Guía completa de materiales y tratamientos térmicos

Aceros y Aleaciones: Propiedades y Aplicaciones

Clasificación de Aceros

F-1 1.1141; C-15. Acero para piezas de gran tenacidad. Bulones, ejes, engranajes. F-3 1.1158; C-25. Clavos, cadenas, tornillos. F-5 1.1730; C-45. Ejes, manguitos, cigüeñales.

Aceros Aleados

A-2 1.5755; 31NiCr14. Piezas sometidas a una gran torsión. E-4 1.8159; 51CrV4. Muelles y barras de torsión. D-2 1.5732; 15NiCr13. Engranajes, cajas de cambio, piñones. U-12 1.2379; X153CrMoV12. Rodillos de laminar roscas, peines de roscar. U-13 1.2842; 90MnCrV8. Útiles de roscados, brocas.

Propiedades de los Materiales

• Dureza: Resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados por otros.
• Elasticidad: Propiedad según la cual un cuerpo deformado por fuerzas exteriores, vuelve a su forma original al dejar de aplicar fuerza.
• Plasticidad: Capacidad que tienen los metales para adquirir deformaciones permanentes sin romperse.
• Tenacidad: Capacidad de resistir fuerzas exteriores a impacto.
• Fragilidad: Contrario a tenacidad.

Metales y sus Características

Hierro

Metal blando, dúctil. Peso de 7,8 gr/cmᵌ y punto de fusión 1540ºC.

Aceros

Precio bajo, del 0,1 a 1,76% de C.

Fundiciones

1,76 al 6,67% de C.

Elementos de Aleación y sus Efectos

• Carbono: Aumenta la resistencia y la dureza, disminuye la ductilidad y la resiliencia.
• Cromo: Aumenta la resistencia, la dureza y la resistencia a la corrosión, disminuye la elasticidad.
• Manganeso: Aumenta la resistencia al golpe y al desgaste, disminuye la facilidad de corte.
• Molibdeno: Aumenta la resistencia a altas temperaturas, la dureza y facilita el temple.
• Níquel: Aumenta la resistencia y la tenacidad.
• Vanadio: Aumenta la resistencia a altas temperaturas.

Estructuras Cristalinas

• Cúbica centrada en el cuerpo: Estructura que presenta el hierro alfa y delta y la de casi todos los metales de la tabla periódica.
• Cúbica centrada en las caras: Estructura muy compacta y del hierro gamma.
• Hexagonal compacta: La celda unitaria es un prisma recto de base hexagonal.

Otros Metales y Aleaciones

Cobre

Material rojo, dúctil y maleable. 1083ºC y peso 8,9 gr/cmᵌ, muy buen conductor, las aleaciones más comunes son, el bronce y los latones.

Latones

Aleaciones de cobre y zinc, barras para tornillería y en piezas de maquinaria.

Bronces

Aleaciones de cobre y estaño, tienen una gran resistencia a la corrosión.

Aluminio

Metal blando, dúctil y maleable. Punto de fusión 658ºC y peso de 2,7 gr/cmᵌ, buen conductor de calor. Aleaciones para fundir o para laminar.

Procesos de Fabricación y Tratamientos Térmicos

Sinterizado

Se mezclan polvos metálicos, se apretan con prensas y después se pasa por un horno, después se realiza un tratamiento térmico (temple, cementado…). Se pueden hacer formas complejas sin mecanizar la pieza. Tiene una elevada precisión, y un buen acabado superficial. El 80-90% de la pieza es material macizo y la separación que hay entre los poros se puede lubricar, así la pieza queda autolubricada.

Temple

Aumentar la dureza, para aceros, calentar el material y enfriarlo.

• Temperatura límite de calentamiento: Mínima necesaria para la transformación a austenita, esto se puede saber por los colores que va adquiriendo la pieza.
• Grado de templabilidad: Facilidad con la que el temple penetra hasta el interior de la pieza.
• Tiempo de calentamiento: Para la transformación a austenita.
• Velocidad crítica de enfriamiento: Es de forma brusca, se puede utilizar agua, aceite, baños o el aire, hay que tener en cuenta los márgenes, ya que se pueden generar tensiones internas. Temple continuo, temple escalonado, temple superficial.

Revenido

Reducir y contrarrestar los efectos producidos por el temple, suavizar la fragilidad y las tensiones internas que se generan. Se puede realizar mediante calor interno, temple interrumpido o por calor externo.

Recocido

Recocer el material elevándolo a una temperatura y enfriarlo muy lentamente, trata de ablandar, afinar el grano y eliminar tensiones internas. Recocido supercrítico, recocido subcrítico.

Normalizado

Dotar al material con unas condiciones normales, se hace previo al temple en piezas pequeñas, sirven para deshacer tratamientos hechos anteriormente.