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El acero es la [[aleación]] de | El acero es la [[aleación]] de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2.1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser quebradizas y no poderse [[forja]]r —a diferencia de los aceros—, se moldean. | ||
La definición anterior, sin embargo, se circunscribe a los '''aceros al carbono''' en los que éste último es el único aleante o los demás presentes lo están en cantidades muy pequeñas pues de hecho existen multitud de tipos de acero con composiciones muy diversas que reciben denominaciones específicas en virtud ya sea de los [[Elemento químico|elementos]] que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada ([[Acero inoxidable|aceros inoxidables]]) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de '''aceros especiales''', razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al carbono" que amén de ser los primeros fabricados y los más empleados, sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia». | La definición anterior, sin embargo, se circunscribe a los '''aceros al carbono''' en los que éste último es el único aleante o los demás presentes lo están en cantidades muy pequeñas pues de hecho existen multitud de tipos de acero con composiciones muy diversas que reciben denominaciones específicas en virtud ya sea de los [[Elemento químico|elementos]] que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada ([[Acero inoxidable|aceros inoxidables]]) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de '''aceros especiales''', razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al carbono" que amén de ser los primeros fabricados y los más empleados, sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia». | ||
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== Historia == | == Historia == | ||
[[Archivo:Bessemer Converter Sheffield.jpg|220px | [[Archivo:Bessemer Converter Sheffield.jpg|right|220px|Histórico horno Bessemer]] | ||
Aunque no se tienen datos precisos de la fecha en la que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado, los primeros utensilios de este metal descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año | Aunque no se tienen datos precisos de la fecha en la que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado, los primeros utensilios de este metal descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3000a.C. También se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de hierro. | ||
El acero era conocido en la antigüedad, y quizá pudo haber sido producido por el método de ''boomery'' —fundición de hierro y sus óxidos en una chimenea de piedra u otros materiales naturales resistentes al calor, y en el cual se sopla aire— para que su producto, una masa porosa de hierro (''bloom'') contuviese carbón. | El acero era conocido en la antigüedad, y quizá pudo haber sido producido por el método de ''boomery'' —fundición de hierro y sus óxidos en una chimenea de piedra u otros materiales naturales resistentes al calor, y en el cual se sopla aire— para que su producto, una masa porosa de hierro (''bloom'') contuviese carbón. | ||
Algunos de los primeros aceros provienen del Este de África, fechados cerca de 1400 a. C. | Algunos de los primeros aceros provienen del Este de África, fechados cerca de 1400 a. C. | ||
En el siglo IV a. C. armas como la falcata fueron producidas en la Península Ibérica. | En el siglo IV a. C. armas como la falcata fueron producidas en la Península Ibérica. | ||
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En China, bajo la dinastía Song del siglo XI, hay evidencia de la producción de acero empleando dos técnicas: una de un método "berganesco" que producía un acero de calidad inferior por no ser homogéneo, y un precursor del moderno método Bessemer el cual utilizaba una descarbonización a través de repetidos forjados bajo abruptos enfriamientos (''cold blast''). | En China, bajo la dinastía Song del siglo XI, hay evidencia de la producción de acero empleando dos técnicas: una de un método "berganesco" que producía un acero de calidad inferior por no ser homogéneo, y un precursor del moderno método Bessemer el cual utilizaba una descarbonización a través de repetidos forjados bajo abruptos enfriamientos (''cold blast''). | ||
[[Archivo:Bas fourneau.png | [[Archivo:Bas fourneau.png|right|200px|Grabado que muestra el trabajo en una fragua en la Edad Media.]] | ||
El hierro para uso industrial fue descubierto hacia el año 1500 a. C., en Medzamor, cerca de Erevan, capital de Armenia y del monte Ararat. La tecnología del hierro se mantuvo mucho tiempo en secreto, difundiéndose extensamente hacia el año 1200 a. C. | El hierro para uso industrial fue descubierto hacia el año 1500 a. C., en Medzamor, cerca de Erevan, capital de Armenia y del monte Ararat. La tecnología del hierro se mantuvo mucho tiempo en secreto, difundiéndose extensamente hacia el año 1200 a. C. | ||
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El método de Héroult consiste en introducir en el horno chatarra de acero de composición conocida haciendo saltar un arco eléctrico entre la chatarra y unos grandes electrodos de carbono situados en el techo del horno. | El método de Héroult consiste en introducir en el horno chatarra de acero de composición conocida haciendo saltar un arco eléctrico entre la chatarra y unos grandes electrodos de carbono situados en el techo del horno. | ||
Archivo:Paris 06 Eiffelturm 4828.jpg|200px | Archivo:Paris 06 Eiffelturm 4828.jpg|right|200px|Estructura de acero de la Torre Eiffel. | ||
En 1948 se inventa el proceso del oxígeno básico L-D. Tras la segunda guerra mundial se iniciaron experimentos en varios países con oxígeno puro en lugar de aire para los procesos de refinado del acero. El éxito se logró en Austria en 1948, cuando una fábrica de acero situada cerca de la ciudad de Linz, Donawitz desarrolló el proceso del oxígeno básico o L-D. | En 1948 se inventa el proceso del oxígeno básico L-D. Tras la segunda guerra mundial se iniciaron experimentos en varios países con oxígeno puro en lugar de aire para los procesos de refinado del acero. El éxito se logró en Austria en 1948, cuando una fábrica de acero situada cerca de la ciudad de Linz, Donawitz desarrolló el proceso del oxígeno básico o L-D. | ||
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== Características mecánicas y tecnológicas del acero == | == Características mecánicas y tecnológicas del acero == | ||
[[Archivo:StabilityKip.svg|200px | [[Archivo:StabilityKip.svg|right|200px|Representación de la inestabilidad lateral bajo la acción de una fuerza ejercida sobre una [[viga]] de acero.]] | ||
Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas: | Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas: | ||
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{|border=2 align=left style="font-size: smaller;" | {|border=2 align=left style="font-size: smaller;" | ||
! style="font-size: larger;" "background: #ccc;"|Fases de la [[aleación]] de | ! style="font-size: larger;" "background: #ccc;"|Fases de la [[aleación]] de hierro-carbono | ||
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=== Transformación de la austenita === | === Transformación de la austenita === | ||
[[Archivo:Diagrama Fe C zona de los aceros.svg| | [[Archivo:Diagrama Fe C zona de los aceros.svg|right|350px|Zona de los aceros (hasta 2% de carbono) del diagrama de equilibrio metaestable hierro-carbono. Dado que en los aceros el carbono se encuentra formando carburo de hierro se han incluido en abcisas las escalas de los porcentajes en peso de carbono y de carburo de hierro (en azul).]] | ||
El diagrama de fases Fe-C muestra dos composiciones singulares: | El diagrama de fases Fe-C muestra dos composiciones singulares: | ||
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:*[[Aluminio]]: se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruracion, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricación de muchos aceros. Todos los aceros aleados en calidad contienen aluminio en porcentajes pequeñísimos, variables generalmente desde 0.001 a 0.008%. | :*[[Aluminio]]: se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruracion, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricación de muchos aceros. Todos los aceros aleados en calidad contienen aluminio en porcentajes pequeñísimos, variables generalmente desde 0.001 a 0.008%. | ||
:*boro: logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado. | :*boro: logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado. | ||
[[Archivo:Allegheny Ludlum steel furnace.jpg|right|350px | [[Archivo:Allegheny Ludlum steel furnace.jpg|right|350px|Acería. Nótese la tonalidad del vertido.]] | ||
:*Cobalto: muy endurecedor. Disminuye la templabilidad. Mejora la dureza en caliente. El cobalto es un elemento poco habitual en los aceros.Se usa en los aceros rápidos para herramientas, aumenta la dureza de la herramienta en caliente. Se utiliza para aceros refractarios. Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros. | :*Cobalto: muy endurecedor. Disminuye la templabilidad. Mejora la dureza en caliente. El cobalto es un elemento poco habitual en los aceros.Se usa en los aceros rápidos para herramientas, aumenta la dureza de la herramienta en caliente. Se utiliza para aceros refractarios. Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros. | ||
:*[[Cromo]]: es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en cantidades diversas desde 0.30% a 30%, según los casos y sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad, etc.Forma carburos muy duros y comunica al acero mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, proporciona a los aceros características de [[acero inoxidable|inoxidables]] y refractarios; también se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc. | :*[[Cromo]]: es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en cantidades diversas desde 0.30% a 30%, según los casos y sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad, etc.Forma carburos muy duros y comunica al acero mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, proporciona a los aceros características de [[acero inoxidable|inoxidables]] y refractarios; también se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc. | ||
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:*Azufre: límite máximo aproximado: 0,04%. El azufre con el hierro forma [[sulfuro]], el que, conjuntamente con la austenita, da lugar a un [[eutéctico]] cuyo punto de fusión es bajo y que, por lo tanto, aparece en bordes de grano. Cuando los lingotes de acero colado deben ser laminados en caliente, dicho eutéctico se encuentra en estado líquido, lo que provoca el desgranamiento del material. | :*Azufre: límite máximo aproximado: 0,04%. El azufre con el hierro forma [[sulfuro]], el que, conjuntamente con la austenita, da lugar a un [[eutéctico]] cuyo punto de fusión es bajo y que, por lo tanto, aparece en bordes de grano. Cuando los lingotes de acero colado deben ser laminados en caliente, dicho eutéctico se encuentra en estado líquido, lo que provoca el desgranamiento del material. | ||
::Se controla la presencia de sulfuro mediante el agregado de Manganeso . El manganeso tiene mayor afinidad por el azufre que | ::Se controla la presencia de sulfuro mediante el agregado de Manganeso . El manganeso tiene mayor afinidad por el azufre que hierro por lo que en lugar de FeS se forma MnS que tiene alto punto de Fusión y buenas propiedades plásticas. El contenido de Mn debe ser aproximadamente 5 veces la concentración de S para que se produzca la reacción. | ||
::El resultado final, una vez eliminados los gases causantes, es una fundición menos porosa de mayor calidad. | ::El resultado final, una vez eliminados los gases causantes, es una fundición menos porosa de mayor calidad. | ||
| Línea 203: | Línea 202: | ||
==== Norma UNE-36010 ==== | ==== Norma UNE-36010 ==== | ||
La norma española UNE-36010 es una normalización o clasificación de los aceros para que sea posible conocer las propiedades de los mismos. Esta Norma indica la cantidad mínima o máxima de cada componente y las propiedades mecánicas que tiene el acero resultante. | La norma española UNE-36010 es una normalización o clasificación de los aceros para que sea posible conocer las propiedades de los mismos. Esta Norma indica la cantidad mínima o máxima de cada componente y las propiedades mecánicas que tiene el acero resultante. | ||
| Línea 285: | Línea 283: | ||
== Mecanizado del acero == | == Mecanizado del acero == | ||
=== Acero laminado === | === Acero laminado === | ||
El acero que se utiliza para la construcción de estructuras metálicas y obras públicas, se obtiene a través de la laminación de acero en una serie de perfiles normalizados de acuerdo a las Normas Técnicas de Edificación. | El acero que se utiliza para la construcción de estructuras metálicas y obras públicas, se obtiene a través de la laminación de acero en una serie de perfiles normalizados de acuerdo a las Normas Técnicas de Edificación. | ||
| Línea 292: | Línea 290: | ||
=== Acero forjado === | === Acero forjado === | ||
La [[forja]] es el proceso que modifica la forma de los metales por deformación plástica cuando se somete al acero a una presión o a una serie continuada de impactos. La forja generalmente se realiza a altas temperaturas porque así se mejora la calidad metalúrgica y las propiedades mecánicas del acero. | La [[forja]] es el proceso que modifica la forma de los metales por deformación plástica cuando se somete al acero a una presión o a una serie continuada de impactos. La forja generalmente se realiza a altas temperaturas porque así se mejora la calidad metalúrgica y las propiedades mecánicas del acero. | ||
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=== Acero corrugado === | === Acero corrugado === | ||
[[Archivo:Trebar.jpg|200px | [[Archivo:Trebar.jpg|right|200px|Malla de acero corrugado]] | ||
El '''acero corrugado''' es una clase de acero laminado usado especialmente en [[construcción]], para armar [[hormigón armado]], y cimentaciones de obra civil y pública, se trata de barras de acero que presentan resaltos o '''corrugas''' que mejoran la adherencia con el hormigón está dotado de una gran [[ductilidad]], la cual permite que a la hora de cortar y doblar no sufra daños, y tiene una gran soldabilidad, todo ello para que estas operaciones resulten más seguras y con un menor gasto energético. | El '''acero corrugado''' es una clase de acero laminado usado especialmente en [[construcción]], para armar [[hormigón armado]], y cimentaciones de obra civil y pública, se trata de barras de acero que presentan resaltos o '''corrugas''' que mejoran la adherencia con el hormigón está dotado de una gran [[ductilidad]], la cual permite que a la hora de cortar y doblar no sufra daños, y tiene una gran soldabilidad, todo ello para que estas operaciones resulten más seguras y con un menor gasto energético. | ||
| Línea 325: | Línea 322: | ||
=== Mecanizado blando === | === Mecanizado blando === | ||
[[Archivo:HwacheonCentreLathe 460x1000.jpg|200px | [[Archivo:HwacheonCentreLathe 460x1000.jpg|right|200px|Torno paralelo moderno]] | ||
Las piezas de acero permiten mecanizarse en procesos de arranque de virutas en máquinas-herramientas (Taladro, [[torno]], [[fresadora]], centros de mecanizado CNC, etc.) luego endurecerlas por tratamiento térmico y terminar los mecanizados por procedimientos abrasivos en los diferentes tipos de [[rectificadora]]s que existen. | Las piezas de acero permiten mecanizarse en procesos de arranque de virutas en máquinas-herramientas (Taladro, [[torno]], [[fresadora]], centros de mecanizado CNC, etc.) luego endurecerlas por tratamiento térmico y terminar los mecanizados por procedimientos abrasivos en los diferentes tipos de [[rectificadora]]s que existen. | ||
| Línea 342: | Línea 339: | ||
=== Doblado === | === Doblado === | ||
El doblado del acero que ha sido tratado térmicamente no es muy recomendable pues el proceso de doblado en frío del material endurecido es más difícil y el material muy probablemente se haya tornado demasiado quebradizo para ser doblado; el proceso de doblado empleando antorchas u otros métodos para aplicar calor tampoco es recomendable puesto que al volver a aplicar calor al metal duro, la integridad de este cambia y puede ser comprometida. | El doblado del acero que ha sido tratado térmicamente no es muy recomendable pues el proceso de doblado en frío del material endurecido es más difícil y el material muy probablemente se haya tornado demasiado quebradizo para ser doblado; el proceso de doblado empleando antorchas u otros métodos para aplicar calor tampoco es recomendable puesto que al volver a aplicar calor al metal duro, la integridad de este cambia y puede ser comprometida. | ||
[[Archivo:Armatura cilindrica.jpg|200px | [[Archivo:Armatura cilindrica.jpg|right|200px|Armadura para un [[pilar]] de sección circular.]] | ||
=== Perfiles de acero === | === Perfiles de acero === | ||
| Línea 349: | Línea 346: | ||
== Aplicaciones del acero == | == Aplicaciones del acero == | ||
[[Archivo:Steel wire rope.png | [[Archivo:Steel wire rope.png|right|200px|Bobina de cable de acero trenzado.]] | ||
El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana en forma de herramientas, utensilios, equipos mecánicos y formando parte de electrodomésticos y maquinaria en general así como en las estructuras de las viviendas que habitamos y en la gran mayoría de los edificios modernos. | El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana en forma de herramientas, utensilios, equipos mecánicos y formando parte de electrodomésticos y maquinaria en general así como en las estructuras de las viviendas que habitamos y en la gran mayoría de los edificios modernos. | ||
| Línea 375: | Línea 372: | ||
== Ensayos mecánicos del acero == | == Ensayos mecánicos del acero == | ||
[[Archivo:Durometro.JPG|200px | [[Archivo:Durometro.JPG|right|200px|Durómetro]] | ||
Cuando un técnico proyecta una estructura metálica, diseña una herramienta o una máquina, define las calidades y prestaciones que tienen que tener los materiales constituyentes. Como hay muchos tipos de aceros diferentes y, además, se pueden variar sus prestaciones con tratamientos térmicos, se establecen una serie de ensayos mecánicos para verificar principalmente la dureza superficial, la resistencia a los diferentes esfuerzos que pueda estar sometido, el grado de acabado del mecanizado o la presencia de grietas internas en el material. | Cuando un técnico proyecta una estructura metálica, diseña una herramienta o una máquina, define las calidades y prestaciones que tienen que tener los materiales constituyentes. Como hay muchos tipos de aceros diferentes y, además, se pueden variar sus prestaciones con tratamientos térmicos, se establecen una serie de ensayos mecánicos para verificar principalmente la dureza superficial, la resistencia a los diferentes esfuerzos que pueda estar sometido, el grado de acabado del mecanizado o la presencia de grietas internas en el material. | ||
| Línea 388: | Línea 385: | ||
=== Ensayos destructivos === | === Ensayos destructivos === | ||
[[Archivo:Traction curve.svg|200px | [[Archivo:Traction curve.svg|right|200px|Curva del ensayo de tracción]] | ||
Los ensayos destructivos son los siguientes: | Los ensayos destructivos son los siguientes: | ||
:*Ensayo de Tracción con probeta normalizada. | :*Ensayo de Tracción con probeta normalizada. | ||
| Línea 401: | Línea 398: | ||
Todos los aceros tienen estandarizados los valores de referencia de cada tipo de ensayo al que se le somete. | Todos los aceros tienen estandarizados los valores de referencia de cada tipo de ensayo al que se le somete. | ||
{{clear}} | {{clear}} | ||
== Reciclaje del acero == | == Reciclaje del acero == | ||
[[Archivo:Steel recycling bales.jpg|200px | [[Archivo:Steel recycling bales.jpg|right|200px|Compactos de chatarra]] | ||
Todos los metales, y el acero entre ellos, tienen una propiedad que desde el punto de vista medioambiental es muy buena: pueden ser [[reciclados]] una vez que su uso inicial ha llegado a su término | Todos los metales, y el acero entre ellos, tienen una propiedad que desde el punto de vista medioambiental es muy buena: pueden ser [[reciclados]] una vez que su uso inicial ha llegado a su término | ||
| Línea 427: | Línea 423: | ||
Como precaución general en el manejo de chatarra hay que tomar las medidas oportunas para no sufrir cortes que provoquen heridas, ya que es altamente infecciosa, produciendo la infección del Tétanos, por eso el personal que maneja chatarra debe estar siempre Vacunado contra esta infección y así no sufrir los daños provocados por los cortes que pueda sufrir. Cualquier persona que sufra un corte con un elemento de acero, debe acudir a un Centro Médico para que le vacunen contra el tétanos. | Como precaución general en el manejo de chatarra hay que tomar las medidas oportunas para no sufrir cortes que provoquen heridas, ya que es altamente infecciosa, produciendo la infección del Tétanos, por eso el personal que maneja chatarra debe estar siempre Vacunado contra esta infección y así no sufrir los daños provocados por los cortes que pueda sufrir. Cualquier persona que sufra un corte con un elemento de acero, debe acudir a un Centro Médico para que le vacunen contra el tétanos. | ||
{{Referencias}} | |||
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{{Aceros}} | {{Aceros}} | ||
[[ | [[Carpeta:Aleaciones]] | ||
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