|
El
principal producto siderúrgico es el acero, siendo aproximadamente el 90% de la
producción acero al carbono y el 10%, acero aleado. Por lo tanto, el material
metálico más importante para la industria es el acero al carbono.
El acero al carbono es una aleación de composición química compleja. Además de
hierro, cuyo contenido puede oscilar entre 97,0-99,5%-, hay en él muchos
elementos cuya presencia se debe a los procesos de su producción (manganeso y
silicio), a la dificultad de excluirlos totalmente del metal (azufre, fósforo,
oxígeno, nitrógeno e hidrógeno) o a circunstancias casuales (cromo, níquel,
cobre y otros).
El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la
tracción, incrementa el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la
tenacidad y la ductilidad.
Los aceros se clasifican teniendo en cuenta sus propiedades y utilización, en
tres grandes grupos: aceros de construcción, aceros de herramientas y aceros
inoxidables.
ACEROS DE CONSTRUCCIÓN
Son
los aceros que se utilizan para la fabricación de piezas, órganos o elementos de
maquinas, motores, instalaciones, carriles, vehículos, etc.
1. Aceros al carbono que se usan en bruto de laminación para construcciones
metálicas y para piezas de maquinaria en general.
2. Aceros de baja aleación y alto límite elástico para grandes construcciones
metálicas, puentes, torres etc.
3. Aceros de fácil mecanización en tornos automáticos.
Los
aceros de construcción generalmente se emplean para la fabricación de piezas,
órganos o elementos de maquinas y de construcción de instalaciones. En ellos son
fundamentales ciertas propiedades de orden mecánico, como la resistencia a la
tracción, tenacidad, resistencia a la fatiga y alargamiento.
Se
incluyen los aceros cuyas propiedades dependen principalmente del porcentaje de
carbono que contienen. Se emplean en grandes cantidades para la construcción de
estructuras metálicas de edificios, para elementos y piezas de maquinaria,
motores, ferrocarriles, etc., y su contenido de
carbono suele variar desde 0.03 a 0.70%. Ademas siempre contienen pequeñas
cantidades de manganeso y silicio que se emplean como elementos auxiliares en
los procesos de fabricación, fósforo y azufre que son impurezas perjudiciales
que provienen de las materias primas (lingotes, chatarra, combustibles y
minerales).
En general los aceros ordinarios contienen:
Mn < 0.90%, Si < 0.50%, P < 0.10%, S < 0.10%
ACEROS DE BAJO
CONTENIDO DE CARBONO
Estos
aceros contienen menos del 0.25% C, no adquieren dureza sensible con un temple.
Su resistencia media en estado normalizado varia de 35 a 53 Kg/mm2 y los
alargamientos de 33 a 23%. Teniendo en cuenta sus características, se suelen
agrupar en tres clases:
Denominación Características aproximadas
R (Kg/mm2) A% Carbono%
Semidulces, Dulces, Extradulces 5045 <40 2528>30 0.200.15<0.08
R:
resistencia a la tracción
A: alargamiento
Con
estos aceros de 0.06 a 0.25% de carbono, se fabrican los puentes de ferrocarril,
las grandes estructuras de las estaciones, las columnas metálicas de las lineas
eléctricas, los cascos de los buques, las estructuras de las casas, las
carrocerías de los automóviles, los tubos de las bicicletas, los clavos, los
alfileres, las cerraduras de las puertas, los
asientos de las clases y muchos objetos más que utilizamos diariamente. En la
mayoría de los casos se utiliza el acero tal como viene de las acerías, sin
darle ningún tratamiento térmico especial.
Aceros
semiduros forjados o laminados para la construcción de piezas de maquinaria en
general.
Los aceros ordinarios de contenido en carbono comprendido entre 0.25 y 0.70% de
C que se emplean en estado bruto de forja o laminación se suelen emplear para
piezas de maquinaria en general
Aceros de 0.30% de C. Ejes para vagones, ruedas, piezas de maquinaria, etc.
(R=57 Kg/mm2, A = 23%)
Aceros de 0.40% e C. Elementos de maquinas y motores, alambres para cables, ejes
para locomotoras, etc. (R = 65 Kg/mm2, A = 19%)
Aceros de 0.50% de C. Bandejas, alambres, flejes, herramientas agrícolas
forjadas etc.
(R = 74 Kg/mm2, A=17%).
Aceros de
0.60% de C. Para fleje duro, alambre, herramientas para agricultura, etc.
(R = 82 Kg/mm2, A = 15%).
La presencia de fósforo y azufre, salvo en muy pocas ocasiones,
es perjudicial para la calidad de los aceros, procurándose eliminar esos
elementos en los procesos de fabricación.
El
azufre cuando se presenta como sulfuro de hierro, provoca durante los procesos
de forja o laminación del acero poca resistencia y a veces se agrieta por
iniciarse la fusión de éste, que se encuentra en el acero en forma de retícula
en la microestructura del acero. Por el contrario cuando aparece como sulfuro de
manganeso, tiene una temperatura de fusión muy elevada, y no da paso a la
fragilidad en caliente; en ambos casos el alargamiento y la resistencia del
acero queda muy disminuido.
TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS AL CARBONO DE CONSTRUCCIÓN
RECOCIDO:
el objeto de este tratamiento es ablandar el acero, homogenizar su estructura y
composición química y aumentar su ductilidad. Se presentan cuatro formas:
·
Recocido de regeneración: Cuando después de la forja o laminación se desea
mecanizar en las mejores condiciones posibles los aceros con porcentajes de
carbono variables de 0.35 a 0.60%.
·
Recocido de ablandamiento: En algunos casos en que interesa disminuir la dureza
de los aceros al carbono.
·
Recocidos contra acritud: Se emplea para aceros de bajo contenido en carbono
(inferior a 0.30%) que han sufrido un fuerte trabajo en frío por laminado o
estirado y en los que la dureza ha aumentado por deformación de los cristales,
habiéndose disminuido al mismo tiempo la ductilidad y el alargamiento hasta
limites tan bajos que no se puede seguir el proceso mecánico de transformación
en frío porque se rompe el acero.
·
Recocido globular: En algunos casos excepcionales en que se interesa que los
aceros queden con estructuras globulares debe calentarse durante largo tiempo el
acero a temperaturas entre 700º a 740ºC y luego enfriar lentamente. De esta
forma el material tiene una extraordinaria ductilidad.
Normalizado:
Este tratamiento consiste en calentar el acero a unos 50ºC por encima de la
temperatura crítica Ac y enfriarlo luego al aire. Su empleo es importante cuando
la estructura cristalina del acero es gruesa por haber sufrido calentamientos a
temperaturas muy elevadas, o porque el trabajo de forja ha sido insuficiente
para destruir la estructura en bruto de colada o la estructura cristalina no es
la correcta.
Temple y revenido:
Al dar a los aceros al carbono un temple y revenido se consiguen muy buenas
características cuando el perfil es delgado. En un acero al carbono bien
templado o revenido, el valor del limite elástico suele llegar a ser un 75% de
la carga de rotura.
Cuando interesa fabricar piezas con resistencia de 38 a 55 Kg/mm2 es, en
general, muy poco ventajoso el tratamiento térmico (temple y revenido), ya que
por tratarse de aceros de bajo contenido de carbono (0.15 a 0.30%). Cuando
quieren fabricarse piezas con esas resistencias en general, conviene utilizar
aceros en bruto de forja, laminados o normalizados. Sin embargo en casos
excepcionales cuando se desea conseguir la mejor combinación de características
(resistencia, alargamiento y alto limite elástico) se pueden templar y revenir
los aceros de 0.15 a0.30% de C obteniéndose, resistencias variables de 38 a 55
Kg/mm2, alargamientos y limites de elasticidad ligeramente superiores a
los que corresponden al estado normalizado.
ACEROS AL CARBONO PARA CEMENTACIÓN
Acero 1010:
Acero muy tenaz, para piezas de pequeño tamaño y forma sencilla, en las cuales
no sean necesarios altos valores de resistencia mecánica (bujes, pasadores,
etc.).
Se usa con temple directo en agua.
En estado normalizado o como laminado sirve para piezas embutidas o estampadas
en frío.
Acero 1015:
Para construcciones mecánicas de baja resistencia.
Tiene los mismos usos del 1010 pero se prefiere cuando se necesita un corazón
más duro y tenaz.
Acero 1022:
Para partes de vehículos y maquinaria que no sean sometidas a
grandes esfuerzos mecánicos.
Posee mejor resistencia en el núcleo que el 1015.
Acero 1020:
Esta clase de acero puede ser empleado en piezas que no estén
sometidas a fuertes esfuerzos mecánicos.
Considerando la escasa penetración de temple que tiene, generalmente se usa en
estado normalizado.
Puede emplearse en estado templado y revenido para piezas de pequeño espesor.
Puede ser cem4entado cuando se requieren en el núcleo propiedades mecanizas más
altas de las que pueden obtenerse con el tipo 1015 en cuyo caso se aplican las
mismas normas de cementación que las especificadas para este acero.
Acero 1030:
Acero para temple y revenido para los más amplios usos, tales
como ejes, arboles y todas aquellas piezas que no estén sometidas a fuertes
esfuerzos mecánicos.
Como no tiene gran penetración de temple, este tipo de acero es aconsejable
solamente para piezas templadas y revenidas de tamaño pequeño.
Acero 1040:
La templabilidad de este acero es mejor que la de los dos
anteriores; se usa para piezas de maquinas de pequeño y mediano espesor y sirve
para piezas que deban ser templadas a inducción, o con soplete.
Acero 1045:
Es un acero muy apropiado para piezas de pequeño tamaño que deban
templarse a inducción, obteniéndose una dureza superficial de 54-56 Rc.
Se emplea para herramientas forjadas de todo tipo, como: hachas, azadones,
rastrillos, picas, martillos de varios usos, porras, etc.
Acero 1050:
Gracias a la buena penetración de temple que tiene este acero, es
apto para piezas de maquinas que deban soportar esfuerzos altos, longitudinales
y transversales, pero sin impactos continuos.
Para piezas de pequeño espesor es preferible el temple en aceite; para las
piezas de mayor espesor y forma sencilla, en agua.
Acero 1055:
Tiene más o menos los mismos usos del 1050. Sirve para fabricar
pasadores que deban soportar esfuerzos muy elevados. En este caso se pueden
templar las piezas por inducción.
usan para herramientas agrícolas que deban tener más resistencias que las
fabricadas con acero 1045.
Acero 1060:
Como acero de construcción tiene los mismos usos que el 1055,
pero para piezas que deban tener una resistencia mecánica más elevada.
Como acero de corte sirve para herramientas de trabajas plásticos, madera y
materiales no ferrosos (latan, bronce, etc).
Este acero tiene una buena penetración de temple, aun en piezas de tamaño medio
y con temple en aceite. Con temple de inducción y con temple al soplete se
pueden obtener buenos resultados en piezas de no muy alta resistencia mecánica
que sean sometidos a desgaste.
Este acero puede ser también usado para resortes.
Acero 1070:
Como acero de construcción para todo tipo de piezas que requieran
al ta resistencia y que sean sometidas a fuertes esfuerzos mecánicos, por
ejemplo: partes móviles de molinos y trituradoras y cuchillas para moler
materiales blandos.
Como acero para resortes sirve para fabricar este tipo de piezas con excelente
calidad y con especialidad aquellas de tipo helicoidal.
Como acero para herramientas para todas las piezas que requieran dureza,
tenacidad y resistencia al desgaste.
Acero 1095:
Este es el acero al carbono de mayor resistencia, usado para la
fabricación de resortes de todos los tipos y para todos los usos. A semejanza de
los otros tipos con porcentajes de C más bajo, que puede ser también trefilado a
través de tratamientos térmicos adecuados, puede emplearse también en frío para
la construcción de resortes especiales.
Acero 1541(0.36-0.44% de C):
Para partes que deban tener un limite de fluencia alto y fuerte resistencia al
desgaste. Particularmente apto para forjar, por ejemplo: herramientas agrícolas
y de mano.
ACEROS AL CARBONO DE
ALTA MAQUINABILIDAD (RESULFURAD0S)
Esta clase de aceros se usa en aquellos casos donde se desea una maquinabilidad
mejor que la de los aceros al carbón. Se logran costos más bajos aumentando la
producción con mayores velocidades de maquinado y mejor vida de la herramienta,
o eliminando operaciones secundarias a través de una mejoría en la superficie
terminada. La adición de azufre ocasiona algún sacrificio en
las propiedades de soldabilidad, forja y conformación en frío.
En los aceros efervescentes sólo se ha eliminado una pequeña parte del
oxígeno mientras dura el proceso de solidificación, lo que deja una capa
exterior o cerco relativamente libre de carbono, o sea que el centro del lingote
tiene un mayor contenido de carbono que el exterior. Esta superficie con una
porción de carbono extremadamente baja es muy dúctil, tiene excelentes
cualidades de su superficie y muy buenas características para su conformado en
frío.
Los aceros calmados son lo opuesto a los efervescentes; a estos aceros se
les ha extraído gran cantidad de oxígeno, de donde resulta un acero
relativamente libre de carbono. Los aceros calmados son útiles cuando se
necesitan técnicas severas de conformado, pero siempre requiere un tratamiento
térmico al terminar la técnica de conformado de manufactura.
Los
aceros semicalmados tienen una composición y propiedades mecánicas que varían
entre las de los aceros efervescentes y los calmados. Los aceros tapados
combinan las características de los aceros efervescentes y las de los
semicalmados o sea, el cerco de carbono se forma en la superficie del acero, y
el grueso de la sección transversal interior tiene las características del acero
semicalmado.
ACEROS PARA HERRAMIENTAS
En
este grupo se incluyen todos los aceros que normalmente se emplean para la
fabricación de útiles o herramientas destinados a modificar la forma, tamaño y
dimensiones de los materiales por cortadura, por presión o por arranque de
viruta.
Los aceros de herramientas tienen generalmente un contenido en
carbono superior a 0.30%, aunque a veces también se usan para la fabricación de
ciertas herramientas, aceros de bajo contenido en carbono (0.1 a 0.30%).
-Aceros al carbono: para herramientas que deban tener gran tenacidad como
martillos y picas; se emplean medios contenidos en carbono 0.50 a 0.70%. para
herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; calidades intermedias de
0.70 a 1%.
-Aceros rápidos: la característica fundamental de estos aceros es
conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas casi a l
rojo (600º) sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones típicas de los
aceros rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1% ; otra C = 0.75%, W =
18%, Co = 4% y V = 1.25%.
|
