Learn About the Common Steel Alloying Agents

El acero es esencialmente hierro y aleación de carbono con ciertos elementos adicionales. El proceso de aleación se usa para cambiar la composición química del acero y mejorar sus propiedades sobre acero al carbono o ajustarlas para cumplir los requisitos de una aplicación particular.

Beneficios de los agentes de aleación de acero:

Cada elemento de aleación tiene su propio efecto sobre las propiedades del acero. Algunas de las propiedades que se pueden mejorar mediante la aleación incluyen:

• Estabilización de austenita : elementos como el níquel, el manganeso, el cobalto y el cobre aumentan el rango de temperaturas en el que existe la austenita.
• Ferrita estabilizadora : el cromo, el tungsteno, el molibdeno, el vanadio, el aluminio y el silicio pueden tener el efecto de reducir la solubilidad del carbono en la austenita. Esto resulta en un aumento en la cantidad de carburos en el acero y disminuye el rango de temperatura en el que existe la austenita.
• Formación de carburo : muchos metales menores, como el cromo, el tungsteno, el molibdeno, el titanio, el niobio, el tántalo y el zirconio, forman carburos fuertes que, en acero, aumentan la dureza y la resistencia. Tales aceros a menudo se utilizan para fabricar acero de alta velocidad y acero para herramientas de trabajo en caliente.
• Graphitizing : el silicio, el níquel, el cobalto y el aluminio pueden disminuir la estabilidad de los carburos en el acero, promoviendo su degradación y la formación de grafito libre.
• Disminución de la concentración eutectoide : el titanio, el molibdeno, el tungsteno, el silicio, el cromo y el níquel reducen la concentración eutectoide de carbono.

• Aumente la resistencia a la corrosión : el aluminio, el silicio y el cromo forman capas protectoras de óxido en la superficie del acero, protegiendo así al metal de un mayor deterioro en ciertos entornos.

Agentes de aleación común de acero:

A continuación se muestra una lista de elementos de aleación de uso común y su efecto sobre el acero (contenido estándar entre paréntesis):

• Aluminio (0, 95-1. 30%): Un desoxidante Se usa para limitar el crecimiento de granos de austenita.
• Boro (0. 001-0. 003%): un agente de endurecimiento que mejora la deformabilidad y la maquinabilidad. El boro se agrega al acero totalmente eliminado y solo necesita agregarse en cantidades muy pequeñas para que tenga un efecto de endurecimiento. Las adiciones de boro son más efectivas en aceros bajos en carbono.
• Cromo (0. 5-18%): un componente clave de los aceros inoxidables. Con más del 12 por ciento de contenido, el cromo mejora significativamente la resistencia a la corrosión. El metal también mejora la templabilidad, la resistencia, la respuesta al tratamiento térmico y la resistencia al desgaste.
• Cobalto : mejora la resistencia a altas temperaturas y la permeabilidad magnética.
• Cobre (0. 1-0. 4%): que se encuentra con mayor frecuencia como agente residual en los aceros, también se agrega cobre para producir propiedades de endurecimiento por precipitación y aumentar la resistencia a la corrosión.
• Plomo : a pesar de ser virtualmente insoluble en acero líquido o sólido, el plomo a veces se agrega a los aceros al carbono mediante dispersión mecánica durante el vertido para mejorar la maquinabilidad.
• Manganeso (0, 25-13%): aumenta la resistencia a altas temperaturas al eliminar la formación de sulfuros de hierro. El manganeso también mejora la templabilidad, la ductilidad y la resistencia al desgaste. Al igual que el níquel, el manganeso es un elemento que forma austenita y puede utilizarse en la serie AISI 200 de aceros inoxidables austeníticos como sustituto del níquel.

• Molibdeno (0. 2-5. 0%): Encontrado en pequeñas cantidades en aceros inoxidables, el molibdeno aumenta la templabilidad y la resistencia, en particular a altas temperaturas. Utilizado a menudo en aceros austeníticos de cromo-níquel, el molibdeno protege contra la corrosión por picadura causada por cloruros y productos químicos de azufre.
• Níquel (2-20%): otro elemento de aleación fundamental para los aceros inoxidables, el níquel se agrega con un contenido superior al 8% al acero inoxidable con alto contenido de cromo. El níquel aumenta la resistencia, la resistencia al impacto y la tenacidad, al tiempo que mejora la resistencia a la oxidación y la corrosión. También aumenta la tenacidad a bajas temperaturas cuando se agrega en pequeñas cantidades.
• Niobio : tiene el beneficio de estabilizar el carbono formando carburos duros y, por lo tanto, se encuentra a menudo en aceros para altas temperaturas. En pequeñas cantidades, el niobio puede aumentar significativamente la resistencia a la fluencia y, en menor medida, la resistencia a la tracción de los aceros, además de tener un efecto moderado de fortalecimiento de la precipitación.
• Nitrógeno : aumenta la estabilidad austenítica de los aceros inoxidables y mejora el límite elástico en dichos aceros.
• Fósforo: El fósforo a menudo se agrega con azufre para mejorar la maquinabilidad en aceros de baja aleación. También agrega resistencia y aumenta la resistencia a la corrosión.
• Selenio : aumenta la maquinabilidad.
• Silicio (0, 2, 2, 0%): este metaloide mejora la resistencia, la elasticidad, la resistencia a los ácidos y da como resultado granos más grandes, lo que permite una mayor permeabilidad magnética. Debido a que el silicio se utiliza en un agente desoxidante en la producción de acero, casi siempre se encuentra en algún porcentaje en todos los grados de acero.
• Azufre (0, 08-0, 15%): Agregado en pequeñas cantidades, el azufre mejora la maquinabilidad sin causar acortamiento. Con la adición de manganeso, la falta de calor se reduce aún más debido al hecho de que el sulfuro de manganeso tiene un punto de fusión más alto que el sulfuro de hierro.
• Titanio : mejora la resistencia y la resistencia a la corrosión al tiempo que limita el tamaño del grano austenítico. En 0. 25-0. Con un contenido de titanio del 60 por ciento, el carbono se combina con el titanio, permitiendo que el cromo permanezca en los límites del grano y resista la oxidación.
• Tungsteno : Produce carburos estables y refina el tamaño del grano para aumentar la dureza, especialmente a altas temperaturas.
• Vanadio (0. 15%): al igual que el titanio y el niobio, el vanadio puede producir carburos estables que aumentan la resistencia a altas temperaturas. Al promover una estructura de grano fino, se puede retener la ductilidad.
• Zirconio (0, 1%): aumenta la fuerza y ​​limita el tamaño de los granos. La resistencia puede aumentar notablemente a temperaturas muy bajas (bajo cero). Los aceros que incluyen circonio hasta un contenido de aproximadamente 0,1% tendrán tamaños de granos más pequeños y resistirán la fractura.

_Fuentes: SubsTech. Sustancias y tecnología. Efecto de alear elementos en propiedades de acero. (Www.substech.com) Chase Alloys. Efectos de alear elementos en acero. (www. chasealloys. co. uk)

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