Este artículo presenta principalmente la composición y las propiedades mecánicas de los materiales de tornillo de acero al carbono comúnmente utilizados en la industria. Otros como aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre, aleaciones de níquel, aleaciones de titanio o superaleaciones también tienen diferentes características y aplicaciones.
El contenido de cromo ferroaleado de más del 12% se llama acero inoxidable, porque el cromo es un elemento no corrosivo, por lo que el acero inoxidable tiene buena resistencia a la corrosión, cuanto mayor es el contenido de cromo, mejor es la resistencia a la corrosión. Todos los aceros inoxidables contienen carbono además de hierro y cromo. El carbono puede aumentar la dureza, pero tiene un efecto adverso sobre la resistencia a la corrosión porque el cromo y el carbono pueden formar carburos. El cromo en el medio del carburo no tiene propiedades antioxidantes. Cuando el contenido de carbono aumenta, el contenido de cromo también debe aumentar, de lo contrario la resistencia a la corrosión se deteriorará, por lo que la mayor parte del contenido de carbono del acero inoxidable es muy bajo, y el contenido de carbono debe controlarse estrictamente. Además, todos los aceros inoxidables contienen otros elementos de aleación. Cada elemento tiene sus propias características. Por ejemplo, el níquel es uno de los elementos más importantes, que puede mejorar significativamente la resistencia a la corrosión, la fragilidad a baja temperatura y la resistencia a altas temperaturas. Además, molibdeno, cobre, silicio, aluminio, selenio, azufre, antimonio, cobalto, titanio, etc. son todos elementos aleantes importantes, y sus componentes pueden controlarse y formularse para obtener las propiedades mecánicas deseadas.
La razón por la cual el acero inoxidable no es fácil de oxidar es porque la superficie del metal formará naturalmente una película de óxido invisible, que puede evitar una mayor oxidación. Durante el procesamiento de los tornillos, como cabezas de forja y torneado, la superficie puede estar contaminada con pequeñas partículas de metal generadas por el molde de la herramienta que se procesa, y el tratamiento térmico posterior también puede causar contaminación. Si el tornillo se fabrica sin limpiarse después de su fabricación, la apariencia de óxido parece no ser producto de óxido. De hecho, es causada por impurezas o impurezas que se ocultan en la superficie. Por lo tanto, los tornillos de acero inoxidable deben lavarse con ácido antes del envío. La superficie formará rápidamente una película de óxido y eliminará los contaminantes de la superficie.
El acero inoxidable se divide en cuatro categorías: austenita, ferrita, martensita y acero de endurecimiento por precipitación, y cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas. El acero inoxidable austenítico es el más utilizado. Cerca del 80% de los tornillos de acero inoxidable están hechos de él. Su microestructura es principalmente austenita. El cromo y el níquel son los principales elementos de aleación. Mientras se enfríe, sus propiedades mecánicas pueden mejorarse. . El contenido comúnmente usado es el 18% de cromo, el 8% de níquel se llama series 18-8 o 300. La resistencia a la corrosión es mejor que el acero inoxidable ferrítico y martensítico, y no es magnético. Tiene una mayor resistencia a muy baja temperatura o alta temperatura. Y buena dureza. Los aceros inoxidables austeníticos incluyen 301, 302, 303, 303 Se, 304, 305, 384, XM7, 316, 321 y 347.
303 y 303 Se (17/19% de cromo, 8/10% de níquel) son fáciles de girar y no son adecuados para la partida en frío. 304 (18/20% de cromo, 8 / 10,5% de níquel, 0,08% o menos de carbono) es adecuado para crisoles fríos y calientes, y tiene buena resistencia a la corrosión. Se usa comúnmente para producir tornillos de trabajo en caliente de forma compleja y gran tamaño. 305 (17/19% de cromo, 10.5 / 13% de níquel) reduce la velocidad de endurecimiento y permite una fácil formación en frío. 384 (15/17% de cromo, 17/19% de níquel, 0.08% o menos de carbono) se usa especialmente para tuercas forjadas en frío y tornillos empotrados en cruz. Debido al alto contenido de níquel, la velocidad de endurecimiento del trabajo puede reducirse. 384 Después del rumbo en frío, todavía no hay magnetismo, pero otros aceros inoxidables austeníticos tendrán un poco de magnetismo después de la partida en frío y se deben recocer para restaurar las propiedades no magnéticas. XM7 (17/19% de cromo, 8/10% de níquel, 3/4% de cobre) es un 302 mejorado con un mejor cabeceo en frío y un costo menor que 305, 384. 316 (16/18% de cromo, 10/14% de níquel, 2/3% de molibdeno y 0.08% o menos de carbono) tienen una excelente resistencia a la corrosión por halógeno debido a la presencia de molibdeno y son aún más altos que otros aceros inoxidables austeníticos a temperaturas elevadas. Alta resistencia a la tracción e intensidad latente. 321 (17/19% de cromo, 9/12% de níquel) y 347 (17/19% de cobre, 9/13% de níquel) son aceros inoxidables estables. Tienen buena resistencia a la corrosión incluso a temperaturas de hasta 820 ° C. Fabricación de la industria aeroespacial o tornillos utilizados para contaminar el medio ambiente con altas temperaturas o productos químicos.
La microestructura del acero inoxidable ferrítico está dominada por la ferrita, que representa aproximadamente el 5% de los tornillos de acero inoxidable. El cromo es el principal elemento de aleación. Tiene propiedades magnéticas y tiene una mejor resistencia a la corrosión que la martensita. El contenido de otros elementos es muy pequeño, y este acero inoxidable es particularmente resistente al óxido y la corrosión. Para la fabricación de tornillos se utilizan 430 tornillos (14/18% de cromo, 0.12% o menos de carbono). Se usan principalmente para el rumbo en frío y el rumbo caliente. La adición de azufre en 430F puede mejorar el rendimiento de giro. Si considera la economía, el costo del material y la resistencia a la corrosión, elija acero inoxidable ferrítico para hacer los tornillos más apropiados. Tanto los aceros inoxidables ferríticos como los austeníticos no se pueden templar y solo se pueden extraer y reforzar en frío para mejorar su resistencia y dureza, pero su ductilidad se deteriora, por lo que suelen recocerse para eliminar las tensiones residuales y restablecer la ductilidad.
Martensita martensítica de acero inoxidable martensítico, aproximadamente 10% de los tornillos de acero inoxidable, con cromo como principal elemento de aleación, magnético, se puede templar para obtener las propiedades mecánicas más altas, y SAE 5, 8, grado ASTM A449, A354 BD nivel de aproximación. Sin embargo, la resistencia a la corrosión es peor que la de los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos. Los tornillos generalmente están hechos de materiales de la serie 400, como 410, 416, 416 Se y 431.
410 (12.5 / 13.5% de cromo, carbono por debajo de 0.15%) es similar a SAE grado 5 o A449. Después del tratamiento térmico, puede aumentar la resistencia y es fácil estar frío y caliente. Debido a su bajo contenido de cromo, es el más barato en todos los aceros inoxidables. Si la resistencia a la corrosión de los tornillos galvanizados o cadmio SAE 5 es insuficiente, se puede usar 410 en su lugar.
416 y 416 Se (12/14% de cromo, menos de 0.15% de carbono, azufre o arsénico), el torneado puede ser el mejor de todos los aceros inoxidables, mecánicamente equivalente al 410. 431 (15/17% de cromo, 1.25 / 2.5% níquel y 0.2% o menos de carbono) se usan comúnmente en la fabricación de tornillos aeroespaciales. Debido a su alta resistencia y resistencia a la corrosión, son fáciles de enfriar y calentar. Las propiedades mecánicas son nada menos que SAE 8 y ASTM A354 Clase BD.
Los tornillos de acero endurecido por precipitación representan el 5% de los tornillos de acero inoxidable, y su uso se ha vuelto cada vez más importante. Tienen una resistencia a la corrosión comparable a la de la austenita y una alta resistencia equivalente a la de la martensita. Por ejemplo, 630 (15.5 / 17.5% de cromo, 3/5% de níquel, 0.07% o menos de carbono, 0.15 / 0.45% de itrio e itrio), también conocido como 17-4PH, es el acero de endurecimiento por precipitación más comúnmente utilizado para la fabricación de tornillos, a excepción de alta resistencia. La ductilidad también es buena y puede soportar altas y bajas temperaturas.