ACEROS-CLASIFICACIÓN Y USOS

¿Qué es el Acero?

El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados. Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte más tarde en acero. 

El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste solamente de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que químicamente reacciona con facilidad con el oxígeno del aire para formar óxido de hierro - herrumbre. El óxido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es una concentración de óxido de hierro con impurezas y materiales térreos.

 

Procesos de conformación del acero:
 

El hierro colado o arrabio contiene no solamente un exceso de carbono (procedente del carbón que ha servido para reducir el mineral), sino también azufre, fósforo y otras impurezas. Su conversión en acero se obtiene mediante afino, líquido o sólido, o pudelado, que eliminan el exceso de carbono y las impurezas indeseables.
 

El afino es una oxidación que se efectúa en los convertidores de Bessemer (para arrabio silíceo y pobre en fósforo) o de Thomas (hierros fosforosos), en los hornos de reverbero (Martin), en hornos eléctricos o en crisoles, según sea la composición del hierro colado y la clase de acero que se desea elaborar.

Consiste en inyectar aire u oxígeno, o una mezcla de ambos, en el seno del hierro fundido (al cual se le agrega a veces chatarra), con lo que se consuma la combustión del carbono y otras impurezas presentes en la masa. El uso del oxígeno atmosférico (aire) como reductor presenta inconvenientes debidos al elevado contenido de nitrógeno (78 %). Calentar inútilmente toda esa masa representa un enorme consumo, limita el volumen de los convertidores y afecta la calidad del acero. Además limita la proporción de chatarra que se puede agregar pues limita también la capacidad de oxidación. Por todo esto se implementan modernas técnicas de producción de acero al oxígeno.
 

El acero ordinario contiene 5 % de cuerpos aleados con el hierro: carbono, silicio y manganeso a razón de 1 % como máximo; azufre, fósforo y oxígeno a razón de 1 por mil. Unos son necesarios (por ejemplo un acero con más de 0.15 % de carbono no puede ser soldado si no contiene manganeso), mientras que otros son perjudiciales (el fósforo hace frágil al acero y el azufre disminuye su maleabilidad)
 

Los aceros pueden adquirir propiedades muy diferentes mediante tratamientos térmicos (templado, recocido), fisicoquímicos (cementación, nitruración) y mecánicos (forjado, laminado, estirado, embutido).
 

Principales aceros y sus aplicaciones:
 

Aceros al carbono, aceros ordinarios, cuya composición, es modificada ligeramente (sobre todo la proporción de carbono) para obtener:
Acero extradulce (clavos, tornillos, chapa para embutido, piezas de forja)
Acero dulce (armazones metálicos, barras perfiladas, pernos, alambres)
Acero semidulce (vaciado, maquinaria, forja)
Acero semiduro (vaciado, árboles de transmisión, herramientas)
Aceros duros (vaciado, armas, herramientas, rieles, resortes, cuchillos)
Aceros extraduros (cables, cuerdas de piano, resortes, herramientas para trabajar materiales)
 

Los aceros aleados o aceros especiales, modificados por adición de un solo elemento especial se denominan aceros binarios. Se llaman ternarios, cuaternarios o complejos, cuando los elementos son varios.
 

Los aceros especiales más empleados son los que contienen níquel y cromo (aceros al cromoníquel). Llámanse aceros perlíticos cuando predomina el níquel y aceros austeníticos cuando éste entra en menores proporciones que el cromo.
Los primeros se utilizan mucho en construcciones mecánicas mientras que los segundos constituyen los aceros inoxidables.
 

Ventajas del acero:
 

- Bajo costo de elaboración
- Elevadas propiedades mecánicas
- Gran resistencia estática, dinámica, rigidez y duración

Clasificación  del Acero Los diferentes tipos de acero se clasifican de acuerdo a los elementos de aleación que producen distintos efectos en el Acero :

ACEROS AL CARBONO

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

ACEROS ALEADOS

Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales.

Fuente: http://www.infoacero.cl/acero/que_es.htm

 

Ver el artículo: Industria: 8 lugares donde el acero está y no nos damos cuenta https://www.ambito.com/energia/industria/8-lugares-donde-el-acero-esta-y-no-nos-damos-cuenta-n5514212

 

ACEROS DE BAJA ALEACIÓN ULTRA RESISTENTES

Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono.

Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.

ACEROS INOXIDABLES

Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales.

También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.

UTILIZACIÓN DEL ACERO

Estructurales  

Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%.

 

Para Herramientas      

Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.

 

Especiales      

Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

Fuente: http://www.infoacero.cl/acero/que_es.htm

GUÍA DE TRABAJO:

1-     ¿Qué pasa con la RESISTENCIA  de los ACEROS DE BAJA ALEACIÓN ULTRARRESISTENTES? ¿Por qué? ¿Qué sucede con el peso del material?

2-     ¿Qué contienen los aceros inoxidables como aleación? ¿Para que se emplean y con qué fines?

3-     ¿Por qué el acero inoxidable se usa en cocinas y en el cuerpo humano, como sustitución de huesos rotos?

4-    Detalle para qué se utilizan los ACEROS: estructurales, para Herramientas y especiales. Realice un cuadro descriptivo.

5-    Efectúe un mapa conceptual con los datos sintetizados en el TP.

 

Consultar: FIDALGO SANCHEZ J., et al “Tecnología Industrial II” INET 2017 (Pag. 71 a 76)
 

4- TRATAMIENTO TÉRMICO DE LOS ACEROS

    4.1     Diagrama de hierro-carbono
    4.2     Curvas TIT (Transformación- tiempo- temperatura)
    4.3     Tratamiento de los metales para mejorar sus propiedades. (71)
    4.4     Tratamientos térmicos
    4.4.4  Temple
    4.4.2  Normalizado
    4.5     Tratamientos termoquímicos.
    4.6     Tratamientos mecánicos
    4.7     Tratamientos superficiales.

 

MORALES T. et al. “Mecanizado básico para electromecánica” INET (2017)  

Cap 2-3 (pag. 36-95)

2.6.1 PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ACERO (Pag . 45 a 49)

2.6.5 MATERIALES FERREOS: ACEROS (Pag. 52 a 55)