004) Standard Specification for Fusion Bonded Epoxy-Coated Pipe Piles
A984/A984M-03
Standard Specification for Steel Line Pipe, Black, Plain-End, Electric-ResistanceWelded
A988/A988M-98(2002)e1 Standard Specification for Hot Isostatically-Pressed Stainless Steel Flanges,
Fittings, Valves, and Parts for High Temperature Service
A989/A989M-98(2002)e1 Standard Specification for Hot Isostatically-Pressed Alloy Steel Flanges, Fittings,
Valves, and Parts for High Temperature Service
A994-03
Standard Guide for Editorial Procedures and Form of Product Specifications for Steel,
Stainless Steel, and Related Alloys
A999/A999M-04a
Standard Specification for General Requirements for Alloy and Stainless Steel Pipe
A1005/A1005M-00(2004) Standard Specification for Steel Line Pipe, Black, Plain End, Longitudinal and Helical
Seam, Double Submerged-Arc Welded
A1006/A1006M-00(2004) Standard Specification for Steel Line Pipe, Black, Plain End, Laser Beam Welded
A1012-02
Standard Specification for Seamless and Welded Ferritic, Austenitic and Duplex Alloy
Steel Condenser and Heat Exchanger Tubes With Integral Fins
A1014-03
Standard Specification for Precipitation-Hardening Bolting Material (UNS N07718) for
High Temperature Service
A1015-01
Standard Guide for Videoborescoping of Tubular Products for Sanitary Applications
A1016/A1016M-04a
Standard Specification for General Requirements for Ferritic Alloy Steel, Austenitic
Alloy Steel, and Stainless Steel Tubes
A1020/A1020M-02
Standard Specification for Steel Tubes, Carbon and Carbon Manganese, Fusion
Welded, for Boiler, Superheater, Heat Exchanger and Condenser Applications
A1024/A1024M-02
Standard Specification for Steel Line Pipe, Black, Plain-End, Seamless
E527-83(2003)
Standard Practice for Numbering Metals and Alloys (UNS)
Otros ejemplos de normas de la ASTM que ayudan a la fabricación
fab
ón específica de un acero se
pueden apreciar en las siguientes tablas
Tabla 1.1.- Especificaciones ASTM para diferentes tipos de acero
Tarea 3:
a).- Elaborar una celda cristalina cúbica centrada en cuerpo (bcc)
b).- Elaborar una celda cristalina cúbica centrada en las caras (fcc)
c).- Elaborar y estudiar metalograficamente una muestra de acero