Efecto de los elementos de aleación

Relevancia

Para mejorar la resistencia a la corrosión, la fuerza y las propiedades tecnológicas en la composición de los metales se introdujo una variedad de elementos de aleación. Vanadio, tungsteno, manganeso, níquel, niobio, titanio, cromo y otros se utilizan para alear aceros. Los aditivos de zinc al cobre y al bronce aumentan la resistencia, la ductilidad y la resistencia a la corrosión. Los pequeños aditivos de cadmio al cobre aumentan la resistencia al desgaste de los cables. Cuando se alea titanio con molibdeno, el límite de temperatura de funcionamiento de la aleación se duplica debido al cambio en su estructura cristalina. La aleación implica la introducción de uno o más elementos que dan a las aleaciones propiedades únicas.

Aceros estructurales

La aleación del acero estructural aumenta considerablemente su resistencia. El componente principal del acero estructural es la ferrita. Constituye el 90% de la estructura de la aleación. Los elementos de aleación se disuelven en la ferrita y endurecen la estructura. El silicio, el manganeso y el níquel aumentan la dureza de la aleación más que otros. El molibdeno, el tungsteno y el cromo tienen un efecto más débil. La mayoría de los elementos de aleación, aunque fortalecen la estructura y tienen poco efecto sobre la ductilidad, reducen la tenacidad (excepto el níquel).

Cómo funciona el proceso de endurecimiento

La aleación endurece la ferrita. Los elementos de aleación aumentan la dureza, la resistencia y la tenacidad, aumentan la estabilidad de la austenita, la templabilidad, etc. Por ejemplo, para los aceros que se utilizan en turbinas, calderas , etc. , la resistencia a la corrosión y la resistencia al calor son de particular importancia. Los elementos de aleación pueden disolverse en ferrita o austenita, formar carburos, formar compuestos intermetálicos o estar dispuestos como inclusiones que no interactúan con la ferrita y la austenita o el carbono.

acero ferrítico

Dependiendo de la forma en que los aditivos de aleación interactúan con el hierro o el carbono, se determinan las propiedades del acero. La ferrita puede disolver todos los elementos en mayor o menor grado. La disolución de los aditivos de aleación en ferrita permite templar el acero sin tratamiento térmico. Esto aumenta la resistencia a la tracción y la dureza, pero la tenacidad suele reducirse. Todos los elementos que se disuelven en hierro afectan la estabilidad de la austenita y la ferrita. Los puntos críticos de los aceros aleados se desplazan por la cantidad y calidad de los aditivos de aleación. Por lo tanto, la elección de los regímenes de endurecimiento, normalización, recocido y revenido debe tener en cuenta el desplazamiento de los puntos críticos.

Mn y Si.

Son impurezas tecnológicas y se introducen en el proceso de fundición del acero para su desoxidación. La proporción de Mn en el acero es de hasta el 2%. Se distribuye entre la cementita y la ferrita y aumenta considerablemente el umbral de fragilidad en frío, la templabilidad y el límite elástico, pero hace que el acero sea sensible al sobrecalentamiento. Por lo tanto, los elementos formadores de carburos se introducen en la aleación junto con el manganeso para refinar el grano. Dado que todos los aceros tienen aproximadamente el mismo contenido de manganeso, su efecto sobre el cambio de las propiedades del acero de diferente composición es insignificante. Aumenta la resistencia del acero sin cambiar la ductilidad.

Desoxidación del acero

Mn y Si se encuentran en prácticamente todos los aceros. El silicio, junto con el manganeso y el aluminio, es un importante desoxidante. También se necesita manganeso para "unir" el azufre en el acero y eliminar la fragilidad. Las adiciones de estos elementos no suelen superar el 0,17 al 0,37 % de Si, el 0,3 al 0,7 % de Mn y aproximadamente el 0,03 % de Al. Dentro de estos límites, se consideran impurezas de proceso y no son elementos de aleación. Las adiciones específicas por encima de ese nivel, con el fin de dar al acero ciertas propiedades, se consideran aleaciones.

Silicio

El silicio no es un elemento formador de carburos, y su proporción en el acero suele ser inferior al 2%. Aumenta en gran medida el límite elástico y la tenacidad del acero y, a niveles superiores al 1 %, reduce la ductilidad, la ductilidad y aumenta el umbral de fragilidad en frío. El silicio no se detecta estructuralmente, ya que suele estar disuelto en ferrita, salvo la parte del silicio que en forma de óxido no tuvo tiempo de flotar en la escoria y permaneció en el metal en forma de inclusiones.

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