Influencia de los e leme ntos aleados a las propiedades de los

Antes de comenzar a describir las propiedades que otorgan los elementos aleados a los materiales que se estudiaron es necesario aclarar que algunos elementos que se encuentran dentro de la composición de los diversos materiales. no se encuentra en una cantidad suficiente como para modificar las propiedades de estos, es por esto por lo que no se mencionan algunos elementos contenidos como el titanio. estaí'io o cobalto. por ejemplo.

75

CAP. 5 MATERIALES INVESTIGADOS

De igual manera, es importante mencionar que todos los materiales investigados contienen una cantidad considerable de manganeso (mayor que 0.8%) para ser considerados como aleados, y por lo tanto, contienen las propiedades que le otorga este elemento a los aceros. Entre estas propiedades las más importantes son que aumenta la penetración del temple, incrementa en forma moderada la dureza y tenacidad, y como una importante propiedad otorgada por este elemento es que a los aceros les otorga la propiedad de endurecerse al deformarse por impacto.

Carbono: La propiedad más importante que otorga este elemento de aleación a los aceros es que incrementa su resistencia y tiene una influencia primordial sobre la templabilidad. Los aceros industriales más usuales contienen carbono entre 0.03 y 1.5%; Jos aceros para construcción tienen 0.1 y 0.6%; y los aceros que contienen cantidad de carbón por encima del 0.6% se utilizan en aceros para herramientas.

Entre mayor sea la cantidad de carbono contenido se intensifica la resistencia y la templabilidad de los aceros no aleados, reduciéndose al mismo tiempo su alargamiento, f01jabilidad, solubilidad y maquinabilidad.

Silicio: Para que un acero sea considerado como acero aleado al silicio es necesario que contenga al menos 0.5% de silicio. Este elemento afecta a los aceros aumentando su límite de fluencia y su resistencia a la tracción. Otro efecto que tiene es elevar el límite elástico con lo que se obtiene una mejora considerable de la resistencia

~1 desgaste. Es empleado como desoxidante, ya que al aplicarse en cantidades por encima de 1% se obtiene una mayor estabilidad frente a la oxidación de los aceros que resisten elevadas temperaturas. En cantidades por encima de 12%~jor'!Ja resistencia a la corrosión . Tiene propiedades para ser utilizado como elemento de aleación para láminas eléctricas y magnéticas ya que altera las propiedades de los aceros al influir disminuyendo notablemente la conductividad eléctrica. la fuerza coercitiva. y la pérdida de vatios. También es importante hacer mención de que aumenta la templabilidad de los aceros que no contienen elementos grafitizadores.

Cobre: Este elemento aumenta el límite elástico y la relación límite de fluencia sobre resistencia a la tracción. Mejora un poco la templabilidad. Si se emplea en cantidades superiores al 0.03% tiend a provocar precipitaciones.

76

Cobre: Este elemento aumenta el límite elástico y la relación límite de fluencia sobre resistencia a la tracción. Mejora un poco la templabilidad. Si se emplea en cantidades superiores al 0.03% tiende a provocar precipitaciones.

Mejora la _resistencia de los aceros a la intemperie_ aun y cuando sea utilizado en cantidades-inferiores al 0.5%, mientras que en cantidades superiores al 1% incrementa la estabilidad en aceros inoxidables y hace a los aceros resistentes a la corrosión, principalmente resistente al ácido clorhídrico y ácido sulfúrico. Por lo general este elemento no es muy utilizado como elemento de aleación, de hecho es considerado como un elemento nocivo debido a que provoca una susceptibilidad superficial (fragilidad en caliente). Mejora las propiedades mecánicas de los aceros al encontrarse combinado con Cr y Ni.

Cromo: Incrementa la penetración de temple propiciando una mayor estabilidad frente a la compresión. Adapta el acero al temple en aceite o aire, además de adaptar el acero a templarse en aceite o aire. Es un importante formador de carburos, con esto eleva la resistencia a la tracción y el límite elástico. Se forman varios tipos de carburos, por ejemplo el carburo Cr₇C_3, que puede contener cerca de 50% de fierro, este carburo se forma a una temperatura de 191 0°C; otro ejemplo son los carburos Cr₂₃C_6, formados a 1782°C, puede contener hasta 35% de Fe. En la cementita se puede disolver hasta un 18% de Cr.¡És un elemento muy impo11ante ya que incrementa en gran medida la resistencia al desgaste de los aceros. Favorece la resistencia térmica y en cantidades mayores de 1.3% da resistencia al corrosió1~i se emplea en cantidades entre 2.5 y 3% hace al acero especialmente resistente a golpes y choques reduciendo, como es de esperar, su ductilidad:..) Los carburos que se forman con este elemento se disuelven a una temperatura de 450°C, y al quedar disueltos en la matriz aumentan las propiedades mecánicas de la matriz. Otra propiedad de este material es el incrementar la resistencia al recocido.

La garantía de poder tener un material resistente al desgaste no sólo depende de la presencia de carburos. es necesario tener una matriz adecuada donde estar insertados. La estructura de la matriz más adecuada es la martensita o en algunos casos la bainita o sorbita, todas obtenidas mediante la aplicación de algún tratamiento térmico a Jos materiales.

77

CAP. 5 MATERIALES INVESTIGADOS

El níquel intensifica la estructura austenítica a temperatura ambiente en aceros altos en cromo resistentes a la corrosión y a la formación de cascarilla. Reduce la conductividad térmica y eléctrica.

Molibdeno: Aumenta el límite elástico y las características tecnológicas, la resistencia al calor y la resistencia al desgaste continuo_! El molibdeno favorece la formación de una estructura de grano fino y también el temple a fondo. Al igual que el cromo es buen formador de carburos, lo que mejora las propiedades de corte, en el caso de los aceros rápidos. En presencia de cromo intensifica la resistencia a la corrosión. El comportamiento de este elemento es muy similar al comportamiento del tungsteno, de hecho una parte de molibdeno equivale a dos partes de tungsteno. El molibdeno es utilizado como un elemento de aleación principalmente para otorgar las propiedades impartidas por otros elementos (como el manganeso, níquel y el cromo) ya que e:ñadiendo relativamente pequeñas cantidades a los aceros rápidosse logra un cambio grande en sus propiedades.1 Por otro lado, aumenta las resistencias a alta temperatura, a la fluencia y la dureza al rojo.

Manganeso:~._Los aceros con más de 0.8% de manganeso se consideran aleadosj El manganeso tiene un efecto desoxidante contrarrestando la fragilidad en caliente.

Debe de reaccionar con el azufre como sulfuro de manganeso y con ello se neutraliza la influencia perniciosa del sulfuro férrico, lo que resulta especialmente importante para los aceros austeníticos. Aumenta el límite de elasticidad y la resistencia a la tracción. También incrementa la penetración de temple. Los aceros con más de 12%

de Mn son austeníticos y muy tenaces t_Ante los esfuerzos de desgaste por impacto se forma en la superficie un marcado endurecimiento por la conformación en frío, como consecuencia de la formación martensítica. Los aceros para herramientas oscilan en contenidos de 1 a 1.7% de Mn obteniendo de este modo un moderado aumento de dureza, tenacidad y resistencia al corte de maquinadoj

78

CAPITULO 6

INVESTIGACIONES

TRIBOLOGICAS

CAP. 6 INVESTIGACIONES TRIBOLOGICAS

6.1 Mecanismo de la prueba

Básicamente las pruebas tribológicas consisten en someter probetas a desgaste al ponerlas en contacto con una contraprobeta que, al girar, actúa como un esmeril sobre la probeta. Los parámetros controlados durante el desarrollo de la prueba son: la presión manométrica en el pistón, la velocidad lineal entre las superficies y , por último, el tiempo de duración de la prueba. Para simular el desgaste abrasivo al que están sometidos los materiales que son objeto de nuestro estudio se alimentará clinker, de manera continua, entre las superficies en contacto. A continuación se muestra una figura que ilustra los detalles más importantes de este mecanismo.

Alimentador

S

~---,

Probeta

Presión

Fig. 6.1 Diagrama del mecanismo de la prueba

so