Supervisión de estructuras de acero



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Supervisión de estructuras de acero

Capitulo 1.-Introducción.

1.1.-Importacia de la Soldadura.

Actualmente todo lo hecho de metal por lo general se encuentra soldado, debido a que la soldadura es el método más eficaz y el único posible para unir dos o más piezas metálicas para que estas trabajen como un solo elemento, además de ser el más económico ya que reduce los gastos excedentes por los trabajos requeridos por los métodos de pernos o remaches. Debido a esto, el diseñador puede disminuir el peso de de su diseño reduciendo el espesor del metal, logrando una flexibilidad y libertad que no es posible si los diseños estructurales elaborados a base de metales se construyeran a base de piezas de fundición.

En un trabajo de soldadura se depositan aleaciones especiales sobre los metales básicos proporcionando superficies resistentes a la corrosión y soldando se pueden hacer recubrimientos que endurecen la superficie para proporcionar a ciertas aleaciones especiales resistencia al desgaste; por lo que soldar es un arte que se ha vuelto bastante complejo y técnico, lo que hace que se requiera de un conocimiento cada vez más amplio y especifico que nos ayude a seleccionar el proceso adecuado para el tipo de soldadura y elemento metálico que se desee soldar. Es por esto que la soldadura tiene como todo elemento una serie de ventajas y desventajas, las cuales se relacionan a continuación.


Ventajas

Desventajas

1.-Metodo de unión más económico.

1.-Algunos procesos de soldadura dependen del factor humano.

2.-Reducción en el peso, por una mejor utilización de los materiales.

2.-Frecuentemente requieren de supervisión interna.

3.-Une todos los materiales comerciales.




4.-Puede usarse en cualquier parte.




5.-Proporciona Flexibilidad en el diseño.



Por lo general las desventajas pueden ser solventadas cuando se tienen un control de calidad adecuado durante la supervisión de la soldadura, motivo por el cual es un proceso importante de manufactura que ayuda a lograr productos metálicos de alta calidad a un bajo costo.


1.2.-Aplicaciones de la soldadura.

Debido a las propiedades físicas y mecánicas de los metales, estos pueden ser unidos mediante uno u otro proceso de soldadura, así como la disponibilidad y el precio pueden determinar si un metal puede ser usado en aplicaciones que requieran un proceso de soldadura.

Tomando como base las diferentes propiedades, los tipos y aleaciones de los metales y aceros, que son utilizados en diversas ramas de la industria, estos se pueden clasificar mediante el tipo de proceso de soldadura requerido por cada uno como se muestra en la tabla 1.

Tabla 1.-Metales soldados por diversos métodos.



A: Recomendado ó fácilmente soldable B: Aceptable ó soldable con precauciones

C: Posiblemente utilizable o difícil de soldar NO: No recomendable ó no soldable

Todos los metales pueden soldarse, algunos fácilmente que otros, a esta característica o capacidad de soldabilidad se define como: “Capacidad de los materiales para ser soldados bajo condiciones impuestas de fabricación, para formar una estructura especifica y convenientemente diseñada, prestando satisfactoriamente el servicio pretendido”; es por estas circunstancias que la industria de la soldadura ha desarrollado materiales para unir metales y aleaciones diferentes conocidos como metales de aporte (metal que va añadirse en la elaboración de una junta de soldadura), los cuales llenan la junta de soldadura y proporcionan uniones tan fuertes como la del metal que se está soldando.

1.3.-Personal involucrado en soldadura.

En soldadura se ven involucrados diferentes tipos de personas, las cuales tienen asignado una función específica para este proceso, por lo que a continuación se realiza un comparativo de cada personal involucrado.

1.4.-Requerimentos generales de un inspector.

Un inspector debe de ser una persona capacitada para realizar esta función por lo que debe de tener ciertas características fundamentales que son las siguientes:


  1. Éticos:

a) Integridad.

b) Actitud profesional.

c) Honestidad.

d) Responsabilidad.



  1. Conocimientos:

a) De soldadura y procesos.

b) Terminología.

c) Dibujos y especificaciones.


  1. Físicos.



  1. Habilidades:

a) Orden y constancia.

b) Experiencia.

c) Comunicación.

Capitulo 2.- Metalurgia de la soldadura.

2.1.- Definición de metalurgia.

La metalurgia es el conjunto de procedimientos y técnicas de extracción, elaboración y tratamiento de los metales y sus aleaciones.

2.2.- Micro estructura de los metales.

Cada metal tiene una estructura cristalina diferente, y sus propiedades dependen de cada una de estas estructuras. Algunos metales como el hierro, presentan alguna estructura cristalina o fase solida a temperatura ambiente y otras fases solidas a temperaturas elevadas, por lo que a estos cambios se les conoce como alotropía; pero en lo general las estructuras cristalinas más comunes son las que a continuación se mencionan.



  • Estructura cristalina BCC (Cúbico de cuerpo centrado).- Se describe como un cubo con un átomo en cada una de sus ocho esquinas y un átomo en el centro de la celda.

  • Estructura cristalina FCC (Cúbico de caras centradas).-Se visualiza como un cubo con un átomo en cada una de sus ocho esquinas y un átomo en cada una de sus seis caras.

  • Estructura cristalina HPC (Hexagonal compacto).-Es un prisma hexagonal, y se puede visualizar como dos planos hexagonales, cada uno formando la tapa y la base del prisma respectivamente. En esta celda, un átomo se localiza en el centro y en cada punto del hexágono, y tres átomos mas localizados uno en cada arista de un triangulo localizado entre la tapa y la base del hexágono.

2.3.- Mecanismos de aleación.

La mayoría de los metales de uso común son aleaciones, por lo que los átomos que constituyen los cristales se modificaran ocasionando que los átomos del metal que forman la menor parte de la aleación reemplacen al azar a algunos átomos del metal que forma la mayor parte de la aleación. En el caso de las aleaciones, se puede presentar una solución sólida substituciónal o una solución sólida intersticial, pero en el caso de que los átomos del metal de menor proporción de la aleación no puedan disolverse de una de las dos formas anteriores, estos formaran un tipo de compuesto químico cuya composición será semejante a la formula química.

2.4.-Transformación de fase.

Los cambios de fase se pueden relacionar con la composición de la aleación y la temperatura se encuentran en equilibrio, y se muestran sobre un diagrama denominado diagrama de fase, por lo que mediante estos diagramas es posible determinar la fase en que están y el porcentaje de cada una, basándose en la composición de la aleación a cualquier temperatura especificada.

2.5.-Constituyentes microestructurales de los aceros.

La micro estructura es responsable de las propiedades de la aleación y se ve afectada por la composición o contenido de elementos aleantes, por las operaciones de deformación mecánica y por los tratamientos térmicos.

2.6.-Diagrama Hierro-Carbono

2.7.-Soldaduras.

El tipo de proceso de soldadura determina la forma en la que sucederán los cambios de temperatura, dimensiones, crecimiento de cristales y granos, transformación de fases, entre otras. Por lo que la velocidad de enfriamiento y templado está controlada por el proceso, procedimiento, metal y masa, ocasionando que el ritmo de cambio disminuya o incremente dependiendo de la distancia desde el centro de la soldadura, lo que producirá diferentes tipos de micro estructuras.

A medida que el metal de la soldadura se deposita sobre el metal base, parte de este se funde y se mezcla con el metal de soldadura, pero en el caso de que la composición del metal de aporte depositado y del metal base sean idénticas, habrá una variación de la composición del metal en la superficie de separación, generando diferentes tipos de micro estructuras. El área entre la superficie de separación del metal de soldadura depositado, hasta el metal base lo suficientemente lejos se conoce como “zona afectada por el calor (HAZ)”, la cual es considerada como una porción de la unión de la soldadura, siendo esta junto con la zona de mezclado las más críticas en muchas soldaduras.

La segregación es otro problema de la soldadura, ya que esta se relaciona con la solubilidad de los metales, particularmente con las aleaciones.

2.8.-Soldabilidad de los metales.

La soldabilidad se define como la “capacidad” de un material para ser soldado bajo las condiciones de fabricación impuestas dentro de una estructura especifica y convenientemente diseñada, para obtener un rendimiento satisfactorio en el servicio que se pretende (AWS).

En base a esto, para determinar la soldabilidad de un material es necesario efectuar las siguientes suposiciones:



  1. El material para soldar es satisfactorio para el uso que se pretende.

  2. El diseño de la soldadura es adecuado para el uso que se pretende.

La unión de a soldadura que se requiere tiene que tener fuerza uniforme, ductibilidad, resistencia a los esfuerzos continuos, resistencia a la corrosión en la soldadura y la zona afectada por el calor y del material adyacente. La soldadura también puede incluir defectos como porosidad, grietas e inclusiones de escoria; los cuatro principales factores que afectan a la fractura de la zona afectada por el calor son:

  • El espesor del metal base y el tipo de soldadura.

  • La composición del metal base.

  • El proceso de soldadura y el tipo de metal de aporte.

  • El calor de entrada y las temperaturas de calentamiento previo.

Los dos factores mas importantes para la soldabilidad son la capacidad de endurecimiento y la susceptibilidad a las fracturas de la estructura endurecida, las cuales pueden incrementarse utilizando un contenido de carbono más alto y de aleación.

Existen cinco clases diferentes de aceros para construcción, dependiendo de si son o no endurecibles y de la naturaleza de la estructura endurecida, las cuales son:



  1. Aceros suaves no endurecibles y de carbono bajo.

  2. Baja capacidad de endurecimiento con poca susceptibilidad a las fracturas cuando se endurecen, o aceros de baja aleación con equivalente de carbono de no mas de un máximo de 0.20%.

  3. Baja capacidad de endurecimiento con bastante susceptibilidad a las fracturas cuando se endurece, normalmente aceros al manganeso carbono, con menos de un 0.25% de carbono y no más de 1% de manganeso.

  4. Aceros con alta capacidad de endurecimiento y baja susceptibilidad a la fractura cuando se endurecen. Esto incluye a la mayoría de los aceros de carbono bajo con baja aleación y alta resistencia generalmente con un carbono de menos de 0.15%, un manganeso hasta del 1.5%, niquel asta de 1.5%, cromo al 0.25%, molibdeno hasta de 0.25% y vanadio hasta de 0.20%.

  5. Aceros altamente endurecibles con alta susceptibilidad a las fracturas cuando se endurecen. Esto incluirá a los aceros de aleación con un carbono que no excediese del 0.25% pero con aleaciones.

2.9.- Generalidades sobre los tratamientos térmicos de los aceros.

Cabe mencionar que algunos tratamientos térmicos son aplicables a los metales, y también son aplicados al conjunto soldado después de terminado el trabajo de soldadura para conferirle propiedades mecánicas específicas.

Los tratamientos térmicos básicos que el inspector de soldadura debe de conocer y manejar son:


  • Recocido.

  • Normalizado.

  • Templado.

  • Revenido.

  • Precalentamiento.

  • Postcalentamiento.

  • Revelado de esfuerzos térmicamente.

Capitulo 3.-Propiedades de los metales.

3.1.- Propiedades físicas.

Muchas propiedades físicas y mecánicas determinan si los metales se pueden soldar y de qué manera, así como la forma en que estos se comportaran durante su uso, por lo que las propiedades físicas de los metales son las que se mencionan a continuación:


  • Color.

  • Punto de fusión.

  • Punto de ebullición.

  • Conductividad térmica.

  • Calor especifico.

  • Dilatación.

  • Conductividad eléctrica.

3.2.- Propiedades mecánicas.

Muchas propiedades físicas y mecánicas determinan si los metales se pueden soldar y de qué manera, así como la forma en que estos se comportaran durante su uso, por lo que las propiedades mecánicas de los metales son las que se mencionan a continuación:



  • Ductibilidad.

  • Reducción del área.

  • Dureza.

  • Resistencia al impacto

3.3.- Especificaciones de metales y clasificación de aceros.

Existen muchas y diferentes formas en las que los metales se identifican y se especifican, las cuales pueden ser desde nacionales, de sociedades profesionales, asociaciones comerciales hasta nombres de metales específicos.

ASTM

La norma ASTM (American Society for Testing and Materials) no especifica la composición directamente, sino que más bien determina la aplicación o su ámbito de empleo. Por tanto, no existe una relación directa y biunívoca con las normas de composición.

El esquema general que esta norma emplea para la numeración de los aceros es:

YXX donde,

Y es la primera letra de la norma que indica el grupo de aplicación según la siguiente lista:

A: si se trata de especificaciones para aceros;

B: especificaciones para no ferrosos;

C: especificaciones para hormigón, estructuras civiles;

D: especificaciones para químicos, así como para aceites, pinturas, etc.

E: si se trata de métodos de ensayos;

Otros...

 Ejemplos:



A36: especificación para aceros estructurales al carbono;

A285: especificación para aceros al carbono de baja e intermedia resistencia para uso en planchas de recipientes a presión;

A325: especificación para pernos estructurales de acero con tratamiento térmico y una resistencia a la tracción mínima de 120/105 ksi;

A514: especificación para planchas aleadas de acero templadas y revenidas con alta resistencia a la tracción, adecuadas para soldar;

 A continuación se adjunta una tabla con las características de los aceros que son más comunes, según esta norma:http://ingemecanica.com/aceros/objetos/fig1aceros01.jpg

 

Según AISI

La norma AISI (American Iron and Steel Institute ) utiliza un esquema general para realizar la especificación de los aceros mediante 4 números:



AISI ZYXX

Además de los números anteriores, las especificaciones AISI pueden incluir un prefijo mediante letras para indicar el proceso de manufactura. Decir que las especificaciones SAE emplean las mismas designaciones numéricas que las AISI, pero eliminando todos los prefijos literales.

El significado de los anteriores campos de numeración es la siguiente:

XX indica el tanto por ciento (%) en contenido de carbono (C) multiplicado por 100;

Y indica, para el caso de aceros de aleación simple, el porcentaje aproximado del elemento predominante de aleación;

Z indica el tipo de acero (o aleación). Los valores que puede adoptar Z son los siguientes:

Z=1: si se trata de aceros al Carbono (corriente u ordinario);

Z=2: si se trata de aceros al Níquel;

Z=3: para aceros al Níquel-Cromo;

Z=4: para aceros al Molibdeno, Cr-Mo, Ni-Mo, Ni-Cr-Mo;

Z=5: para aceros al Cromo;

Z=6: si se trata de aceros al Cromo-Vanadio;

Z=7: si se trata de aceros Al Tungsteno-Cromo;

Z=8: para aceros al Ni-Cr-Mo; 

Como ya se indicó, la anterior designación puede incorpora también letras adicionales para indicar lo siguiente:



E : para indicar Fusión en horno eléctrico básico.

H: para indicar Grados de acero con templabilidad garantizada.

C: para indicar Fusión en horno por arco eléctrico básico.

X: para indicar alguna desviación del análisis de norma.

TS: para indicar que se trata de una Norma tentativa.

B: para indicar que se trata de Grados de acero con un probable contenido mayor de 0.0005% en boro.

LC: para indicar Grados de acero con extra-bajo contenido en carbono (0.03% máx.).

F: Grados de acero automático.

A continuación se incluyen algunos ejemplos de designación de tipos de aceros según la norma AISI, que incluyen algunas notas aclaratorias:



- AISI 1020:

1: para indicar que se trata de un acero corriente u ordinario; 0: no aleado; 20: para indicar un contenido máx. de carbono (C) del 0.20%.



- AISI C 1020:

La letra C indica que el proceso de fabricación fue SIEMENS-MARTIN-básico. Puede ser B (si es Bessemer-ácido) ó E (Horno eléctrico-básico).



- AISI 1045:

1: acero corriente u ordinario; 0: no aleado; 45: 0.45 % en C.

 - AISI 3215:

3: acero al Níquel-Cromo; 2: contenido del 1.6% de Ni, 1.5% de Cr; 15: contenido del 0.15% de carbono (C).

 - AISI 4140:

4: acero aleado (Cr-Mo); 1: contenido del 1.1% de Cr, 0.2% de Mo; 40: contenido del 0.40% de carbono (C).

  A continuación se adjunta una tabla resumen de distintos tipos de aceros y su contenido aproximado de elementos principales de aleación, según AISI:http://ingemecanica.com/aceros/objetos/fig2aceros01.jpg

 

Por otro lado, la norma AISI especifica a los aceros inoxidables utilizando 3 números:



- Aceros Inoxidables martensíticos:

4XX: Base Cr. Medio-alto carbono.

5XX: Base Cr, Mo. Bajo carbono.

Ejemplos: AISI 410, AISI 416, AISI 431, AISI 440, AISI 501, AISI 502, AISI 503, AISI 504.



- Inoxidables ferríticos:

4XX: Base Cr. Bajo carbono.

Ejemplos: AISI 430, AISI 442, AISI 446.

- Inoxidables austeníticos:

3XX: Base Cr, Ni. Bajo carbono.

2XX: Base Cr, Ni, Mn. Bajo carbono.

Ejemplos: AISI 302, AISI 304, AISI 316, AISI 303, AISI 202.

Para los aceros para herramientas, la norma AISI ha formulado códigos específicos según la siguiente tabla:


Codificación de Aceros para Herramientas, según AISI

Grupo

Símbolo

Descripción

Alta velocidad (rápidos)

T

Base Tugsteno (%W: 11.75-19)

Alta velocidad (rápidos)

M

Base Molibdeno (%Mo: 3.25-10.0)

Trabajo en caliente

H

Base Cr, W, Mo

Trabajo en frío

A

Media aleación, temple al aire

Trabajo en frío

D

Alto Cr, alto C (%Cr: 11.5-13.5)

Trabajo en frío

O

Templables al aceite

Resistencia al impacto

S

Medio carbono, al Si

Propósitos específicos

L

Baja aleación, medio-alto carbono

Propósitos específicos

F

Alto carbono, al W

Moldes

P

Baja aleación, bajo carbono

Templables al agua

W

Alto carbono

 

3.6- Según SAE

La norma SAE (Society of Automotive Engineers) clasifica los aceros en distintos grupos, a saber:

- Aceros al carbono;

- Aceros de media aleación;

- Aceros aleados;

- Aceros inoxidables;

- Aceros de alta resistencia;

- Aceros de herramienta, etc.

- ACEROS AL CARBONO:

La denominación que emplea la normativa SAE para los aceros al carbono es según el siguiente esquema:

SAE 10XX, donde XX indica el contenido de Carbono (C).

Ejemplos:

SAE 1010 (con un contenido en carbono entre 0,08 - 0,13 %C)

SAE 1040 (0,3 - 0,43 %C)

Los demás elementos que puedan estar presentes no están en porcentajes de aleación al ser pequeño su valor. Así, los porcentajes máximos para los elementos que a continuación se indican son:

Contenido P máx = 0,04%

Contenido S máx = 0,05%

Contenido Mn =

0,30 - 0,60% para aceros de bajo carbono (<0.30%C)

0,60 - 0,90% para aceros de alto carbono (>0,60%C) y aceros al C para cementación.

 

Por otro lado, dentro de los aceros al carbono, según su contenido, se pueden diferenciar los siguientes grupos:



• Aceros de muy bajo % de carbono (desde SAE 1005 a 1015)

Estos aceros son usados para piezas que van a estar sometidas a un conformado en frío.

Los aceros no calmados se utilizan para embutidos profundos por sus buenas cualidades de deformación y terminación superficial. Los calmados son más utilizados cuando van a ser sometido a procesos de forjados o de tratamientos térmicos.

Son adecuados para soldadura y para brazing. Su maquinabilidad se mejora mediante el estirado en frío. Son susceptibles al crecimiento del grano, y a fragilidad y rugosidad superficial si después del conformado en frío se los calienta por encima de 600ºC.

 

• Aceros de bajo % de carbono (desde SAE 1016 a 1030)



Este grupo tiene mayor resistencia y dureza, pero menor capacidad de deformación. Son los comúnmente llamados aceros de cementación. Los calmados se utilizan para forjas.

El comportamiento al temple de estos tipos de aceros depende del % de C y Mn. Así los que presentan mayores porcentajes de C tienen mayor templabilidad en el núcleo, y los de más alto % de Mn, se endurecen más principalmente en el núcleo y en la capa.

Son aptos para soldadura y brazing. La maquinabilidad de estos aceros mejora con el forjado o normalizado, y disminuye con el recocido.

 

• Aceros de medio % de carbono (desde SAE 1035 a 1053)



Estos aceros son seleccionados en usos donde se necesitan propiedades mecánicas más elevadas y frecuentemente llevan tratamiento térmico de endurecimiento.

Se utilizan en amplia variedad de piezas sometidas a cargas dinámicas, como ejes y árboles de transmisión. Los contenidos de C y Mn son variables y dependen de una serie de factores, como las propiedades mecánicas o la templabilidad que se requiera.

Los de menor % de carbono se utilizan para piezas deformadas en frío, aunque los estampados se encuentran limitados a plaqueados o doblados suaves, y generalmente llevan un recocido o normalizado previo. Todos estos aceros se pueden aplicar para fabricar piezas forjadas y su selección depende del tamaño y propiedades mecánicas después del tratamiento térmico.

Los de mayor % de C, deben ser normalizados después de forjados para mejorar su maquinabilidad. Son también ampliamente usados para piezas maquinadas, partiendo de barras laminadas. Dependiendo del nivel de propiedades necesarias, pueden ser o no tratadas térmicamente.

Estos tipos de aceros pueden soldarse pero deben tenerse precauciones especiales para evitar fisuras debido al rápido calentamiento y posterior enfriamiento.

• Aceros de alto % de carbono (desde SAE 1055 a 1095)

Se usan en aplicaciones en las que es necesario incrementar la resistencia al desgaste y conseguir altos niveles de dureza en el material que no pueden lograrse con aceros de menor contenido de C.

En general no se utilizan conformados en frío, salvo plaqueados o el enrollado de resortes.

Prácticamente todas las piezas con acero de este tipo son tratadas térmicamente antes de usar, debiéndose tener especial cuidado en estos procesos para evitar distorsiones y fisuras.

- ACEROS DE MEDIA ALEACIÓN:

Son aceros al Mn, y su denominación según SAE es del tipo SAE 15XX, donde el porcentaje de Mn varía entre 1,20 y 1,65, según el %C.

Ejemplos:

SAE 1524, con contenido en el rango de 1,20 - 1,50 %Mn, y son empleados para construcción de engranajes;

SAE 1542, indica un contenido del 1,35 - 1,65 %Mn, y son empleados para temple.

- ACEROS DE FÁCIL MAQUINABILIDAD Ó ACEROS RESULFURADOS:

El esquema de denominación de estos aceros, según SAE, es de la siguiente forma:

SAE 11XX y SAE 12XX

Son aceros de alta maquinabilidad. La presencia de gran cantidad de sulfuros genera viruta pequeña y dado que los sulfuros poseen alta plasticidad, éstos actúan como lubricantes internos. No son aptos para soldar, ni para someterlos a tratamientos térmicos, ni forja debido a su bajo punto de fusión.

Ejemplos:

SAE 11XX, donde el contenido de S oscila entre 0,08 - 0,13 %S;

SAE 12XX, para este acero el contenido oscila entre 0,24 - 0,33 %S.

Este tipo de aceros pueden dividirse a su vez en tres grupos:

• Grupo I (SAE 1110, 1111, 1112, 1113, 12L13, 12L14, y 1215):

Son aceros efervescentes de bajo % de carbono, con excelentes condiciones de maquinado.

Los de la serie 1200 incorporan el fósforo y los L contienen plomo. Estos elementos influyen en favorecer la rotura de la viruta durante el corte con la consiguiente disminución en el desgaste de la herramienta.

Cuando se los cementa, para lograr una mejor respuesta al tratamiento, deben estar calmados.

• Grupo II (SAE 1108, 1109, 1116, 1117, 1118 y 1119):

Son un grupo de acero de bajo % de carbono y poseen una buena combinación de maquinabilidad y respuesta al tratamiento térmico. Por ello, tienen menor contenido de fósforo, y algunos de azufre, con un incremento del % de Mn, para aumentar la templabilidad permitiendo temples en aceite.

• Grupo III (SAE 1132, 1137, 1139, 1140, 1141, 1144, 1145, 1146 y 1151)

Estos aceros de medio contenido % de carbono combinan su buena maquinabilidad con su respuesta al temple en aceite.

- ACEROS ALEADOS:

Se considera que un acero es aleado cuando el contenido de un elemento excede uno o más de los siguientes límites:

• 1,65% de manganeso (Mn)

• 0,60% de silicio (Si)

• 0,60% de cobre (Cu)

• ó cuando hay un % especificado de cromo, níquel, molibdeno, aluminio, cobalto, niobio, titanio, tungsteno, vanadio o zirconio.

Los aceros aleados se usan principalmente cuando se pretende conseguir cualquiera de las siguientes propiedades:

• desarrollar el máximo de propiedades mecánicas con un mínimo de distorsión y fisuración;

• favorecer la resistencia al revenido, incrementar la tenacidad, disminuir la sensibilidad a la entalla;

• mejorar la maquinabilidad en condición de temple y revenido, comparándola con un acero de igual % de carbono en la misma condición.

Generalmente se los usa tratados térmicamente. De hecho el criterio más importante para su selección es normalmente su templabilidad, pudiendo todos ser templados en aceite.

A continuación se indican su denominación SAE según los elementos de aleación que lleven incorporados:

• Ni

Denominación SAE: 23XX, 25XX.



El contenido en níquel (Ni) aumenta la tenacidad de la aleación, pero no la templabilidad, por lo que deberá incluir otro elemento aleante como Cr ó Mo.

• Cr-Ni


Denominación SAE: 31XX, 32XX, 33XX, 34XX

Ejemplo:


SAE 3115 (1,25 %Ni y 0,60 a 0,80 %Cr), que ofrece una gran tenacidad y templabilidad, no obstante el elevado contenido en Ni dificulta la maquinabilidad.

• Mo


Denominación SAE: 40XX, 44XX

Son aleaciones que aumenta levemente la templabilidad del acero.

• Cr-Mo

Denominación SAE: 41XX



Son aleaciones que poseen 1,00 %Cr y de 0,15 a 0,30 %Mo. Se utilizan para nitrurado, tornillos de alta resistencia, etc.

• Cr-Ni-Mo

Denominación SAE: 86XX

Presentan aleaciones del 0,40 a 0,70 %Cr, 0,40 a 0,60 %Ni y 0,15 a 0,30 %Mo. Son las aleaciones más usadas por su buena templabilidad.

Ejemplos:

SAE 8620, para cementación;

SAE 8640, para temple y revenido.

• Si-Mn


Denominación SAE: 92XX

Poseen aproximadamente 1,40 %Si y 1,00 %Mn.

Son aceros muy adecuados para resortes, dado que tienen excelente resistencia a la fatiga y templabilidad. Para resortes de menos exigencias se suele utilizar el SAE 1070.

Por otro lado, los aceros aleados se pueden clasificar en dos grandes grupos según sus aplicaciones:

1.- Aceros aleados de bajo % de carbono, para cementar:

A su vez, este grupo se puede dividir, según su templabilidad en:

• De baja templabilidad (series SAE 4000, 5000, 5100, 6100 y 8100);

• De templabilidad intermedia (series SAE 4300, 4400, 4500, 4600, 4700, 8600 y 8700);

• De alta templabilidad (series SAE 4800 y 9300).

Estos últimos se seleccionan para piezas de grandes espesores y que soportan cargas mayores.

Los otros, de baja o media templabilidad, para piezas pequeñas, de modo que en todos los casos el temple se pueda efectuar en aceite.

La dureza del núcleo depende del % de C básico y de los elementos aleantes. Esta debe ser mayor cuando se producen elevadas cargas de compresión, para soportar así mejor las deformaciones de las capas exteriores. Cuando lo esencial es la tenacidad, lo más adecuado es mantener baja la dureza del núcleo.



Necesidad del núcleo

Acero SAE

Baja templabilidad

4012, 4023, 4024, 4027, 4028, 4418, 4419, 4422, 4616, 4617, 4626, 5015, 5115, 5120, 6118 y 8615

Media templabilidad

4032, 4427, 4620, 4621, 4720, 4815, 8617, 8620, 8622 y 8720

Alta templabilidad

4320, 4718, 4817, 4820, 8625, 8627, 8822, 9310, 94B15 y 94B17

 

 

2.- Aceros aleados de alto % de carbono, para temple directo:



A su vez, este grupo se puede subdividir según el contenido de carbono:

• Contenido de carbono nominal entre 0,30 - 0,37 %: pueden templarse en agua para piezas de secciones moderadas o en aceite para las pequeñas.

Ejemplos de aplicación: bielas, palancas, puntas de ejes, ejes de transmisión, tornillos, tuercas.


Baja templabilidad

SAE 1330, 1335, 4037, 4130, 5130, 5132, 5135, y 8630

Media templabilidad

SAE 4135, 4137, 8637 y 94B30

 

• Contenido de carbono nominal entre 0,40-0,42 %: se utilizan para piezas de medio y gran tamaño que requieren alto grado de resistencia y tenacidad. Ejemplos de aplicación: ejes, palieres, etc., y piezas para camiones y aviones.



Baja templabilidad

SAE 1340, 4047, 5140

Media templabilidad

SAE 4140, 4142, 50B40, 8640, 8642, 8740

Alta templabilidad

SAE 4340

 

• Contenido de carbono nominal 0,45-0,50 %: se utilizan en engranajes y otras piezas que requieran alto dureza, resistencia y tenacidad.



Baja templabilidad

SAE 5046, 50B44, 50B46, 5145

Media templabilidad

SAE 4145, 5147, 5150, 81B45, 8645, 8650

Alta templabilidad

SAE 4150, 86B45

 

• Contenido de carbono nominal 0,50-0,60 %: se utilizan para resortes y herramientas manuales.



Media templabilidad

SAE 50B50, 5060, 50B60, 5150, 5155, 51B60, 6150, 8650, 9254, 9255, 9260

Alta templabilidad

SAE 4161, 8655, 8660

 

• Contenido de carbono nominal 1,02 %: se utilizan para pistas, bolas y rodillos de cojinetes, además de otras aplicaciones en las que se requieren alta dureza y resistencia al desgaste. Comprende tres tipos de acero, cuya templabilidad varía según la cantidad de cromo que contienen.



Baja templabilidad

SAE 50100

Media templabilidad

SAE 51100

Alta templabilidad

SAE 52100

 


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