acero 1040

INDICEIntroducción…………………………………………………….…….… Desarrollo…………………………………………………………….…. Descripción……………………………................................................... Características químicas………………………………………….……... Propiedades mecánicas………………………………………………….. Diagrama de Esfuerzo y Deformación………………………………….. Propiedades disponibles del acero al carbono 1040…………………….. Procesos de manufactura…………………………….............................. Usos industriales….……………………………...................................... Normas de regulación (calidad)…………………………….................... Conclusión………………………………………………………..…….… Bibliografía…………………………………………………………….…. Anexos……………………………………………………………….…… INTRODUCCION En este trabajo tiene como objetivo el estudio de las propiedades del acero 1040 ya que forma parte de unas de las características de los materiales en ello se tratara de explicar detalladamente todas descripciones posibles del material, propiedades químicas y mecánicas, procesos de fabricación, usos industriales, etcétera. En cada una se realizara un recorrido por estas distintas características de este tema, nosotros no pretendemos llegar a un contenido con respuestas perfectas sino entregar algunos elementos que permitan al lector profundizar en el tema y obtener sus propias conclusiones. Además que esta investigación se realizo con el interés de conocer como nuestro grupo han desarrollado partes o temas y características de los aceros durante semestres anteriores. A continuación se realizara el desarrollo del acero 1040. DESCRIPCIÓN Es un acero de construcción de medio carbono, el cual responde fácilmente al tratamiento térmico de endurecimiento mediante bonificado, es decir; temples especialmente con temples en medios de alta severidad como el agua y revenido, posee una buena maquinabilidad. Acero: El acero está compuesto principalmente por hierro, pero también contiene de 0,4 por ciento de carbono. Los átomos de carbono se intercalan entre los átomos de hierro y mejoran notablemente su rigidez. Aleaciones: El acero puede contener uno o más metales en cantidades traza. Los diferentes elementos le imparten diferentes propiedades. El cobalto, por ejemplo, lo hace más duro y más difícil de mellar. El níquel y el manganeso aumentan su fuerza de tracción, haciendo las piezas de acero más difíciles de romper. El cromo aumenta su dureza y mejora su resistencia a la corrosión. Acero inoxidable: El acero inoxidable no es un tipo único de acero. Generalmente, hace referencia a un acero que contiene alguna combinación de vanadio, molibdeno, cromo, níquel, titanio y/o sílice. El acero inoxidable tiende a resistir a la corrosión y otras formas de ataque químico. Acero de fácil maquinado: El acero de fácil maquinado contiene mayores niveles de azufre que los otros tipos de acero. El azufre reduce la soldabilidad, pero permite que sea maquinado fácilmente en un torno. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS 1040 es un acero de medio carbono compuesto de un porcentaje de 0,37 a 0,44 de carbono, de 0,6 a 0,9 por ciento de manganeso, un máximo de un 0,04 por ciento de fósforo y un máximo de 0,05 de azufre, de acuerdo con la hoja de datos de Metal Suppliers Online. El resto es hierro. El acero 1040 a veces contiene 0,1 a 0,35 por ciento de silicona, de acuerdo con Interlloy, un especialista en ingeniería de producción y herramientas de acero con sede en Australia. 1040 debe ser precalentado de 300 a 500 grados F (148,89 a 200 grados C) antes de ser soldado y se recalienta entre 1100 y 1200 grados F (593.33 a 648.89 grados C) después de la soldadura, aconseja All Metals Forge Group. De lo contrario, la zona cerca de la misma puede desarrollar grietas o volverse frágil y causar que las partes fallen durante su uso. NORMA SAE: ACEROS DE MEDIO % DE CARBONO (DESDE SAE 1035 A 1053) Estos aceros son seleccionados en usos donde se necesitan propiedades mecánicas más elevadas y frecuentemente llevan tratamiento térmico de endurecimiento. Se utilizan en amplia variedad de piezas sometidas a cargas dinámicas. El contenido de C y Mn, depende de una serie de factores. Por ejemplo, cuando se desea incrementar las propiedades mecánicas, la sección o la templabilidad, normalmente se incrementa el % de C, de Mn o de ambos. Los de menor % de carbono se utilizan para piezas deformadas en frío, aunque los estampados se encuentran limitados a plaqueados o doblados suaves, y generalmente llevan un recocido o normalizado previo. Todos estos aceros se pueden aplicar para fabricar piezas forjadas y su selección depende del tamaño y propiedades mecánicas después del tratamiento térmico. Los de mayor % de C, deben ser normalizados después de forjados para mejorar su maquinabilidad. Son también ampliamente usados para piezas maquinadas, partiendo de barras laminadas. Dependiendo del nivel de propiedades necesarias, pueden ser o no tratadas térmicamente. Pueden soldarse pero deben tenerse precauciones especiales para evitar fisuras debido al rápido calentamiento y enfriamiento. PROPIEDADES MECÁNICAS Los aceros son aleaciones cuya base es el hierro con una concentración de carbono entre el 0.05% y el 2% en peso. En cambio las fundiciones contienen entre el 2% y el 5% en peso de carbono. Por otro lado a los aceros se los divide en dos categorías de acuerdo al contenido de otros elementos distintos del carbono, a los que también se los conoce como aceros especiales. Estos aceros son obtenidos para mejorar las características de las aleaciones respecto de su resistencia ante la corrosión, al degaste, tenacidad etc. Las normas que regulan la calidad en la fabricación de los aceros permiten que haya un lenguaje común entre los fabricantes, los compradores, los vendedores, los constructores y los diseñadores. Dos son las normas más importantes respecto a los aceros, SAE (Sociedad de ingenieros automotrices), y AISI (Instituto Americano del Hierro). Ambas normas designan a los aceros de la siguiente manera: SAE 1010. La primera cifra, designa el tipo de elemento presente en el acero. A) Acero al carbono, B) Acero al Níquel y C) Acero al Cromo o Níquel, etc. La segunda cifra indica el aleante y las últimas cifras indican el % de carbono. Maquinabilidad: La maquinabilidad es buena, un 60% de la del acero 1112 usado como referencia para 100% de maquinabilidad. Resistencia a la tracción: La resistencia a la tracción es la carga máxima que un material soporte antes de romperse, explica Instron, un laboratorio de pruebas de materiales. Las últimas pruebas de resistencia a la tracción es un ensayo de destrucción.. El propósito es encontrar el punto en el que un material producirá un error al apoyar una carga dada o mantener una fuerza en conjunto. El acero 1040 soportará 90.000 libras (40823,31 kg) de fuerza por pulgada (2,54 cm) cuadrada antes de que falle, si se trata de laminado en caliente, de acuerdo con Engineers Edg, un sitio web para los diseñadores de productos, ingenieros y profesionales de la fabricación. Esta fuerza se reduce a 85.500 psi cuando el acero se ha normalizado, o a regresado a lo más similar posible al estado en que se encontraba cuando se produjo. La resistencia a la tracción disminuye aún más, a 72.250, cuando se ha recocido, o llevada a su punto más suave mientras se enfría. La normalización y recocido son dos ejemplos de tratamientos térmicos. El tratamiento térmico de la temperatura del acero se cambia con el fin de alterar su estructura molecular y cambiar su reacción a diferentes fuerzas durante la forja y la fabricación, de acuerdo con el tutorial metalúrgico de tratamiento térmico de David Pye en Moldmaking Tecnología. Ductilidad: La ductilidad es la capacidad de un material para cambiar de forma bajo tensión y la fuerza sin romper, de acuerdo con Engineers Edge. También es una medida para saber hasta qué punto un material se estira o propaga sobre una fuerza antes de que se agriete o se separe. Mientras más dúctil es un metal, más fácil es de deformar y reformar sin aplicar calor. Los fabricantes de automóviles toman ventaja de la ductilidad del acero cuando construyen lo que se llama "zonas de deformación". Estas son partes de un coche que son intencionalmente diseñadas para arrugarse por la fuerza, absorbiendo el impacto y previniendo de lesiones al conductor y los pasajeros. El acero 1040 puede ser deformada a poco menos del 28 por ciento de sus dimensiones originales, con un 54,9 por ciento de reducción en el área, de acuerdo con MatWeb. La reducción de la superficie es la diferencia entre la pieza original antes de la prueba y la superficie mínima después de la ruptura, dividida por el área de la pieza original, de acuerdo con Engineers Edge. PROPIEDADES DISPONIBLES DEL ACERO AL CARBONO 1040 Propiedades de diseño: El acero 1040 tiene una alto contenido de carbono (0.40%) para la mayor resistencia con respecto a las aleaciones de bajo carbono. Este es endurecible por tratamiento térmico, por temple y revenido se desarrolla una resistencia a la tensión de 150 a 250 Ksi. Conformado: El conformado del acero 1040 se practica fácilmente en estado recocido. Soldadura: El acero 1040 es soldable por todos los métodos de soldado. Aún así por su alto contenido de carbono es importante usar ambas prácticas: precalentamiento de 300 a 500 F y post calentamiento de 1100 a 1200 F para un proceso aprobado de soldado. Tratamiento térmico: Este acero responde bien al endurecimiento por tratamiento térmico de 1550 a 1650 F seguido por un enfriamiento en agua y luego revenido al nivel de resistencia deseado. Forja: Se forja de 2300 F a 1800 F. Trabajo en caliente: El trabajo en caliente se hace entre 900 y 200 F. Trabajo en frío: En estado recocido la aleación 1040 es fácilmente trabajada en frío por métodos convencionales. Recocido: El recocido completo se hace de 1600 a 1800 F seguido por un lento enfriamiento en horno. El recocido de alivio de tensiones puede ser hecho a 1100 F y el tratamiento térmico de normalizado puede hacerse a 1650 F con enfriamiento lento. Envejecimiento: No aplicable. Revenido: Revenir desde la condición de temple, a temperaturas entre 600 y 1300 F dependiendo del nivel de resistencia deseado. Endurecimiento: La aleación endurece por tratamiento térmico y revenido o por trabajo en frío. DIAGRAMA DE ESFUERZO Y DEFORMACIÓN Probetas para tracción: Las probetas para los ensayos de tracción pueden ser: industriales o calibradas; estas últimas, se emplean en experiencias más rigurosas y adoptan formas perfectamente cilíndricas o prismáticas, con extremos ensanchados, no solo para facilitar su sujeción en la máquina de ensayo, sino para asegurar la rotura dentro del largo calibrado de menor sección; en la cual se marcan los denominados “Puntos fijos de referencia” a una distancia inicial preestablecida (lo), que permitirá después de la fractura, juntando los trozos, determinar la longitud final entre ellos (Lf). Estos hechos han motivado la normalización de la longitud inicial, estipulándose que dos o más ensayos pueden compararse en sus alargamientos, si las probetas son geométricamente semejantes, lo que se logra cuando lo es proporcional al diámetro o raíz cuadrada de la sección. El gráfico de la probeta de tracción Maquina de ensayo: La siguiente es una foto de la maquina utilizada para realizar el ensayo de tracción, en la cual vemos el dial que nos marca la cargas, el diagramador y el sistema donde se realiza el ensayo con la probeta colocada. Modo y tiempo de aplicación de las cargas: La carga debe aplicarse de tal manera que el esfuerzo resulte uniformemente destruido sobre la sección transversal del material. Tratándose de ensayos estáticos el incremento de carga se efectúa en forma muy lenta, para evitar los efectos de las fuerzas de inercia, velocidad que se fija según las normas y materiales, adoptándose generalmente una variación de 0,1 Kgf/mm² y por segundo aproximadamente hasta alcanzar el límite de fluencia, a partir del cual puede llegarse como máximo a 50 Kgf/mm² por minuto. Resulta de gran importancia la velocidad de la aplicación de la carga de ensayo, pues su incremento produce un retraso en la aparición de las deformaciones plásticas y un aumento de la resistencia del material. Si las cargas se aplican en forma extremadamente lentas se obtiene una disminución del límite de fluencia y un aumento de la resistencia, aunque a expensas de la ductilidad, que disminuye considerablemente. Ensayo de tracción Sae 1040: Di = 20 mm Li = 200 mm Luego de los ensayos las dimensiones son: Df = 15.36 mm Lf=248mm Tracción: Un cuerpo se encuentra sometido a tracción simple cuando sobre sus secciones transversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas y de modo de tender a producir su alargamiento. Por las condiciones de ensayo, el de tracción estática es el que mejor determina las propiedades mecánicas de los metales, o sea aquella que definen sus características de resistencia y deformabilidad. Permite obtener, bajo un estado simple de tensión, el límite de elasticidad o el que lo reemplace prácticamente, la carga máxima y el límite de ruptura, en base a cuyos valores se fijan los de las tensiones admisibles o de proyecto (sadm.) y mediante el empleo de medios empíricos se puede conocer, el comportamiento del material sometidos a otro tipo de solicitaciones (fatiga, dureza, etc.). Cuando la probeta se encuentra bajo un esfuerzo estático de tracción simple a medida que aumenta la carga, se estudia esta en relación con las deformaciones que produce. Estos gráficos, permiten deducir sus puntos y zonas características revisten gran importancia, dicho gráfico se obtiene directamente de la máquina. Un caso típico es el diagrama que nos presenta el gráfico de un acero 1040 indicado en la figura, en donde el eje de las ordenadas corresponde a los esfuerzos y el de las abscisas al de las deformaciones. Se observa en el diagrama que el comienzo, desde el punto O hasta el A, está representado por una recta que nos pone de manifiesto la proporcionalidad entre los alargamientos y las cargas que lo producen (Ley de Hooke) por lo que a este parte del diagrama se lo denomina limite elástico o limite de fluencia. Más allá del punto final de fluencia A, las cargas vuelven a incrementarse y los alargamientos se hacen más notables, es decir que ingresa en el período de las grandes deformaciones, las que son uniformes en todas las probetas hasta llegar a B, por terminar la línea. El final de período de alargamiento homogéneo queda determinado por la carga máxima, a partir de la cual la deformación se localiza en una determinada zona de la probeta, provocando un estrechamiento de las secciones que la llevan a la rotura, al período se lo denomina de estricción. En la zona plástica se produce, por efecto de la deformación, un proceso de endurecimiento, conocido con el nombre de “acritud “, que hace que al alcanzar el esfuerzo la resistencia del metal, éste al deformarse adquiere más capacidad de carga, En el período de estricción, la acritud, si bien subsiste, no puede compensar la rápida disminución de algunas secciones transversales, produciéndose un descenso de la carga hasta la fractura. Acero Perfil Limite De fluencia ( ) Limite De rotura ( ) Alargamiento (%) Estricción (%) Carga máxima Nro. Dureza de Brinell 1040 46 68 19 48 21362,88 197 PROCESOS DE MANUFACTURA Es el conjunto de operaciones que permiten el cambio de forma, propiedades o de apariencia de la materia prima, sus características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética, también puede denominarse proceso tanto al conjunto de operaciones desde la extracción de los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como a las realizadas en un puesto de trabajo con una determinada máquina-herramienta. De tantos procesos que ahí se explicaran dos procesos de manufactura: 1er Proceso: La fundición De ahí se inicia calentando el material conocido como acero hasta llevarlo a un estado plástico. Este se vierte o es forzado en una cavidad de un molde hasta que se solidifica. En el Acero 1040 es austenizado a 1675ºF (913º) por media hora en este proceso consiste en crear una austenita en la estructura acero 1040 y la austenita se utiliza para ser transformada en otras fases en tratamiento térmico, luego enfriado lentamente en horno. Presenta en su estructura Ferrita (Áreas blancas) y Perlita (Áreas oscuras). 2do Proceso: Moldeo Consiste en verter (colar) el acero 1040 en un molde hueco, cuya cavidad reproduce la forma de la pieza deseada este producto de acero en forma de barra en caliente con núcleo circular cuya superficie es lisa. La calidad es mucho menor pero también es mucho más económico. USOS INDUSTRIALES  Elementos de Maquinarias.  En general, sus aplicaciones son similares a las del Acero AISI 1045.  Ejes, engranajes, cigüeñales, espárragos, pernos, cadenas, etc.  También se suele utilizar en piezas endurecidas superfialmente por inducción o llama oxiacetilénica.  Piezas de maquinaria, herramienta, concha de carretilla, palas, etc.  Acero para fabricación de piezas que requieren una elevada resistencia mecánica como ejes, pasadores, pernos y aplicaciones similares. Estos aceros después del tratamiento térmico desarrollan propiedades mecánicas mucho más altas que los aceros de bajo contenido de carbono. Para aceros aleados para aplicaciones en construcciones comunes, se considera que un acero es aleado cuando el contenido de un elemento excde uno o más de los siguientes limites  1.65% de manganeso  0.60% de sicilio  0.601% de cobre  O cuando hay un % especificado de cromo, niquel, molibdeno, cobalto. Niobio, titanio, tungsteno, vanadio o zircornio Se usan principalmente cuando se pretende:  Desarrollar el máximo de propiedades mecánicas con un mínimo de distorsión y figuración.  Promover en un grado especial resistencia al revenido, incremento de la tenacidad, disminuir la sensibilidad a la entalla.  Mejorar la maquinabilidad en condición de temple y revenido, comparándola con un acero de igual % de carbono en la misma condición.  Usado para cigüeñales, acoples y piezas con cabezas conformadas en frío. NORMAS DE REGULACIÓN (CALIDAD) COVENIN: Es la Comisión Venezolana de Normas Industriales. Desde 1958 es el encargado de velar por la estandarización y normalización bajo lineamientos de calidad en Venezuela estableciendo los requisitos mínimos para la elaboración de procedimientos, materiales, productos, actividades y demás aspectos que estas normas rigen. En esta comisión participan entes gubernamentales y no gubernamentales especialistas en un área. Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto, constituyen requisitos de esta Norma Venezolana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos con base en ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones más recientes de las normas citadas seguidamente. Normas COVENIN a consultar: COVENIN 299-89. Materiales metálicos. Ensayo de tracción. COVENIN 304-90. Materiales metálicos. Ensayo de doblado. COVENIN 305-80. Método gravimétrico de determinación de carbono por combustión directa en aceros al carbono. COVENIN 307-80. Método del molibdato-magnesia para la determinación cuantitativa del fósforo en aceros al carbono. COVENIN 310-91. Aceros al carbono. Determinación cuantitativa del azufre. Método de combustión directa. COVENIN 598-87. Planes de muestreo único, doble y múltiple con rechazo. COVENIN 835-75. Materiales ferrosos: Método de oxidación con persulfato para la determinación cuantitativa del cromo. COVENIN 949-79. Método colorimétrico para la determinación del molibdeno en materiales ferrosos. COVENIN 997-78. Productos siderúrgicos. Método del persulfato para la determinación cuantitativa del manganeso. COVENIN 1226-79. Método volumétrico del sulfato ferroso armónico para la determinación del vanadio en materiales ferrosos. COVENIN 1355-79. Método espectrofotométrico de absorción atómica para la determinación cuantitativa del manganeso en aceros. COVENIN 1370-90. Aceros. Composición química en el análisis de colada. Variaciones permisibles. COVENIN 1908-82. Aceros al carbono. Determinación cuantitativa del cobre. Método espectrofotométrico. CONCLUSION Al concluir este trabajo nos damos cuenta que este material conocido como acero 1040 es un acero de medio carbono. Por otro lado esta compuesto de elementos que aumenta la calidad de material llamados propiedades esos elementos que aumenta dicha calidad son el cobalto lo hace más duro y más difícil de mellar, el níquel y el manganeso aumentan su fuerza de tracción haciendo los productos más difíciles de romper y el cromo aumenta su dureza y mejora la resistencia a la corrosión. Además es posible concluir que dichas propiedades mecánicas del acero 1040 en su característica principal es que tienen la capacidad de resistir acciones de cargas como por ejemplo la resistencia a la tracción que es la carga máxima del material soporte antes de romperse, la ductilidad del acero no es dúctil ya que no es fácil de deformar y reformar sin aplicar calor; y para concluir con las propiedades mecánicas del acero 1040 es que posee una buena facilidad para el arranque de viruta. Por tanto vemos que estos acero son obtenidos para mejorar las características de las aleaciones respecto de su resistencia ante la corrosión, al degaste, tenacidad, u otros. En lo investigado se pudo notar otros tipos de propiedades como el tratamiento térmico de la temperatura del acero se cambia con el fin de alterar su estructura molecular y cambiar su reacción a diferentes fuerzas durante la forja y la fabricación y que además el acero 1040 es soldable por todos los métodos de soldado. Se puede notar que hay varios procesos de manufactura donde esos procesos importantes por el que pasa y mejora el material como lo es la fundición y moldeo. La conclusión final es que este acero es usado para elementos de maquinaria, palas, herramientas, ejes, engranajes, pernos, cadenas, espárragos, u otros. . BIBLIOGRAFIA -Autor: Desconocido. Fecha de publicación: Desconocido. Pagina Web: http://www.sumindu.com/especificaciones/17-%201040.pdf. -Autor: Jack Brubaker. 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