FUNDICONES

1.       Definición de fundiciones

        Es un proceso en el que metal derretido fluye por gravedad u otra fuerza hacia un molde en el que se solidifica con la forma de la cavidad de este. El término de fundición también se aplica al objeto que se fabrica por medio de este proceso. El principio de la fundición parece sencillo: se derrite metal, se vierte en un molde y se deja enfriar y solidificar, no obstante, hay muchos factores y variables que deben considerarse a fin de lograr una operación de fundido exitosa.

2.       Tipos de fundiciones (grises, blancas, maleables y nodulares)

ü  Fundiciones grises: presentan el carbono en forma de grafito laminar. Suelen estar aleados con silicio (elemento muy gratificante). Una lenta velocidad de enfriamiento favorece la formación de una fundición gris ya que la lentitud en las reacciones favorece que se formen los constituyentes más estables: la cementita se transforma en ferrita y grafito (grafitización). Son fácilmente mecanizables ya que el grafito favorece la salida de la viruta.

ü  Fundiciones blancas: el carbono aparece en forma de cementita. La cantidad de silicio es mínima. Las velocidades rápidas de enfriamiento favorece la formación de la cementita. Tienen una alta resistencia mecánica y dureza, pero también gran fragilidad (propiedades debidas a la cementita), por lo que son difíciles de mecanizar.

ü  Fundiciones maleables: Los hierros maleables son tipos especiales de hierros producidos por el tratamiento térmico de la fundición blanca. Estas fundiciones se someten a rígidos controles y dan por resultado una microestructura en la cual la mayoría del carbono está en la forma combinada de cementita, debido a su estructura la fundición blanca es dura, quebradiza y muy difícil de maquinar.

ü  Fundición nodular,dúctil o esferoidal se produce en hornos cubilotes, con la fusión de arrabio y chatarra mezclados con coque y piedra caliza. La mayor parte del contenido de carbono en el hierro nodular, tiene forma de esferoides. Para producir la estructura nodular el hierro fundido que sale del horno se inocula con una pequeña cantidad de materiales como magnesio, cerio, o ambos. Esta microestructura produce propiedades deseables como alta ductilidad, resistencia, buen maquinado, buena fluidez para la colada, buena endurecibilidad y tenacidad. No puede ser tan dura como la fundición blanca, salvo que la sometan a un tratamiento térmico, superficial, especial. Este tipo de fundición se caracteriza porque en ella el grafito aparece en forma de esferas minúsculas y así la continuidad de la matriz se interrumpe mucho menos que cuando se encuentra en forma laminar, esto da lugar a una resistencia a la tracción y tenacidad mayores que en la fundición gris ordinaria. La fundición nodular se diferencia de la fundición maleable en que normalmente se obtiene directamente en bruto de colada sin necesidad de tratamiento térmico posterior.

3.       Proceso productivo de las fundiciones

Los procesos de producción de una fundición, en general, se separan por procesos del tipo continuo o de fabricación de piezas específicas. Es principalmente en este último punto donde toma real importancia el proceso de fundir una pieza, puesto que se pueden fabricar piezas de formas complejas, que resultan imposibles de construir con las herramientas tradicionales de fabricación (tornos, fresas, etc.).

El proceso de fundición se compone de cuatro etapas principales. La primera etapa consiste en la carga de las materias primas en un horno de fundición especial (chatarras, ferrosas o no ferrosas y los materiales aleantes), donde luego se calientan hasta su punto de fundición. Cada equipo (horno) tiene un proceso específico de fusión, ya que cada fundición utiliza distintos metales y aleaciones (que poseen distintas temperaturas de fusión).

En una segunda etapa, se procede a separar la escoria del metal e introducirlo dentro del molde. Este proceso es conocido como "colada" o llenado de moldes. Los moldes se producen a partir de patrones (modelos), que tienen la forma del producto terminado, pueden ser permanentes (metálicos) o no permanentes, es decir compuestos de material refractario (arenas), aglomerantes y otros aditivos. Las almas son aquellos elementos que llenan los espacios necesarios para obtener orificios al interior del molde. Para la construcción de almas, se utilizan los mismos materiales, pero con una menor cantidad de aglomerante, ya que las almas deben ser duras y colapsables. Por lo general, se utilizan arenas nuevas en la construcción de las almas y luego se reciclan en la confección del molde exterior. Al saturar las arenas, éstas son desechadas.

En la tercera etapa del proceso, una vez cerrado es con mucho la categoría más importante de las operaciones productivas de fundición.

Tan pronto como el netal fundido llega al molde, comienza a enfriarse. Cuando la temperatura baja lo suficiente, empieza a solidificarse. La solidificación involucra un cambio de fase del metal. Se requiere de tiempo para completar el cambio de fase, y en el proceso se pierde una cantidad considerable de calor. Es durante esta etapa del proceso que el metal adopta la forma sólida de la cavidad del molde, y también cuando se establecen muchas de las propiedades y características del fundido.

Una vez que el fundido se ha enfriado lo suficiente, se retira del molde. En función del método de fundido y el metal empleado, podría requerirse un procesamiento adicional.  

4.       Molde de fundiciones y hierro dúctil

Moldes temporales o permanentes: Los recipientes con la forma deseada se conocen como moldes, éstos se fabrican de diferentes materiales como: arena, yeso, barro, metal, etc. Los moldes pueden servir una vez o varias. Es el que se utiliza una vez y otra para producir muchos fundidos. Esta hecho de metal que soporte las temperaturas elevadas de la operación de fundido. En la fundición con molde permanente, este consiste en dos o más secciones que se abren para permitir el retiro de la pieza terminada.

Moldes desechables y removibles:Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso, arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos son disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama removibles.

·      Moldeo en cascaron o concha: es un proceso de fundición en el que el molde es un cascaron delgado hecho de arena y que se mantiene cohesionado por medio de resina termofija

    Moldeo vacío: utiliza un molde de arena que se mantiene unido por medio de una presión de vacío en lugar de emplear un aglutinante químico. En consecuencia el término vacío se refiere en el contexto de este proceso a la fabricación del molde en lugar de a la operación de fundido en  sí.

El hierro dúctil o nodular se obtiene mediante la introducción controlada de magnesio en el hierro fundido, y bajas proporciones de azufre y fósforo.

Se obtiene de este modo una extraordinaria modificación en la micro-estructura del metal, ya que el carbono se deposita en la matriz ferrítico en forma de esferas al contrario de lo que ocurre en el hierro gris, en el que el carbono toma la forma de láminas.

El resultado de este importantísimo cambio de estructura, es un hierro mucho más fuerte, resistente y elástico.

. Resistencia a la compresión.

. Aptitud al moldeo.

. Resistencia a la abrasión.      

. Maquinabilidad.

. Resistencia a la fatiga.

tratamientos termicos

TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO

Propiedades mecánicas:

Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.

Entre estas características están:

·       Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material.

·       Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto).

·       Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

·       Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) o unidades ROCKWEL C (HRC), mediante el test del mismo nombre.

Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico

El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos.

Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro-carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.

Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:

·       Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de autenticación (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas. El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. (Enfriamiento en el horno).

a)     Recocido de Regeneración: También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les aplica para finar y ordenar su estructura. Ejemplo: Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial.

b)     Recocido de Globulización: Usado en aceros hipoeutectoides para ablandarlos después de un anterior trabajo en frío. Por lo general se desea obtener globulización en piezas como placas delgadas que deben tener alta embutición y baja dureza. Los valores más altos de embutición por lo general están asociados con la microestructura globulizada que solo se obtiene en un rango entre los 650 y 700 grados centígrados. Temperaturas por encima de la crítica producen formación de austenita que durante el enfriamiento genera perlita, ocasionando un aumento en la dureza no deseado. Por lo general piezas como las placas para botas de protección deben estar globulizadas para así obtener los dobleces necesarios para su uso y evitar rompimiento o agrietamiento. Finalmente son templadas para garantizar la dureza. Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de recocido está entre AC3 y AC1. Ejemplo- El ablandamiento de aceros aleados para herramientas de más de 0.8% de C.

c)     Recocido de Sub-crítico: Para un acero al carbono hipoeutectoide: La microestructura obtenida en este tratamiento varía según la temperatura de recocido. Por lo general las que no excedan los 600 grados liberarán tensiones en el material y ocasionaran algún crecimiento de grano (si el material previamente no fue templado). Generalmente mostrando Ferrita-Perlita. Por encima de los 600 y bajo los 723 se habla de recocido de globulización puesto que no sobrepasa la temperatura crítica. En este caso no hay grano de perlita, los carburos se esferoidizan y la matriz es totalmente ferrítica. Se usa para aceros de forja o de laminación, para lo cual se usa una temperatura de recocido inferior a AC1, pero muy cercana. Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanización. Comúnmente es usado para aceros aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo, etcétera. Este procedimiento es mucho más rápido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento.

·       Normalizado: El normalizado se lleva a cabo al calentar a unos 35º por encima de la Temperatura critica superior, se mantiene un tiempo, y luego se enfría en aire estático hasta la Temperatura ambiente, con esto se consigue un acero más duro y resistente que el que se obtiene con un enfriamiento más lento , en un horno después de un recocido . Este tratamiento se utiliza tanto para piezas fundidas, forjadas o mecanizadas, y sirve para afinar la estructura y eliminar las tensiones que suelen aparecer en la solidificación, forja etc. La velocidad de enfriamiento es más lenta que en el temple y más rápida que el recocido, es un tratamiento típico de los aceros al carbono de construcción de 0.15 a 0.40 % de carbono, y las temperaturas normales del normalizado varía según el porcentaje en carbono, que va desde 840º a 935º, según la composición sea desde 0.50 a 0.10 % de carbono.

Debido al incremento de velocidad de enfriamiento, hay menos tiempo para la formación de ferrita proeutectoide en los aceros hipoeutectoides y menos cementita proeutectoide en los aceros hipereutectoides en comparación de los recocidos. En los aceros hipereutectoides el normalizado reduce la continuidad de la red de cementita y en algunos casos la elimina, con lo que a más velocidad de enfriamiento más fina será la perlita resultante.

·       Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc.

a)     Temple continuo completo: Se aplica a los aceros hipoeutectoides (contenido de carbono inferior a 0,9%). Se calienta la pieza hasta la temperatura de temple y seguidamente se enfría en el medio adecuado (agua, aceite, sales, aire) con lo que obtendremos como elemento constituyente martensita.

b)     Temple continuo incompleto: Se aplica a los aceros hipereutectoides (contenido de carbono superior a 0,9%). Se calienta la pieza hasta la temperatura indicada, transformándose la Perlita en austenita y quedando intacta la cementita. Después de enfriar, la estructura resultante estará formada por martensita y cementita.

c)     Temple escalonado: Consiste en calentar el acero a temperatura adecuada y mantenerlo hasta que se transforme en austenita, seguidamente se enfría con una temperatura uniforme en un baño de sales hasta transformarlo en bainita.

d)     Temple superficial: Se basa en un calentamiento superficial muy rápido de la pieza y un enfriamiento también muy rápido, obteniendo la austenización solo en la capa superficial, quedando el núcleo de la pieza blanda y tenaz y la superficie exterior dura y resistente al rozamiento.

La templabilidad de un acero es una propiedad que determina la profundidad y distribución de la dureza alcanzada al producirse un enfriamiento desde la zona austentinica. La templabilidad del hierro aumenta si se añaden aleantes , con lo que a más carbono más templabilidad , sin embargo también aumenta el volumen , con lo que el enfriamiento de la pieza no es homogéneo , y enfría antes en el exterior que en el núcleo , el cual no se podrá dilatar al enfriarse por la compresión ejercida por la pieza ya enfriada , creando se unas tensiones de compresión en el interior y de tracción en la superficie que pueden llegar a romperla, con lo que hay que bajar el contenido en carbono , pero a su vez la templabilidad baja , con lo que se crea una contradicción.

·       Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.

Las referencias bibliográficas relativas a los temas tratados en este trabajo son las indicadas a continuación:

Enciclopedia Encarta multimedia

Enciclopedia Larousse

Introducción al conocimiento de los materiales

“Segundo Barroso Herrero”

Tratamientos Térmicos de los Acero

“José Apraiz Barreiro “

Endurecimiento, revenido y tratamiento térmico

“Tubal Cain” biblioteca práctica del taller

Internet direcciones varias.

 

I. Definición del Acero

Es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fría adquiere por el temple gran dureza y elasticidad. Hay aceros especiales que contienen además, en pequeñísima proporción, cromo, níquel, titanio, volframio o vanadio. Se caracteriza por su gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre con el hierro. Este resiste muy poco la deformación plástica, por estar constituida solo con cristales de ferrita; cuando se alea con carbono, se forman estructuras cristalinas diferentes, que permiten un gran incremento de su resistencia. Ésta cualidad del acero y la abundancia de hierro le colocan en un lugar preeminente, constituyendo el material básico del S.XX. Un 92% de todo el acero es simple acero al carbono; el resto es acero aleado: aleaciones de hierro con carbono y otros elementos tales como magnesio, níquel, cromo, molibdeno y vanadio.

II. Características mecánicas y tecnológicas del acero

Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:

·       Su densidad media es de 7850 kg/m³.

·       En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.

·       El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C.

·       Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C.

·       Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.

·       Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.

·       Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño.

·       Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.

·       Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico.

·       La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.

·       Se puede soldar con facilidad.

·       La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.

·       Posee una alta conductividad eléctrica. Aunque depende de su composición es aproximadamente de 3 • 106 S/m. En las líneas aéreas de alta tensión se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando éste último la resistencia mecánica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalación.

·       Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales, ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o mediante procedimientos eléctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable ferrítico sí se le pega el imán, pero al acero inoxidable austenítico no se le pega el imán ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atraída por los imanes. Los aceros inoxidables contienen principalmente níquel y cromo en porcentajes del orden del 10% además de algunos maleantes en menor proporción.

·       Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresión: δL = α δ t° L, siendo a el coeficiente de dilatación, que para el acero vale aproximadamente 1,2 • 10−5 (es decir α = 0,000012). Si existe libertad de dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero se dilata y se contrae según un coeficiente de dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material compuesto que se denomina hormigón armado. El acero da una falsa sensación de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio.

III. Procesos Productivos del Acero:

La  producción del acero,  ya sea partiendo de  los minerales naturales  o de las chatarras,  se realiza a través  de varios procedimientos,  figurando entre los  más usuales los siguientes:

·       Convertidores  Bessemer y Thomas 

El  arrabio fundido se vierte  en un convertidor, por  cuyo fondo  se inyecta una corriente  de aire que quema  las impurezas  de la fundición; esta  combustión desprende el  calor necesario para  elevar la temperatura  desde 1,200  °C hasta 1,600 °C logrando la fusión del acero. En el  convertidor se logra  una descarburación total  y se agrega  la cantidad de carbono  de acuerdo al acero  que se  desea; finalmente  se  cuela y se deja  solidificar en lingotes  o palanquillas que aún  calientes pasan a ser laminados. Con  este proceso se obtienen  únicamente aceros ordinarios  y al carbono.

·       Convertidores Siemens Martin

Se  carga el arrabio junto  con los aceros  reciclables ( chatarras ) los cuales son mezclados para luego aportarle el oxígeno necesario para la descarburación, después Se  le agrega la cantidad  de carbono adecuada  para el acero deseado;  una vez alcanza  la fusión se elimina  la escoria y se procede  a la colada, obteniendo  aceros ordinarios,  al carbono y especiales.

·       Hornos  de arco eléctrico o  de inducción

Es  el proceso de producción  más utilizado ya que es  más controlable y exacto.  Siempre y cuando exista  mano de obra calificada,  este procedimiento permite  obtener productos  de  alta calidad. Normalmente  estos hornos son trifásicos,  el calentamiento  se realiza por un arco eléctrico formado  por electrodos de carbono  y otros materiales  cargados en el horno  estos tienen que fundir  a una temperatura entre 1400 y 1500°C para ser  moldeados con facilidad.  Una vez fundida la carga  se procede al afino,  añadiéndole los elementos  de adición propios  del acero deseado.

IV. Productos:

•         BARRAS PARA HORMIGÓN

Estas barras con acero limpio, obtenido a partir del mineral de hierro, permitiendo satisfacer así las exigencias de ductilidad en obras proyectadas para zonas de alta sismicidad, como es Chile.

Son producidas con nervadura llamada resalte lo que aumenta la adherencia entre el acero y el concreto.

•         BARRAS PARA MOLIENDA

Es un producto usado como carga directa a molinos de barras o para la fabricación de bolas de molienda en el caso de molinos de bolas.

•         ALAMBRON

El alambrón es un producto de sección circular, superficie lisa, no decapada, que se fabrica en calidades al carbono, conforme a una composición química conocida y que se obtiene al laminar una palanquilla.

•         PLANCHAS GRUESAS

Se laminan en forma individual a partir de planchones y corresponden a aquellas cuyo espesor final es igual a mayor a 6 mm y cuyos extremos están cortados mecánicamente o por soplete.

•         ROLLOS Y PLANCHAS LAMINADOS EN CALIENTE

Estos productos, dependiendo de la calidad y de los espesores, pueden ser entregados en su estado de laminación o decapados, cortados a guillotina o a oxicorte y pueden ser entregados en rollos o en planchas cortadas.

•         ROLLOS Y PLANCHAS LAMINADOS EN FRIO

Pueden ser entregados en rollos o en planchas cortadas. El Acero para Conformar en Frío posee una superficie apta para pintar, recubrir o esmaltar. El Acero para Tambores permite soldabilidad del material y los procesos de rodonado y de emballetado. El Acero para Enlozado Vítreo permite obtener las embuticiones previas al proceso de enlozado. Y el Acero para Estampado y Embutición garantiza su aptitud para ser deformado por embutición o por estampado en procesos industriales, dejando la pieza final con buena resistencia a golpes, abrasión y uso en general. El Acero sin recocer mantiene un alto grado de acritud en su estructura interna, tiene alta dureza superficial y baja capacidad de deformación.

•         ZINCALUM EN PLANCHAS O ROLLOS

Este producto consiste en una delgada lámina de acero, revestida por ambas caras por una capa de Aluminio y Zinc (Al-Zn), aplicada mediante proceso continuo, lo que le otorga una resistencia a la corrosión única en su tipo. Ambos, Aluminio y Zinc, protegen el acero formando una barrera entre éste y el medio ambiente. El Aluminio es particularmente estable ya que sus óxidos en la superficie son insolubles y ello proporciona una excelente resistencia a la corrosión a largo plazo. Adicionalmente, el Zinc protege el acero corroyéndose preferentemente -fenómeno conocido como "acción de sacrificio"-. Así, da protección a las rayaduras, bordes cortados, perforaciones y otras áreas expuestas. El efecto combinado de estos dos elementos protectores en la proporción 55% Al, demostró ser la mejor defensa contra la corrosión.

•         HOJALATA ELECTROLÍTICA EN LAMINAS Y ROLLOS

Es una lámina de acero, de espesor igual o inferior a 0,35 mm., recubierta de estaño por ambas caras, por electrodeposición.aplicaciones: Fabricación de envases conserveros: lácteos, Hortofrutícola, productos del mar. Envases no conserveros en general: bandejas, envases de pintura, juguetes, pegamentos, etc. Láminas de espesor 0,18 a 0,30 mm. Largo de 487 a 950 mm. Ancho 700 a 950 mm. Rollos de 0,18 a 0,35 mm. de espesor, ancho de 700 a 950 mm. Peso entre 4,3 a 7,3 tons.

•         TUBULARES: TUBOS SOLDADOS POR ARCO SUMERGIDO

Es un producto plano de acero que por medios mecánicos se dobla sobre su eje longitudinal imaginario hasta alcanzar la circunferencia completa y luego se suelda longitudinalmente por fusión al arco eléctrico, en el cual el arco se produce dentro de un material granular de propiedades especiales que al fundirse y flotar sobre la zona del metal fundido lo protege contra la acción de los gases atmosféricos. Dependiendo de las dimensiones finales del tubo de acero, puede estar constituido por uno o más tramos soldados circularmente y/o por varios paños en su manto, soldados longitudinalmente.

V. Formación del acero: diagrama del hierro-carbono

En el diagrama de equilibro, o de fases, Fe-C se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones por métodos diversos.

·       Microconstituyentes

El hierro puro presenta tres estados alotrópicos a medida que se incrementa la temperatura desde la ambiente:

Hasta los 911 °C, el hierro ordinario, cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y recibe la denominación de hierro α o ferrita. Es un material dúctil y maleable responsable de la buena forjabilidad de las aleaciones con bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los 770 °C (temperatura de Curie a la que pierde dicha cualidad). La ferrita puede disolver muy pequeñas cantidades de carbono.

Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el sistema cúbico centrado en las caras (FCC) y recibe la denominación de hierro γ o austenita. Dada su mayor compacidad la austenita se deforma con mayor facilidad y es paramagnética.

Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en el sistema cúbico centrado en el cuerpo y recibe la denominación de hierro δ que es en esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red mayor por efecto de la temperatura.

A mayor temperatura el hierro se encuentra en estado líquido.

Si se añade carbono al hierro, sus átomos podrían situarse simplemente en los intersticios de la red cristalina de éste último; sin embargo en los aceros aparece combinado formando carburo de hierro (Fe3C), es decir, un compuesto químico definido y que recibe la denominación de cementita de modo que los aceros al carbono están constituidos realmente por ferrita y cementita.

·       Transformación de la austenita

Zona de los aceros (hasta 2% de carbono) del diagrama de equilibrio metaestable hierro-carbono. Dado que en los aceros el carbono se encuentra formando carburo de hierro se han incluido en abscisas las escalas de los porcentajes en peso de carbono y de carburo de hierro (en azul).El diagrama de fases Fe-C muestra dos composiciones singulares:

Un eutéctico (composición para la cual el punto de fusión es mínimo) que se denomina ledeburita y contiene un 4,3% de carbono (64,5 % de cementita). La ledeburita aparece entre los constituyentes de la aleación cuando el contenido en carbono supera el 2% (región del diagrama no mostrada) y es la responsable de la mala forjabilidad de la aleación marcando la frontera entre los aceros con menos del 2% de C (forjables) y las fundiciones con porcentajes de carbono superiores (no forjables y fabricadas por moldeo). De este modo se observa que por encima de la temperatura crítica A3 los aceros están constituidos sólo por austenita, una solución sólida de carbono en hierro γ y su microestructura en condiciones de enfriamiento lento dependerá por tanto de las transformaciones que sufra ésta.

Un eutectoide en la zona de los aceros, equivalente al eutéctico pero en estado sólido, donde la temperatura de transformación de la austenita es mínima. El eutectoide contiene un 0,77 %C (13,5% de cementita) y se denomina perlita. Está constituido por capas alternas de ferrita y cementita, siendo sus propiedades mecánicas intermedias entre las de la ferrita y la cementita.

La existencia del eutectoide permite distinguir dos tipos de aleaciones de acero:

Aceros hipoeutectoides (< 0,77% C). Al enfriarse por debajo de la temperatura crítica A3 comienza a precipitar la ferrita entre los granos (cristales) de austenita y al alcanzar la temperatura crítica A1 la austenita restante se transforma en perlita. Se obtiene por tanto a temperatura ambiente una estructura de cristales de perlita embebidos en una matriz de ferrita.

Aceros hipereutectoides (>0,77% C). Al enfriarse por debajo de la temperatura crítica se precipita el carburo de hierro resultando a temperatura ambiente cristales de perlita embebidos en una matriz de cementita.

·       Otros microconstituyentes

Las texturas básicas descritas (perlíticas) son las obtenidas enfriando lentamente aceros al carbono, sin embargo modificando las condiciones de enfriamiento (base de los tratamientos térmicos) es posible obtener estructuras cristalinas diferentes:

La martensita es el constituyente típico de los aceros templados y se obtiene de forma casi instantánea al enfriar rápidamente la austenita. Es una solución sobresaturada de carbono en hierro alfa con tendencia, cuanto mayor es el carbono, a la sustitución de la estructura cúbica centrada en el cuerpo por tetragonal centrada en el cuerpo. Tras la cementita (y los carburos de otros metales) es el constituyente más duro de los aceros.

Velocidades intermedias de enfriamiento dan lugar a la bainita, estructura similar a la perlita formada por agujas de ferrita y cementita pero de mayor ductilidad y resistencia que aquélla.

También se puede obtener austenita por enfriamiento rápido de aleaciones con elementos gammágenos (que favorecen la estabilidad del hierro γ) como el níquel y el manganeso, tal es el caso por ejemplo de los aceros inoxidables austeníticos.

Antaño se identificaron también la sorbita y la troostita que han resultado ser en realidad perlitas de muy pequeña distancia interlaminar por lo que dichas denominaciones han caído en desuso.

 

VI. Tipos de Aceros

•         Acero aleado o especial: Acero al que se han añadido elementos no presentes en los aceros al carbono o en que el contenido en magnesio o silicio se aumenta más allá de la proporción en que se halla en los aceros al carbono.

•         Acero autotemplado: Acero que adquiere el temple por simple enfriamiento en el aire, sin necesidad de sumergirlo en aceite o en agua. Este efecto, que conduce a la formación de una estructura martensitica muy dura, se produce añadiendo constituyentes de aleación que retardan la transformación de la austenita en perlita.

•         Acero calmado o reposado: Acero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo, mediante la adición de manganeso, silicio o aluminio. Con este procedimiento se obtienen lingotes perfectos, ya que casi no hay producción de gases durante la solidificación, lo que impide que se formen sopladuras.

•         Acero de construcción: Acero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, níquel, molibdeno y vanadio.

•         Acero de rodamientos: Acero de gran dureza y elevada resistencia al desgaste; se obtiene a partir de aleaciones del 1% de carbono y del 2% de cromo, a las que se somete a un proceso de temple y revenido. Se emplea en la construcción de rodamientos a bolas y en general, para la fabricación de mecanismos sujetos al desgaste por fricción.

•         Acero dulce Denominación general para todos los aceros no aleados, obtenidos en estado fundido.

•         Acero duro: Es el que una vez templado presenta un 90% de martensita. Su resistencia por tracción es de 70kg/mm2 y su alargamiento de un 15%. Se emplea en la fabricación de herramientas de corte, armas y utillaje, carriles, etc. En aplicaciones de choque se prefiere una gradación de dureza desde la superficie al centro, o sea, una sección exterior resistente y dura y un núcleo más blando y tenaz.

•         Acero efervescente: Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de verterlo en los moldes. Contiene gran cantidad de sopladuras, pero no grietas.

•         Acero fritado: El que se obtiene fritando una mezcla de hierro pulverizado y grafito, o también por carburación completa de una masa de hierro fritado.

•         Acero fundido o de herramientas: Tipo especial de acero que se obtiene por fusión al crisol. Sus propiedades principales son:

1) resistencia a la abrasión

2) resistencia al calor

3) resistencia al choque

4) resistencia al cambio de forma o a la distorsión al templado

5) aptitud para el corte

Contienen de 0,6 a 1,6% de carbono y grandes proporciones de metales de aleación: tungsteno, cromo, molibdeno, etc.

•         Acero indeformable: El que no experimenta prácticamente deformación geométrica tanto en caliente( materias para trabajo en caliente ) como en curso de tratamiento térmico de temple( piezas que no pueden ser mecanizadas después del templado endurecedor)

•         Acero inoxidable: Acero resistente a la corrosión, de una gran variedad de composición, pero que siempre contiene un elevado porcentaje de cromo (8-25%). Se usa cuando es absolutamente imprescindible evitar la corrosión de las piezas. Se destina sobre todo a instrumentos de cirugía y aparatos sujetos a la acción de productos químicos o del agua del mar (alambiques, válvulas, paletas de turbina, cojinetes de bolas, etc.)

•         Acero magnético: Aquel con el que se fabrican los imanes permanentes. Debe tener un gran magnetismo remanente y gran fuerza coercitiva. Los aceros de esta clase, tratándose aplicaciones ordinarias, contienen altos porcentajes de tungsteno (hasta el 10%) o cobalto(hasta el 35% ).Para aparatos de calidad se emplean aceros de cromo-cobalto o de aluminio-níquel (carstita, coercita).

•         Acero no magnético: Tipo de acero que contiene aproximadamente un 12% de manganeso y carece de propiedades magnéticas.

•         Acero moldeado: Acero de cualquier clase al que se da forma mediante el relleno del molde cuando el metal esta todavía líquido. Al solidificar no trabajado mecánicamente.

•         Acero para muelles: Acero que posee alto grado de elasticidad y elevada resistencia a la rotura. Aunque para aplicaciones corrientes puede emplearse el acero duro, cuando se trata de muelles que han de soportar fuertes cargas y frecuentes esfuerzos de fatiga se emplean aceros al silicio con temple en agua o en aceite y revenido.

•         Acero pudelado: Acero no aleado obtenido en estado pastoso.

•         Acero rápido: Acero especial que posee gran resistencia al choque y a la abrasión. Los más usados son los aceros tungsteno, al molibdeno y al cobalto, que se emplean en la fabricación de herramientas corte.

•         Acero refractario: Tipo especial de acero capaz de soportar agentes corrosivos a alta temperatura.

•         Acero suave: Acero dúctil y tenaz, de bajo contenido de carbono. También se obtiene este tipo de acero, fácil de trabajar en frió, aumentando el porcentaje de fósforo (aumentando un 0,15%) y de azufre (hasta un 0,2%). Tiene una carga de rotura por tracción de unos 40 kg/mm2, con un alargamiento de un 25%.

•         Aceros comunes: Los obtenidos en convertidor o en horno Siemens básico.

•         Aceros finos: Los obtenidos en horno Siemens ácido, eléctrico, de inducción o crisol.

•         Aceros forjados: Los aceros que han sufrido una modificación en su forma y su estructura interna ante la acción de un trabajo mecánico realizado a una temperatura superior a la de recristalización.