Clasificación y Propiedades Fundamentales de las Aleaciones de Acero

Introducción a las Aleaciones de Acero

Los aceros son aleaciones férreas que tienen el carbono como elemento de aleación en una proporción menor al 2%. Cuando se añade carbono al hierro en proporciones hasta un 1%, se obtiene aceros al carbono, un producto muy superior al hierro puro. Los aceros al carbono son la base de las aleaciones de hierro; se añaden al acero otros componentes como níquel, cadmio, vanadio, molibdeno, etc., dependiendo de las características que se deseen conseguir.

Influencia del Carbono en las Propiedades del Acero

Las propiedades del acero radican en el contenido de carbono. A medida que este crece, aumenta su dureza, resistencia y fragilidad, a la vez que disminuye su ductilidad.

En la industria aérea, los aceros no tienen nunca un contenido mayor del 0.5% de carbono y sus aplicaciones se limitan a la parte de la estructura de la aeronave donde su empleo es indispensable, como:

• Tren de aterrizaje.
• Bancadas de motor.
• Herrajes de sujeción de alas, etc.

Nomenclatura y Designación de Aceros

La nomenclatura para la designación de los aceros está liderada por la Society of Automotive Engineers (SAE) y el American Iron and Steel Institute (AISI), e indica la composición química de las estructuras de algunos aceros.

La Tabla 6.1.1 muestra el índice numérico SAE de clasificación de aceros:

6.1.2. Tipos de Acero y su Uso

De acuerdo a su composición química, los aceros se clasifican en aceros al carbono, aceros aleados, aceros para herramientas y aceros inoxidables.

Aceros al Carbono o Normales

Son el tipo básico de acero. En función de su contenido en carbono, se dividen a su vez en aceros de bajo contenido en carbono, de medio contenido en carbono, y de alto contenido en carbono.

Aceros de Bajo Contenido en Carbono (0.1% a 0.3%)

El acero que tiene bajo contenido en carbono (entre 0.1 y 0.3 %) (ej. SAE 1010 y 1030) son relativamente blandos y dúctiles. Estos aceros se usan para:

• Alambre de frenar.
• Tuercas.
• Varillas roscadas.
• Piezas sometidas a cargas moderadas.

Aceros de Medio Contenido en Carbono (0.3% a 0.5%)

Cuando el contenido en carbono es mayor, de 0.3 a 0.5%, se denomina acero de medio carbono y se utiliza cuando queremos fabricar una pieza con dureza superficial. Finales de varillas y piezas ligeras están fabricadas con este acero (ej. SAE 1035).

Aceros de Alto Contenido en Carbono (0.5% a 1.05%)

Si el porcentaje oscila entre 0.5 y 1.05%, es de alto contenido en carbono. Este es un acero muy duro que aumentará sus propiedades en combinación con otros elementos y tratamientos térmicos. Soporta esfuerzos cortantes y desgaste, y se utiliza para herramientas. Tiene uso limitado en aviación. El SAE 1095 en forma de láminas se usa en la fabricación de resortes planos y cables para resortes de rosca.

Aceros Aleados de Baja Aleación

Son aceros a los que se añade otro metal para mejorar sus propiedades. A continuación, se describe cómo afecta cada uno de los materiales a las propiedades del acero al carbono.

Efecto del Níquel

Una de las ventajas más grandes que reporta el empleo del níquel es evitar el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos gran tenacidad. El níquel además hace descender los puntos críticos y, por ello, los tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente más bajas que la que corresponde a los aceros normales.

Experimentalmente se observa que con los aceros aleados con níquel se obtiene, para una misma dureza, un límite de elasticidad ligeramente más elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al carbono o de baja aleación. En la actualidad se ha restringido mucho su empleo, pero sigue siendo un elemento de aleación indiscutible para los aceros de construcción empleados en la fabricación de piezas para máquinas y motores de gran responsabilidad. Se destacan sobre todo en los aceros cromo-níquel y cromo-níquel-molibdeno.