idoc pub_metalurgia-de-la-soldadura

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IntroducciIntroduccióón n 
a la a la 
Metalurgia Metalurgia 
de la de la 
SoldaduraSoldadura
Ing. Audun OlsenIng. Audun Olsen
ObjetivosObjetivos
Distinguir los diferentes constituyentes micro Distinguir los diferentes constituyentes micro 
estructurales del aceroestructurales del acero
Relacionar la micro estructura del acero con Relacionar la micro estructura del acero con 
sus propiedades mecsus propiedades mecáánicasnicas
Identificar las variables mas importantes para Identificar las variables mas importantes para 
la realizacila realizacióón de tratamientos tn de tratamientos téérmicos en el rmicos en el 
aceroacero
Comparar diferentes tipos de aceros con su Comparar diferentes tipos de aceros con su 
capacidad para ser tratados tcapacidad para ser tratados téérmicamentermicamente
comprender la relacicomprender la relacióón entre los aspectos n entre los aspectos 
micro estructurales y la soldabilidad de los micro estructurales y la soldabilidad de los 
acerosaceros
LAS ALEACIONES HIERROLAS ALEACIONES HIERRO--CARBONOCARBONO
Hablar de acero es hablar del material metHablar de acero es hablar del material metáálico mas lico mas 
conocido y empleado en todo el mundo.conocido y empleado en todo el mundo.
Este material tiene cualidades extraordinarias que lo Este material tiene cualidades extraordinarias que lo 
han convertido en el material methan convertido en el material metáálico mas empleado lico mas empleado 
en nuestro planeta.en nuestro planeta.
Posee cualidades como su buena resistencia Posee cualidades como su buena resistencia 
mecmecáánica y su gran conformabilidad.nica y su gran conformabilidad.
Lo mas sorprendente es su capacidad para cambiar Lo mas sorprendente es su capacidad para cambiar 
sus propiedades mecsus propiedades mecáánicas tan solo calentandolo a nicas tan solo calentandolo a 
determinadas temperaturas y enfriandolo determinadas temperaturas y enfriandolo 
adecuadamente.adecuadamente.
El acero, El acero, ¿¿es acaso hierro puro?, es acaso hierro puro?, ¿¿ququéé lo diferencia lo diferencia 
del hierro?, del hierro?, ¿¿cucuáántos tipos de acero existe? ntos tipos de acero existe? ¿¿ccóómo se mo se 
logra modificar las propiedades?, logra modificar las propiedades?, ¿¿ccóómo se mo se 
selecciona?selecciona?
EL HIERRO Y SUS ALEACIONESEL HIERRO Y SUS ALEACIONES
El hierro es el metal mas abundante de la El hierro es el metal mas abundante de la 
naturaleza, aprox. 5,06%naturaleza, aprox. 5,06%
No se encuentra en estado nativo, en No se encuentra en estado nativo, en 
cantidades de intercantidades de interéés industrials industrial
El hierro se encuentra en la naturaleza en El hierro se encuentra en la naturaleza en 
forma de forma de óóxidos o carbonatos.xidos o carbonatos.
El hierro siempre esta unido a cantidades El hierro siempre esta unido a cantidades 
variables de otros elementos, tales como C, variables de otros elementos, tales como C, 
Mn, Si, P, S, Cu, etcMn, Si, P, S, Cu, etc
El hierro mas puro obtenido por mEl hierro mas puro obtenido por méétodos todos 
industriales es el llamado hierro Armco, industriales es el llamado hierro Armco, 
producido en hornos Martinproducido en hornos Martin--Siemens.Siemens.
EL HIERRO Y SUS ALEACIONESEL HIERRO Y SUS ALEACIONES
Su densidad es de 7,868 gr./cm3Su densidad es de 7,868 gr./cm3
ComposiciComposicióón qun quíímica:mica:
%Fe > 99,8%Fe > 99,8 %C 0,012%C 0,012 %Mn 0,017%Mn 0,017
%P 0,005%P 0,005 %S 0,025%%S 0,025% %Si Trazas%Si Trazas
El Fe puede encontrarse en estado liquido, sEl Fe puede encontrarse en estado liquido, sóólido o lido o 
gaseoso.gaseoso.
Pero el Fe no solo sufre los cambios de estado en Pero el Fe no solo sufre los cambios de estado en 
funcifuncióón de la temperatura, sino que tambin de la temperatura, sino que tambiéén sufre n sufre 
transformaciones en estado stransformaciones en estado sóólido.lido.
ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA
Viaje al interior de los metalesViaje al interior de los metales
Los materiales tienen estructuras cristalinas simples Los materiales tienen estructuras cristalinas simples 
que se pueden representar a travque se pueden representar a travéés de tres s de tres 
ordenamientos atordenamientos atóómicos:micos:
Estructura cubica centrada en el cuerpo (BCC)Estructura cubica centrada en el cuerpo (BCC)
Estructura cubica centrada en las caras (FCC)Estructura cubica centrada en las caras (FCC)
Estructura hexagonal compacta (HC)Estructura hexagonal compacta (HC)
La mayorLa mayoríía de los metales se cristalizan en estos tres a de los metales se cristalizan en estos tres 
sistemas.sistemas.
(BCC)(BCC) Au, Al, Cu, Pb, FeAu, Al, Cu, Pb, Feαα, Ni, Ag, Ni, Ag
(FCC)(FCC) Cr, Mo, FeCr, Mo, Feγγ, W, V, W, V
(HC)(HC) Cd, Zn, Mg, Co, Ti, ZrCd, Zn, Mg, Co, Ti, Zr
Metales con (BCC) son mas dMetales con (BCC) son mas dúúctiles.ctiles.
TRANSFORMACION ALOTROPICA DEL FeTRANSFORMACION ALOTROPICA DEL Fe
Cualidad del material de cambiar de Cualidad del material de cambiar de 
ordenamiento atordenamiento atóómico (estructura cristalina) mico (estructura cristalina) 
con la temperatura.con la temperatura.
De1539De1539°°C a 1392C a 1392°°C C 
Fe tiene (BCC) FeFe tiene (BCC) Feδ (δ (hierro delta)hierro delta)
De 1392De 1392°°C a 911C a 911°°C C 
Fe tiene (FCC) FeFe tiene (FCC) Feγ (γ (hierro gamma)hierro gamma)
Debajo de 911Debajo de 911°°CC
Fe tiene (BCC) FeFe tiene (BCC) Feα (α (hierro alfa)hierro alfa)
PROPIEDADES DEL HIERROPROPIEDADES DEL HIERRO
Esfuerzo de roturaEsfuerzo de rotura 2828--32 Kg/mm232 Kg/mm2
Esfuerzo de fluenciaEsfuerzo de fluencia 12,512,5--17,5 Kg/mm217,5 Kg/mm2
Alargamiento (en 2Alargamiento (en 2””)) 45%45%
Dureza BrinellDureza Brinell 7070--90 HB90 HB
MIRANDO EL INTERIOR DE LOS METALESMIRANDO EL INTERIOR DE LOS METALES
Al observar al microscopio una superficie pulida de Al observar al microscopio una superficie pulida de 
un metal nos es imposible observar los un metal nos es imposible observar los áátomos pues tomos pues 
ellos son de tamaellos son de tamañño subo sub--microscmicroscóópico.pico.
Lo que observamos es una superficie que representa Lo que observamos es una superficie que representa 
a la agrupacia la agrupacióón de millones de millones de estos n de millones de millones de estos 
áátomos ordenados cristalinamente.tomos ordenados cristalinamente.
MIRANDO EL INTERIOR DE LOS METALESMIRANDO EL INTERIOR DE LOS METALES
OBSERVACION METALOGRAFICAOBSERVACION METALOGRAFICA
Para observar un metal al microscopio la superficie debe Para observar un metal al microscopio la superficie debe 
estar debidamente pulida y atacada questar debidamente pulida y atacada quíímicamente.micamente.
Las lLas lííneas oscuras que se observan en la imagen neas oscuras que se observan en la imagen 
metalografica de un metal puro son los limites de grano, y metalografica de un metal puro son los limites de grano, y 
nos permite conocer el tamanos permite conocer el tamañño de los granos que o de los granos que 
conforman este metalconforman este metal
TAMATAMAÑÑO DE GRANOO DE GRANO
El tamaEl tamañño de grano influye de manera importante sobre las o de grano influye de manera importante sobre las 
propiedades mecpropiedades mecáánicas del metal. Cuando el metal esta nicas del metal. Cuando el metal esta 
constituido por una micro estructura de grano fino, las constituido por una micro estructura de grano fino, las 
propiedades son mejores que las del mismo metal con grano propiedades son mejores que las del mismo metal con grano 
grueso.grueso.
Este crecimiento se debe a la temperatura y el tiempo.Este crecimiento se debe a la temperatura y el tiempo.
EL ACEROEL ACERO
Al mezclar hierro con pequeAl mezclar hierro con pequeññas cantidades de as cantidades de 
carbono estamos creando un nuevo material carbono estamos creando un nuevo material 
conocidos por todos como acero.conocidos por todos como acero.
El acero no es un metal puro sino es una El acero no es un metal puro sino es una aleacialeacióónn, , 
que es una combinacique es unacombinacióón de un metal con otros n de un metal con otros 
elementos quelementos quíímicos.micos.
El contenido de C sirve de base para establecer una El contenido de C sirve de base para establecer una 
primera clasificaciprimera clasificacióón de los productos sidern de los productos siderúúrgicos:rgicos:
AcerosAceros si el C < 2%si el C < 2%
Fundiciones Fundiciones si el C > 2%si el C > 2%
EL DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DEL EL DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DEL 
SISTEMA FeSISTEMA Fe--CC
Este diagrama nos sirve para conocer la fase o fases Este diagrama nos sirve para conocer la fase o fases 
existentes en una aleaciexistentes en una aleacióón con una determinada n con una determinada 
composicicomposicióón qun quíímica.mica.
Al igual que ocurre con los metales alotrAl igual que ocurre con los metales alotróópicos, picos, 
ciertas aleaciones pueden modificar sus fases con la ciertas aleaciones pueden modificar sus fases con la 
temperatura.temperatura.
El diagrama FeEl diagrama Fe--C se observa varias transformaciones C se observa varias transformaciones 
es estado ses estado sóólido que producen la formacilido que producen la formacióón de n de 
diferentes fases.diferentes fases.
Cuando observamos un acero al microscopio Cuando observamos un acero al microscopio 
podemos diferenciar claramente cada fase presente podemos diferenciar claramente cada fase presente 
en el.en el.
El acero esta constituido por constituyentes, como la El acero esta constituido por constituyentes, como la 
ferrita, austenita, ferrita delta, cementita.ferrita, austenita, ferrita delta, cementita.
QUE INFORMACION PODEMOS EXTRAER QUE INFORMACION PODEMOS EXTRAER 
DEL DIAGRAMA FeDEL DIAGRAMA Fe--CC
RESUMENRESUMEN
Los metales poseen, en estado sLos metales poseen, en estado sóólido, una estructura lido, una estructura 
atatóómica ordenada que recibe el nombre de estructura mica ordenada que recibe el nombre de estructura 
cristalina.cristalina.
Los metales poseen bLos metales poseen báásicamente tres tipos de sicamente tres tipos de 
ordenamientos atordenamientos atóómicos: BCC, FCC y HCmicos: BCC, FCC y HC
Los metales con estructura BCC son mas dLos metales con estructura BCC son mas dúúctiles y ctiles y 
tenaces que los metales con estructura HC y FCCtenaces que los metales con estructura HC y FCC
La estructura cristalina tiene una influencia La estructura cristalina tiene una influencia 
importante en las propiedades mecimportante en las propiedades mecáánicas de los nicas de los 
metales.metales.
Algunos metales pueden cambiar su estructura Algunos metales pueden cambiar su estructura 
cristalina con la temperatura (alotropcristalina con la temperatura (alotropíía)a)
El hierro es un metal alotrEl hierro es un metal alotróópico que tiene una pico que tiene una 
estructura BCC a temperatura ambiente y FCC por estructura BCC a temperatura ambiente y FCC por 
encima de los 911encima de los 911°°CC
RESUMENRESUMEN
El acero es una aleaciEl acero es una aleacióón de hierro con carbonon de hierro con carbono
El carbono le confiere al acero un incremento notable El carbono le confiere al acero un incremento notable 
en su resistencia mecen su resistencia mecáánica.nica.
El acero al igual que el hierro sufre transformaciones El acero al igual que el hierro sufre transformaciones 
micro estructurales en estado smicro estructurales en estado sóólido que depende de lido que depende de 
su %Csu %C
El diagrama de equilibrio es un mapa que permite El diagrama de equilibrio es un mapa que permite 
conocer que fases y a que temperatura estconocer que fases y a que temperatura estáán n 
presentes en una aleacipresentes en una aleacióón en condiciones de n en condiciones de 
equilibrioequilibrio
Las condiciones de equilibrio se alcanzan a travLas condiciones de equilibrio se alcanzan a travéés de s de 
calentamiento y/o enfriamiento muy lentocalentamiento y/o enfriamiento muy lento
La austenita, la cementita y la ferrita son fases del La austenita, la cementita y la ferrita son fases del 
acero en estado de equilibrio.acero en estado de equilibrio.
EL ACERO EN ESTADO DE EQUILIBRIOEL ACERO EN ESTADO DE EQUILIBRIO
Ferrita delta (Ferrita delta (δδ))
Aparece a temperaturas superiores a los 1495Aparece a temperaturas superiores a los 1495°°CC
Es una soluciEs una solucióón sn sóólida intersticial de C en hierro BCClida intersticial de C en hierro BCC
Su extensiSu extensióón reducida, existe a elevadas temp. Y la n reducida, existe a elevadas temp. Y la 
imposibilidad de retenerlo a temp. ambiente, hace que sea imposibilidad de retenerlo a temp. ambiente, hace que sea 
difdifíícilmente observable, no ejerce influencia sobre las cilmente observable, no ejerce influencia sobre las 
propiedades mecpropiedades mecáánicasnicas
Austenita (Austenita (γγ))
Es una soluciEs una solucióón sn sóólida intersticial de C en hierro FCClida intersticial de C en hierro FCC
Se encuentra en equilibrio en los aceros a temp. Superiores Se encuentra en equilibrio en los aceros a temp. Superiores 
a A3a A3
Se le puede retener a temperatura ambiente mediante Se le puede retener a temperatura ambiente mediante 
enfriamientos suficientemente enenfriamientos suficientemente enéérgicos, aceros aleados.rgicos, aceros aleados.
R.T. 88R.T. 88--105 kg/mm2, 300HB105 kg/mm2, 300HB
La austenita es no magnLa austenita es no magnééticatica
Los granos de austenita son de forma poliLos granos de austenita son de forma poliéédrica, limitados drica, limitados 
por caras relativamente planaspor caras relativamente planas
Los Micro Los Micro 
constituyentesconstituyentes
Ferrita (Ferrita (αα))
Es una soluciEs una solucióón sn sóólida intersticial de C en hierro BCClida intersticial de C en hierro BCC
Es el constituyente mas blando del aceroEs el constituyente mas blando del acero
R.T. 28 kg/mm2, %E 35%, 90HBR.T. 28 kg/mm2, %E 35%, 90HB
Es estable hasta una temp. aprox. 911Es estable hasta una temp. aprox. 911°°C, por encima se C, por encima se 
transforma en austenita.transforma en austenita.
Esta como una fase libre en aceros de hasta 0,8%, para Esta como una fase libre en aceros de hasta 0,8%, para 
mayores contenidos de C, la Ferrita conforma la Perlitamayores contenidos de C, la Ferrita conforma la Perlita
CementitaCementita
Es un compuesto quEs un compuesto quíímico constituido por Fe y C, de formula mico constituido por Fe y C, de formula 
Fe3C y que contiene 6,67%CFe3C y que contiene 6,67%C
Es el constituyente mas duro de los aceros, 750HB o 68HRcEs el constituyente mas duro de los aceros, 750HB o 68HRc
Siempre esta acompaSiempre esta acompaññada de ferrita o austenitaada de ferrita o austenita
Los Micro Los Micro 
constituyentesconstituyentes
PerlitaPerlita
No es una fase como la ferrita, la austenita o la No es una fase como la ferrita, la austenita o la 
cementita, sino un agregado de dos fases (ferrita cementita, sino un agregado de dos fases (ferrita 
y cementita), cuyas proporciones en peso son y cementita), cuyas proporciones en peso son 
88% y 12% respectivamente.88% y 12% respectivamente.
Esta constituida por laminas de ferita y de Esta constituida por laminas de ferita y de 
cementita, adquiriendo un aspecto laminarcementita, adquiriendo un aspecto laminar
El contenido medio en C de la perlita es de 0,8% El contenido medio en C de la perlita es de 0,8% 
CC
La micro estructura de un acero de 0,8%C es La micro estructura de un acero de 0,8%C es 
100% perlita100% perlita
Los Micro Los Micro 
constituyentesconstituyentes
ESTRUTURA DE LOS ACEROS EN ESTADO ESTRUTURA DE LOS ACEROS EN ESTADO 
DE EQUILIBRIODE EQUILIBRIO
Ahora veremos como se presenta estos Ahora veremos como se presenta estos 
constituyentes en la micro estructura de un acero en constituyentes en la micro estructura de un acero en 
funcifuncióón de su %C.n de su %C.
Se analizara solamente lo que ocurre con el acero Se analizara solamente lo que ocurre con el acero 
cuando es calentado y enfriado muy lentamente, en cuando es calentado y enfriado muy lentamente, en 
estado sestado sóólido.lido.Desde temperatura ambiente hasta los 1250Desde temperatura ambiente hasta los 1250°°C.C.
La transformaciLa transformacióón alotrn alotróópica no ocurrirpica no ocurriráá a una a una 
temperatura fija (911temperatura fija (911°°C), sino dentro de un rango de C), sino dentro de un rango de 
temperaturas, de manera que obtendrtemperaturas, de manera que obtendráá dos fases dos fases 
(austenita + ferrita).(austenita + ferrita).
En fig. 18 analizaremos que ocurre con estas En fig. 18 analizaremos que ocurre con estas 
transformaciones en tres aceros distintos, 0,3%C, transformaciones en tres aceros distintos, 0,3%C, 
otro con 0,8% y el ultimo con 1,0%C.otro con 0,8% y el ultimo con 1,0%C.
ESTRUTURA DE LOS ACEROS EN ESTADO ESTRUTURA DE LOS ACEROS EN ESTADO 
DE EQUILIBRIODE EQUILIBRIO
11°° casocaso..-- 0,3%C, punto (A) solo austenita, luego un 0,3%C, punto (A) solo austenita, luego un 
rango de temp. que coexiste en su micro estructura rango de temp. que coexiste en su micro estructura 
austenita y ferrita (BC), menor a 723austenita y ferrita (BC), menor a 723°°C la austenita C la austenita 
desaparece totalmente, apareciendo ferrita y desaparece totalmente, apareciendo ferrita y 
cementita (CD).cementita (CD).
22°° casocaso..-- 1,0%C, punto (E) solo austenita, luego se 1,0%C, punto (E) solo austenita, luego se 
enfrenfríía, alcanza la zona de dominio bifa, alcanza la zona de dominio bifáásico (sico (γγ + + 
Fe3CFe3C), donde parte de la austenita comienza a ), donde parte de la austenita comienza a 
transformarse en cementita (FG), finalmente cuando transformarse en cementita (FG), finalmente cuando 
llega a los 723llega a los 723°°C, toda la austenita restante se C, toda la austenita restante se 
transforma a ferrita + cementita.transforma a ferrita + cementita.
33°° casocaso..-- 0,8%C, a elevadas temp. Es 100% 0,8%C, a elevadas temp. Es 100% 
austenita, a 723austenita, a 723°°C la austenita se transforma en C la austenita se transforma en 
ferrita y cementita.ferrita y cementita.
ESTRUTURA DE LOS ACEROS EN ESTADO ESTRUTURA DE LOS ACEROS EN ESTADO 
DE EQUILIBRIODE EQUILIBRIO
La austenitan se transforma a temperatura La austenitan se transforma a temperatura 
A1(723A1(723°°C).en ferrita + cementita,esta transformaciC).en ferrita + cementita,esta transformacióón n 
en estado sen estado sóólido es completamente reversible, esta lido es completamente reversible, esta 
reaccireaccióón de fases se conoce como reaccin de fases se conoce como reaccióón n 
eutectoideeutectoide
Austenita Ferrita + Cementita Austenita Ferrita + Cementita 
La reacciLa reaccióón eutectoide se produce en el diagrama Fen eutectoide se produce en el diagrama Fe--
C a una temperatura fija y con una composiciC a una temperatura fija y con una composicióón n 
ququíímica mica úúnica. Este punto corresponde a la nica. Este punto corresponde a la 
temperatura de 723temperatura de 723°°C y a un %C de 0,8 y recibe el C y a un %C de 0,8 y recibe el 
nombre de nombre de punto eutectoide.punto eutectoide.
El acero que tiene justamente 0,8%C se le llama El acero que tiene justamente 0,8%C se le llama 
acero eutectoideacero eutectoide..
Los aceros con un contenido menor a 0,8%C se les Los aceros con un contenido menor a 0,8%C se les 
llama llama aceros hipoaceros hipo--eutectoides,eutectoides, y los de %C>0,8 y los de %C>0,8 
reciben el nombre reciben el nombre aceros hiperaceros hiper--eutectoideseutectoides
Supongamos que calentamos un acero de 0,3%C, Supongamos que calentamos un acero de 0,3%C, 
hasta la temperatura de austenizado (100% hasta la temperatura de austenizado (100% 
austenita) 930austenita) 930°°CC
Enfriamos lentamente hasta alcanzar 750Enfriamos lentamente hasta alcanzar 750°°C, si C, si 
observamos al microscopio, verobservamos al microscopio, verííamos que parte de la amos que parte de la 
austenita ha sido transformada en ferrita.austenita ha sido transformada en ferrita.
Esta ferrita que se forma inicialmente se le lama Esta ferrita que se forma inicialmente se le lama 
ferrita primaria o proeutectoideferrita primaria o proeutectoide
Si continuamos enfriando lentamente hasta alcanzar Si continuamos enfriando lentamente hasta alcanzar 
723723°°C, la austenita restante se transforma de C, la austenita restante se transforma de 
acuerdo a la reacciacuerdo a la reaccióón eutectoide en ferrita y n eutectoide en ferrita y 
cementita laminar dando lugar a la cementita laminar dando lugar a la perlitaperlita
La ferrita primaria ya no sufre ninguna La ferrita primaria ya no sufre ninguna 
transformacitransformacióón, y resultado final seria n, y resultado final seria ferrita ferrita 
proeutectoide + perlitaproeutectoide + perlita
ACEROS HIPOEUTECTOIDES (<0,8%C)ACEROS HIPOEUTECTOIDES (<0,8%C)
Los aceros hipoeutectoides con 0,3 < %C < 0,45 suelen Los aceros hipoeutectoides con 0,3 < %C < 0,45 suelen 
emplearse para la fabricaciemplearse para la fabricacióón de elementos mecn de elementos mecáánicos nicos 
(tratables t(tratables téérmicamente)rmicamente)
Los aceros con %C < 0,2 suelen tener aplicaciLos aceros con %C < 0,2 suelen tener aplicacióón n 
estructural y tambiestructural y tambiéén algunos de ellos (aleados) se n algunos de ellos (aleados) se 
emplean en la fabricaciemplean en la fabricacióón de elementos de maquinas n de elementos de maquinas 
sometidos a tratamientos termoqusometidos a tratamientos termoquíímicos de micos de 
carburizacicarburizacióón (cementacin (cementacióón)n)
Los aceros de %C >0,5 pueden emplearse en la Los aceros de %C >0,5 pueden emplearse en la 
fabricacifabricacióón de muelles y resortes tratados n de muelles y resortes tratados 
ttéérmicamente.rmicamente.
ACEROS HIPOEUTECTOIDES (<0,8%C)ACEROS HIPOEUTECTOIDES (<0,8%C)
Presenta una micro estructura 100% Presenta una micro estructura 100% perlitaperlita
La perlita esta formada por placas de ferrita y La perlita esta formada por placas de ferrita y 
cementita, el fondo mas claro representa la cementita, el fondo mas claro representa la 
ferrita que es la fase continua y equivale al 88% ferrita que es la fase continua y equivale al 88% 
en peso del total, las laminas oscuras en peso del total, las laminas oscuras 
pertenecen a la cementitapertenecen a la cementita
Los aceros eutectoides son aceros empleados Los aceros eutectoides son aceros empleados 
en la fabricacien la fabricacióón de herramientas de corte, n de herramientas de corte, 
muelles y resortes o calibres para medicimuelles y resortes o calibres para medicióón.n.
Son aceros que pueden adquirir una elevada Son aceros que pueden adquirir una elevada 
dureza despudureza despuéés de ser sometidos al tratamiento s de ser sometidos al tratamiento 
ttéérmico de temple. rmico de temple. 
ACEROS EUTECTOIDES (0,8%C)ACEROS EUTECTOIDES (0,8%C)
En la Fig. 23 muestra una acero hipereutectoide En la Fig. 23 muestra una acero hipereutectoide 
con 1,1% de C.con 1,1% de C.
Se observa que la cementita proeutectoide o Se observa que la cementita proeutectoide o 
primaria, que precipito en los bordes de los primaria, que precipito en los bordes de los 
granos originales de austenita, reproduce el granos originales de austenita, reproduce el 
contorno de estos.contorno de estos.
En lo que fue un grano de austenita aparecen En lo que fue un grano de austenita aparecen 
varias colonias de perlitavarias colonias de perlita
Los aceros hiperLos aceros hiper--eutectoides por su elevado %C eutectoides por su elevado %C 
son empleados para la fabricacison empleados para la fabricacióón de n de 
herramientas, aunque pueden ser empleados herramientas, aunque pueden ser empleados 
para fabricar rodamientos y patrones de para fabricar rodamientos y patrones de 
calibracicalibracióón e instrumentos de medicin e instrumentos de medicióón.n.
ACEROS HIPOEUTECTOIDES (>,8%C)ACEROS HIPOEUTECTOIDES (>,8%C)
Las propiedades mecLas propiedades mecáánicas de los aceros en estado de nicas de los aceros en estado de 
equilibrio dependen de las fases presentes en su microequilibrio dependen de las fases presentes en su micro 
estructura y de su distribuciestructura y de su distribucióón.n.
La ferrita es blanda, poco resistente y muy deformable.La ferrita es blanda, poco resistente y muy deformable.
La cementita es dura, resistente y muy frLa cementita es dura, resistente y muy fráágil.gil.
La perlita combina ambas propiedades y tiene buena La perlita combina ambas propiedades y tiene buena 
resistencia y dureza, asresistencia y dureza, asíí como una deformabilidad como una deformabilidad 
aceptable.aceptable.
Los aceros hipoLos aceros hipo--eutectoides esteutectoides estáán constituidos por una n constituidos por una 
estructura continua de granos de ferrita en la que estructura continua de granos de ferrita en la que 
intercalan colonias de perlita. Son por tanto, bastante intercalan colonias de perlita. Son por tanto, bastante 
ddúúctiles y resistentes, reduciendo su ductilidad y ctiles y resistentes, reduciendo su ductilidad y 
aumentando la resistencia mecaumentando la resistencia mecáánica y la dureza nica y la dureza 
conforme aumenta la perlita a medida que aumenta el conforme aumenta la perlita a medida que aumenta el 
contenido de Ccontenido de C
PROPIEDADES MECANICASPROPIEDADES MECANICAS
Propiedades MecPropiedades Mecáánicas de los aceros al C, nicas de los aceros al C, 
Recocidos y Normalizados en funciRecocidos y Normalizados en funcióón del %C n del %C 
(Kg/mm2)(Kg/mm2)
LOS ACEROS FUERA DEL ESTADO DE LOS ACEROS FUERA DEL ESTADO DE 
EQUILIBRIOEQUILIBRIO
¿¿Que es un tratamiento tQue es un tratamiento téérmico?rmico?
Es una secuencia de calentamiento, permanencia a la Es una secuencia de calentamiento, permanencia a la 
temperatura de tratamiento y enfriamiento hasta la temperatura de tratamiento y enfriamiento hasta la 
temperatura ambiente, elegidos adecuadamente para temperatura ambiente, elegidos adecuadamente para 
conseguir determinadas propiedades en el material.conseguir determinadas propiedades en el material.
Un acero sometido a tratamientos tUn acero sometido a tratamientos téérmicos puede rmicos puede 
alcanzar una resistencia mecalcanzar una resistencia mecáánica de hasta 250% nica de hasta 250% 
mayor que en su condicimayor que en su condicióón de recocidon de recocido
El secreto del notable incremento de las propiedades El secreto del notable incremento de las propiedades 
del acero, radica en los cambios micro estructurales del acero, radica en los cambios micro estructurales 
que este puede alcanzar que este puede alcanzar en condiciones fuera de en condiciones fuera de 
equilibrioequilibrio..
¿¿Que significa un acero en Que significa un acero en 
condiciones fuera de equilibrio?condiciones fuera de equilibrio?
Sabemos que un acero esta en condiciones de equilibrio Sabemos que un acero esta en condiciones de equilibrio 
cuando es calentado y enfriado muy lentamente de manera cuando es calentado y enfriado muy lentamente de manera 
que las fases presentes correspondan al diagrama Feque las fases presentes correspondan al diagrama Fe--C.C.
Si el acero es enfriado rSi el acero es enfriado ráápidamente, entonces la micro pidamente, entonces la micro 
estructura que se obtiene varia mucho con respecto a la que estructura que se obtiene varia mucho con respecto a la que 
se esperarse esperaríía de acuerdo al diagrama de equilibrio.a de acuerdo al diagrama de equilibrio.
En estas condiciones se dice que el acero ha sufrido En estas condiciones se dice que el acero ha sufrido 
transformaciones fuera del equilibrio.transformaciones fuera del equilibrio.
Los aceros que se calienta y enfrLos aceros que se calienta y enfríían en condiciones de an en condiciones de 
equilibrio sufren transformaciones reversibles.equilibrio sufren transformaciones reversibles.
En cambio los aceros que son enfriados rEn cambio los aceros que son enfriados ráápidamente desde pidamente desde 
su temperatura de austenizacion sufren transformaciones su temperatura de austenizacion sufren transformaciones 
fuera de equilibrio que provocan transformaciones fuera de equilibrio que provocan transformaciones 
irreversiblesirreversibles
¿¿Que significa un acero en Que significa un acero en 
condiciones fuera de equilibrio?condiciones fuera de equilibrio?
Cuando uno calienta el acero hasta alcanzar una temperatura Cuando uno calienta el acero hasta alcanzar una temperatura 
de austenizacide austenizacióón y luego lo enfrn y luego lo enfríía hasta la temp. Ambiente, su a hasta la temp. Ambiente, su 
resistencia se incrementa conforme aumenta la velocidad de resistencia se incrementa conforme aumenta la velocidad de 
enfriamiento desde la temp. De austenizacienfriamiento desde la temp. De austenizacióón.n.
En la practica, tenemos la posibilidad de modificar la estructurEn la practica, tenemos la posibilidad de modificar la estructura a 
de los aceros sometiendolos a ciclos tde los aceros sometiendolos a ciclos téérmicos, a los que rmicos, a los que 
llamamos llamamos tratamientos ttratamientos téérmicos.rmicos.
De esta forma, un mismo acero puede presentar, a temp. De esta forma, un mismo acero puede presentar, a temp. 
ambiente, diferentes micro estructuras, a las que corresponden ambiente, diferentes micro estructuras, a las que corresponden 
propiedades mecpropiedades mecáánicas igualmente distintas.nicas igualmente distintas.
Las estructuras que se consigue con los tratamientos tLas estructuras que se consigue con los tratamientos téérmicos, rmicos, 
no son estructuras de equilibrio, sino que han de considerarse no son estructuras de equilibrio, sino que han de considerarse 
inestables, es decir, que en presencia de ligeros calentamientosinestables, es decir, que en presencia de ligeros calentamientos
pueden sufrir grandes cambios. Pero estable a temp. amb.pueden sufrir grandes cambios. Pero estable a temp. amb.
LAS TRANSFORMACIONES DE LA LAS TRANSFORMACIONES DE LA 
AUSTENITAAUSTENITA
L a austenita es la fase clave para casi todos los L a austenita es la fase clave para casi todos los 
tratamientos ttratamientos téérmicos del acero. rmicos del acero. 
Es punto de partida de aquellos tratamientos que Es punto de partida de aquellos tratamientos que 
impliquen una transformaciimpliquen una transformacióón micro estructural en n micro estructural en 
estado sestado sóólido del acero.lido del acero.
El recocido, el normalizado y el temple, se inician con El recocido, el normalizado y el temple, se inician con 
un calentamiento del acero hasta temp. A la cual la un calentamiento del acero hasta temp. A la cual la 
micro estructura es austenita, manteniendo el tiempo micro estructura es austenita, manteniendo el tiempo 
suficiente para lograr su austenizacisuficiente para lograr su austenizacióón completa.n completa.
La austenizaciLa austenizacióón hace desaparecer cualquier micro n hace desaparecer cualquier micro 
estructura anterior para luego, mediante estructura anterior para luego, mediante 
enfriamientos adecuados, transformar el acero a una enfriamientos adecuados, transformar el acero a una 
gran variedad de micro estructuras (y de propiedades gran variedad de micro estructuras (y de propiedades 
mecmecáánicas)nicas)
BAINITA BAINITA -- MARTENSITAMARTENSITA
Cuando las velocidades de enfriamiento se incrementan, la Cuando las velocidades de enfriamiento se incrementan, la 
micro estructura del acero empieza a presentar un nuevo micro estructura del acero empieza a presentar un nuevo 
constituyente denominado constituyente denominado ““bainitabainita””..
La bainita tiene una morfologLa bainita tiene una morfologíía de tipo acicular donde las a de tipo acicular donde las 
agujas estagujas estáán constituidas por ferrita con carburos n constituidas por ferrita con carburos 
finamente dispersos.finamente dispersos.
La bainita es de mayor dureza que la perlita pero mucho La bainita es de mayor dureza que la perlita pero mucho 
mas tenazmas tenaz
Aumentando aun mas la velocidad de enfriamiento se Aumentando aun mas la velocidad de enfriamiento se 
consigueun nuevo constituyente mas duro que la bainita consigue un nuevo constituyente mas duro que la bainita 
y de morfology de morfologíía acicular conocido como a acicular conocido como ““martensitamartensita””..
LAS CURVAS TTT O DE LA LAS CURVAS TTT O DE LA ““SS””
Estudio realizado en la dEstudio realizado en la déécada de los 20 por Bain y cada de los 20 por Bain y 
DavenportDavenport
Estudiaron la transformaciEstudiaron la transformacióón isotn isotéérmica de la austenita a rmica de la austenita a 
diversas temperaturas., examinando los nuevos micro diversas temperaturas., examinando los nuevos micro 
constituyentes que se formaban segconstituyentes que se formaban segúún la temperatura a la n la temperatura a la 
que se transforma la austenita.que se transforma la austenita.
Sus conclusiones condujeron al trazado de las famosas Sus conclusiones condujeron al trazado de las famosas 
curvas de la S de transformacicurvas de la S de transformacióón isotn isotéérmica de la rmica de la 
austenita, llama tambiaustenita, llama tambiéén curvas TTT(Temp. Tiempo, n curvas TTT(Temp. Tiempo, 
TransformaciTransformacióón).n).
El acero elegido para el estudio fue un acero al C El acero elegido para el estudio fue un acero al C 
eutectoide (0,8%)eutectoide (0,8%)
LAS CURVAS TTT O DE LA LAS CURVAS TTT O DE LA ““SS””
De la curva se puede apreciar que para alcanzar la De la curva se puede apreciar que para alcanzar la 
transformacitransformacióón isotn isotéérmica de la austenita, el acero es rmica de la austenita, el acero es 
enfriado desde la temp. De austenizacienfriado desde la temp. De austenizacióón hasta una temp. n hasta una temp. 
Inferior a Ac1(723).Inferior a Ac1(723).
El enfriamiento se realiza en un baEl enfriamiento se realiza en un bañño de sales fundidas y o de sales fundidas y 
se lo mantiene en El el tiempo necesario para que ocurra se lo mantiene en El el tiempo necesario para que ocurra 
la transformacila transformacióón de la austenita.n de la austenita.
Esta transformaciEsta transformacióón ocurre isotermicamente, es decir, n ocurre isotermicamente, es decir, 
manteniendolo a una temperatura determinada por un manteniendolo a una temperatura determinada por un 
tiempo determinado, la austenita se transformo en un tiempo determinado, la austenita se transformo en un 
nuevo constituyente, el cual se mantendrnuevo constituyente, el cual se mantendráá estable hasta estable hasta 
temp. amb.temp. amb.
ZONA DE FORMACION DE LA ZONA DE FORMACION DE LA 
PERLITA (A1 A 550PERLITA (A1 A 550°°C)C)
ZONA DE FORMACION DE LA ZONA DE FORMACION DE LA 
MARTENSITA (debajo de Ms)MARTENSITA (debajo de Ms)
CURVA DE DUREZA DE UN ACERO CURVA DE DUREZA DE UN ACERO 
TEMPLADO EN FUNCION DEL %CTEMPLADO EN FUNCION DEL %C
INFLUENCIA DEL REVENIDO EN INFLUENCIA DEL REVENIDO EN 
PROPIEDADES MECANICASPROPIEDADES MECANICAS
Propiedades MecPropiedades Mecáánicasnicas
Los metales pueden estar sometidos a cargas Los metales pueden estar sometidos a cargas 
de tres tipos:de tres tipos:
ESTATICAS, una carga es estESTATICAS, una carga es estáática cuando es tica cuando es 
invariable o su magnitud crece de forma lenta. invariable o su magnitud crece de forma lenta. 
CamiCamióón sobre un puente.n sobre un puente.
DINAMICA, una carga es dinDINAMICA, una carga es dináámica cuando actmica cuando actúúa a 
de forma instantde forma instantáánea o aumenta su magnitud de nea o aumenta su magnitud de 
forma rforma ráápida. Golpes e impactos.pida. Golpes e impactos.
CICLICA, una carga es cCICLICA, una carga es cííclica cuando cambia de clica cuando cambia de 
magnitud o direccimagnitud o direccióón de forma cn de forma cííclica o alternada. clica o alternada. 
CigCigüüeeññal.al.
Los esfuerzos sobre un material pueden ser Los esfuerzos sobre un material pueden ser 
de diferentes tipos: traccide diferentes tipos: traccióón, compresin, compresióón, n, 
corte, flexicorte, flexióón y torsin y torsióón.n.
Se acostumbra a clasificar las propiedades Se acostumbra a clasificar las propiedades 
mecmecáánicas de los metales en dos grandes grupos:nicas de los metales en dos grandes grupos:
1.1.--RESISTENCIA, que miden la aptitud del RESISTENCIA, que miden la aptitud del 
material para resistir cargas estmaterial para resistir cargas estááticas.ticas.
La resistencia que es aptitud de un material para La resistencia que es aptitud de un material para 
resistir las fuerzas que tienen a su rotura o a resistir las fuerzas que tienen a su rotura o a 
causar deformaciones permanentescausar deformaciones permanentes
La dureza que es la resistencia que oponen los La dureza que es la resistencia que oponen los 
metales a ser penetrados superficialmentemetales a ser penetrados superficialmente
2.2.-- DEFORMABILIDAD, capacidad para DEFORMABILIDAD, capacidad para 
soportar cargas dinsoportar cargas dináámicas sin romperse y micas sin romperse y 
aceptar sin grietas o fracturas. aceptar sin grietas o fracturas. 
ELASTICIDAD,TENACIDAD y RESILIENCIA ELASTICIDAD,TENACIDAD y RESILIENCIA 
Ensayos MecEnsayos Mecáánicosnicos
Una serie de pruebas efectuadas sobre los Una serie de pruebas efectuadas sobre los 
materiales para determinar sus propiedades materiales para determinar sus propiedades 
mecmecáánicasnicas
Todo ensayo se utiliza probetas. Una probeta Todo ensayo se utiliza probetas. Una probeta 
es una muestra de dimensiones y formas es una muestra de dimensiones y formas 
normalizadas del material objeto de ensayo normalizadas del material objeto de ensayo 
sobre la que se realiza dicho ensayosobre la que se realiza dicho ensayo