Propiedades de los Acero

PROPIEDADES DE LOS ACEROS

El término acero sirve comúnmente para denominar, en ingeniería metalúrgica, a una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,008 % y el 2,14 % en masa de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,14 % se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal duro y relativamente dúctil, con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1535 °C y punto de ebullición 2740 °C. Por su parte, el carbono es un no metal de diámetro menor (dA = 1,54 Å), blando y frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas (excepto en la forma de diamante). La difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra gracias a la diferencia en diámetros atómicos, formándose un compuesto intersticial.

La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje del carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,03 % y el 1,075 %, a partir de este porcentaje se consideran otras aleaciones con hierro.

Cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes según su temperatura, concretamente, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita; además de la austenita (para mayor información consultar el artículo Diagrama Hierro-Carbono).

El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.

Proceso de producción y obtención:

El acero se fabrica par­tiendo de la fundición o hierro colado; éste es muy impuro, pues contiene excesi­va cantidad de carbono, silicio, fósforo y azufre, elementos que perjudican conside­rablemente la resistencia del acero y re­ducen el campo de sus aplicaciones.

La fabricación verdadera del acero se inició hacia 1856, cuando se introdujo en la si­derurgia el empleo del convertidor Besse­mer, consistente en un recipiente de gran capacidad y de forma de pera, de paredes de hierro y fondo provisto de numerosos orificios, a través de los cuales se hacía llegar una potente corriente de aire, que removía con violencia la masa de hierro colado fundido que llenaba el convertidor.

La reacción entre el oxígeno del aire y los componentes de la fundición era violentí­sima y tal el calor desarrollado dentro del convertidor que la masa de la fundición se mantenía líquida por sí misma. En la reac­ción indicada se combinaba la mayor parte del carbono, fósforo y azufre con el oxíge­no del aire insuflado, pero no se eliminaba el silicio, lo que constituía un grave inconveniente, razón por la cual no podían utilizarse los minerales de hierro ricos en aquél.

Características mecánicas

·       Ductilidad, es la elongación que sufre la barra cuando se carga sin llegar a la rotura. Las especificaciones estipulan que el estiramiento total hasta la falla, no sea menor que cierto porcentaje mínimo (tabla 5.3) que varía con el tamaño y grado de la propia barra (apartado
5.7.1).

·       Dureza se define como la propiedad del acero a oponerse a la penetración de otro material
(apartado 5.7.2).

·       Resistencia a la tensión, Es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra, cuando se inicia la rotura, dividida por el área de sección inicial de la barra. Se denomina también, más
precisamente, carga unitaria máxima a tracción

·       Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material.

·       Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir Fisuras (resistencia al impacto).

·       Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

·       Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) ó unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del mismo nombre. El hierro se produce silicato de calcio, llamado también escoria. El hierro y la escoria se separan por gravedad, ya que la escoria es menos densa y flota sobre el metal.