Fundamentos de la Tecnología Industrial: Clasificación, Propiedades y Procesos del Acero

Clasificación de los Materiales

Los materiales se clasifican según su origen y el grado de transformación que han sufrido:

• Naturales: Se encuentran directamente en la naturaleza, a partir de los cuales se fabrican los demás productos (ejemplos: madera, lana, piedra).
• Artificiales: Se obtienen a través de materiales naturales que han sufrido transformaciones previas (ejemplos: papel, cemento).
• Sintéticos: Fabricados por el ser humano a partir de materiales artificiales o procesos químicos complejos; es decir, no se encuentran en la naturaleza (ejemplos: plásticos, fibras sintéticas).

Propiedades Físicas y Mecánicas de los Materiales

Las propiedades determinan la idoneidad de un material para una aplicación específica. Se dividen en varias categorías:

Propiedades Sensoriales, Ópticas, Térmicas y Químicas

Sensoriales

Los materiales pueden elegirse según el efecto que produzcan en alguno de nuestros sentidos (tacto, vista, etc.).

Ópticas

Capacidad del material para reaccionar cuando sobre él incide la luz (transparencia, opacidad).

Térmicas

Relacionadas con la conducción del calor. Los materiales pueden ser buenos conductores o aislantes.

Magnéticas

Es la capacidad que tiene un material ferroso para ser atraído por un imán.

Químicas

Se refieren a la reacción del material con el entorno, siendo la oxidación y la corrosión las más comunes.

Propiedades Mecánicas

Elasticidad

Capacidad que tienen algunos materiales para recuperar su forma original, una vez que ha desaparecido la fuerza que los deforma.

Maleabilidad

Capacidad de un material para extenderse en láminas sin romperse.

Tenacidad

Resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.

Acritud

Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en ciertos metales como consecuencia de la deformación en frío.

Plasticidad

Capacidad de un material para conservar su nueva forma una vez deformado permanentemente.

Dureza

Oposición que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro.

Colabilidad

Capacidad que tiene un material fundido para llenar un molde.

Ductilidad

Capacidad para estirarse en hilos finos.

Fragilidad

El material se rompe en añicos cuando una fuerza actúa sobre él, sin apenas deformación plástica.

Maquinabilidad

Facilidad que tiene un cuerpo a dejarse cortar por arranque de viruta.

Resiliencia

Resistencia que opone a los choques o esfuerzos bruscos (energía absorbida antes de la rotura).

Esfuerzos Mecánicos Aplicados

Los esfuerzos físicos son las fuerzas internas a las que está sometido un cuerpo debido a cargas externas:

• Tracción: La fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a la superficie que lo sujeta.
• Compresión: La fuerza tiende a acortar el objeto y actúa perpendicularmente a la superficie.
• Flexión: La fuerza tiende a curvar el objeto y es paralela a toda la superficie.
• Torsión: La fuerza tiende a retorcer el objeto y es paralela a la superficie.
• Cortadura (Cizalladura): La fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.
• Pandeo: La fuerza tiende a pandear el objeto, típicamente en elementos esbeltos sometidos a compresión.

Procesos de Obtención y Conformado del Acero

Obtención del Acero

El acero se obtiene principalmente mediante dos métodos:

• Horno Alto: Utilizando mineral de hierro (proceso primario).
• Horno Eléctrico: Utilizando chatarra (proceso secundario o de reciclaje).

Procesos de Colada (Moldeo)

Colada Convencional

Consiste en verter el acero líquido sobre moldes con la forma de la pieza que se desea obtener. Después se deja enfriar el metal y se extrae la pieza.

Colada Continua

Consiste en verter el acero líquido en un molde sin fondo ni tapadera, con la forma geométrica del producto a obtener (palanquillas, tochos o losas).

Colada sobre Lingoteras

Si la demanda de acero baja o se requiere un almacenamiento temporal, el acero se cuela en lingotes y se guarda para su posterior procesamiento.

Laminación

La laminación es un proceso de conformado que consiste en hacer pasar el material entre dos rodillos o cilindros que giran a la misma velocidad pero en sentido contrario. De esta manera se reduce la sección transversal y se aumenta la longitud del material.

Tipos de Laminación

• Laminación en Caliente: La temperatura del material suele ser de unos 1000 ºC, lo que facilita la deformación y reduce la energía necesaria.
• Laminación en Frío: Se realiza a temperatura ambiente, mejorando las propiedades superficiales y la precisión dimensional, aunque aumenta la dureza (acritud).