Los aceros inoxidables dplex o de estructura austeno-ferrtica
combinan aspectos caractersticos y a la vez diferenciadores de las
familias de aceros austenticos y ferrticos. Como los aceros de la
familia ferrtica, muestran una buena resistencia a la corrosin bajo
tensin en medios que contienen cloruros. Asimismo, los aceros
inoxidables dplex poseen una ductilidad y tenacidad intermedia
entre las de ambas familias y un lmite elstico apreciablemente
mayor que el de los aceros ferrticos y austenticos. Es decir, en
general combinan las ventajas, aunque tambin algunos inconvenientes
de las dos familias, ferrticos y austenticos, por lo que en ciertas
aplicaciones prcticas puede ser una opcin ms ventajosa.
La familia de los aceros inoxidables martensticos est constituda
por unos aceros susceptibles de ser endurecidos por tratamiento
trmico de temple y revenido, alcanzando unas buenas propiedades
mecnicas y una aceptable aunque moderada resistencia a la corrosin
(inferior a la de los aceros austenticos y ferrticos).La
martensita, como constituyente de los aceros templados, se trata de
una solucin slida sobresaturada de carbono en ferrita. Esta
estructura se obtiene mediante un enfriamiento rpido de los aceros
desde su estado austentico a altas temperaturas. Estos aceros
templados resultan ser muy duros, pero tambin muy frgiles. Por
ello, a este tipo de acero se le suele someter a un posterior
proceso de revenido, que consiste en calentar al acero a una
temperatura por debajo de la crtica inferior (723 C), dependiendo
de la dureza que se quiera obtener, enfrindolo luego al aire.
Los aceros inoxidables ferrticos se caracterizan porque pueden
presentar un contenido en cromo superior al de otros tipos de
familias de acero, combinado a la vez con una baja presencia en
porcentaje de carbono (de hecho son conocidos como los aceros
inoxidables de cromo directo). As en esta familia de aceros el
contenido en cromo ocupa un ancho margen que puede variar desde
el10,5%(AISI 409) a porcentajes del30%(AISI 448), mientras que el
contenido de carbono queda limitado a un mximo del0,12%, que hace
que la ferrita sea la nica fase estable en todo el rango de
temperaturas.
Dentro de los aceros inoxidables, los aceros austenticos son los
que ms aplicaciones han tenido, emplendose ampliamente en sectores
como la industria alimentaria y farmacutica, la industria qumica y
petroqumica, en calderera y fabricacin de tubos, en la fabricacin
de electrodomsticos, de componentes de la industria aeronutica, as
como material para la fabricacin de elementos decorativos
arquitectnicos o de componentes del automvil, etc
Lafundicin blancatiene el carbono en forma de cementita y
responde perfectamente al diagrama de equilibrio Fe-C, figura
13.19. Para su formacin el contenido en carbono se limita entre un
2.5 a un 3% y, sobre todo, el contenido en Si, elemento que en
mayor medida favorece la formacin de carbono libre en forma de
grafito, entre un 0.5 a un 1.5%, debiendo adems de imprimirle una
elevada velocidad de solidificacin que no facilite la formacin de
placas de grafito.
Figura 13.19. Microestructura de una fundicin blanca, X100.
Estas fundiciones son las que poseen una mayor resistencia al
desgaste y a la abrasin, fundamentada en la gran cantidad de
carburo de hierro que poseen, centrando en estas propiedades sus
aplicaciones. Tal como se observa en la figura 13.18, la estructura
de este tipo de fundiciones est formada por el eutctico del hierro,
denominado ledeburita y que se conforma con grandes lminas o zonas
blancas de cementita intercaladas con las zonas oscuras
correspondientes a la perlita, formada a su vez por lminas
alternadas de ferrita y cementita. Este tipo de fundiciones, que
presentan muy baja tenacidad, producen al romper una superficie
fracturada cristalina y brillante que da origen al nombre de la
fundicin.Lafundicin grisse forma cuando el carbono de la aleacin se
encuentra en una cantidad superior a la que puede disolverse en la
austenita, y precipita como hojuelas de grafito, figura 13.20, por
ello cuando se fractura la superficie presenta una coloracin gris
mate caracterstica. Esta fundicin resulta un material de ingeniera
importante debido a su bajo costo que combina con propiedades
interesantes como excelente capacidad de meca-nizacin, una buena
resistencia al desgaste al disminuir el coeficiente de rozamiento y
una excelente capacidad de amortiguar vibraciones por lo que se ha
extendido su aplicacin como bancadas de mquinas.Lafundicin de
grafito esferoidal o fundicin dctil, combina las ventajas del
hierro fundido con las del acero, ya que en esta familia el grafito
no acta como entallas internas fragilizadoras del material, al
tener una forma esfrica y una distribucin mucho ms uniforme que en
la fundicin gris. Por esto las propiedades corresponden a las de la
matriz con una elevada resistencia y lmite de elasticidad,
tenacidad, ductilidad y por lo tanto conformabilidad en caliente y
templabilidad, manteniendo las propiedades de la fundicin como
excelente maquinabilidad y buena resistencia al desgaste.Estas
excepcionales propiedades de la fundicin esferoidal son debidas a
la forma de los ndulos de grafito, tal como se representan en la
figura 13.18d. Las composiciones de este tipo de fundiciones son
similares a las fundiciones grises con la salvedad de que los
niveles de azufre y fsforo deben mantenerse en proporciones muy
bajas, inferiores al 0.03%, de igual forma y por los mismos motivos
que se requeran estos niveles para los aceros de calidad.La
formacin de los ndulos tiene lugar durante la solidificacin del
hierro fundido, por medio de la adicin de magnesio justo en el
momento de colada. El magnesio elimina cualquier residuo de azufre
y oxgeno remanentes en el metal lquido, y genera un residuo de un
0.03% de Mg, que causa el crecimiento del grafito esferoidal.
Debido al efecto que el magnesio tiene en la estabilizacin del
carbono en forma de carburo, es necesario aadir una cantidad de
silicio importante, en forma de ferrosilicio, que favorezcan la
grafitizacin.
Durmetro RockwellEl durmetro de profundidad
diferencialRockwellfue inventado por los hermanos Hugh y Stanley
Rockwell, en el ao 1914, en EEUU. Ambos trabajaban en la fbrica de
rodamientos New Departure Manufacturing Co, que se convertira ms
tarde en una empresa del grupo General Motors. La razn por la cual
se desarroll este dispositivo fue para medir los efectos del
tratamiento trmico en los caminos de rodadura de rodamientos rgidos
de bolas.Durmetro BrinellEste mtodo demedicin de durezafue
propuesto en 1900 por el ingeniero suecoJohan Brinelly fue uno de
los primeros ensayos de dureza que existi en el mundo.En los
ensayos de dureza Brinell, al igual que en los Rockwell, se fuerza
un penetrador duro esfrico en la superficie del material a ensayar.
El penetrador es una bola de acero endurecido o de carburo de
tungsteno de 10 mm de dimetro. Las cargas normalizadas estn
definidas entre 500 y 3000 kg, incrementndose de a 500 kg. Durante
el ensayo, la carga se mantiene constante durante un tiempo que va
de entre 10 a 30 segundos. El nmero dedureza Brinellse denota HB
(HBW si el penetrador es de carburo de tungsteno) y es funcin de la
magnitud de la carga y del dimetro de la huella resultante. Este
dimetro se mide con un microscopio y se convierte a un nmero HB
especfico usando la siguiente frmula:Durmetro VickersEste sistema
fue desarrollado en 1921 por Robert Smith y George Sandland en la
empresa Vickers Ltd. En elensayo Vickersel penetrador est compuesto
por un diamante piramidal muy pequeo. El principio fundamental es
observar la habilidad que tiene el material indentado de resistir
la deformacin plstica. Las cargas aplicadas van de 1 a 1000 g, por
lo cual este ensayo es considerado de microdureza. La marca
resultante se observa al microscopio y se mide, esta medida es
convertida a un nmero de dureza que se identifica con HV (Nmero
Pirmide Vickers) o DPH (Nmero Pirmide de Diamante Vickers). Es
necesario que la superficie de la muestra haya sido preparada con
desbaste y pulido.Durmetro KnoopEste sistema demedicin de durezafue
desarrollado porFrederick Knoopen 1939, como respuesta al mtodo de
Vickers. Bsicamente el penetrador tambin es una pirmide de
diamante, pero de forma algo diferente. El mtodo Knoop responde muy
bien a materiales frgiles, como cermicos.Los primeros ensayos de
dureza se basaron en el comportamiento de los minerales segn su
capacidad de rayar a otro ms blando. Para ello se defini unaescala
llamada Mohs, cuyos valores van del 1 al 10, donde el 1
representaba al talco y el 10 al diamante.Con el paso de los aos
nuevas tcnicas cuantitativas de dureza fueron desarrolladas,
basadas en un pequeo penetrador que es forzado sobre una superficie
de la probeta del material a ensayar bajo condiciones controladas
de carga y velocidad. La profundidad o tamao de la huella
resultante se relaciona con un nmero de dureza. Cuanto ms blando el
material, mayor y ms profunda la huella, y menor es el nmero de
dureza. Las durezas obtenidas tienen un significado relativo y no
absoluto, por lo que hay que tener cautela al comparar las medidas
arrojadas por distintas tcnicas sobre el mismo material.
Aplicaciones de los Durmetros
ShoreRockwellBrinellVickersKnoopLeeb
Polmeros elastmeros y cauchos.Aceros tratados
trmicamente.Metales y aleaciones como latn aceros templados y
recocidos. Fundiciones de hierro nitrurados.Como alternativa al
mtodo Brinell mide dureza en todos los metales incluyendo aceros
inoxidables; aceros al carbono; aceros martensticos y
otros.Materiales frgiles; cermicas y lminas delgadas.Mismos
materiales que Rockwell Vickers y Brinell pero el dispositivo Leeb
es porttil y se usa para piezas que no pueden llevarse a una mesa
de ensayo.
