Los Aceros

- ¿Qué es el acero? Microconstituyentes, estructuras cristalinas.

El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03% y el 1,075% en peso de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

Cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes según su temperatura, concretamente, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita; además de la austenita (para mayor información consultar un Diagrama Hierro-Carbono con sus constituyentes).

El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.

Existen muchos tipos de acero en función del o los elementos aleantes que estén presentes. La definición en porcentaje de carbono corresponde a los aceros al carbono, en los cuales este no metal es el único aleante, o hay otros pero en menores concentraciones. Otras composiciones específicas reciben denominaciones particulares en función de múltiples variables como por ejemplo los elementos que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales, razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al carbono" que además de ser los primeros fabricados y los más empleados, sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia».

Microconstituyentes

El hierro puro presenta tres estados alotrópicos a medida que se incrementa la temperatura desde la temperatura ambiente:

• Hasta los 911 °C, el hierro ordinario, cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y recibe la denominación de hierro α o ferrita. Es un material dúctil y maleable responsable de la buena forjabilidad de las aleaciones con bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los 768 °C (temperatura de Curie a la que pierde dicha cualidad). La ferrita puede disolver muy pequeñas cantidades de carbono.

• Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el sistema cúbico centrado en las caras (FCC) y recibe la denominación de hierro γ o austenita. Dada su mayor compacidad la austenita se deforma con mayor facilidad y es paramagnética.

• Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en el sistema cúbico centrado en el cuerpo y recibe la denominación de hierro δ que es en esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red mayor por efecto de la temperatura.

A mayor temperatura el hierro se encuentra en estado líquido.

Si se añade carbono al hierro, sus átomos podrían situarse simplemente en los intersticios de la red cristalina de éste último; sin embargo en los aceros aparece combinado formando carburo de hierro (Fe₃C), es decir, un compuesto químico definido y que recibe la denominación de cementita de modo que los aceros al carbono están constituidos realmente por ferrita y cementita.

Transformación de la austenita

Zona de los aceros (hasta 2% de carbono) del diagrama de equilibrio metal estable hierro-carbono. Dado que en los aceros el carbono se encuentra formando carburo de hierro, se han incluido en abscisas las escalas de los porcentajes en peso de carbono y de carburo de hierro (en azul).

El diagrama de fases Fe-C muestra dos composiciones singulares:

• Un eutéctico (composición para la cual el punto de fusión es mínimo) que se denomina ledeburita y que contiene un 4,3% de carbono (64,5 % de cementita). La ledeburita aparece entre los constituyentes de la aleación cuando el contenido en carbono supera el 2% (región del diagrama no mostrada) y es la responsable de la mala forjabilidad de la aleación marcando la frontera entre los aceros con menos del 2% de C (forjables) y las fundiciones con porcentajes de carbono superiores (no forjables y fabricadas por moldeo). De este modo se observa que por encima de la temperatura crítica A₃ los aceros están constituidos sólo por austenita, una solución sólida de carbono en hierro γ y su microestructura en condiciones de enfriamiento lento dependerá por tanto de las transformaciones que sufra ésta.

• Un eutectoide en la zona de los aceros, equivalente al eutéctico pero en estado sólido, donde la temperatura de transformación de la austenita es mínima. El eutectoide contiene un 0,77 %C (13,5% de cementita) y se denomina perlita. Está constituido por capas alternas de ferrita y cementita, siendo sus propiedades mecánicas intermedias entre las de la ferrita y la cementita.

La existencia del eutectoide permite distinguir dos tipos de aleaciones de acero:

• Aceros hipoeutectoides (< 0,77% C). Al enfriarse por debajo de la temperatura crítica A₃ comienza a precipitar la ferrita entre los granos (cristales) de austenita y al alcanzar la temperatura crítica A₁ la austenita restante se transforma en perlita. Se obtiene por tanto a temperatura ambiente una estructura de cristales de perlita embebidos en una matriz de ferrita.

• Aceros hipereutectoides (>0,77% C). Al enfriarse por encima de la temperatura crítica se precipita el carburo de hierro resultando a temperatura ambiente cristales de perlita embebidos en una matriz de cementita.

Otros microconstituyentes

Las texturas básicas descritas (perlíticas) son las obtenidas enfriando lentamente aceros al carbono, sin embargo modificando las condiciones de enfriamiento (base de los tratamientos térmicos) es posible obtener estructuras cristalinas diferentes:

• La martensita es el constituyente típico de los aceros templados y se obtiene de forma casi instantánea al enfriar rápidamente la austenita. Es una solución sobresaturada de carbono en hierro alfa con tendencia, cuanto mayor es el carbono, a la sustitución de la estructura cúbica centrada en el cuerpo por tetragonal centrada en el cuerpo. Tras la cementita (y los carburos de otros metales) es el constituyente más duro de los aceros.

• Velocidades intermedias de enfriamiento dan lugar a la bainita, estructura similar a la perlita formada por agujas de ferrita y cementita pero de mayor ductilidad y resistencia que aquélla.

• También se puede obtener austenita por enfriamiento rápido de aleaciones con elementos gammágenos (que favorecen la estabilidad del hierro γ) como el níquel y el manganeso, tal es el caso por ejemplo de los aceros inoxidables austeníticos.

Antaño se identificaron también la sorbita y la troostita que han resultado ser en realidad perlitas de muy pequeña distancia interlaminar por lo que dichas denominaciones han caído en desuso.

 Características físicas de los aceros.
Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:

• Su densidad media es de 7850 kg/m³.
• En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.
• El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C.
• Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C.
• Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.
• Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.
• Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño.
• Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.
• Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico.
• La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.
• Se puede soldar con facilidad.
• La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.
• Posee una alta conductividad eléctrica. Aunque depende de su composición es aproximadamente de 3 · 10⁶ S/m. En las líneas aéreas de alta tensión se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando éste último la resistencia mecánica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalación.
• Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales, ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o mediante procedimientos eléctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable ferrítico sí se le pega el imán, pero al acero inoxidable austenítico no se le pega el imán ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atraída por los imanes. Los aceros inoxidables contienen principalmente níquel y cromo en porcentajes del orden del 10% además de algunos aleantes en menor proporción.
• Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresión: δL = α δ t° L, siendo a el coeficiente de dilatación, que para el acero vale aproximadamente 1,2 · 10⁻⁵ (es decir α = 0,000012). Si existe libertad de dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero se dilata y se contrae según un coeficiente de dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material compuesto que se denomina hormigón armado. El acero da una falsa sensación de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio.

-Diagrama hierro carbono (explicar los puntos princiapales, qué representa, sus constituyentes y sus transformaciones).

El diagrama de aleación hierro-carbono es un tipo de diagrama de equilibrio que nos permite conocer el tipo de acero que se va a conseguir en función de la temperatura y la concentración de carbono que tenga presente.

Antes de pasar a estudiar que es un diagrama de de equilibrio y el diagrama hierro-carbono en particular, es imprescindible que tengas claros unos cuantos conceptos:

• Estado de agreación: Cada una de las tres formas en que se puede presentar la materia. Los estados de agregación son tres: sólido, líquido y gaseoso.

• Fase: Cada una de las partes macroscópicas de composición química y propiedades físicas homogéneas que forman un sistema.

• Sistemas homogéneos: Sistemas formados por una única fase (monofásicos).

• Sistemas heterogéneos: Están formados por varias fases.

• Mezcla: Porción de materia formada por dos o más sustancias diferentes.

Puede parecer que fase y estado de agregación de la materia son sinónimos, sin embargo no lo son. Por ejemplo, el grafito y el diamante son dos formas alotrópicas del carbono; son, por lo tanto, fases distintas, sin embargo ambas pertenecen al mismo estado de agregación (sólido).

Un diagrama de equilibrio de una mezcla es un gráfico que representa las diferentes fases y estados de agregación en que van a presentarse los componentes de un sistema en función de la temperatura y de la concentración de cada uno de los componentes de la mezcla.

En el caso del diagrama de aleación hierro-carbono se trata de un diagrama de equilibrio en el que se representa el comportamiento de la aleación de hierro y carbono en función del porcentaje de carbono contenido en la mezcla y de la temperatura.

Hay que tener en cuenta que en una mezcla de acero es posible encontrar los siguientes estados y formas alotrópicas:

• Acero líquido: Mezcla de hierro y carbono a muy alta temperatura, la mezcla está en fase líquida y es homogénea.

• Ferrita o hierro (alfa): Sistema cúbico, imanes permanentes.

• Hierro (beta): Similar al alfa pero no es magnético.

• Austenita o hierro (gamma): Sistema cúbico centrado en las caras.

• Hierro (delta): Red cúbica centrada en el cuerpo.

• Cementita (Fe₃C): Sólido formado por el exceso de carbono en la mezcla (la cantidad que está en exceso sobre la solubilidad y que no puede ser disuelta en la mezcla). Es una sustancia dura y fragil que no puede ser laminada ni forjada.

Estas formas alotrópicas tienen diferentes propiedades y el acero adoptará unas u otras en función de cual sea la composición y la temperatura de la mezcla. En función de la utilización que se quiera hacer del producto resultante habrá que conseguir que la forma o las formas alotrópicas producidas sean unas u otras. Esa información se encuentra en el diagrama hierro-carbono.

La posición de un una mezcla de acero en el diagrama de hierro-carbono queda definida por su temperatura y el tanto por ciento en masa de carbono que tiene la mezcla. La temperatura se representa en el eje vertical (ordenadas), el porcentaje de carbono se representa en el eje horizontal (abcisas). El eje horizontal que representa la cantidad de carbón en la mezcla toma valores crecientes hasta el 6,67%.
El diagrama hierro-carbono tiene la forma:

Imagen 24. esiu. Copyright

Como se puede observar es un diagrama complejo en el que pueden distinguirse muchas zonas, vamos a explicar las más importantes. En primer lugar vamos a colorear cuatro sectores.

Imagen 25. Recursos propios, modificación de la imagen 24.

Las cuatro zonas coloreadas representas las únicas cuatro zonas en las que el acero obtenido está formado por una única fase.

• Dentro de la zona verde el acero está en estado líquido.

• Cuando un acero está dentro de zona amarilla nos encontremos con una sustancia sólida formada exclusivamente por austenita.

• La pequeña zona azul correspondiente a aceros con un muy bajo contenido en C y temperatuas en torno a los 1400ºC se corresponde con una única fase sólida de acero .

• La pequeña zona naranja también con bajo contenido en C pero a temperaturas menores (en torno a los 700ºC) se encuentra en fase sólida y está formada por ferrita.

En el resto de las zonas tendremos una mezcla entre las fases indicadas en el gráfico. Sería posible calcular para una composición y una temperatura determinada el porcentaje de cada una de las fases presente en la mezcla, esto es algo que se escapa a los objetivos del curso.

Dentro del gráfico destacan por su importancia una serie de puntos que aparecen dibujados en rojo en la siguiente imagen::

 

Imagen 26. Recursos propios, modificación de la imagen 24.

• “A” Representa el punto de fusión del hierro puro se produce a 1539ºC

• “C” Eutéctico para una concentración de 4,3% de carbono y a 1130ºC. Por debajo de esa temperatura es imposible encontrar ninguna aleación en estado líquido, es el punto en que se produce el cambio de estado para una única temperatura, formándose el constituyente ledeburita, característica del eutéctico.

• “S” Eutectoide para una concentración de 0,89% de carbono y a 723ºC. Por debajo de esta temperatura es imposible encontrar austenita como microconstituyente de los aceros, en ese punto se forma el constituyente del eutectoide, que es la perlita.

• Por encima de la línea de liquidus (A-C-D) la aleación solo se encuentra en estado líquido.

• Por debajo de la línea de solidus (A-E-C-F) la aleación solo se encuentra en estado sólido.

• Entre las líneas de liquidus y solidus la aleación se encuentra en una zona bifásica donde coexisten la fase líquida y la fase sólida, aunque con microconstituyentes diferentes (lquido y austerita, a la izquierda del diagrama A-C-E) y (líquido y cementita la derecha del diagrama D-C-F).

Por otro lado y según el contenido de carbono el diagrama hierro-carbono se divide en dos partes: aleaciones con menos del 1,76 % de carbono que corresponde a los aceros, y con más de un 1,76 % de carbono, de las fundiciones.

Los aceros con un contenido en carbono inferior al 0,89% se llaman aceros hipoeutectoides, y los que contienen entre un 0,89 y un 1,76% de carbono se llaman aceros hipereutectoides.

De igual forma las fundiciones hipoeutécticas son las que tiene un contenido de carbono entre 1,76 y 4,3%, mientras que se llaman hipereutécticas a las fundiciones que tienen entre un 4,3 y un 6,67% de carbono.

Debido al elevado porcentaje de carbono que poseen las aleaciones, éstas son muy duras y frágiles, por lo que son difíciles de mecanizar, se suelen emplear para obtener piezas por moldeo, las características de las fundiciones dependen tanto de su composición en carbono como del proceso de fabricación. Pueden ser, ordinarias, aleadas y especiales. Se fabrican de fundición las bancadas de las máquinas, las carcasas de los motores,…

 

Video: Diagrama de fases Hierro Carbono

- Clasificación de los aceros en función del porcentaje de carbono.

La clasificación del acero se puede determinar en función de sus características, las mas conocidas son la clasificación del acero por su composición química y por sus propiedades o clasificación del acero por su uso; cada una de estas clasificaciones a la vez se subdivide o hace parte de otro grupo de clasificación.

Clasificación de Acero por su composición química:

Acero al carbono Se trata del tipo básico de acero que contiene menos del 3% de elementos que no son hierro ni carbono.

Acero de alto carbono El Acero al carbono que contiene mas de 0.5% de carbono.

Acero de bajo carbono Acero al carbono que contiene menos de 0.3% de carbono.

Acero de mediano carbono Acero al carbono que contiene entre 0.3 y 0.5% de carbono.

Acero de aleación Acero que contiene otro metal que fue añadido intencionalmente con el fin de mejorar ciertas propiedades del metal.

Acero inoxidable Tipo de acero que contiene mas del 15% de cromo y demuestra excelente resistencia a la corrosión.

Clasificación del acero por su contenido de Carbono:

- Aceros Extrasuaves: el contenido de carbono varia entre el 0.1 y el 0.2 %

- Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %

- Aceros semisuaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 %

- Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 %

- Aceros duros: la presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 %

- Aceros extramuros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 07 %

-Clasificación del Acero por sus propiedades

Aceros especiales

Aceros inoxidables.

Aceros inoxidables ferrìticos.

Aceros Inoxidables austen?ticos.

Aceros inoxidables martens?ticos

Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes.

Acero Galvanizado (Laminas de acero revestidas con Zinc)

Clasificación del Acero en función de su uso:

Acero para herramientas: acero diseñado para alta resistencia al desgaste, tenacidad y fuerza, en general el contenido de carbono debe ser superior a 0.30%, pero en ocasiones también se usan para la fabricacién de ciertas herramientas, aceros con un contenido de carbono más bajo (0.1 a 0.30%); como ejemplo para fabricar una buena herramienta de talla el contenido de carbono en el acero debe ser de 0.75%, y la composicion del acero en general para este tipo de herramientas debe ser: carbono 0.75 %, silicio 0.25 %, manganeso 0.42 %, potasio 0.025 %, sulfuro 0.011 %, cromo 0.03 %, niquel 2.60 %

Acero para la construcción el acero que se emplea en la insustria de la construcción, bien puede ser el acero de refuerzo en las armaduras para estructuras de hormigón, el acero estructural para estructuras metálicas, pero tambien se usa en cerramientos de cahapa de acero o elementos de carpinteria de acero.

Acero Estructural o de refuerzo ver mas sobre acero estructural Clasificación del Acero para construcción acero estructural y acero de refuerzo: De acuerdo a las normas técnicas de cada país o región tendrá su propia denominación y nomenclatura, pero a nivel general se clasifican en:

- Barras de acero para refuerzo del hormigón: Se utilizan principalmente como barras de acero de refuerzo en estructuras de hormigón armado. A su vez poseen su propia clasificación generalmente dada por su diámetro, por su forma, por su uso:

- Barra de acero liso

- Barra de acero corrugado.

- Barra de acero helicoidal se utiliza para la fortificación y el reforzar rocas, taludes y suelos a manera de perno de fijación.

- Malla de acero electrosoldada o mallazo

- Perfiles de Acero estructural laminado en caliente

- Ángulos de acero estructural en L

- Perfiles de acero estructural tubular: a su vez pueden ser en forma rectangular, cuadrados y redondos.

- Perfiles de acero Liviano Galvanizado : Estos a su vez se clasifican según su uso, para techos, para tabiques, etc.

Composición quimica del Acero Galvanizado: 0.15% Carbono, 0.60% Manganeso, 0.03% Potasio, 0.035% Azufre.

Composición del Acero Inoxidable: es un acero aleado que debe contener al menos un 12% de Cromo y dependiendo de los agentes exteriores corrosivos a los que va ha estar expuesto debe contener otros elementos como el niquel, el molibdeno y otros.

- Relación entre características físicas y tamaño de grano.- Otros productos siderurgicos y sus características. 

Influencia del tamaño de grano:

El tamaño de grano modifica la situación y forma de la

curva “S”, modificándose, por lo tanto, la velocidad crítica de temple. En aceros de igual

composición, las velocidades críticas de temple de los aceros de grano grueso son menores

que las velocidades críticas de temple de los aceros de grano fino.

En la figura 2 se observan las curvas “S” de 2 aceros de igual composición y diferente

tamaño de grano, en donde se puede ver la diferencia en la velocidad crítica del temple.

En la figura 3, se observa la influencia del tamaño de grano en un acero 0,63% de carbono, la diferencia de tamaño de grano, en este último caso, se obtuvo al calentar las muestras a temperaturas variables. Las curvas “S” correspondientes a cada muestra, también son distintas y, como consecuencia, también lo seránlas velocidades críticas de temple de cada uno de ellos

Los productos siderúrgicos: son productos siderúrgicos que se obtienen por la reducción de los óxidos de hierro en los altos hornos, en los que se introducen los minerales, combustibles, fundentes y aire.  Dependiendo del contenido en carbono de la aleación de hierro encontramos tres tipos:

 -Fundición: Son aleaciones hierro-carbono con contenidos de entre el 1.7 al 6.7% de carbono.

-Hierros: reciben este nombre los aceros extrasuaves con 0.05 a 0.15% de carbono.

-Aceros: son aleaciones con menos del 2% de carbono. De carácter maleable, templan bien debido a que su contenido de carbono supera el 0,25%.  Al aumentar el porcentaje de carbono, mejoran ciertas propiedades como la resistencia a la tracción, límite elástico y dureza. Sin embargo disminuye la ductibilidad, resiliencia y alargamiento de rotura. Se distinguen diferencian varios tipos:

 -Aceros ordinarios: se clasifican en función de su contenido en carbono.  Pertenecen a este tipo los denominados F-115 y F-145, que se utilizan en la fabricación de ejes para anclajes y chapas.

-Aceros aleados: son aceros a los que se añaden elementos adicionales al hierro y al carbono para modificar sus propiedades.  Normalmente incorporan manganeso, níquel, cromo, molibdeno, vanadio, wolframio, silicio, etc.  De esta manera el cromo aumenta la dureza y constituye la base de los aceros inoxidables, el wolframio se usa en aceros rápidos para la fabricación de herramientas, el níquel hace aumentar la tenacidad. Existen los siguientes tipos:

 -Aceros aleados de gran resistencia: para usos en los que sea necesaria una gran resistencia a la tracción con buena tenacidad y resiliencia.  Se encuentran aceros al níquel, cromo-níquel, cromo-molibdeno y cromo-níquel-molibdeno. Se emplea para pitones y clavos y tornillos de hielo.

-Aceros de gran elasticidad: deben tener suficiente resiliencia sin que disminuya mucho el límite elástico.

-Aceros de cementación: son aceros de bajo contenido en carbono que se destinan a la fabricación de piezas cuyo núcleo debe ser tenaz y su superficie muy dura y resistente.  Se logran sometiendo a las piezas a un proceso de carburación superficial. 

-Aceros inoxidables: son aceros destinados a resistir el efecto corrosivo de los medios naturales o industriales. Están constituidos por mezclas de cromo con contenidos de carbono que le dan dureza. En materiales de montaña se utilizan los denominados 18-8 (18% de cromo, 8% de níquel y 18-12 (18% de manganeso y 12% de cromo) ambos con contenidos en carbono menor del 0.1%.

-Aceros de alto contenido en carbono: incorporan adicionalmente cromo y wolframio, que proporcionan dureza y resistencia al desgaste.

-Aceros rápidos: utilizados en la fabricación de herramientas cortantes, como el llamado 18-4-1 (18% de Wolframio, 4% de cromo, 1 % de vanadio y 0. 7-0.8% de carbono).  En el desarrollo de nuestras actividades en montaña sólo encontraremos este tipo de aceros en las brocas de "widia", que usamos para taladrar la roca.

Aleantes y características que aportan al acero.

Efectos principales de los mejores aleantes para el acero⁵

Elemento	Porcentaje	Función Primaria
Aluminio	0.95–1.30	Elemento aleante para la nitruración del acero
Bismuto	-	Mejora la maquinabilidad
Boro	0.001–0.003	Poderoso agente endurecedor
Cromo	0.5–2	Incrementa la dureza
	4–18	Incrementa la resistencia a la corrosión
Cobre	0.1–0.4	Resistencia a la corrosión
Plomo	-	Mejora la maquinabilidad
Manganeso	0.25–0.40	Combinado con Azufre y con Fósforo reduce la fragilidad. También ayuda a remover el exceso de oxigeno en el acero fundido
	>1	Aumenta la templabilidad al disminuir los puntos de transformación
Molibdeno	0.2–5	Estable carburo, inhibe el crecimiento de grano (Evita formación de cristales a altas temperaturas). Aumenta la tenacidad de acero, haciendo así una aleación de metal de molibdeno muy valioso para fabricar las partes de corte de herramientas de máquinas y también las alabes o aspas de una turbina. También se utiliza en motores de propulsión.
Niquel	2–5	Aumenta la resistencia y dureza (se utiliza en conjunto con el molibdeno para lograr mejores resultados)
	12–20	Incrementa la resistencia a la corrosión
Silicio	0.2–0.7	Incrementa la fuerza
	2.0	Aceros elasticos
	En altos porcentajes	Mejora las propiedades magneticas
Azufre	0.08–0.15	Mejora las propiedades del mecanizado (forjado, troquelado, etc.)
Titanio	-	Corrección de carbono en partículas inertes, reduce la dureza martensíticas (en acero es la no difusión del carbono cuando se forma o calienta el metal, el temple dificulta la difusión del carbono y se origina partículas de martensita. Los aceros con microestructura martensítica son los más duros y mecánicamente resistentes, pero también los más frágiles y menos dúctiles. La dureza de estos aceros depende del contenido en carbono) en los aceros al cromo
Tungsteno	-	Incrementa el punto de fusion.
Vanadio	0.15	Carburos estables; aumenta la resistencia/fuerza sin perder ductilidad, promueve estructura de grano fino. Aumenta la resistencia a altas temperaturas

Tratamientos térmicos. Explicar en base a diagrama Fe-C y desarrollar sus diagramas TTT.

Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, etc., de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos.

• Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.
• Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.
• Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
• Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.

Los tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales.
Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos están aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el núcleo más blando y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al desgaste, aumentar la resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión.

• Cementación (C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.
• Nitruración (N): al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 °C, dentro de una corriente de gas amoníaco, más nitrógeno.
• Cianuración (C+N): endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 °C.
• Carbonitruración (C+N): al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoníaco (NH₃) y monóxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior.
• Sulfinización (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre se incorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un baño de sales.