Cada elemento que se añade o contienen los aceros provoca un efecto en sus propiedades físicas y mecánicas. Como norma general, los aceros contienen cinco elementos; carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre. Si además de estos elementos contiene otros, es cuando los llamamos aceros aleados.
La función que ejercen los elementos de aleación sobre la templabilidad es uno de los aspectos más importantes. El temple de los aceros al carbono resulta muy difícil, tengamos en cuenta que al someterlo a enfriamientos rápidos en agua puede provocar en las piezas a grandes deformaciones, lo que las dejaría inservibles. Los aceros aleados aportan una solución a este tipo de problemas, permiten la transformación martensítica a menores velocidades de enfriamiento, en aceite o incluso al aire.
Selección de los materiales necesarios en el diseño de maquinaria.
Cada elemento otorga a propiedades particulares al acero, haciendo que se comporte en cada caso de forma muy particular e independiente. Por ejemplo, si mezclamos el acero con el estaño nos encontramos lo llamado hojalata. La hojalata es un metal ideal para la conformación y con propiedades anticorrosivas ideales para la fabricación de latas o botes metálicos para conservas. Metales como el plomo garantizan la maquinabilidad de los aceros. El zinc, por ejemplo, al mezclarlo con el acero, podemos obtener el acero galvanizado.
En definitivas, podemos obtener de cada mezcla propiedades únicas y que seleccionándolas correctamente pueden ser de gran utilidad en la solución de aplicaciones técnicas en el Diseño Mecánico Industrial. A continuación te dejo una tabla donde puedes encontrar los efectos que provocan algunos elementos fundamentales sobre los aceros.
Aleaciones en los aceros y sus efectos
| Elementos | Efecto endurecedor sobre la ferrita | Influencia en la templabilidad | Influencia en la disminución de la dureza en el revenido | Principales Funciones de cada elemento |
|---|---|---|---|---|
| Aluminio | Muy endurecedor cuando está en solución sólida | Aumenta Ligeramente | No ejerce influencia sensible | 1- Acción desoxidante 2- Limita el crecimiento del grano por formación de óxidos y nitruros. 3- Es el elemento aleado fundamental de ciertos aceros de nitruración |
| Boro | Muy poco | Aumenta considerablemente la templabilidad estando disuelto en la austenita | No ejerce influencia sensible | Intensifica extraordinariamente la templabilidad en concentraciones del orden de 0,005% |
| Cobalto | Muy endurecedor | Disminuye la templabilidad | No ejerce influencia sensible | Mejora la dureza en caliente al aumentar la dureza de la ferrita. |
| Cromo | Endurece ligeramente y mejora la resistencia a la corrosión. | Aumenta moderadamente | Mediana resistencia al ablandamiento | 1- Aumenta la templabilidad 2- Mejora la resistencia a la abrasión y al desgaste 3- Aumenta resistencia a la corrosión y la oxidación 4- Aumenta la resistencia a altas temperaturas |
| Fósforo | Muy endurecedor | Aumenta notablemente | No ejerce influencia sensible | 1- Aumenta la resistencia y dureza de los aceros de bajo contenido en carbono 2- Mejora la maquinabilidad 3- Mejora ligeramente la resistencia a la corrosión |
| Manganeso | Muy endurecedor | Aumenta notablemente | Tiene poca influencia en porcentajes normales | 1- Aumenta la templabilidad, siendo su empleo muy económico 2- Contrarresta la fragilidad en caliente debida al azufre 3- Actúa como desoxidante |
| Molibdeno | origina envejecimiento | Aumenta mucho la templabilidad mayor que el Cr | Se opone al ablandamiento y aparece la dureza secundaria | 1- Aumenta la templabilidad 2- Contrarresta la fragilidad de revenido 3- Mejora la resistencia en caliente |
| Níquel | Endurece y mejora la tenacidad | Aumenta ligeramente Tiende a retener austenita en los aceros altos en carbonos | Muy poco en pequeños porcentajes | 1- Aumenta la tenacidad de los aceros 2- Aumenta la resistencia de los aceros recocidos 3- Hace austeníticos los aceros altos en cromo |
| Silicio | Endurece con pérdida de plasticidad | Aumenta moderadamente Ni | No ejerce influencia sensible | 1- Se usa como elemento desoxidante 2- Mejora la templabilidad en los aceros con elementos no gratificantes 3- Aumenta la resistencia de los aceros bajos en carbono |
| Titanio | Origina envejecimiento | Aumenta muy fuertemente cuando se disuelve Disminuye cuando está en forma de carburos | En forma de carburos no ejerce influencia importante Hay algo de endurecimiento secundario | 1- Fija el carbono en forma de partículas inertes 2- Reduce la dureza martensítica y la templabilidad en los aceros al cromo 3- Dificulta la formación de la austenita en los aceros altos en cromo 4- Evita la pérdida de cromo en ciertas zonas delos aceros inoxidables durante calentamientos muy prolongados |
| Vanadio | Endurece moderadamente | Aumenta muy fuertemente cuando está disuelto | Gran oposición al ablandamiento y aparece la dureza secundaria | 1- Dificulta el crecimiento del grano en los aceros 2- Aumenta templabilidad cuando se encuentra disuelto 3- Dificulta el ablandamiento en el revenido y da lugar al fenómeno de dureza secundaria. |
| Wolframio | Origina envejecimiento | Aumento muy fuertemente cuando está en pequeñas cantidades | se opone al ablandamiento y aparece la dureza secundaria | 1- Forma carburos duros con resistencia al desgaste a elevadas temperaturas 2- Mejora la dureza de los aceros a altas temperaturas. |
Resumen
Las aleaciones de acero son mezclas de hierro y otros elementos químicos como carbono, níquel, cobalto, manganeso, cromo y molibdeno, entre otros. Estos elementos se añaden al acero para mejorar o modificar sus propiedades físicas y químicas. Algunas de las funciones más comunes de las aleaciones en los aceros incluyen:
- Mejora de la resistencia a la tracción: algunos elementos de aleación, como el níquel y el cobalto, pueden aumentar la resistencia a la tracción del acero, lo que lo hace más fuerte y resistente a la deformación.
- Mejora de la resistencia a la abrasión: otros elementos de aleación, como el manganeso y el cromo, pueden aumentar la resistencia del acero a la abrasión, lo que lo hace más duradero y resistente al desgaste.
- Mejora de la resistencia a la corrosión: el cromo es un elemento de aleación que se utiliza a menudo para mejorar la resistencia del acero a la corrosión.
- Mejora de la resistencia al calor: el molibdeno es un elemento de aleación que se utiliza para mejorar la resistencia del acero al calor y la deformación térmica.
- Control de la dureza: el carbono es un elemento de aleación que se utiliza para controlar la dureza del acero. El aumento de la cantidad de carbono en el acero aumenta su dureza, pero también puede hacer que sea más frágil.
En resumen, las aleaciones se utilizan en los aceros para mejorar o modificar sus propiedades físicas y químicas según las necesidades de la aplicación final.
