Propiedades, Fabricación y Estados Alotrópicos del Acero

Propiedades de los Metales

El tamaño y la disposición de los granos constituyen la estructura del metal (granular). Esta estructura es muy importante, ya que las propiedades de un metal dependen de ella.

Tipos de Acero de HSS

• Aceros microaleados
• Aceros fase dual
• Aceros refosforados
• Aceros bake hardening
• Aceros IF
• Aceros TRIP

Materiales Activos

La propiedad más notable de este tipo de material reside en el cambio que experimentan como respuesta a determinados estímulos controlados. Estos materiales tienen propiedades variables y cambios automáticos de forma.

Propiedades Físicas

• Fusibilidad: propiedad que tienen los metales de licuarse bajo la acción del calor.
• Calor específico: indica la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo desde 0º a 1º.
• Dilatabilidad: propiedad que poseen los cuerpos de aumentar su volumen por efecto del calor.
• Temperatura de fusión: es la temperatura a la que un metal cambia de estado por efecto del calor.
• Conductividad térmica: propiedad que permite transmitir el calor a través de su masa.
• Conductividad eléctrica: consiste en la facilidad que poseen los metales para transmitir la corriente eléctrica a través de su masa.

Propiedades Químicas

• Oxidación: es una combinación química del oxígeno con los elementos metálicos que produce la corrosión o degradación del metal.
• Corrosión: deterioro lento de un metal debido a un agente exterior.

Propiedades Mecánicas

• Tenacidad: propiedad de los metales que les permite resistir esfuerzos de rotura o deformación.
• Elasticidad: propiedad de los metales que les permite volver a su forma original después de haber sido sometidos a una deformación.
• Plasticidad: es la capacidad que tienen los materiales de adquirir deformaciones permanentes.
• Maleabilidad: es la propiedad que poseen algunos metales de dejarse reducir en forma de láminas mediante esfuerzos de compresión.
• Ductilidad: es la propiedad que poseen algunos metales de dejarse estirar mediante esfuerzos de tracción.
• Fatiga: es el desfallecimiento de los metales cuando están sometidos a esfuerzos de magnitud diferente.
• Resistencia a la rotura: es la carga máxima que un metal es capaz de soportar sin romperse.
• Estricción: propiedad que tienen los metales de oponerse a la reducción de su sección cuando están sometidos a una carga de tracción.
• Dureza: resistencia que oponen los metales a ser penetrados.
• Fragilidad: facilidad de los metales a la hora de romperse bajo la acción de un choque.

Fabricación del Acero

1. Materias primas
2. Minerales
3. Fundentes
4. Coque (carbón)
5. Horno alto
6. Arrabio
7. Convertidor
8. Acero
9. Colada continua
10. Colada convencional
11. Moldeo
12. Laminación
13. Forja
14. Piezas laminadas
15. Barras
16. Chapas
17. Bobinas
18. Tubos con y sin soldadura
19. Chapas cortadas
20. Perfiles laminados
21. Piezas forjadas y estampadas
22. Piezas moldeadas

Proceso de Fabricación

Se introducen en el alto horno el mineral de hierro, los fundentes y el combustible. El horno está cargado de mena de hierro, coque, caliza y aire caliente. De la mena se obtiene el hierro; el coque aporta calor para fundir la mena, el monóxido de carbono elimina el oxígeno del óxido de hierro; la caliza se mezcla con azufre y dióxido de silicio para purificar el hierro, y el aire caliente aporta el oxígeno necesario para que arda el coque. De aquí se obtiene el arrabio, que se transporta al convertidor donde se afinará para obtener acero líquido. El acero líquido se vierte en colada continua o colada convencional, obteniéndose un producto semielaborado o un acero moldeado. Los productos semielaborados se transforman en productos comerciales mediante procesos de conformación: laminado y forja en caliente.

Estados Alotrópicos del Hierro

• Alfa: existe por debajo de los 911º. Es magnético hasta los 768º.
• Gamma: existe entre los 911º hasta los 1400º. No es magnético, es más denso y dilatable que el alfa y puede disolver mayor cantidad de carbono.
• Delta: estado alotrópico comprendido entre los 1400º y la temperatura de fusión 1539º. Débilmente magnético y disuelve poco carbono.

Constituyentes del Diagrama Fe-C

1. Metal fundido líquido
2. Austenita
3. Ferrita + austenita
4. Perlita + ferrita
5. Perlita
6. Austenita + líquido
7. Cementita + austenita
8. Perlita + cementita
9. Metal pastoso
10. Ledeburita + austenita + cementita
11. Perlita + cementita
12. Cementita + líquido
13. Ledeburita
14. Perlita + cementita

Aleación Hierro-Carbono

En estas aleaciones, el carbono puede estar en forma de cementita (carburo de hierro); o se encuentra disuelto en el hierro formando ferrita, austenita o martensita; o se encuentra libre formando láminas de grafito.

Constituyentes de la Aleación

• Ferrita: es blanda, poco resistente, dúctil y magnética.
• Cementita: constituyente más duro y frágil, y magnética hasta los 210º.
• Perlita: más dura y resistente que la ferrita, pero más blanda y maleable que la cementita.
• Austenita: es el más denso, no magnético. Se trabaja fácilmente gracias a su plasticidad.
• Martensita: se obtiene de la transformación muy rápida de la austenita al hierro, debido a un enfriamiento brusco. Gran dureza y resistencia, aunque poco dúctil y maleable.