Clasificación y Propiedades de Aceros y Fundiciones: Aplicaciones Industriales

Clasificación de Aceros

Los aceros se pueden clasificar según su composición química en:

• Aceros sin alear (al carbono)
• Aceros de baja aleación: La suma de los elementos aleantes es menor al 5%.
• Aceros de alta aleación: La suma de los elementos aleantes es mayor al 5%.

Normas SAE para Aceros al Carbono y de Baja Aleación

La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) establece rangos de composición química que debe cumplir el acero. Los aceros al carbono se utilizan en construcciones. Los aceros resulfurados tienen un porcentaje de azufre mayor al resto, lo que les confiere alta maquinabilidad (fáciles de trabajar) y generan viruta pequeña. Sin embargo, no son soldables.

Aceros para Herramientas

Utilizados en la fabricación de útiles que modifican la forma y dimensión de un material por presión en caliente o frío, corte o arranque de viruta. Se clasifican en:

• Aceros para trabajo en frío: Trabajan a temperatura ambiente. Son aceros duros con elevado porcentaje de carbono.
• Aceros para trabajo en caliente: Tienen menor contenido de carbono, ya que trabajan sobre metales calientes y blandos. No se les exige alta dureza.
• Aceros de corte rápido: Utilizados en la fabricación de elementos de corte. Soportan altas velocidades de arranque de viruta, lo que calienta el filo (hasta 600°C). Para evitarlo, se usan aceros con aleantes.

Aceros Inoxidables

El cromo mejora la resistencia a la corrosión y al calor. A partir del 12% de cromo, se considera inoxidable. Se clasifican en:

• Martensíticos (serie 400): Moderada resistencia a la corrosión, magnéticos, porcentaje de carbono elevado (hasta 1%), endurecibles por tratamiento térmico (TT), alta soldabilidad.
• Ferríticos (serie 400): Magnéticos, endurecidos por trabajo en frío, no endurecidos por TT, 10-30% de cromo, 0.08% de carbono.
• Austeníticos (series 200 y 300): Alta resistencia a la corrosión, excelente soldabilidad, no magnéticos, buen factor de higiene y limpieza.
• Dúplex: Magnéticos, no endurecidos por TT, buena soldabilidad, mejor resistencia a la corrosión y a la fractura.

Propiedades y Tipos de Fundiciones

Las piezas de fundición son más baratas que las de acero, su fabricación es más sencilla y permiten obtener piezas grandes y pequeñas. Tienen elevada resistencia a la compresión, buena resistencia al desgaste y absorben las vibraciones de las máquinas.

Tipos de Fundición

• Fundición gris: La más utilizada. El carbono está presente como grafito (2.1-4%), aleada con silicio. Se utiliza para bases de máquinas y equipo pesado de vibración, fácil mecanizado (salida de viruta por el grafito), válvulas, accesorios mecanizados y bloques de motores.
• Fundición blanca: El carbono está presente como cementita (2-3% de carbono), mínimo de silicio. Presenta una fractura brillante, alta resistencia mecánica, dureza y fragilidad (debido a la cementita), difícil mecanizado.
• Fundición maleable: Se obtiene a partir de fundición blanca calentada, recocida a 800-900°C. Esto modifica su estructura para ser tenaz y dúctil. Tiene una capacidad amortiguante similar a la fundición gris, pero con mayor ductilidad y menor fragilidad.
• Fundición dúctil: Fundición blanca tratada térmicamente para descomponer la cementita. Presenta Ni, Mg y Mo. Tiene excelente fluidez y moldeabilidad, fácil mecanizado, buena resistencia al desgaste y mayor tenacidad que la fundición gris.

Métodos de Moldeo

• Moldeo en arena: Incluye un sistema de alimentación y de enfriamiento del material. Se debe romper el molde para retirar la fundición. Se utiliza para metales con altos puntos de fusión (como el acero). Se puede usar arena de sílice o arena verde.
• Moldeo en yeso: Se utiliza sulfato de calcio con adición de talco. Permite obtener piezas con detalles finos y buena superficie. Se usa en fundición de precisión para metales de bajo punto de fusión (aluminio y aleaciones de cobre).
• Moldeo metálico: Para producción masiva de piezas pequeñas y regulares, alta calidad, bajo punto de fusión y gran precisión. Los moldes pueden ser de hierro, acero o bronce.

Defectos de Fundición

Los defectos comunes en las piezas fundidas incluyen cavidades, grietas, superficies defectuosas y fundición incompleta.

Defectos Específicos del Moldeo en Arena

• Sopladura: Cavidad causada por gases.
• Puntos de alfiler: Pequeñas cavidades.
• Caída de arena: Irregularidad en la superficie.
• Costras: Áreas rugosas debido a la incrustación de arena.
• Corrimiento del molde.
• Corrimiento del corazón: Variación de la geometría final deseada.

Norma ASTM

La norma ASTM determina la aplicación o ámbito de empleo de los materiales de fundición.