Aceros
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CLASIFICACION DE LOS ACEROS POR SU CONTENIDO EN CARBONO*acero extrasuave:hasta un contenido de 0,15% *acero suave Hasta un contenido de 0,29.*acero semidurohasta un 50%.*acero duro:hasta un contenido de 0,60%.*acero extraduro:con mas de un 60% de contenido.
ACEROS ALEADOSson los aceros al carbono, que ademas contienen en la composicion otros elementos en cantidades suficientes como para que las caracteristicas de los mismos les haga distintivas :generalmente estos otros elementos suelen ser metales, tales como:-Niquel(Ni),cromo(Cr),Molibdeno(Mo),Titanio(Ti),Novio(Nb),wolframio(W),Vanadio(V),Cobalto(Co).Sin que ello implique que tengan que estar incluidos en todos los tipos de aleacciones, sino que entran en numero y cantidad determinada en funcion de las caracteristicas que deseemos obtener en la aleaccion.
CLASIFICACION DE LOS ACEROS ALEADOS:Los aceros aleados se clasifican segun la proporcion de elementos aleantes que contengan, en:-1Debilmente aleados-2Fuertemente aleados.
1)Son aquellos con una suma de elementos aleantes inferior a un 3%.Son aceros de gran tenacidad y gran resistencia mecanica.
2)son aquellos cuya suma de elemwntos aleantes, es superior al 3%.Son aceros cuya caracteristica principal es su resistencia al la corrosion.ACEROS EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCION NAVAL aceros normales:son aceros de 41 /50 kg/mm2 de carga de rotura y de 24/27 kg/mm2 de limite elastico aproximadamente. Los elementos mas importantes que componen los aceros normales son:Carbono(C),manganesio(Mn),silicio(Si),fosforo(P),azufre(S),Aluminio(Al).GRADOS DE CALIDAD DE LOS ACEROS
Grado A.para zonas sometidas a esfuerzos ligeros.
Grado B para zonas sometidas a esfuertzos normales.
Grado D para zonas donde pueda haber peligro de rotura.
Grado E Para zonas donde pueda haber mayor peligro de rotura.
ACEROS DE ALTO LIMITE ELASTICOson aceros de carga de rotura y limite elastico mayor que los aceros normales, es decir, de 50 a 63 kg/mm2 y 27 a 36 kg/mm2 respectivamente.
Los erlementos mas importantes que componen los aceros de alto limite elastico son:carbono,manganeso,silicio,fosforo,azufre,aluminio,niobio y vanadio.GRADOS DE CALIDAD DE LOS ACEROS DE ALTO LIMITE ELASTICOgrado AH.En las mismas zonas que los de grado A y B.
GRADO DH.En las mismas zonas que los de grado D.
GRADO EH.En las mismas zonas que los de grado E.
ACEROS RESISTENTES AL CALOR, A LOS ACIDOS Y A LA OXIDACIONson los aceros que se emplean para fabricar recipientes que deban soportar:
*Altas temperaturas (hasta 1000º)
*la accion destructiva de los acidos.
*A los agentes que producen oxidaccion.
Este tipo de acero se emplea para la fabricacion de calderas que han de resistir altas presiones interiores y a veces temperaturas elevadas.Se caracteriza por un alto contenido en Cromo.ACEROS DE CALDERA A PRESIONse emplea para la fabricacion de calderas que han de resistir altas presiones interiores y a veces temperaturas elevasdas.Se caracteriza por un contenido de carbono comprendido entre 0,20% a 0,35%, aunque suelen ir aleados con cromos,niquel y molibdeno.SOLDABILIDAD Es la mayor o menor facilidadque ofrecen los materiales, para unirse por medio de la soldadura,de forma que cumplan con las siguientes condiciones:*soldabilidad operatoria:que asegure la continuidad metalica de las partes que une. *soldabilidad metalurgica : que tenga las caracteristicas quimicas y mecanicas previstas.*soldabilidad constructiva:que el comportamiento global de la estructura soldada no tenga riesgo de fisuracion, ni de rotura fragil.TIPOS DE ACEROS SEGUN SU SOLDABILIDAD 1 SOLDABLES:aquellos en los que su contenido en Carbono está entre el 0.05 y el 0.25% .Se les conoce como aceros suaves.Son generalmente tenaces, ductiles y faciles de conformar y maquinar.
2.MEDIANAMENTE SOLDABLES:los q su contenido en carbono, está entre 0,25 y 0,4% ,son duros y dificiles de soldar.3.POCO SOLDABLES:Los que contienen una proporcion de carbono entre 0,4 y 0.6%.Son sumamente duros.4.DIFICILMENTE SOLDABLES:son los que tienen una proporcion de carbono superior a 0,6%.Son extremadamente duros.//En resumen, cuando los aceros exceden en su conternido del 0,3% de carbono, se hacen dificilmente soldables por tener la soldadura gran tendencia a agrietarse, por lo cual deberan utilizarse consumibles y procedimientos especiales a fin de evitar grietas en la soldadura, como tecnica podemos usar el precalentamiento.
PRECALENTAMIENTO es un calentamiento que se realiza en la unión, antes de ser soldada (a temperatura de 100 a 250ºC),cuando el acero que se va a soldar tiene principalmente, mucho carbono(mayor de 0,25%) o el espesor de la pieza es grande (mayor de 30 mm) o la temperatura ambiente es muy fria (menor de 0º).El precalentamiento sirve para disminuir la velocidad de enfriamiento, del calor producido por la soldadura, como objeto de evitar que esta sea fragil y se fisure.*Carbono:es el elemento que tiene mas influencia sobre la soldabilidad de los aceros.Su efecto es perjudicial sobre la soldadura,cuando su contenido aumenta y los enfriamientos son rápidos, dando lugar a zonas de gran dureza y fragilidad en el material base próximo a la union soldada,zonas donde se pueden producir grietas o fisuras.
*Silicio:Aumenta la carga de rotura y el limite elastico de los aceros, pero los aceros de alto contenido en silicio, no son adecuados en la soldadura.
*Azufre y fosforo:Son componentes considerados como impurezas del acero,aumenta la fragilidad y favorecen la formacion de poros, fisuras y sopladuras en la soldadura,cuando el contenido de cada uno de ellos supera lo establecido.*manganeso:mejora las caracteristicas mecanicas del acero y permite obtener simultaneamente una buena soldabilidad,dentro de unos límites máximo y mínimo.
*Cobre,Molibdeno,Vanadeno y Niobio:mejoran las caracteristicas de los aceros aleados.Cuando se emplean en las proporciones adecuadas aumenta su limite elastico, pero cuando la cantidad de estos elementos es excesiva,disminuye su soldabilidad.*Cobre y Niquel Son elementos que mejoran las propiedades mecanicas.Cuando se emplean en las proporciones adecuadas,tienen poca influencia sobre la soldabilidad de los aceros.
METAL BASE:LOS ACEROSTecnologia relacionada con la produccion del hierro y sus aleacciones, en especial las que contienen un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los diferentes tipos de aceros.A veces, las diferencias entre las distintas clases de hierro y acero resultan confusas por la nomenclatura empleada.En general, el acero es una aleaccion de hierro y carbono a la que suelen añadirse otros elementos.Algunas aleacciones denominadas "hierros" contienen mas carbono que algunos aceros comerciales.El hierro de crisol abierto y el hierro de forjado contienen un porcentaje de solo unas centesimas.Los distintos tipos de acero contienen entre 0.04 y 2,25% de carbono.El hierro colado,el hierro colado maleable y arrabio contienen entre un 2 y un 4% de carbono.Hay una forma especial de hierro maleable que no contiene casi carbono alguno.Para fabricar aleacciones de hierro denominadas ferroaleacciones, que contienen entre un 20 y un 80 % del elemento de aleaccion,que puede ser manganeso,silicio o cromo.
HISTORIA No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la tecnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible a ser utilizado.Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueologos datan de 3000 a.C. y se sabe que antes de esa epoca utilizaban adornos de hierro.Los griegos ya conocian hacia el 1000a. C. la tecnica para endurecer armas de hierro mediante tratamiento termico.
Las aleacciones producidas por los primeros artesanos del hierro(y de hecho, todas las aleacciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se clasifican en la actualidasd como hierro forjado.Para producir esas aleacciones se calentaba una masa de hierro y carbon vegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reducia el mineral una masa esponjosa de hierro metalico llena de una escoria formada por impurezas metalicas y cenizas de carbon vegetal.esta esponja de hirro se retiraba mientras estaba incandescente y se golpeaba con pesados con pesados martillos para espulsar la escoria y soldar y consolidar el hierro.El hierro producido en estas condiciones solía contener un 3% de particulas de escoria y un 0,1% de otras impurezas.En ocasiones esta tecnica de fabricacion producia accidental/ autentico acero en lugar de acero forjado.Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbon vegetal en recipientes de arcilla durante varios dias, con lo que el hierro absorbia suficiente carbono para convertirse en acero autentico.// Despues del siglo XIV se aumentó el tamaño de los hornos utilizados para la fundicion y se incrementó el tiro para forzar el paso de los gases de combustion por la carga o por la mezcla de materias primas.En estos hornos de mayor tamaño el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducia a hierro metalico y a continuacion absorbía mas carbono como resultado de los gases que los atravesaban.El producto de estos hornos era llamado arrabio, una aleaccion que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado.El arrabio se refinaba despues para fabricar acero.//La produccion moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente.El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de aire se debe al inventor britanico Henry Bessemer,que en 1855 desarrolló el horno convertidor que lleva su nombre.Desde la década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de material de chatarra.Sin embargo,las grandes instalaciones de altos hornos continuan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.MINERALOGIA: El hierroEs un elemento metálico,maleable,magnético y de color blanco plateado.Tiene de nº atomico 26 y es uno de los elementos de transicion del sistema periodico.//Es uno de los elementos metálicos más abundantes en el planeta.Constituye el 4,5%de la corteza terrestre.General/ es encontrado en forma de oxido de magnetita(Fe3O4),hermatita(Fe2O3),limonita u oxidos hidratados(Fe2O3+NH2O).También hay pequeñas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales,en las plantas y ademas es un componente de la sangre.//El mineral de hierro existe en casi todo el mundo y muchos paises son grandes productores.//Rusia,Brasil e India.EL ACEROEs una aleaccion de hierro y carbono,para su obtencion se pueden seguir 2 caminos.1º)Partiendo de materias primas,tales como minerales de hierro,carbon mineralcarbonatos de calcio...llega a conseguir el producto comercial que conocemos con el nombre de acero a traves de un semiproducto,comop el arrabio. Es el camino que sigue la siderurgia integral.
2º) El reciclaje de aceros que por alguna razon han dejado de ser utiles para el fin a que se aplicaron:desguaces de barcos, plantas quimicas,automoviles,maquinaria,etc...,este material,que ya fue acero original/ y que ahora es chatarra,puede ser economica/ refundido en hornos electricos y tratado para obtener nuevos productos comerciales.
Siguiendo la primera vía se obtienen la mayor parte de los aceros que utiliza la industria.Basica/ son aceros al carbono y los productos fundamental,perfiles,chapas y alambrón.//Por la segunda vía ,es decir,mediante refusion de chatarras se producen la mayor parte de aceros especiales,ya sean de baja,media o alta aleacion.//Ademas de componentes principales indicados,los aceros incorporan otros elementos quimicos,algunos perjudiciales,provenientes de la chatarra,el mineral o el combustible empleado en el proceso de fabricacion, como el azufre,el fosforo,mientras que otros se añaden intencionada/ para la mejora de alguna de las caracteristicas del acero,bien por incrementar la resistencia,ductilidad,dureza,etc...o facilitar algun proceso de fabricacion como puede ser el mecanizado;tal es el caso de los elementos de aleacion como el niquel,el cromo,el molibdeno,etc...
ACEROS ALEADOSson los aceros al carbono, que ademas contienen en la composicion otros elementos en cantidades suficientes como para que las caracteristicas de los mismos les haga distintivas :generalmente estos otros elementos suelen ser metales, tales como:-Niquel(Ni),cromo(Cr),Molibdeno(Mo),Titanio(Ti),Novio(Nb),wolframio(W),Vanadio(V),Cobalto(Co).Sin que ello implique que tengan que estar incluidos en todos los tipos de aleacciones, sino que entran en numero y cantidad determinada en funcion de las caracteristicas que deseemos obtener en la aleaccion.
CLASIFICACION DE LOS ACEROS ALEADOS:Los aceros aleados se clasifican segun la proporcion de elementos aleantes que contengan, en:-1Debilmente aleados-2Fuertemente aleados.
1)Son aquellos con una suma de elementos aleantes inferior a un 3%.Son aceros de gran tenacidad y gran resistencia mecanica.
2)son aquellos cuya suma de elemwntos aleantes, es superior al 3%.Son aceros cuya caracteristica principal es su resistencia al la corrosion.ACEROS EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCION NAVAL aceros normales:son aceros de 41 /50 kg/mm2 de carga de rotura y de 24/27 kg/mm2 de limite elastico aproximadamente. Los elementos mas importantes que componen los aceros normales son:Carbono(C),manganesio(Mn),silicio(Si),fosforo(P),azufre(S),Aluminio(Al).GRADOS DE CALIDAD DE LOS ACEROS
Grado A.para zonas sometidas a esfuerzos ligeros.
Grado B para zonas sometidas a esfuertzos normales.
Grado D para zonas donde pueda haber peligro de rotura.
Grado E Para zonas donde pueda haber mayor peligro de rotura.
ACEROS DE ALTO LIMITE ELASTICOson aceros de carga de rotura y limite elastico mayor que los aceros normales, es decir, de 50 a 63 kg/mm2 y 27 a 36 kg/mm2 respectivamente.
Los erlementos mas importantes que componen los aceros de alto limite elastico son:carbono,manganeso,silicio,fosforo,azufre,aluminio,niobio y vanadio.GRADOS DE CALIDAD DE LOS ACEROS DE ALTO LIMITE ELASTICOgrado AH.En las mismas zonas que los de grado A y B.
GRADO DH.En las mismas zonas que los de grado D.
GRADO EH.En las mismas zonas que los de grado E.
ACEROS RESISTENTES AL CALOR, A LOS ACIDOS Y A LA OXIDACIONson los aceros que se emplean para fabricar recipientes que deban soportar:
*Altas temperaturas (hasta 1000º)
*la accion destructiva de los acidos.
*A los agentes que producen oxidaccion.
Este tipo de acero se emplea para la fabricacion de calderas que han de resistir altas presiones interiores y a veces temperaturas elevadas.Se caracteriza por un alto contenido en Cromo.ACEROS DE CALDERA A PRESIONse emplea para la fabricacion de calderas que han de resistir altas presiones interiores y a veces temperaturas elevasdas.Se caracteriza por un contenido de carbono comprendido entre 0,20% a 0,35%, aunque suelen ir aleados con cromos,niquel y molibdeno.SOLDABILIDAD Es la mayor o menor facilidadque ofrecen los materiales, para unirse por medio de la soldadura,de forma que cumplan con las siguientes condiciones:*soldabilidad operatoria:que asegure la continuidad metalica de las partes que une. *soldabilidad metalurgica : que tenga las caracteristicas quimicas y mecanicas previstas.*soldabilidad constructiva:que el comportamiento global de la estructura soldada no tenga riesgo de fisuracion, ni de rotura fragil.TIPOS DE ACEROS SEGUN SU SOLDABILIDAD 1 SOLDABLES:aquellos en los que su contenido en Carbono está entre el 0.05 y el 0.25% .Se les conoce como aceros suaves.Son generalmente tenaces, ductiles y faciles de conformar y maquinar.
2.MEDIANAMENTE SOLDABLES:los q su contenido en carbono, está entre 0,25 y 0,4% ,son duros y dificiles de soldar.3.POCO SOLDABLES:Los que contienen una proporcion de carbono entre 0,4 y 0.6%.Son sumamente duros.4.DIFICILMENTE SOLDABLES:son los que tienen una proporcion de carbono superior a 0,6%.Son extremadamente duros.//En resumen, cuando los aceros exceden en su conternido del 0,3% de carbono, se hacen dificilmente soldables por tener la soldadura gran tendencia a agrietarse, por lo cual deberan utilizarse consumibles y procedimientos especiales a fin de evitar grietas en la soldadura, como tecnica podemos usar el precalentamiento.
PRECALENTAMIENTO es un calentamiento que se realiza en la unión, antes de ser soldada (a temperatura de 100 a 250ºC),cuando el acero que se va a soldar tiene principalmente, mucho carbono(mayor de 0,25%) o el espesor de la pieza es grande (mayor de 30 mm) o la temperatura ambiente es muy fria (menor de 0º).El precalentamiento sirve para disminuir la velocidad de enfriamiento, del calor producido por la soldadura, como objeto de evitar que esta sea fragil y se fisure.*Carbono:es el elemento que tiene mas influencia sobre la soldabilidad de los aceros.Su efecto es perjudicial sobre la soldadura,cuando su contenido aumenta y los enfriamientos son rápidos, dando lugar a zonas de gran dureza y fragilidad en el material base próximo a la union soldada,zonas donde se pueden producir grietas o fisuras.
*Silicio:Aumenta la carga de rotura y el limite elastico de los aceros, pero los aceros de alto contenido en silicio, no son adecuados en la soldadura.
*Azufre y fosforo:Son componentes considerados como impurezas del acero,aumenta la fragilidad y favorecen la formacion de poros, fisuras y sopladuras en la soldadura,cuando el contenido de cada uno de ellos supera lo establecido.*manganeso:mejora las caracteristicas mecanicas del acero y permite obtener simultaneamente una buena soldabilidad,dentro de unos límites máximo y mínimo.
*Cobre,Molibdeno,Vanadeno y Niobio:mejoran las caracteristicas de los aceros aleados.Cuando se emplean en las proporciones adecuadas aumenta su limite elastico, pero cuando la cantidad de estos elementos es excesiva,disminuye su soldabilidad.*Cobre y Niquel Son elementos que mejoran las propiedades mecanicas.Cuando se emplean en las proporciones adecuadas,tienen poca influencia sobre la soldabilidad de los aceros.
METAL BASE:LOS ACEROSTecnologia relacionada con la produccion del hierro y sus aleacciones, en especial las que contienen un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los diferentes tipos de aceros.A veces, las diferencias entre las distintas clases de hierro y acero resultan confusas por la nomenclatura empleada.En general, el acero es una aleaccion de hierro y carbono a la que suelen añadirse otros elementos.Algunas aleacciones denominadas "hierros" contienen mas carbono que algunos aceros comerciales.El hierro de crisol abierto y el hierro de forjado contienen un porcentaje de solo unas centesimas.Los distintos tipos de acero contienen entre 0.04 y 2,25% de carbono.El hierro colado,el hierro colado maleable y arrabio contienen entre un 2 y un 4% de carbono.Hay una forma especial de hierro maleable que no contiene casi carbono alguno.Para fabricar aleacciones de hierro denominadas ferroaleacciones, que contienen entre un 20 y un 80 % del elemento de aleaccion,que puede ser manganeso,silicio o cromo.
HISTORIA No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la tecnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible a ser utilizado.Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueologos datan de 3000 a.C. y se sabe que antes de esa epoca utilizaban adornos de hierro.Los griegos ya conocian hacia el 1000a. C. la tecnica para endurecer armas de hierro mediante tratamiento termico.
Las aleacciones producidas por los primeros artesanos del hierro(y de hecho, todas las aleacciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se clasifican en la actualidasd como hierro forjado.Para producir esas aleacciones se calentaba una masa de hierro y carbon vegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reducia el mineral una masa esponjosa de hierro metalico llena de una escoria formada por impurezas metalicas y cenizas de carbon vegetal.esta esponja de hirro se retiraba mientras estaba incandescente y se golpeaba con pesados con pesados martillos para espulsar la escoria y soldar y consolidar el hierro.El hierro producido en estas condiciones solía contener un 3% de particulas de escoria y un 0,1% de otras impurezas.En ocasiones esta tecnica de fabricacion producia accidental/ autentico acero en lugar de acero forjado.Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbon vegetal en recipientes de arcilla durante varios dias, con lo que el hierro absorbia suficiente carbono para convertirse en acero autentico.// Despues del siglo XIV se aumentó el tamaño de los hornos utilizados para la fundicion y se incrementó el tiro para forzar el paso de los gases de combustion por la carga o por la mezcla de materias primas.En estos hornos de mayor tamaño el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducia a hierro metalico y a continuacion absorbía mas carbono como resultado de los gases que los atravesaban.El producto de estos hornos era llamado arrabio, una aleaccion que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado.El arrabio se refinaba despues para fabricar acero.//La produccion moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente.El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de aire se debe al inventor britanico Henry Bessemer,que en 1855 desarrolló el horno convertidor que lleva su nombre.Desde la década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de material de chatarra.Sin embargo,las grandes instalaciones de altos hornos continuan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.MINERALOGIA: El hierroEs un elemento metálico,maleable,magnético y de color blanco plateado.Tiene de nº atomico 26 y es uno de los elementos de transicion del sistema periodico.//Es uno de los elementos metálicos más abundantes en el planeta.Constituye el 4,5%de la corteza terrestre.General/ es encontrado en forma de oxido de magnetita(Fe3O4),hermatita(Fe2O3),limonita u oxidos hidratados(Fe2O3+NH2O).También hay pequeñas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales,en las plantas y ademas es un componente de la sangre.//El mineral de hierro existe en casi todo el mundo y muchos paises son grandes productores.//Rusia,Brasil e India.EL ACEROEs una aleaccion de hierro y carbono,para su obtencion se pueden seguir 2 caminos.1º)Partiendo de materias primas,tales como minerales de hierro,carbon mineralcarbonatos de calcio...llega a conseguir el producto comercial que conocemos con el nombre de acero a traves de un semiproducto,comop el arrabio. Es el camino que sigue la siderurgia integral.
2º) El reciclaje de aceros que por alguna razon han dejado de ser utiles para el fin a que se aplicaron:desguaces de barcos, plantas quimicas,automoviles,maquinaria,etc...,este material,que ya fue acero original/ y que ahora es chatarra,puede ser economica/ refundido en hornos electricos y tratado para obtener nuevos productos comerciales.
Siguiendo la primera vía se obtienen la mayor parte de los aceros que utiliza la industria.Basica/ son aceros al carbono y los productos fundamental,perfiles,chapas y alambrón.//Por la segunda vía ,es decir,mediante refusion de chatarras se producen la mayor parte de aceros especiales,ya sean de baja,media o alta aleacion.//Ademas de componentes principales indicados,los aceros incorporan otros elementos quimicos,algunos perjudiciales,provenientes de la chatarra,el mineral o el combustible empleado en el proceso de fabricacion, como el azufre,el fosforo,mientras que otros se añaden intencionada/ para la mejora de alguna de las caracteristicas del acero,bien por incrementar la resistencia,ductilidad,dureza,etc...o facilitar algun proceso de fabricacion como puede ser el mecanizado;tal es el caso de los elementos de aleacion como el niquel,el cromo,el molibdeno,etc...