¿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. 

Microestructura de Soldaduras aspectos a considerar

 Hola a todos y bienvenidos de vuelta a este espacio, en esta oportunidad vamos a mencionar una de las microestructuras favoritas mías la cual es la soldadura. El porque esta entre mis favoritas se debe al hecho de que en la soldadura se agrupa todo el conocimiento metalúrgico de ahí que, en ese pequeño espacio podemos tener fundición, solidificación, transformaciones en estado sólido, termodinámica, transferencia de calor, difusión, tratamiento térmico y hasta corrosión, por lo que, el estudio de la microestructuras de soldaduras son en particular un campo muy interesante. En la figura 1 tenemos la microestructura de un acero sin ataque químico, allí podemos observar como los granos del baño fundido crecieron hacia el centro de la pieza. 

En las soldaduras se definen tres zonas a evaluar a nivel microscópico, la zona fundida, la zona afectada térmicamente y el metal base no afectado. Ahora bien, cada zona en particular tiene sus características de tal manera que ustedes pueden evaluar el crecimiento de los granos en la zona fundida por ejemplo en la figura 2 la tenemos marcada con la letra A. 

Como podemos apreciar tenemos el crecimiento de los granos hacia el centro, este fenómeno se da porque allí el metal líquido remanente solidifica de ahí que, hay una competencia entre los granos que persiguen ese liquido y en ocasiones esta zona es propensa a fisuras si se da una velocidad muy rápida de soldadura o aparecen segregaciones de bajo punto de fusión que faciliten el agrietamiento, como por ejemplo azufre en el acero inoxidable austenítico.

Fig.1 Microestructura de Soldadura sin ataque

Ahora bien, el área marcada con la letra B de la microestructura representa lo que denominamos ZAT (zona afectada térmicamente) y aquí la información que nos suministra la pieza es de suma importancia y ustedes dirán ¿porqué? y la respuesta se debe a que en esta zona tenemos las transformaciones en estado sólido que pueden afectar las propiedades de la junta. Por ejemplo, digamos que tenemos un acero cuya templabilidad del metal base es superior a la del metal depositado. Como en la soldadura la velocidad de enfriamiento es muy rápida en comparación a la fundición, el área puede sufrir un temple generando microestructuras susceptibles al agrietamiento en frío, en pocas palabras en presencia de Hidrógeno las posibilidades de agrietamiento son elevadas si se forma martensita en la ZAT. 

Fig. 2 Microestructura Soldadura. Atacada químicamente

Lo más importante para ustedes mi estimados estudiantes es comprender todo lo que rodea un cordón de soldadura no solo lo que realiza el operador del equipó, sino como lo dicho al inicio, en la soldadura se agrupan muchos campos de la metalurgia y adicional a esto y es algo que les he dicho en publicaciones anteriores tenemos los estándares industriales que nos ayudan en nuestro análisis y que deben ser consultados a la hora de evaluar microestructura y en especial la soldadura porque en una estructura es el punto más susceptible.

Ahora bien, ¿Que piensan ustedes? ¿Han realizado análisis microestructural de soldaduras?¿Cual ha sido su experiencia? Compartan sus vivencias en los comentarios

Feliz inicio de semana y gracias por su apoyo 

Aleaciones No Ferrosas- Tratamiento Térmico

 

Hola amigos, en este micro les voy a responder a una pregunta muy interesante que llegó a mi correo en el cual me consultan acerca del tratamiento térmico de los metales no ferrosos. Cabe destacar que algunos  tratamientos térmicos que se realizan al acero también se aplican a los no ferrosos por ejemplo el recocido. 

Lo más importante está en que comprendiendo bien los fundamentos teóricos se pueden hacer análisis microestructural de metales no ferrosos tratados térmicamente.

Feliz día

Análisis de microestructura. Caso práctico

 

Bienvenidos amigos, en este vídeo vamos a analizar una microestructura de un acero recocido que va a tratamiento térmico de normalizado. No voy a enfocarme en la composición química del acero o el procedimiento de tratamiento térmico, vamos más bien a enfocarnos en la microestructura y las dos columnas que deben ustedes comprender a la hora de hacer una análisis, la primera es los fundamentos teóricos y la segunda las normas aplicadas. 

Estándares recomendados para un análisis microestructural

Hola amigos espero que estén muy bien, en este vídeo vamos a hablar de las normas porque como dije en el anterior la formación de un analista metalúrgico va de la mano de dos columnas: la teoría y las normas industriales. ¿Cuales normas recomiendo? En este vídeo se los explico