Catálogo de aceros aleados
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¿Qué es el acero aleado?
El acero aleado es un tipo de acero que obtiene las propiedades mecánicas deseadas añadiendo uno o más elementos (además del carbono). A diferencia del acero al carbono común, compuesto principalmente de hierro y carbono y con pequeñas cantidades de oligoelementos como manganeso, silicio y fósforo, el acero aleado mejora sus características de rendimiento añadiendo elementos específicos dentro de un rango controlado.
El concepto es algo flexible, ya que históricamente se ha distinguido del acero al carbono ordinario por si su contenido de manganeso supera el 21TP₃T o si contiene otros elementos específicos en una concentración de al menos 0,11TP₃T a 0,51TP₃T. Sin embargo, con las mejoras en la pureza del acero, incluso adiciones tan bajas como 0,0051TP₃T pueden tener un impacto significativo en las propiedades mecánicas, lo que ha dado lugar a la aparición de aceros microaleados o de baja aleación de alta resistencia (HSLA).
Elementos de aleación y sus efectos
Los principales elementos de aleación suelen ser silicio (Si), manganeso (Mn), níquel (Ni), cromo (Cr), molibdeno (Mo), tungsteno (W), vanadio (V), cobalto (Co), boro (B), cobre (Cu), aluminio (Al), titanio (Ti) y niobio (Nb). Estos elementos se añaden para modificar la estructura y las propiedades del acero.
- Manganeso (Mn)Aumenta la templabilidad. También puede actuar como estabilizador de austenita.
- Silicio (Si):Actúa como desoxidante y puede aumentar la resistencia y la templabilidad.
- Níquel (Ni)Proporciona resistencia y mejora la templabilidad mediante temple y revenido. También mejora la tenacidad a baja temperatura y puede actuar como estabilizador de austenita.
- Cromo (Cr)Es crucial para la resistencia a la corrosión en aceros inoxidables al formar una capa pasiva. También contribuye a la templabilidad y forma carburos duros.
- Molibdeno (Mo): Favorece la templabilidad, forma carburos duros y puede reducir la fragilización por revenido. También contribuye a las propiedades a temperatura elevada y a los valores de tensión de ruptura.
- Vanadio (V):Fortalece el acero formando precipitados de carbonitruro de vanadio y es un potente elemento de templabilidad.
- Tungsteno (W):Forma carburos muy duros y proporciona resistencia a las influencias del revenido.
- Aluminio (Al)Se utiliza como desoxidante y puede restringir el crecimiento del grano. En aleaciones de nitruración específicas, se combina con amoníaco para formar compuestos estables y duros. También puede promover la formación de una capa pasiva en ciertos aceros.
- Boro (B):Se utiliza para aumentar la templabilidad.
- Cobre (Cu):Puede mejorar la resistencia a la corrosión atmosférica.
Clasificación
- Cantidad de elementos de aleación:
- Aceros de baja aleaciónEl contenido total de aleación es generalmente inferior a 5% en peso de TP3T. Algunas definiciones lo amplían a menos de 8% en peso de TP3T. Se utilizan cuando los requisitos de resistencia superan la capacidad de los aceros al carbono, ofreciendo mayor tenacidad y templabilidad.
- Aceros de aleación media:El contenido total de aleación normalmente está en el rango de 5 a 10 wt%.
- Aceros de alta aleaciónEl contenido total de aleación es superior al 10 % en peso de TP3T. Esta categoría incluye aceros inoxidables, aceros para herramientas y aceros resistentes al calor.
- Composición:Clasificados por los elementos de aleación dominantes, como aceros al níquel, aceros al cromo, aceros Cr-Ni o aceros Cr-Ni-Mo.
- Microestructura:Clasificados por la microestructura predominante, como aceros martensíticos, austeníticos o bainíticos.
- Aplicación:Categorizados según sus usos específicos, como acero resistente a la corrosión, acero resistente al calor, acero magnético o acero para herramientas.
Propiedades
- Mayor resistencia y durezaLos elementos de aleación pueden mejorar la resistencia y la dureza de los materiales, pero generalmente se requiere un tratamiento térmico posterior para aprovechar estas propiedades por completo.
- Templabilidad mejoradaLos elementos de aleación permiten endurecer el acero mediante secciones transversales más gruesas y utilizando medios de temple más suaves (como aceite o aire en lugar de agua), lo que reduce el riesgo de deformación o agrietamiento. Los elementos de aleación ralentizan la velocidad de transformación de austenita a martensita.
- Mejor durezaMuchos de ellos ofrecen una dureza mejorada.
- Resistencia al ablandamiento por revenidoLos elementos de aleación mejoran la resistencia del acero al ablandamiento cuando se somete a temperaturas de revenido.
- Propiedades mejoradas a altas y bajas temperaturasPuede mantener la resistencia y el rendimiento en un rango más amplio de temperaturas, desde temperaturas criogénicas hasta temperaturas elevadas.
- Mayor resistencia a la corrosión y la oxidaciónElementos como el cromo son vitales para la resistencia a la corrosión, ya que forman una capa pasiva. El aluminio, el cromo y el silicio, presentes como elementos de aleación, pueden alterar la composición de los óxidos superficiales para aumentar su protección.
- Resistencia al desgasteCiertos aceros aleados presentan una resistencia superior al desgaste, particularmente aquellos que contienen elementos que forman carburos duros.
- Cualidades especialesSe producen en diversas calidades para aplicaciones específicas, como calidad para cojinetes, calidad para cabezales en frío, calidad aeronáutica y calidad para recipientes a presión, cada una con estrictos requisitos de composición, solidez interna e integridad superficial.
Soldabilidad
Generalmente es más difícil de soldar que el acero al carbono común. Si no se manipula correctamente, es propenso al endurecimiento, la fragilización y el agrietamiento. Puede requerir precalentamiento antes de soldar, y se recomienda un proceso de soldadura con bajo contenido de hidrógeno. El acero aleado utilizado para soldar suele tener un bajo contenido de carbono, generalmente inferior a 0,251 TP₃T y, a menudo, inferior a 0,151 TP₃T.
Aplicaciones
- Automotriz y aeroespacial: Se utiliza para componentes de motores, trenes de aterrizaje, componentes estructurales, etc. Por ejemplo, AISI Los aceros 4140 y 4340 se utilizan comúnmente para ejes y bastidores.
- Equipo pesado y construcción: se utiliza en vigas, tanques de almacenamiento, plataformas de perforación y equipos de transporte.
- Oleoductos: Se emplean para el transporte seguro de petróleo y gas.
- Piezas de máquinas: engranajes, ejes, ejes, cojinetes y piezas sometidas a grandes esfuerzos.
Preguntas frecuentes
El acero aleado es un tipo de acero al que se le añaden intencionalmente uno o más elementos, además del carbono habitual y las cantidades comunes de manganeso, silicio y cobre, para lograr propiedades deseadas como mayor resistencia, dureza o resistencia a la corrosión.
Depende del acero de aleación específico. Si bien los aceros de baja aleación generalmente no se consideran resistentes a la corrosión, algunos están diseñados para mejorar la resistencia a la corrosión atmosférica. Los aceros inoxidables, una subcategoría importante de los aceros de alta aleación, están diseñados específicamente para resistir la corrosión gracias a su contenido de cromo, que forma una capa pasiva protectora.
Sí, los aceros aleados son conocidos por su excelente resistencia y tenacidad. Están diseñados para ofrecer mejores propiedades mecánicas que los aceros al carbono convencionales.
El acero aleado es un tipo de metal, generalmente más resistente que el acero al carbono y muchos metales puros. La adición de elementos de aleación mejora significativamente propiedades como la resistencia y la tenacidad.
Depende del tipo específico y la microestructura. Los aceros inoxidables ferríticos son magnéticos. Los aceros inoxidables austeníticos suelen ser no magnéticos en su estado recocido, pero pueden volverse parcialmente magnéticos tras el trabajo en frío. Los aceros inoxidables martensíticos son magnéticos.
El acero de baja aleación es un tipo de acero que contiene elementos de aleación agregados intencionalmente, como níquel, cromo o molibdeno, con un contenido de aleación total generalmente menor a 5% a 8%, lo que ofrece propiedades mecánicas superiores a los aceros al carbono simples.
Los aceros aleados son muy fuertes y están diseñados para tener propiedades mecánicas superiores, como alto rendimiento y resistencia a la tracción, en comparación con los aceros al carbono simples, especialmente después de un tratamiento térmico adecuado.
El acero aleado está hecho principalmente de hierro y carbono, con elementos de aleación específicos agregados intencionalmente, como manganeso, silicio, níquel, cromo, molibdeno, vanadio y otros, para lograr las propiedades deseadas.
Los aceros de baja aleación generalmente no se consideran resistentes a la corrosión y pueden deslustrarse u oxidarse. Sin embargo, ciertos aceros aleados, en particular los aceros inoxidables (un tipo de acero de alta aleación), están diseñados específicamente para resistir la corrosión y el deslustre debido a su contenido de cromo.
Sí, el acero inoxidable es un tipo de acero de alta aleación, que se distingue por su alto contenido de cromo (al menos 10,5% a 11% de cromo), que le proporciona resistencia a la corrosión.
No, el acero de aleación y el aluminio son materiales metálicos distintos; el acero de aleación se basa principalmente en hierro, mientras que el aluminio se basa en aluminio, con diferencias significativas en densidad, resistencia típica y elementos de aleación.
Los aceros aleados generalmente son más fuertes que las aleaciones de aluminio, especialmente después del tratamiento térmico, aunque algunas aleaciones de aluminio de alta resistencia pueden ofrecer relaciones resistencia-peso comparables debido a su densidad significativamente menor.
El acero aleado es generalmente más fuerte que el acero al carbono simple porque contiene elementos de aleación específicos que mejoran propiedades como la templabilidad, la resistencia y la tenacidad, especialmente después de un tratamiento térmico adecuado.
Sí, la mayoría de los aceros aleados se pueden soldar, pero el proceso a menudo requiere procedimientos específicos, como controlar el contenido de carbono, usar métodos con bajo contenido de hidrógeno y potencialmente precalentamiento o tratamientos térmicos posteriores a la soldadura para controlar la susceptibilidad a las grietas y lograr las propiedades deseadas.
Los aceros aleados se pueden cortar utilizando diversos métodos, pero generalmente son más difíciles de cortar que los aceros al carbono simples; pueden requerirse técnicas específicas, como la adición de fundente o la inyección de hierro para aceros inoxidables, para obtener resultados óptimos.
La "calidad" del acero se refiere a su idoneidad para una aplicación o proceso de fabricación específico, no necesariamente a su superioridad intrínseca. Por lo tanto, un acero aleado se considera de "buena calidad" si cumple con los requisitos específicos de su aplicación prevista.
Ninguno es intrínsecamente "mejor"; su idoneidad depende de la aplicación. Los aceros aleados se diseñan principalmente para mejorar sus propiedades mecánicas, como alta resistencia, dureza y tenacidad, a menudo mediante tratamiento térmico. Los aceros inoxidables, un tipo de acero de alta aleación, se seleccionan específicamente por su superior resistencia a la corrosión debido a su contenido de cromo, que forma una capa pasiva, y también ofrecen buenas propiedades mecánicas. El acero inoxidable suele ser más caro.
Los aceros aleados generalmente no se consideran resistentes a la corrosión. Para la manipulación de alimentos, aceros inoxidables Se prefieren debido a su excelente resistencia a la corrosión y su capacidad para prevenir la liberación de iones metálicos en los alimentos.
Los aceros aleados son generalmente superiores a los aceros de hierro o carbono para aplicaciones que requieren propiedades mejoradas. Si bien los aceros de carbono son ampliamente utilizados y económicos para usos generales, los aceros aleados incorporan elementos que mejoran significativamente la resistencia, la templabilidad, la tenacidad, la resistencia al desgaste y el rendimiento a temperaturas extremas, superando así las limitaciones de los aceros de carbono.
Las desventajas incluyen un mayor costo en comparación con los aceros al carbono simples, procesos de fabricación y tratamiento térmico más complejos, potencial de dificultad para la maquinabilidad (ya que los elementos de aleación suelen reducirla), mayor tendencia a la retención de austenita y tensiones internas después del tratamiento térmico, y susceptibilidad a la fragilidad por revenido debido a ciertas impurezas. Además, si bien algunos aceros aleados ofrecen una mejor resistencia a la corrosión atmosférica, no suelen igualar la resistencia a la corrosión en general de los aceros inoxidables.
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