Fundamentos de la Ciencia de Materiales: Aceros y Propiedades Mecánicas Esenciales

Aceros: Clasificación y Tipos Fundamentales

Existen dos tipos principales de aceros:

• Aceros al carbono
• Aceros aleados

Aceros al Carbono

Los aceros al carbono se clasifican en tres tipos principales según su porcentaje de carbono:

Acero de Bajo Carbono (0.008%C – 0.25%C)

Propiedades:

• Son dúctiles.
• Buena soldabilidad.
• Son maquinables.
• Baja resistencia a la fatiga.

Acero de Medio Carbono (0.25%C – 0.60%C)

Propiedades:

• Buena resistencia.
• Buena soldabilidad.
• Son dúctiles.
• Buena maquinabilidad.

Acero de Alto Carbono (0.6%C – 2.11%C)

Propiedades:

• Muy duros.
• Frágiles.
• Baja soldabilidad.
• Se pueden deformar en frío o en caliente.

Aceros Aleados

Los aceros aleados son aquellos que contienen otros materiales (elementos de aleación) para aumentar sus propiedades, especialmente la resistencia.

Ventajas de los Aceros Aleados

• Mayor resistencia que los aceros al carbono.
• Mayor límite elástico.
• Elevada resistencia a la corrosión.
• Mayor dureza en caliente.

Clasificación de Aceros Inoxidables

Los aceros inoxidables se clasifican en cuatro grupos principales:

1. Aceros Inoxidables Ferríticos
2. Aceros Inoxidables Martensíticos
3. Aceros Inoxidables Austeníticos
4. Aceros Inoxidables Dúplex

1. Aceros Inoxidables Ferríticos

• Contienen hasta 30% de Cromo (Cr) y menos de 0.12% de Carbono (C).
• Cristalizan en la estructura Cúbica Centrada en el Cuerpo (BCC).
• Tienen buena resistencia mecánica.
• Ductilidad moderada.
• Se pueden deformar en frío.

2. Aceros Inoxidables Martensíticos

• Contienen aproximadamente 17% de Cr y entre 0.5%C y 1.0%C.
• Al calentarse a 1200°C, producen 100% austenita.
• Se templan en aceite y se transforman en martensita.
• Se les aplica el revenido para obtener alta resistencia y dureza.
• Tienen buena resistencia mecánica.

3. Aceros Inoxidables Austeníticos

• Poseen excelente ductilidad.
• Pueden deformarse en frío para obtener mayor resistencia que los ferríticos.
• No son magnéticos.

Propiedades Mecánicas Fundamentales de los Materiales

Cohesión

Se define como la resistencia que oponen las moléculas de los materiales a separarse unas de otras.

Maleabilidad y Ductilidad

• Maleabilidad: Es la capacidad de los materiales de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de compresión.
• Ductilidad: Es la capacidad de los materiales de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de tracción.

Dureza

Se define como la resistencia que opone un cuerpo a ser rayado o penetrado por otro.

Tenacidad y Fragilidad

• Un material es frágil si su rotura se produce repentinamente y sin previa deformación.
• Un material es tenaz si la rotura se produce después de una deformación plástica.

Fatiga

Se define como la resistencia a la rotura de un material sometido a esfuerzos variables tanto en magnitud como en sentido.

Resiliencia

Se define como la capacidad de un material de absorber energía en la zona elástica al someterlo a un esfuerzo de rotura.

Resistencia Mecánica

Se define como la capacidad de un material para soportar una carga externa.