Propiedades y Tratamientos Clave de Aceros y Aleaciones Metálicas

Conceptos Clave sobre Metalurgia de Aceros y Aleaciones

• Cuanto mayor sea el diámetro crítico ideal de los aceros, mayor será su templabilidad (capacidad de endurecer en profundidad). (Nota: La afirmación original indicaba lo contrario).
• Cuanto mayor es la templabilidad de un acero, mayor es la profundidad a la que se puede formar martensita dura durante el temple. Sin embargo, la dureza máxima de la martensita depende principalmente del contenido de carbono.
• Cuanto menor es el calor específico y mayor la conductividad térmica y calor latente de vaporización de un baño para temple, más enérgico es el enfriamiento que produce (mayor severidad de temple).
• Las transformaciones eutectoides (p. ej., austenita → perlita) son ejemplos de transformaciones con difusión atómica. Las transformaciones martensíticas ocurren sin difusión a largo alcance.
• El tratamiento de normalizado generalmente origina un tamaño de grano austenítico más fino y una microestructura más fina (perlita fina) que un recocido completo realizado desde la misma temperatura, resultando en mayor dureza y resistencia.
• El acero Hadfield (alto Manganeso, ~1.2% C, 12% Mn) es fundamentalmente austenítico y endurece notablemente por trabajo en frío; no es martensítico.
• El silicio (Si) es el principal elemento que promueve la grafitización (formación de grafito) en las fundiciones. El magnesio (Mg) o cerio (Ce) se añaden para obtener grafito esferoidal (nodular).
• El aluminio es un material muy dúctil y conformable a temperatura ambiente. Su resistencia y tenacidad generalmente disminuyen a temperaturas elevadas como 500°C.
• Hierro (Fe), cobalto (Co) y níquel (Ni) son elementos ferromagnéticos. Los elementos carburígenos (formadores de carburos) típicos en aceros son Cr, Mo, W, V, Ti, Mn.
• La transformación de austenita (FCC) en martensita (BCT/BC) va acompañada de una expansión (aumento) de volumen.
• La elevación progresiva de la temperatura (revenido) de una pieza de acero templado (martensítico) hasta 650°C provoca la descomposición progresiva de la martensita en estructuras más estables y dúctiles (ferrita + carburos), reduciendo su dureza.
• La templabilidad es una propiedad intrínseca del acero (depende de composición química y tamaño de grano austenítico). La velocidad de enfriamiento necesaria para formar martensita y la profundidad alcanzada dependen tanto de la templabilidad como de la severidad del temple del medio de enfriamiento.
• La ledeburita es la microestructura eutéctica del sistema Fe-C (formada por austenita + cementita al solidificar a 1148°C y 4.3% C). No es un compuesto químico único.
• Las aleaciones de aluminio para moldeo (colada) suelen contener mayor porcentaje de elementos de aleación (especialmente Si) que las aleaciones de aluminio para forja, para mejorar la colabilidad.
• La ledeburita es una mezcla eutéctica; su solidificación ocurre a temperatura constante, pero al calentarse por encima de la temperatura eutéctica, experimenta una fusión incongruente parcial (L + γ).
• La adición de molibdeno (Mo) a los aceros ayuda a mitigar la fragilidad de revenido. El cobalto no tiene ese efecto principal.
• Impurezas como el azufre (S) y el bismuto (Bi) son muy perjudiciales para las propiedades mecánicas de los bronces, reduciendo drásticamente su ductilidad (alargamiento).
• Las piezas nitruradas no se templan después de la nitruración. La nitruración es un tratamiento termoquímico superficial de baja temperatura que endurece la superficie sin necesidad de temple posterior.
• Los valores del coeficiente de severidad de temple (H) dependen fuertemente del medio de enfriamiento y de su grado de agitación (mayor agitación incrementa H).
• Los principales factores que favorecen la formación de fundición blanca (carburos en lugar de grafito) son el enfriamiento rápido y un contenido bajo de elementos grafitizantes como el silicio (Si).
• Los aceros aleados para temple y revenido de alta resistencia requieren un contenido de azufre (S) muy bajo para maximizar la tenacidad, mucho menor que el de los aceros de fácil mecanización, a los que se añade S intencionadamente.
• Los elementos de aleación típicos en aceros para muelles (como los antiguos F-1200/F-1300, similares a aceros al Si-Mn) son el Silicio (Si) y el Manganeso (Mn), que aumentan el límite elástico.
• La fragilidad azul del acero se refiere a una pérdida de ductilidad y tenacidad que ocurre en el rango de temperaturas de aproximadamente 250°C a 350°C, asociada a la precipitación fina durante la deformación plástica.
• Se favorece la formación de grafito nodular (esferoidal) en lugar de laminar añadiendo pequeñas cantidades de magnesio (Mg) o cerio (Ce) a la fundición líquida antes de la colada (tratamiento de nodulización).
• El Silicio (Si) y el Níquel (Ni) son elementos no carburígenos; de hecho, promueven la formación de grafito (son grafitizantes) en fundiciones y tienden a estabilizar la ferrita o la austenita en aceros.
• No todas las aleaciones metálicas endurecen significativamente por temple. El endurecimiento por temple requiere una transformación de fase específica, como la formación de martensita en los aceros.
• No todos los aceros de herramienta son hipereutectoides. Su composición varía ampliamente según la aplicación. Los aceros de herramienta aleados sí suelen contener elementos carburígenos (Cr, W, V, Mo) para formar carburos duros que proporcionan resistencia al desgaste.
• Un procedimiento efectivo para aumentar el límite elástico de los aceros es la laminación termomecánica controlada (TMCP), especialmente en aceros microaleados (HSLA), que permite obtener un tamaño de grano muy fino (tamaño ASTM 10 o superior, es decir, granos más pequeños que ASTM 8).