Aleaciones
Hierro-Carbono (aceros)
El hierro es un
material con buenas propiedades en general, pero mecánicamente necesita ser
aleado con otros para cumplir con los requisitos del área donde vaya a ser
utilizado. Al obtener hierro por medio de la fundición, este contiene
impurezas, sobre todo un porcentaje apreciable de carbono, el cual determina
algunas de sus características como la dureza, mientras mayor cantidad de
carbono posea, mayor será la dureza. Se clasifican en aceros al bajo, medio y
alto carbono.
- Acero de bajo carbono: Tiene entre 0.08 hasta 0.25 % en peso de carbono. Son blandos pero dúctiles (capacidad de moldearse en alambre e hilos sin romperse), muy trabajables (fácilmente deformables, cortables, maquinables, soldables). Se endurecen únicamente por carburización, aceros como AISI 1018 o AISI 1020, ASTM A-36, son grados comunes de aceros de bajo carbono. Utilizados en la industria automotriz, tuberías, elementos estructurales de edificios y puentes, varillas de refuerzo, corazas de barcos, etc.
- Acero de medio carbono: Tienen entre 0.25 – 0.60 % en peso de carbono. Para mejorar sus propiedades, se tratan térmicamente. Son más resistentes que el acero de bajo carbono, pero menos dúctiles (capacidad de moldearse en alambre e hilos sin romperse). Se emplean en la manufactura de piezas que requieren una alta resistencia mecánica y al desgaste (engranes, ejes, aplicaciones en chumaceras), aceros como AISI 1045 o AISI 4140 son grados comunes de aceros de mediano carbono. La soldabilidad requiere cuidados especiales.
- Acero de alto carbono: Tienen entre 0.60 – 1.40 % en peso de carbono. Son aún más resistentes que el acero de medio carbono, pero manos dúctiles (capacidad de moldearse en alambre e hilos sin romperse). Se añaden otros elementos formando carburos (como el wolframio) para incrementar la dureza. Se emplean principalmente para la fabricación de herramientas.
Así mismo, al
ser un metal alotrópico, el hierro puede tener más de una estructura reticular
dependiendo de la temperatura y el enfriamiento al que es sometido, lo cual le
permite modificar sus propiedades dependiendo en qué fase se encuentre, estas
fases son:
- Cementita.
- Austenita.
- Ferrita.
- Perlita.
- Bainita.
- Martensita (Es la más usada debido a su capacidad de soportar grandes cargas).
Retomando el tema de las aleaciones de acero, podemos encontrar 9 de ellas que se utilizan dependiendo las ventajas que nos brindan, están clasificadas según la SAE (Society of Automotive Engineers) por un código de 4 dígitos, de los cuales el primero indica el tipo de aleación, el segundo el porcentaje del elemento de dicha aleación, y los últimos dos se refieren al porcentaje de carbono presente en la aleación, los tipos son los siguientes:
1XXX.
Sólo se utilizan aquellos que contengan entre un 30% y 90%
de carbono, en piezas que requieran y puedan ser rígidas por las condiciones en
que operan, como:
- Herrajes.
- Acoples flexibles.
- Resortes.
Los más utilizados son los SAE:
- Del 1020 al 1025.
- Del 1030 al 1045.
2XXX.
Tienen buena dureza y tenacidad, así como un coeficiente de
dilatación bajo, por lo cual puede ser empleado en la fabricación de
instrumentos pesados.
El más usado es el SAE 2330 y se encuentra en:
- Pasadores.
- Terminales.
- Pernos.
- Abrazaderas.
3XXX.
El níquel presente aumenta la tenacidad y el cromo la
dureza, si se agrega más del 12% de este último, se puede notar una mejoría en
la resistencia a la corrosión.
Se emplea usualmente en:
- Cojinetes.
- Rodamientos.
4XXX.
Contienen del 15% al 25% de Molibdeno, del 50% al 110% de
Cromo y del 25% al 55% de Carbono. Los más usados son:
- SAE 4130: Se usan en bancadas y fuselajes, no necesitan tratamiento térmico, tiene buena tenacidad y es resistente a cargas cíclicas.
- SAE 4340: Se usan en ejes muy demandados mecánicamente, tienen una gran tenacidad, no necesitan tratamiento térmico y son fáciles de soldar.
5XXX.
Se les conoce como aceros inoxidables, contienen del 10% al
12% de Cromo, teniendo así una película rica en óxido de Cromo, el cual protege
al material de la corrosión, dicha película se regenera por sí sola en
presencia de oxígeno y se debilita en su ausencia.
Se clasifican en 3 tipos dependiendo su microestructura:
- Clase I: Martensítico.
- Clase II: Ferrítico.
- Clase III: Austenítico.
6XXX.
Contienen del 60% al 95% de Cromo y del 13% al 15% de
Vanadio, se caracterizan por una alta resistencia a impactos, una buena
resistencia a la fricción, una buena dureza y una buena tenacidad.
Se utilizan en:
- Laminados.
- Resortes.
- Balines.
- Herramientas.
7XXX.
Fue de las primeras aleaciones usadas debido a que su
resistencia no varía en un amplio rango de temperatura. Se utilizan
principalmente en la fabricación de herramientas de corte.
8XXX.
Sin aplicación en la aviación.
9XXX.
Sin aplicación en la aviación.
