Propiedades y Clasificación del Acero y el Hierro: Un Estudio Detallado

Propiedades y Clasificación del Acero y el Hierro

Acero: aleación férrica de hierro y carbono (menos del 2,11%). También puede contener aleaciones con cromo, níquel y manganeso. Es la aleación mecánica más importante.

Ventajas del Acero

• Procedimientos de fabricación sencillos y económicos.
• Fácil de explotar.
• Posibilidad de reciclar.
• Buena combinación de propiedades.
• Posibilidad de obtener formas geométricas complejas gracias a su plasticidad.

Clasificación del Acero

Por composición:

• Aceros al carbono.
• Aceros aleados.
• Acero inoxidable.
• Aceros para herramientas.

Por método de obtención:

• Comunes.
• Finos.

Por aplicación UNE:

• F1000: aceros finos de construcción general.
• F2000: aceros para usos especiales.
• F3000: aceros resistentes a la oxidación y corrosión.
• F4000: aceros para emergencia.
• F5000: aceros para herramientas.
• F6000: aceros comunes.
• F8000: aceros de moldeo.

Hierro: el metal más utilizado. El hierro puro tiene un contenido de carbono inferior al 0,08%. El acero tiene un contenido de carbono entre 0,08% y 2,11%. La fundición tiene un contenido superior al 2,11%, aunque no puede superar el 6,67%, ya que a partir del 5% no se utiliza por su fragilidad.

Formas Alotrópicas del Hierro

Alotrópico: su estructura cristalina sufre variaciones con la temperatura.

• 1539 °C o mayor: Hierro líquido.
• 1400-1539 °C: Hierro delta. Estructura BCC (cúbica centrada en el cuerpo).
• 910-1400 °C: Hierro gamma. Estructura FCC (cúbica centrada en las caras).
• 768-910 °C: Hierro beta. Estructura BCC.
• 768 °C o menor: Hierro alfa. Estructura BCC.

BCC: cúbica centrada en el interior. FCC: cúbica centrada en las caras. HCP: hexagonal compacta.

Contenido de Carbono

• Aceros eutectoides:
  • Hipoeutectoides: menos de 0,77%.
  • Hipereutectoides: entre 0,77% y 2,11%.
• Fundiciones eutécticas:
  • Hipoeutécticas: entre 2,11% y 4,3%.
  • Hipereutécticas: superior a 4,3%.

Diagrama Hierro-Carbono

Muestra las fases existentes en las aleaciones hierro-carbono, a varias temperaturas y composiciones de hierro con porcentaje de carbono. Con ello se sabe cómo, cuándo y con qué condiciones hacer el tratamiento térmico. Once constituyentes: ferrita, cementita, perlita, austenita, martensita, troostita, sorbita, bainita, ledeburita, steadita y grafito.

Puntos Clave del Diagrama

• 1.2% C:
  • Líquido → empieza a solidificarse y a formarse austenita → líquido y austenita → deja de ser líquido → austenita → empieza a formarse cementita → austenita + cementita → empieza a formarse perlita → perlita + cementita → a 230 °C cambio magnético en la cementita.
• 0.77% C:
  • Líquido → empieza a solidificarse y a formarse austenita → líquido y austenita → deja de ser líquido → austenita → a 727 °C y 0,77% C está en el punto crítico eutectoide perlita → perlita.
• 3% C:
  • Líquido → empieza a solidificarse y a formarse austenita → líquido y austenita → deja de ser líquido → empieza a formarse ledeburita y cementita → austenita + ledeburita y cementita → la austenita se convierte en perlita → perlita + ledeburita y cementita → a 230 °C existe cambio magnético en la cementita.
• 4.3% C:
  • Líquido → deja de ser líquido y a 1148 °C y 4.3% C está el punto crítico eutéctico → ledeburita o eutéctico ledeburita.
• 5% C:
  • Líquido → empieza a solidificarse y a formarse cementita → líquido y cementita → deja de ser líquido y empieza a formarse ledeburita → ledeburita y cementita → a 727 °C deja de haber austenita → ledeburita y cementita → a 230 °C cambio magnético en la cementita.

Acero: aleación férrica de hierro y carbono (menos del 2,11%). También puede contener aleaciones con cromo, níquel y manganeso. Es la aleación mecánica más importante.

Ventajas del Acero

• Procedimientos de fabricación sencillos y económicos.
• Fácil de explotar.
• Posibilidad de reciclar.
• Buena combinación de propiedades.
• Posibilidad de obtener formas geométricas complejas gracias a su plasticidad.

Clasificación del Acero

Por composición:

• Aceros al carbono.
• Aceros aleados.
• Acero inoxidable.
• Aceros para herramientas.

Por método de obtención:

• Comunes.
• Finos.

Por aplicación UNE:

• F1000: aceros finos de construcción general.
• F2000: aceros para usos especiales.
• F3000: aceros resistentes a la oxidación y corrosión.
• F4000: aceros para emergencia.
• F5000: aceros para herramientas.
• F6000: aceros comunes.
• F8000: aceros de moldeo.