¿Qué son los aceros aleados? ¿Cuál es su importancia?

 

Fig. 1 Acero SAE 4140

Hola amigos bienvenidos a este espacio nuevamente, hoy hablaremos de los aceros aleados y quizás ustedes han oído en sus clases o en el laboratorio estos aceros 4340 o 4140. Pues bien estas son las nomenclaturas que definen un tipo de acero especial, los llamados aceros de baja aleación. El término baja aleación se refiere a que el porcentaje de elementos aleantes no superan el 8 % (en otras fuentes consultadas se dice 5%) pero, ¿a que se refiere con elementos aleantes? El acero tiene en su composición además del Fe y C otros elementos tales como Mn y Si, estos últimos empleados en la desoxidación del acero pero si agregamos Cr, Ni, Mo, V, Ti y aumentamos los contenidos de Mn y Si podemos obtener un acero de baja aleación.

Los contenidos de Ni y Cr son bajos ya que si se incrementan podemos tener un acero inoxidable y eso puede ser tema de otra publicación, aquí nos enfocaremos en estos elementos porque ellos tienen una influencia interesante en el acero. Si miramos el diagrama Fe-C podemos observar las zonas bien definidas de Ferrita, Perlita y Austenita e incluso si observamos la curva TTT de un acero de bajo carbono podemos determinar a que velocidad de enfriamiento y temperatura la transformación martensítica ocurrirá.

Si dejamos el acero sin estos elementos aleantes, la resistencia propia de el podrá cubrir ciertas aplicaciones estructurales pero si deseamos mayor resistencia un acero C-Mn no puede suplir esa necesidad de ahí que, al agregar estos elementos aleantes buscamos

1. Mejorar la resistencia del acero
2. Mejorar la resistencia a la corrosión
3. Mejorar la resistencia a altas o bajas temperaturas
4. Mejorar la resistencia al desgaste
5. Aumentar la templabilidad

 Esto es lo que encontramos en la bibliografía de cual es el efecto de incrementar los contenidos de elementos aleantes en el acero pero vamos ahora a aplicar la metalurgia física de este material. Cuando incrementamos el contenido de elementos aleantes, la primera señal que se refleja en el acero es la dureza y la resistencia, eso se debe a que aparecen compuestos intermediarios que pueden disolverse en la matriz o precipitan generando un incremento en la resistencia. Estos compuestos pueden observarse en el microscopio y para mayores detalles de su morfología y su composición puede usarse difracción de rayos X.

Fig. 2 Compuestos en la matriz del acero

Como pueden apreciar en la figura 2 los compuestos son del tipo MC esto quiere decir que el metal (M) forma un compuesto intermediario con el carbono (C) que puede tener varias configuraciones químicas por ejemplo Cr23C6 o Mn6C. El efecto inmediato de estos compuestos se aprecia como dije antes en la dureza y resistencia pero existe otra influencia bien marcada y es de importancia para ustedes que estén cursando la asignatura tratamientos térmicos y los diagramas TTT y es que los elementos aleantes modifican el diagrama TTT permitiendo a un acero C-Mn que no se puede templar desplazar su curva a la derecha para así tener una zona en donde la martensita puede obtenerse. 

Fig. 3 Curvas TTT de aceros al carbono

La figura 3 muestra como influyen los elementos aleantes en la curva TTT de un acero de bajo carbono, a medida que el acero aumenta su contenido de aleantes, este modifica su curva TTT desplazándola  a la derecha y permitiendo que el acero pueda ser templado.

Como conclusión final los aceros de baja aleación permiten mejorar las propiedades mecánicas del acero en comparación con un acero estructural, esto se debe a la solución o precipitación de carburos que incrementan la resistencia y a la vez los elementos aleantes desplazan la curva TTT del acero permitiendo la templabilidad y la obtención de una microestructura martensítica en un material que en condiciones normales no tendría este tipo de estructura.

¿Que piensan ustedes de estos aceros y han realizado preparación metalografíca de algunos? Déjame tus comentarios y comparte tu experiencia 

Fuentes Consultadas

1. ASM Metals Handbook: Metallography and Microstructure, Vol. 9, ASM International, Materials Park ASM International. Park, Ohio, 2004.
2. Avner S., (1988). Introducción a la Metalurgia. Segunda edición. Estados Unidos: editorial McGrau-Hill.