1

Clasificación de MetalesMetal

Steels

Ferroso No ferroso

Cast Irons Cu Al Mg Ti<1.4wt%C 3-4.5wt%CAceros

<1.4 wt% CFundiciones3-4.5 wt% C

Fe3C cementita

1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

L

gaustenita

g+L

g+Fe3Caferrita

a+Fe3C

a+g

L+Fe3C

d

(Fe) Co , wt% C

Eutectico:

Eutectoide:0.76

4.30

727°C

1148°C

T(°C) microestructura: ferrita, grafito cementita

2

AcerosBaja Aleación Alta Aleación

Bajo carbono <0.25 wt% C

Medio carbono0.25-0.6 wt% C

Alto carbono 0.6-1.4 wt% C

Usos auto struc.

úentespress.

recipientescigueñales

martilloscuchillas

pistones engranajesAplicdesgaste.

sierras ejes

Alta T pplic. turbinas hornosResist Corros.

Ejemplo 1010 4310 1040 4340 1095 4190 304

Adiciones ningunaCr,V Ni, Mo none Cr, Ni

Mo none Cr, V, Mo, W Cr, Ni, Mo

Simple HSLA SimpleSusc. ttotérmico Simple Hta austenítico

inoxidableNombre

Temperabilidad0 + + ++ ++ +++ 0

-

Incremento na resistencia y costo, disminución ductilidad

Apl desgaste.

3

Refinamiento de Acero desde MineralMinero de Hierro

CoqueCaliza

3CO + Fe2O3 ®2Fe+3CO2

C+O2 ®CO2

CO2 +C® 2CO

CaCO3 ® CaO+CO2CaO + SiO2 + Al2O3 ® slag

purificación

reduc del mineral de hierro para metal

generación de calor

Arrabio

ALTO HORNO

escoriaaire

Capas de coque y mineral de hierro

gas

RefractarioRecipiente

4

Aleaciones FerrosasContienen Hierro – Aceros- Fundiciones

Nomenclatura AISI & SAE 10xx Aceros al Carbono Simples 11xx Aceros al Carbono Simples (resulfurizados - maquinables) 15xx Mn (10 ~ 20%) 40xx Mo (0.20 ~ 0.30%) 43xx Ni (1.65 - 2.00%), Cr (0.4 - 0.90%), Mo (0.2 - 0.3%) 44xx Mo (0.5%)

Donde xx is% p C x 100ejemplo: Acero 1060 – Aceros al Carbono Simples con 0.60 % p C

Acero Inoxidable -- >11% Cr

ACEROS INOXIDABLES (Fe-Cr) + (Ni) + (C, N, Mo)

ResistEncia A corrosión

Aplicaciones• medicina - alimento

• estética - química• automotiva

Principio (oxida!)

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

• continua - dura• regenerable

(Cr em Solución Sólida!)

INTRODUCCIÓN

• Son aleaciones ferrosas com contenidos de cromo arriba de 10,5 % p que presentan tasa de corrosión mucho menores que las de acero carbono.

• La elevada resistencia a corrosión se deve al fenomeno de pasivación.

Efeito do cromo na taxa de corrosão

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0 2 4 6 8 10 12 14 16

% cromo

Taxa

de

corr

osão

(mm

/ano

)

Efeito do teor de cromo na taxa de corrosão do aço.

[NIDI Designer Handbook – SD, 2001]

Por que el acero inoxidable es “inoxidable ”?

• Resistencia a corrosión puede ser caracterizada por el comportamiento electroquímico.– determinado por el potencial de óxido-

reducción, em la forma de escala de nobleza.

• Dependendo del medio, el producto de corrosióno sufre hidrólisis formando una capa superficial compacta y aderente, que actua como barrera, protegiendo el material.

• Formación de capa protectora es denominada de passivación en este caso, la posición relativa del metal cambia [POURBAIX, 1966].

Escala de nobreza dos metais.

Cr - Soluión Sólida! Acero Inoxidable

Cr

O2

Cr2O3

Diagramas (Fe-Cr)

Estabiliza Ferrita (Alfagénico) - Cr, Si, Nb, V, Mo, Ti

Cr - Solución Sólida!

Diagramas (Fe-Cr -C)

Estabiliza Ferrita (Alfagénico) - Cr, Si, Nb, V, Mo,Ti...

Diagramas (Fe-Cr -C)

Estabiliza Ferrita (Alfagénico) - Cr, Si, Nb, V, Mo,Ti...

Diagrama (Fe-Ni)

Estabiliza Austenita (Gamagénico) - Ni, C, N, Mn,Cu...

Diagrama (Fe-Ni-C)

Estabiliza Austenita (Gamagénico) - Ni, C, N, Mn,Cu...

Diagramas (Fe-18Cr-C-Ni)

Diagramas (Fe-Cr-C-Ni) a) 4% Ni b) 8%Ni

TIPOS BÁSICOS DE ACEROS INOX

FERRÍTICOS AUSTENÍTICOS (Ni) MARTENSÍTICOS•11%Cr27, %C0,3•No temperables•Série 4xx

•17%Cr25 ; 6%Ni20•No temperables•Séries 2xx (Mn), 3xx (Ni)

•12%Cr18;0,1%C1,2• temperables•Série 4xx (também)

OTROS TIPOS DE ACEROS INOX

DUPLEX PH•Microestructura bifásica austenita+ferrita•Mejor resistencia corrosión que los austeníticos

•Endurecimiento por precipitación•Precipitados de Cu, Al, Ti e Nb•Elevadas resistencia. mecánica y tenacidad, mantenidas a altas temperaturas•17-7PH, 17-4PH

TIPOS BÁSICOS DE AÇOS INOX

FERRÍTICOS AUSTENÍTICOS (Ni) MARTENSÍTICOS

0,2%C1,0%C

TIPOS BÁSICOS DE AÇOS INOX

FERRÍTICOS AUSTENÍTICOS (Ni) MARTENSÍTICOS

0,2%C

Diagrama de Schaeffler

Diagrama de Schaeffler

AP

LIC

AÇ

ÕE

STI

PO

SAPLICACIONES

FERRÍTICOS AUSTENÍTICOSMARTENSÍTICOS

•Componentes estructurales• Instrumentos de corte•Herramientas

•Prótesis•Tánques•“Piping”

PH

•Corrosión atmosférica•Temperatura elevada•Decoración

•Componentes estructurales

•405•409•430•430F•446

•403•410•414•416•420•431•440A•440B•440C

•201•202•301•302•303•304•305•308•309

•17-4•15-5•13-8•17-7•15-7 Mo

•310•314•316•317•321•347•304L•316L

APLICAÇÕES

Sensitización

Cr - Solução Sólida!

Cr C+ Cr23C6=

Cr - Em outra fase!!

Sensitización

Cr C+ = Cr23C6

Calor

Sensitización

Sensitización

Sensitización(en el cordón) (T cae a partir del cordón)

T(oC)

X (mm)

Sensitización(en el cordón) (T cae a partir del cordón)

Solda

Encruado

SensitizadoRecozido

Recristalizado Recristalizado

Crescimento

Grãos

Solda

•Elevar % p de cromo•Disminuir % p de carbono

•Formadores de carburos mayorafinidad com carbono que el Cromo.(Ti, Nb, Ta, V)

Sensitización

Cr C+ = Cr23C6+

Cr

SS

Nb C+ = NbC +Cr

SS

Sensitización - Selección

Aceros Inoxidables Martensíticos

AISIComposición Nominal - % p

C Mn Cr Ni Outros403 0,15 max. 1,0 11,5 – 13,0 -- --410 0,15 max. 1,0 11,5 – 13,0 -- --416 0,15 max. 1,2 12,0 – 14,0 -- 0,15 S min.420 0,15 min. 1,0 12,0 – 14,0 -- --431 0,20 max. 1,0 15,0 – 17,0 1,2 – 2,5 --

440A0,60 – 0,75 1,0 16,0 – 18,0 -- 0,75 Mo max.

440B0,75 – 0,95 1,0 16,0 – 18,0 -- 0,75 Mo max.

440C0,95 – 1,20 1,0 16,0 – 18,0 -- 0,75 Mo max.

Aceros Inoxidables Austeníticos

AISI

Composição Nominal – Porcentagem em Peso

C Mn Cr Ni Outros

301 0,15 max. 2,0 16,0 – 18,0 6,0 - 8,0 --302 0,15 max. 2,0 17,0 – 19,0 8,0 - 10,0 --304 0,08 max. 2,0 18,0 – 20,0 8,0 - 12,0 --304L 0,03 max. 2,0 18,0 – 20,0 8,0 - 12,0 --309 0,20 max. 2,0 22,0 – 24,0 12,0 – 15,0 --310 0,25 max. 2,0 24,0 – 26,0 19,0 – 22 --316 0,08 max. 2,0 16,0 – 18,0 10,0 – 14,0 2,0 – 3,0 Mo316L 0,03 max. 2,0 16,0 – 18,0 10,0 – 14,0 2,0 – 3,0 Mo321 0,08 max. 2,0 17,0 – 19,0 9,0 – 12,0 (5 x %C) Ti min.

347 0,08 max. 2,0 17,0 – 19,0 9,0 – 13,0(10 x %C) Cb -Ta

min.

33

Clasificación de MetalesMetal

Steels

Ferroso No ferroso

Cast Irons Cu Al Mg Ti<1.4wt%C 3-4.5wt%CAceros

<1.4 wt% CFundiciones3-4.5 wt% C

Fe3C cementita

1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

L

gaustenita

g+L

g+Fe3Caferrita

a+Fe3C

a+g

L+Fe3C

d

(Fe) Co , wt% C

Eutectico:

Eutectoide:0.76

4.30

727°C

1148°C

T(°C) microestructura: ferrita, grafito cementita

34

Fundiciones de Hierro

• Aleaciones ferrosas con > 2.1 % p C– mas comúnmente 3 - 4.5 % p C

• Bajo punto de Fusión (frágil) fáciles para fundir

• Cementita decompone en ferrita + grafitoFe3C 3 Fe (a) + C (grafito)

35

Fe-C Diagrama verdadero de equilibrio

Formación de grafito promovida por • Si > 1 % p•Enfriamiento lento

1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 90

L

g +L

a + Grafito

Liquid +Grafito

(Fe) Co , % p C

0.65

740°C

T(°C)

g + Grafito

100

1153°CgAustenita 4.2 wt% C

a + g

36

Tipos de FundiciónFundición Gris• Hojuelas de Grafito• Dpebil y Frágil en tensión• Fuertes en compresión• excelente amortiguación vibracional • Resistentes al desgaste

Fundición Nodular• Adición Mg or Ce• Grafita en nodulos no en hojuelas• Frecuentemente matriz perlítica-

mejor ductilidad

Adapted from Fig. 11.3(a) & (b), Callister 7e.

37

Tipos de FundiciónFundición Blanca• <1% p Si dura pero no frágil• Mas cementita

Fundición Maleable• Tratada térmicamente enter 800 y

900° C• Grafito en rosetas• Mas dúctil

Adapted from Fig. 11.3(c) & (d), Callister 7e.

38

Producción de las fundiciones de Hierro

39

Limitaciones de las fundiciones de Hierro

1) Relativa alta densidad2) Relativa baja conductividad3) Pobre resistencia a la corrosión