¿Que son los aceros? Son aleaciones de hierro – carbono
Aptas para ser deformadas en frío y en caliente y en las cuales el porcentaje de carbono no excede de 1.76% aunque en algunos casos especiales puede superar dicho limite, como sucede en ciertos aceros con un elevado contenido de carbono.
Clasificación de los aceros según su contenido de carbono
Según al porcentaje de carbono, los aceros se clasifican en:
- Aceros hipoeutectoides: Si su porcentaje de carbono es inferior al punto S (eutectoide); o sea al 0.89%.
- Aceros eutectoides: Si su porcentaje de carbono es igual al punto S.
- Aceros hipereutectoides: Si su porcentaje de carbono es superior al punto S.
Solubilidad de los aceros al carbono
Dentro de la actividad de la soldadura, los procesos general mente empleados son oxiacetilénicos y la soldadura por arco eléctrico.
El arco eléctrico se emplea básicamente en piezas de acero de cualquier contenido de carbono.
Es importante considerar la temperatura de aplicación de la soldadura, de acuerdo con el porcentaje de carbono del acero, por las transformaciones estructurales que puede sufrir.
Los procesos de soldadura se pueden llevar a cabo satisfactoriamente siguiendo los siguientes pasos.
- limpieza: La pieza debe estar totalmente limpia, libre de óxidos superficiales, lubricantes, etc., utilizando algún solvente adecuado.
- Biselar: El bisel apropiado de la junta va de acuerdo al espesor de material a soldar. Para esto, se puede biselar con algún medio mecánico y/o utilizando un electrodo para biselar
- Precalentamiento: El objetivo del precalentamiento es evitar una disipación demasiadas rápida del calor proporcionado por el arco eléctrico, es decir evitar un enfriamiento brusco que ocasione un transformación estructural en el acero. El precalentamiento será más o menos fuerte, de acuerdo al tamaño de la pieza, del espesor a unir y al contenido del carbono. En piezas pequeñas, el precalentamiento muchas veces será innecesario.
A continuación, se da una tabla que sirve como guía, basada en la formula de precalentamiento.
CONTENIDO DE %C TEMPÉRATURA ºC
0.5 - 0.30% 100C máx., (Alg. casos)
0.31 - 0.40% 100C - 200C
0.41 - 0.50% 200C - 300C
0.51 - 0.60% 300C - 400C
0.61 - 1.70% 400C - 550C
SOLDAR: Seleccionar el electrodo más adecuado, del menor diámetro posible, para usar el menor amperaje posible. Soldar con cordones cortos y alternados, para no elevar excesivamente la temperatura de la pieza. Martillar cada cordón, para alivianar las tensiones internas provocadas por la contracción del cordón de soldadura, cuando este se comienza a enfriar.
- Enfriamiento lento: Tiene como objetivo no permitir un enfriamiento brusco, que produzca un cambio estructural en la zona soldada. El enfriamiento lento asegura que éste sea uniforme en toda la pieza, equilibrando una contracción pareja. La pieza soldada se deja en un recipiente con asbesto, ceniza, cal, carboncillo, etc.
SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS DE BAJA ALEACION
Para soldar aceros de baja aleación es necesario seguir las siguientes recomendaciones:
- Limpieza: La zona a soldar debe estar libre de lubricantes, óxidos y suciedad, para lo cual es conveniente el uso de algún solvente.
- Biselar: El bisel debe ser apropiado al espesor del material a soldar; se puede hacer por medios mecánicos o con un electrodo para biselar.
- Precalentamiento: Para los aceros de baja aleación, el precalentamiento es necesario en muchos casos, siendo menor o mayor, dependiendo de las dimensiones y complejidad de la pieza.
A continuación, se dan unos valores con aceros de baja aleación más usados y su precalentamiento:
ACEROS AL NÍQUEL ACEROS AL NIQUEL – CROMO ACEROS AL MOLIBDENO
SAE 2015 Hasta 150c SAE 3115 100c - 200c SAE 4140 300c - 400c
SAE 4615 200c - 300c SAE 2340 200c - 350c SAE 3450 450c - 600c
SAE 4340 350c - 450c SAE 2320 100c - 250c SAE 3240 350c - 500c
Soldar: Para soldar los aceros de baja aleación es necesario seleccionar el electrodo más adecuado, usando el diámetro y al amperaje mínimos con cordones cortos y alterados, para evitar un sobrecalentamiento de la pieza innecesario. Martillar cada cordón para contrarrestar los efectos de la contracción y eliminarlas tensiones internas.
- Pos – calentamiento: En especial, para aquellas piezas que se recalentaron a mucha temperatura, es necesario dar un pos calentamiento a unos 100 grados mas que la temperatura de precalentamiento, con el objeto de unificar la temperatura en la pieza, evitando así las grietas y las tensiones internas.
- Enfriamiento lento: La pieza debe ponerse en un recipiente tapada con asbesto, cal, ceniza, etc. , de manera que su enfriamiento sea uniforme
SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS DE GRAN ALEACION
Los aceros con 12% de cromo son perfectamente soldables por el procedimiento oxiacetilénico con el empleo de un flujo, y sobre todo por arco eléctrico.
El metal de aportación esta constituido, en principio, con un acero del mismo tipo y el flujo decapante tiene por misión absorber el oxido de cromo; este flujo sensiblemente de la misma composición que el destinado ala soldadura de acero ausencia.
SOLDABILIDAD DE ACEROS FERRITICOS
Estos aceros son de tipo ferritico es decir de fase única y de y sin puntos de transformación.
Los aceros ferríticos comienzan apartar de una concentración de el 18-20% de cromo.
La ausencia de puntos de transformación conduce a la formación,
- Recalentamiento o por fusión de granos de gran tamaño; por tanto las uniones realizadas sobre estos aceros son muy frágiles.
- Desde este punto de vista podemos decir que la soldabilidad de estos aceros es mediocre.
- Se mejora la soldabilidad de aceros ferríticos al cromo mediante ciertos artificios como la introducción de nitrógeno que afina el grano en el momento de la solidificación, ya se sabe que los aceros ferriticos al cromo absorben el 0,60% de nitrógeno por fusión por arco.
- En resumen en las uniones por arco de aceros soldables no se sobrepasa la transformación además el proceso de por pasadas sucesivas estrechas produce una normalización no solo del metal fundido sino también de las zonas adyacentes del metal base.
- En las uniones por arco las estructuras iniciales experimentan una transformación mas fuerte a causa de un enfriamiento bastante mayor pero las pequeñas pasadas sucesivas atenúan este efecto y mejoran las características mecánicas.
- Los cordones por el reverso no experimentan ningún cambio conservan su estructura de fusión.
ACEROS AL NÍQUEL ACEROS AL NIQUEL – CROMO ACEROS AL MOLIBDENO
SAE 2015 Hasta 150c SAE 3115 100c - 200c SAE 4140 300c - 400c
SAE 4615 200c - 300c SAE 2340 200c - 350c SAE 3450 450c - 600c
SAE 4340 350c - 450c SAE 2320 100c - 250c SAE 3240 350c - 500c
Soldar: Para soldar los aceros de baja aleación es necesario seleccionar el electrodo más adecuado, usando el diámetro y al amperaje mínimos con cordones cortos y alterados, para evitar un sobrecalentamiento de la pieza innecesario. Martillar cada cordón para contrarrestar los efectos de la contracción y eliminarlas tensiones internas.
- Pos – calentamiento: En especial, para aquellas piezas que se recalentaron a mucha temperatura, es necesario dar un pos calentamiento a unos 100 grados mas que la temperatura de precalentamiento, con el objeto de unificar la temperatura en la pieza, evitando así las grietas y las tensiones internas.
- Enfriamiento lento: La pieza debe ponerse en un recipiente tapada con asbesto, cal, ceniza, etc. , de manera que su enfriamiento sea uniforme
SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS DE GRAN ALEACION
Los aceros con 12% de cromo son perfectamente soldables por el procedimiento oxiacetilénico con el empleo de un flujo, y sobre todo por arco eléctrico.
El metal de aportación esta constituido, en principio, con un acero del mismo tipo y el flujo decapante tiene por misión absorber el oxido de cromo; este flujo sensiblemente de la misma composición que el destinado ala soldadura de acero ausencia.
SOLDABILIDAD DE ACEROS FERRITICOS
Estos aceros son de tipo ferritico es decir de fase única y de y sin puntos de transformación.
Los aceros ferríticos comienzan apartar de una concentración de el 18-20% de cromo.
La ausencia de puntos de transformación conduce a la formación,
- Recalentamiento o por fusión de granos de gran tamaño; por tanto las uniones realizadas sobre estos aceros son muy frágiles.
- Desde este punto de vista podemos decir que la soldabilidad de estos aceros es mediocre.
- Se mejora la soldabilidad de aceros ferríticos al cromo mediante ciertos artificios como la introducción de nitrógeno que afina el grano en el momento de la solidificación, ya se sabe que los aceros ferriticos al cromo absorben el 0,60% de nitrógeno por fusión por arco.
- En resumen en las uniones por arco de aceros soldables no se sobrepasa la transformación además el proceso de por pasadas sucesivas estrechas produce una normalización no solo del metal fundido sino también de las zonas adyacentes del metal base.
- En las uniones por arco las estructuras iniciales experimentan una transformación mas fuerte a causa de un enfriamiento bastante mayor pero las pequeñas pasadas sucesivas atenúan este efecto y mejoran las características mecánicas.
- Los cordones por el reverso no experimentan ningún cambio conservan su estructura de fusión.
ALEACIONES HIERRO CARBONO
El acero es una aleación de hierro con una pequeña proporción de carbono, que comunica a aquel propiedades especiales tales como dureza y elasticidad. En general, también se pueden fabricar aceros con otros componentes como manganeso, niquel o cromo. El hierro es un constituyente fundamental de algunas de las más importantes aleaciones de la ingeniería.
Las aleaciones con contenido de C comprendido entre 0.03% y 1.76% tienen características muy bien definidas y se denominan aceros. Los aceros de cualquier proporción de carbono dentro de los límites citados pueden alearse con otros elementos, formando los denominados aceros aleados o aceros especiales. Algunos aceros aleados pueden contener excepcionalmente hasta el 2.5% de C. Los aceros generalmente son forjables, y es ésta una cualidad muy importante que los distingue. Si la proporción de C es superior a 1.76% las aleaciones de Fe-C se denominan fundiciones, siendo la máxima proporción de C aleado del 6.67%, que corresponde a la cementita pura. Las fundiciones, en general, no son forjables.
¿Cómo se produce el hierro?
Para producir el hierro, se deja caer por la parte superior de un gran horno, una carga de menas de hierro, coque y piedra caliza. En este horno se hace pasar una corriente de gases calientes a gran velocidad desde la parte baja de la cámara para realizar la combustión y la reducción del hierro. La carga desciende lentamente desde lo alto del horno hacia la base alcanzando temperaturas de hasta 3000 °F, este calor realiza la combustión del coque en su proceso de bajada. El hierro se funde y se va almacenando en la base del horno.
Para producir el hierro, se deja caer por la parte superior de un gran horno, una carga de menas de hierro, coque y piedra caliza. En este horno se hace pasar una corriente de gases calientes a gran velocidad desde la parte baja de la cámara para realizar la combustión y la reducción del hierro. La carga desciende lentamente desde lo alto del horno hacia la base alcanzando temperaturas de hasta 3000 °F, este calor realiza la combustión del coque en su proceso de bajada. El hierro se funde y se va almacenando en la base del horno.
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