Composición, Clasificación y Producción del Acero: Una Mirada Detallada
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Composición Química del Acero y su Influencia en las Propiedades
El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el contenido de carbono varía entre 0.008% y 2%. La presencia de carbono y otros elementos de aleación influye significativamente en las propiedades mecánicas del acero, como la dureza, la resistencia y la tenacidad.
- Carbono (C): Forma carburo con el hierro, mejorando la dureza, la resistencia mecánica y la resistencia al desgaste. El contenido de carbono en los aceros para herramientas varía entre 0.6% y 1.4%.
- Cromo (Cr): Se añade para aumentar la resistencia al desgaste y la tenacidad. Su contenido oscila entre 0.25% y 4.5%.
- Cobalto (Co): Se emplea en aceros de alta velocidad para aumentar la dureza en caliente, permitiendo el uso de herramientas a altas velocidades de corte y temperaturas. Su contenido varía entre 5% y 12%.
- Molibdeno (Mo): Forma carburos fuertes y aumenta la resistencia mecánica, la resistencia al desgaste y la dureza en caliente. Siempre se utiliza junto con otros elementos de aleación. Su contenido puede llegar hasta el 10%.
- Tungsteno (W): Mejora la dureza en caliente y la resistencia mecánica. Su contenido varía entre 1.25% y 20%.
- Vanadio (V): Aumenta la dureza en caliente y la resistencia a la abrasión. En los aceros al carbono para herramientas, su contenido varía entre 0.20% y 0.50%, mientras que en los aceros de alta velocidad, oscila entre 1% y 5%.
Producción del Acero
Los metales pueden mezclarse en estado fundido con otros metales (como cromo, aluminio, cobre, tungsteno) o con elementos no metálicos (como carbono, fósforo, silicio) para formar aleaciones. Estas aleaciones, como el acero, las fundiciones de hierro, el bronce y el latón, presentan características distintas a las de sus componentes originales.
Los metales y las aleaciones se clasifican en dos grupos principales:
- Metales Ferrosos: Contienen hierro como ingrediente principal, incluyendo diversas calidades de hierro y acero.
- Metales No Ferrosos: No contienen hierro como componente principal.
Materias Primas para la Reducción del Hierro
- Mineral de hierro
- Coque
- Piedra caliza
- Aire
Procedimiento Eléctrico
El procedimiento eléctrico generalmente se utiliza para refinar el acero, aunque también puede emplearse para convertir hierro bruto (líquido o sólido) o chatarra de alto valor en acero.
Clasificación de los Aceros
Los aceros se pueden clasificar según varios criterios:
- a) Composición química
- b) Norma
- c) Usos
- d) Tratamientos térmicos
a) Clasificación Según su Composición Química
Esta clasificación se subdivide en:
- a.1) Aceros no aleados: Contienen carbono entre 0.008% y 1.7%.
- a.2) Aceros aleados (aceros especiales): Contienen elementos adicionales (ferroaleaciones) añadidos durante el proceso de afinado para mejorar sus propiedades mecánicas y eléctricas.
b) Clasificación de los Aceros Según Norma (SAE)
La norma SAE clasifica los aceros según su composición química:
SAE X X X X
- 1er dígito: Clase del acero (1: acero al carbono, 2: acero al níquel, 3: acero al cromo-níquel).
- 2do dígito: Porcentaje de la aleación predominante.
- 3er y 4to dígito: Porcentaje de carbono promedio (anteponiendo un "0").
Ejemplo: SAE 2340
- 2: Acero al níquel
- 3: 3% de níquel en promedio
- 40: 0.40% de carbono en promedio
d) Clasificación de los Aceros Según los Tratamientos Térmicos
Esta clasificación se basa en el contenido de carbono (hasta 1.7%) y divide los aceros en tres grupos:
- d.1) Aceros hipoeutectoides: Contenido de carbono entre 0.008% y menos de 0.9% (compuestos por perlita más ferrita).
- d.2) Aceros eutectoides o perlíticos: Contenido de carbono de exactamente 0.9% (compuestos por perlita).
- d.3) Aceros hipereutectoides: Contenido de carbono superior a 0.9% y hasta 1.7% (compuestos por perlita más cementita).