1

TEORÍA TP Nº Clasificación de los aceros según el % de CARBONO NOMENCLATURA DE LOS ACEROS: SISTEMA S.A.E – A.I.S.I Como la microestructura del acero determina la mayoría de sus propiedades y aquella esta determinada por el tratamiento y la composición química; uno de los sistemas más generalizados en la nomenclatura de los aceros es el que está basado en su composición química. Todos los países y muchas instituciones tienen sistemas para clasificar los aceros. Entraremos a detallar un poco el sistema S.A.E - A.I.S.I de clasificación de aceros. En 1912, la Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotores (Society of Automotive Engineers SAE) promovió una reunión de productores y consumidores de aceros, para establecer una nomenclatura y composición de los aceros. Más tarde, el Instituto Norteamericano del Hierro y el Acero, A.I.S.I, tomó la nomenclatura de la S.A.E. y la expandió. En el sistema S.A.E. - A.I.S.I, los aceros se clasifican con cuatro dígitos. El primer dígito especifica la aleación principal, el segundo dígito indica la aleación secundaria y los dos últimos dígitos dan la cantidad de carbono presente en la aleación. Las convenciones para el primer dígito son: 1 - MANGANESO 2 - NIQUEL 3 - NIQUEL-CROMO, principal aleante el cromo 4 - MOLIBDENO 5 - CROMO

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6 - CROMO-VANADIO, principal aleante el cromo 8 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el molibdeno 9 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el níquel No hay aceros numerados 7xxx porque estos aceros resistentes al calor prácticamente no se fabrican. Se observa entonces que si el primer número es 1 se sabe que es un acero al carbono; si el dígito siguiente es el 0, o sea que la designación es 10xx, se trata de un acero ordinario al carbono; así 1030 significa un acero ordinario al carbono con 0.30%C. Dependiendo de los elementos de aleación presentes en el acero y del tratamiento térmico al cuál va a ser sometido, los aceros para ingeniería se dividen en: ACEROS AL CARBONO PARA CEMENTACION - Utilizados para la fabricación de bulones, ejes, cadenas, bujes, remaches, tuercas, tornillos racores, eslabones para cadenas, pasadores, y en general en elementos de ingeniería que requieran gran tenacidad conjuntamente con una baja resistencia mecánica. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 1010, 1016, 1020 ACEROS AL CARBONO PARA TEMPLE Y REVENIDO - Utilizado para la fabricación de palancas para frenos, cigüeñales, herramientas agrícolas, productos estampados y forjados de la industria automotriz, y en general en piezas de ingeniería que requieran dureza y tenacidad. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 1035, 1040, 1045. ACEROS AL CARBONO DE ALTO MANGANESO - Son aceros usados en la fabricación de piñones, bujes, casquillos, partes para la industria petrolera, acoples, ejes de transmisión. El acero es el S.A.E. / A.I.S.I. 1518 ACEROS AEADOS PARA CEMENTACION - Son usados en la fabricación de engranajes, ejes de leva, cigüeñales, tornillos sinfín, cuerpos de válvulas. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 8620, 8615 ACEROS ALEADOS PARA TEMPLE Y REVENIDO - Usados en la fabricación de ejes reductores, engranajes, transmisión, espárragos, bielas, cinceles, tijeras, rotores de turbinas, y en general piezas que requieran alta resistencia mecánica. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 4140, 4340, 5160 ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS - Usados para la elaboración de tanques de la industria lechera y cervecera, equipos para la industria de alimentos, tanques para almacenamiento de vinos, equipos para procesos de pulpa de papel, intercambiadores de calor, equipos de tintorería. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 316, 304 ACEROS INOXIDABLES MARTENSITICOS - Usados para la fabricación de aparatos domésticos, grifería, transportadores, cubiertos. El acero es el S.A.E. / A.I.S.I. 420 ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS - Usados en la fabricación de utensilios de cocina, bocelaría en la industria automotriz, y en general partes decorativas. El acero es el S.A.E. / A.I.S.I. 430

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ANALISIS DEL % CARBONO

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Nº

2

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Procedimiento del ensayo por el método gasométrico para la de determinación de CARBONO por combustión directa (Recomendación COPANT - R20 - C.D.U. 669.14.)

1- Ajustese al cero el aparato. 2- Compruébese que en el sistema no haya pérdidas de gases. 3- Por medio de la llave múltiple, conéctese la bureta con el exterior. 4 - Súbase el frasco nivelador a su nivel superior, expulsando totalmente los gases contenidos en la bureta. 5 - Lávese la muestra con algún solvente para eliminar la materia orgánica (grasa, aceite, etc.) y séquese totalmente. 6 - Pésense, con precisión de un miligramo, de 0,5 a 2 g de muestra según la capacidad de la bureta y el tipo de acero. Anótese este peso como "M ". Tranfiérase cuantitativamente la muestra a la navecilla o crisol y colóquese sobre ella una cantidad de fundente ligeramente inferior a la misma. Cúbrase la navecilla o crisol con su tapa protectora. 7 - Compruébese que la temperatura del horno sea la requerida para el ensayo (1100 a 1250 o C) según el tipo de acero.

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8 - Introdúzcase la navecilla o crisol con la muestra en la zona de mayor calentamiento del tubo de combustión. Tápese este tubo conectándolo con la salida del oxígeno del tren de purificación. 9- Conéctese la bureta con el tubo de combustión. 10- Déjese precalentar la muestra durante un mínimo de 2 a 3 minutos. 11- Bájese el frasco nivelador a su nivel inferior. 12- Abrase el paso de oxígeno con un flujo de 800 a 1000 ml/min. 13 - Suspéndase el paso de oxígeno en el momento que el nivel de la solución haya recorrido las dos tercera partes del sector graduado de la bureta. 14 - Quítese el tapón que conecta el tubo de combustión con el tren de purificación de oxígeno, con el objeto de que se nivele a cero la solución de la bureta; una vez logrado esto comuníquese la bureta con el bulbo de absorción y tómese la temperatura de los gases anotándolo como " t1". 15- Súbase el frasco nivelador hasta pasar totalmente los gases al bulbo de absorción. 16- Háganse regresar completamente los gases a la bureta. 17- Repítanse una vez más las operaciones descriptas en los parrafos 15 y 16. 18- Aíslese la bureta mediante la llave múltiple. 19 - Nivélese la solución mediante el frasco nivelador y efectúese la lectura correspondiente, anotándose como "L". 20- Anótese la presión barométrica como "P". 21 - Prueba en blanco: efectúese una prueba en blanco siguiendo el procedimiento indicado a partir del párrafo 4, sin utilizar muestra y anotando la lectura final como "L2". Repítase esta operación hasta obtener dos resultados iguales. 22 - Prueba testigo: esta prueba se lleva a cabo con el mismo procedimiento usando una muestra patrón certificada, con un contenido similar y conocido de carbono. Con esto se comprueba el aparato y el método de operación empleado.

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Hidróxido de Potasio

K(OH)

Absorbedor de CO2

Frasco nivelador

MATERIALES Y ENSAYOS Lectura del % Carbono

Bureta graduada

Refrigerante

Temperatura de los gases

Termómetro

Válvula 3 vias

Muestra a medir %C, con estaño como fundente

Agua

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ESQUEMA EQUIPO PARA ANALISIS DE CARBONO Navecilla de cerámica

Barómetro (Presión atmosférica)

1100 ºC

Horno Eléctrico

Muestra 1 gramo

Tubo de Oxígeno

Caudal O2 : 1 l/min

Regulador de caudal

O2

4

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Nº

5

Determinación % de CARBONO Recomendación COPANT - R20 - C.D.U. 669.14.

Método gasométrico de determinación de CARBONO por combustión directa El método descripto en la presente recomendación consiste en medir el volumen de anhídrido carbónico ( CO2 ) producido por la fusión del acero ó fundición en un horno eléctrico y en corriente de oxígeno .-

Temperatura del horno, ºC =

L1 - L2

Caudal de oxígeno, ml/min = Lectura en blanco ,

L2 =

%C =

.b M

%C: contenido de carbono, en por ciento en peso. L1 : lectura en la determinación de carbono de la muestra. L2 : lectura en la prueba en blanco. M : peso de la muestra, en gramos.

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b : factor de correción en las condiciones de temperatura y presión actuales.

Peso de la muestra M (gr)

Temperatura y presión de los gases

Factor de corrección b

Lectura %C de la muestra L1

% C : contenido de carbono, por ciento en peso

T, ºC= P, mm Hg= T, ºC= P, mm Hg= T, ºC= P, mm Hg=

Carbono promedio %C =

Responder y realizar: 1- De acuerdo al resultado obtenido en el ensayo, ¿cómo clasificaría a que tipo de acero corresponde por su % de carbono? 2- Según el resultado obtenido, que cantidad de ferrita y perlita hay expresado en porciento.

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Nº

3

Caracteristicas de los aceros en funcion del % de carbono

4.5

3

A CI N E ST I S RE

2.5

A

LA

N IÓ C AC TR

300

DUREZA BRINELL

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (kg/cm2) ALARGAMIENTO (%)

3.5

LL NE I BR

ZA RE U D

2

200

1.5

AL AR GA M IE NT O

1

0.5

100

%

CEMENTITA 100

PERLITA %

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4

80 60

FERRITA PERLITA

40 20 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

CARBONO %

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Aceros al carbono

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