Química y Propiedades de los Aceros: Elementos, Aleaciones y Aplicaciones

Elementos de Inserción y sus Efectos en los Aceros

Los elementos de inserción tienen efectos significativos en las propiedades de los aceros:

• Hidrógeno (H₂): Da lugar a la formación de “manchas brillantes” o “copos” que reducen la tenacidad y ductilidad de los aceros. Aparece en grandes secciones y es el único que está en el acero en estado “sólido”. Se emplea un recocido a 600ºC para difundirlo y eliminarlo.
• Nitrógeno (N₂): Reduce la ductilidad y comunica fragilidad a los aceros. Se suele encontrar en forma combinada, formando nitruros.
• Oxígeno (O₂): Siempre aparece combinado, formando óxidos o silicatos. Facilita la formación de inclusiones no metálicas. Su presencia resta propiedades mecánicas.

Elementos Alfágenos y Gammágenos en la Aleación de Aceros

Los elementos de aleación se clasifican según su efecto en las fases del acero:

• Alfágenos (Ferritizantes): La presencia de estos elementos disminuye la distancia entre las temperaturas críticas A₄ y A₃. Provocan una ampliación de la zona de ferrita y disminuyen la austenita, aumentando la estabilidad de la ferrita. Con estructura BCC, los elementos alfágenos son: Cr, W, Mo, V, Al, Si, Ta, Nb.
• Gammágenos (Austenizantes): Son elementos que separan las temperaturas críticas A₄ y A₃. Con ellos aumenta la estabilidad de la fase de austenita, logrando el efecto contrario al de los alfágenos. Con estructura FCC, los elementos gammágenos son: Mn, Ni, Co, Cu, N y C.

Uso de Manganeso vs. Níquel para Austenización

Se utiliza más Manganeso (Mn) que Níquel (Ni) para austenizar aceros principalmente por razones económicas y de propiedades adicionales:

• El Níquel es considerablemente más caro que el Manganeso.
• El Manganeso es eficaz para asegurar la austenización.
• Además de austenizar, el Níquel aumenta significativamente la resistencia a la corrosión, una propiedad que puede no ser necesaria en todos los casos y que, si se requiere, implica añadir Níquel específicamente para ese fin, además de su efecto austenizante.

El Acero Invar (FeNi36) en la Misión Lunar de la NASA

La NASA seleccionó la marca de relojes Omega para su viaje a la Luna debido a que el modelo elegido estaba fabricado con Invar, también conocido como FeNi36 o Nirvarox. El Invar es una aleación compuesta principalmente por hierro (aproximadamente 64%) y níquel (aproximadamente 36%), con pequeñas cantidades de manganeso, muy poco carbono y algo de cromo.

Sus propiedades clave son:

• Bajo Coeficiente de Dilatación Térmica: Esta característica lo hace ideal para la fabricación de elementos de precisión, como la relojería, ya que las piezas mantienen muy buenas tolerancias dimensionales ante cambios de temperatura, tanto en procesos por vía seca como húmeda.
• Desventaja: El Invar presenta ser susceptible a la fluencia lenta (creep).

Efectos del Manganeso (Mn) en las Propiedades del Acero

El Manganeso tiene varios efectos importantes en las propiedades mecánicas y metalúrgicas de los aceros:

• Carga de Rotura: Endurece el acero, siendo aproximadamente 9 veces más efectivo que el Carbono en este aspecto.
• Carbono Equivalente (CE): Afecta al carbono equivalente en una proporción de 1/6, según la fórmula común para aceros al carbono y bajo aleación: CE = %C + %Mn/6 + (%Cr + %Mo + %V)/5 + (%Cu + %Ni)/15.
• Temperatura de Transición Frágil-Dúctil: Disminuye la temperatura de transición frágil-dúctil de los aceros, mejorando su tenacidad a bajas temperaturas.

Principales Países Productores Siderúrgicos en la UE

Los 4 países de la Unión Europea que más productos siderúrgicos producen, ordenados de mayor a menor producción, son:

1. Alemania
2. Italia
3. Francia
4. España

Consideraciones sobre el Acero F114

A continuación, se presentan algunas afirmaciones sobre el acero F114 para su consideración:

• Se puede templar en agua.
• Es perfectamente soldable.
• El diámetro crítico es menor que el de un acero aleado de temple.
• La dureza que posee después del temple depende fundamentalmente del porcentaje de martensita.

Nota: El documento original presenta estas afirmaciones sin indicar cuáles son correctas o incorrectas. Se listan tal cual para su revisión.

Propiedades del Acero AISI 1026 (Norma IHA)

Para un acero al carbono en estado normalizado AISI 1026:

• El acero correspondiente según la norma española IHA es el F112.
• Para calcular su resistencia a la tracción (R) en kg/mm² y su límite elástico (LE) en MPa, se pueden usar las siguientes fórmulas empíricas (considerando 1 kg/mm² ≈ 10 MPa):
  • Resistencia a la Tracción (R): R = (%C * 100 - 5) * 0.8 + 37 (en kg/mm²)
  • Límite Elástico (LE): LE = (%C * 100 - 5) * 0.6 + 25 (en kg/mm²)

Factores que Reducen la Temperatura de Transición Frágil-Dúctil

La temperatura de transición frágil-dúctil de los aceros es más baja cuanto menor sea el porcentaje de Carbono (%C) y menor sea el porcentaje de Fósforo (%P).