Aceros y fundiciones: clasificación, propiedades, corrosión y tratamientos térmicos

Clasificación de los aceros

Clasificación de los aceros: En función del porcentaje de carbono y de otras características se distinguen diversos tipos de aceros.

En función del porcentaje de C

• Aceros hipoeutectoides
• Aceros eutectoides
• Aceros hipereutectoides

En función de su constitución externa

• Aceros perlíticos: constituidos, después del enfriamiento, por perlita y ferrita; dependiendo del porcentaje de carbono, la proporción de ferrita y perlita varía.
• Aceros martensíticos: formados en su mayor parte por martensita.
• Aceros austeníticos: constituidos por austenita.
• Aceros ferríticos: formados por ferrita.

En función de su composición

• Aceros al carbono: aleación de Fe–C.
• Aceros aleados: aleación de Fe–C con elementos de aleación o impurezas que modifican sus propiedades.

Propiedades de las fundiciones

• Son aleaciones férricas con un porcentaje de carbono mayor al 2,11%. No son forjables.
• No son dúctiles, no son maleables y sueldan con dificultad.
• Tienen menor densidad en comparación con algunos aceros.
• Tienen tendencia a la formación de grafito.

Tipos de corrosión

• Oxidación directa: resultado de la combinación de los átomos metálicos con los de la sustancia agresiva.
• Corrosión electroquímica o corrosión en líquidos: el metal es atacado por un agente corrosivo en presencia de un electrolito.

Conceptos básicos

• Ánodo: metal que cede electrones y se corroe.
• Cátodo: receptor de electrones.
• Electrolito: líquido que está en contacto con el ánodo y el cátodo; debe ser conductor eléctrico. Este líquido proporciona el medio a través del cual se asegura el desplazamiento de cargas eléctricas desde el ánodo hasta el cátodo.

Temple

Temple: se utiliza para obtener un tipo de acero de alta dureza llamado martensita. Se trata de elevar la temperatura del acero hasta una temperatura cercana a 1000 °C y posteriormente someterlo a enfriamientos rápidos, bruscos o continuos en agua, aceite o aire.

Ensayo de templabilidad (Jominy)

Ensayo de templabilidad o Jominy: consiste en templar una muestra estándar de acero llamada probeta con un chorro de agua de caudal y temperatura constantes. La temperatura de la probeta se eleva y se proyecta el chorro de agua por uno de los extremos de la probeta. Ese extremo de la probeta se enfriará rápidamente, sufriendo el temple y será más duro que el otro extremo. La curva de templabilidad asegura que si la dureza disminuye rápidamente conforme nos alejamos del extremo templado, el acero tendrá una templabilidad baja, mientras que los aceros cuyas curvas son casi horizontales serán de alta templabilidad.

Revenido

Revenido: es el tratamiento térmico que sigue al temple. El revenido consiste en calentar la pieza templada hasta cierta temperatura para reducir las tensiones internas que tiene el acero martensítico. De este modo evitamos que el acero sea frágil, sacrificando un poco la dureza. La velocidad de enfriamiento es por lo general rápida.

Recocido

Recocido: consiste en calentar un material hasta una temperatura dada y, posteriormente, enfriarlo lentamente. Se utiliza, al igual que en el caso anterior, para suprimir los defectos del temple.

Normalizado

Normalizado: se emplea para eliminar tensiones internas sufridas por el material tras una conformación mecánica, tales como una forja o laminación, y para conferir al acero unas propiedades que se consideran normales para su composición.

Tratamientos termoquímicos

• Cementación: consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de los aceros. Se mejora la dureza superficial y la resistencia al desgaste.
• Nitruración: consiste en endurecer la superficie de los aceros y fundiciones. Las durezas son elevadas y tienen alta resistencia a la corrosión.
• Cianuración o carbonitruración: se trata de endurecer la superficie del material introduciendo carbono y nitrógeno.
• Sulfinación: se trata de introducir en la superficie del metal azufre, nitrógeno y carbono en aleaciones férricas y de cobre. Aumenta la resistencia al desgaste, favorece la lubricación y disminuye el coeficiente de rozamiento.

Constituyentes de las aleaciones Fe–C

• Ferrita: prácticamente Fe. Tiene muy poca solubilidad de carbono, ya que apenas disuelve carbono.
• Cementita (Fe3C): la estructura cristalina es compleja; es del tipo ortorrómbica con 12 átomos de hierro y 4 átomos de carbono por celda.
• Perlita: mezcla eutectoide de ferrita y cementita. Tiene propiedades intermedias.
• Austenita: solución sólida de inserción de carbono en Fe, con un máximo porcentaje de carbono determinado por la diagrama Fe–C.
• Ledeburita: mezcla eutéctica de austenita y cementita (Austenita + Fe3C).
• Martensita: se obtiene por enfriamiento rápido de la austenita.