ESTADO ESTADO DEL DE L ARTE DEL ACERO INTRODUCCIÓN A través de la historia el hombre a tratado de mejorar las materias primas, añadiendo materiales tanto orgánicos como inorgánicos, para obtener los resultados ideales para las diversas construcciones. construcciones. Dado el caso de que los materiales más usados en la construcción no se encuentran en la naturaleza en estado puro, por lo que para su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalrgicas cuyo !in es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen. "ero esto no basta para alcanzar las condiciones óptimas, entonces para que los metales tengan buenos resultados, se someten a cier cierto tos s trata tratami mien ento tos s con con el !in !in de hace hacerr una una alea aleaci ción ón que que ren rena a una una seri serie e de propiedades que los hagan aptos para adoptar sus !ormas !uturas y ser capaces de soportar los es!uerzos a los que van a estar sometidos. #l acero acero como como mater material ial indisp indispen ensab sable le de re!uer re!uerzo zo en las constr construcc uccio iones nes,, es una aleación de hierro y carbono, en proporciones variables, y pueden llegar hasta el $% de carbo carbono, no, con el !in de mejora mejorarr algun algunas as de sus propie propiedad dades, es, puede puede conten contener er también otros elementos. &na de sus caracter'sticas es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su !le(ibilidad. !le(ibilidad. #n las las déca década das s reci recien ente tes, s, los los inge ingeni nier eros os y arqu arquit itec ecto tos s han han esta estado do pidi pidien endo do continuamente aceros cada vez mas resientes, con propiedades de resistencia a la corrección) aceros mas soldables y otros requisitos. *a investigación llevada a cabo por la industria del acero durante este periodo ha conducido a la obtención de varios grupos de nuevos aceros que satis!acen muchos de los requisitos y e(iste ahora una amplia variedad cubierta gracias a las normas y especi!icaciones especi!icaciones actuales. #l acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre +,+ y $%. -e suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtie obtienen nen.. "ero "ero se le puede pueden n añadi añadirr otros otros mater material iales es para para mejora mejorarr su dureza dureza,, maleabilidad u otras propiedades. *as propiedades !'sicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas depend dependen en sobre sobre todo todo de la cantid cantidad ad de carbo carbono no y de su distri distribuc bución ión.. Antes Antes del tratamiento térmico, la mayor'a de los aceros son una mezcla de tres sustancias,
!errita, perlita, cementita. *a !errita, blanda y dctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. *a cementita es un compuesto de hierro con el % de carbono apro(imadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. *a perlita es una mezcla de !errita y cementita, con una composición espec'!ica y una estructura caracter'sticas, sus propiedades !'sicas con intermedias entre las de sus dos componentes. *a resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. /uanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de !errita y mayor la de perlita0 cuando el acero tiene un +,1% de carbono, está por compuesto de perlita. #l acero con cantidades de carbono an mayores es una mezcla de perlita y cementita.
DEFINICION DEL ACERO #l Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono 2alrededor de +,+3% hasta menos de un $%4. Algunas veces otros elementos de aleación espec'!icos tales como el /r 2/romo4 o 5i 25'quel4 se agregan con propósitos determinados. 6a que el acero es básicamente hierro altamente re!inado 2más de un 71%4, su !abricación comienza con la reducción de hierro 2producción de arrabio4 el cual se convierte más tarde en acero. #l hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste solamente de un tipo de átomos. 5o se encuentra libre en la naturaleza ya que qu'micamente reacciona con !acilidad con el o('geno del aire para !ormar ó(ido de hierro 8 herrumbre. #l ó(ido se encuentra en cantidades signi!icativas en el mineral de hierro, el cual es una concentración de ó(ido de hierro con impurezas y materiales térreos.
ELEMENTOS DE ALEACIÓN •
CARBONO0 #s el elemento que tiene más in!luencia en el comportamiento del acero) al aumentar el porcentaje de carbono, mejora la resistencia mecánica, la
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9emplabilidad y disminuye la ductilidad. BORO0 #l :oro que se encuentra en el acero proviene e(clusivamente de las adiciones voluntarias de este elemento en el curso de su !abricación. #jerce una gran in!luencia sobre la templabilidad del acero, bastando porcentajes muy pequeños, a partir de +.+++;%, para aumentarla notablemente.
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AZUFRE: Aumenta la
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!avorecen la !ormación de viruta corta. CROMO: #s un gran !ormador de carburos, aumenta la dureza y la resistencia al desgaste, y solo reduce la ductilidad.
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hace al acero resistente a la corrosión. FÓSFORO: >ncrementa la resistencia y reduce la ductilidad de la !errita. Aumenta la brillantez. #ste elemento, en cantidades superiores al +.++;%,
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disminuye todas las propiedades mecánicas del acero. MOLIBDENO0 ?ormador de carburos, reduce el crecimiento del grano, mejora la resistencia al desgaste y la capacidad de conservar la dureza a temperaturas altas.
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COBALTO: Aumenta la dureza, y asociado al n'quel o al cromo, !orman aceros de débil coe!iciente de dilatación, cercano al vidrio. Aumenta la velocidad cr'tica de en!riamiento y en los aceros para trabajo en caliente y rápidos incrementa la
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disipación de temperatura. MANGANESO0
CLASIFICACIÓN DEL ACERO *os di!erentes tipos de acero se clasi!ican de acuerdo a los elementos de aleación que producen distintos e!ectos en el Acero0 •
ACEROS AL CARBONO
<ás del 7+% de todos los aceros son aceros al carbono. #stos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del =,@3% de manganeso, el +,@+% de silicio y el +,@+% de cobre. #ntre los productos !abricados con aceros al carbono !iguran máquinas, carrocer'as de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas. •
ACEROS ALEADOS
#stos 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. #stos aceros de aleación se pueden subclasi!icar en 0
Estructurales
-on aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edi!icios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. #l contenido de la aleación var'a desde +,$3% a un @%.
Para Herrame!tas
Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no8metales. "or lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, !resas, terrajas y machos de roscar.
Es"ecales
*os Aceros de Aleación especiales son los aceros ino(idables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al =$%. #stos 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. •
ACEROS DE BA#A ALEACION ULTRARRESISTENTES
#sta !amilia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. *os aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. -in embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. "or ejemplo, los vagones de mercanc'as !abricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que ser'a 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. #n la actualidad se construyen muchos edi!icios con estructuras de aceros de baja aleación. *as vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edi!icios. •
ACEROS INO$IDABLES
*os aceros ino(idables contienen cromo, n'quel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y o(idación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros ino(idables son muy duros)
otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas e(tremas. Debido a sus super!icies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con !ines decorativos. #l acero ino(idable se utiliza para las tuber'as y tanques de re!iner'as de petróleo o plantas qu'micas, para los !uselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. 9ambién se usa para !abricar instrumentos y equipos quirrgicos, o para !ijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los !luidos corporales. #n cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero ino(idable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con !acilidad.
CARACTER%STICAS DEL ACERO &ENTA#AS DEL ACERO:
DES&ENTA#AS DEL ACERO: C'rr's(!: #l acero e(puesto a intemperie su!re corrosión por lo que deben recubrirse siempre e(ceptuando a los aceros especiales como el ino(idable.
Cal'r) *ue+'0 #n el caso de incendios, el calor se propaga rápidamente por las estructuras haciendo disminuir su resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero se comporta plásticamente, debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor.
PROPIEDADES DEL ACERO • • • •
#structura cristalina compacta y homogénea. Densidad muy alta esistencia muy alta tanto a la tracción como compresión. Alto razon resistencia B peso.
IMPUREZAS PRESENTES EN EL ACERO
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AZUFRE: !orma con el hierro sul!uro, da lugar a un eutéctico. -e controla la
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presencia de sul!uro mediante el agregado de manganeso. FÓSFORO0 Disminuye la ductilidad. ?orma un eutéctico !rágil con bajo punto
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de !usión y transmite al acero su !ragilidad. O$%GENO0 el contenido de o(igeno es mayor en el acero en estado l'quido que en estado sólido. "ara evitar burbujas de gas atrapadas en el metal, el o('geno debe eliminarse.
