Acero

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARREARA DE INGENIERÍA MECÁNICA MECANICA DE MATERILES I

ACERO INTEGRANTES: Patricia Roldan, María José Tirado, Roberto Torres, Galo Yanouch

SEMESTRE: Cuarto “B”

HISTORIA 

El término acero “procede del latín "aciarius", que es como se denomina en esta lengua el filo de un arma blanca. "Aciarius" sería, por tanto, el metal adecuado, por su dureza y resistencia.

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No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3.000 a.C., y se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocían hacia el año 1.000a.C.

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A partir del siglo XIV el tamaño de los hornos para la fundición aumentó considerablemente, al igual que el tiro para forzar el paso de los gases de combustión para carga o mezcla de materias primas. El producto de estos hornos era el llamado arrabio, una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero.

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El hierro para uso industrial fue descubierto hacia el año 1500 a.C. La tecnología del hierro se mantuvo mucho tiempo en secreto, difundiéndose extensamente hacia el año 1200a.C.

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Se perfeccionó la cementación fundiendo el acero cementado en crisoles de arcilla, a partir de 1740.

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En 1856, Bessemer, desarrolló un método para producir acero en grandes cantidades, pero dado que solo podía emplearse hierro que contuviese fosforo y azufre en pequeñas proporciones.

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Aunque en 1878 Siemens también fue el primero en emplear electricidad para calentar los hornos de acero, la producción comercial comenzó en 1902 por Paul Heroult.

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En 1948 se inventa el proceso del oxígeno básico L-D. Se iniciaron experimentos en varios países con oxígeno puro para los procesos de refinado del acero. El éxito se logró en Austria en 1948.

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En 1950 se inventa el proceso de colada continua que se usa cuando se requiere producir perfiles laminados de acero de sección constante y en grandes cantidades.

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El proceso de fabricación del acero se completa mediante la llamada metalurgia.

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El acero para la construcción de estructuras metálicas ha conocido grandes éxitos y rotundos fracasos que al menos han permitido el avance de la ciencia de materiales. Así, el 7 de Noviembre de 1940 el mundo asistió al colapso del puente Tacoma Narrows al entrar en resonancia con el viento. Ya durante los primeros años de la Revolución Industrial se produjeron roturas prematuras de ejes de ferrocarril que llevaron a William Rankine a postular la fatiga de materiales

COMPONENTES DEL ACERO El acero es una aleación de Hierro y Carbono. El primero es su principal componente, y el segundo se debe encontrar en un porcentaje inferior al 2,1%. Una gran características que le ha hecho tan popular es su capacidad de metamorfosis, existen más de 5.000 variaciones de acero disponibles.

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El Carbono

El Carbono es maleable en sí mismo, lo que permite aumentar, el valor elástico del acero final resultante. Esto se consigue mediante la aplicación de procesos de temple y revenido al material en cuestión, lo que aumentará el porcentaje de carga de rotura admitido. 

El Molibdeno en el acero

Más endurecimiento, más resistencia a los impactos. Es más utilizados en la industria automovilística, y más concretamente, en la fabricación de carrocerías para vehículos comerciales. 

Aleaciones de acero con Cromo

Se utiliza para conferir materiales que estén expuestos a altas temperaturas y con mayor riesgo de corrosión. El Cromo, además, genera carburos, lo que amplía su utilización a ciertas piezas que puedan estar en rozadura o erosión constante. Por lo tanto, el cromo aporta: Más endurecimiento, más resistencia a las altas temperaturas, una mayor resistencia al desgaste, impide en mayor medida la inoxibilidad.

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El Manganeso

Su principal características es que aumenta la desoxidación. Su presencia puede oscilar entre el 2 y el 12%, en función de la utilidad que se vaya a aplicar a la aleación resultante. Aumenta la durabilidad bajo presión. 

El Boro: elemento endurecedor del acero

Si lo que buscamos es aportar capacidad de endurecimiento, la aleación debe contar con Boro como componente. Apenas un 0,001% ayudará a crear un acero con un revestimiento duro. Cobalto El Cobalto no es uno de los elementos comunes. Produce un revestimiento que puede ser muy útil para exposiciones a alta temperatura. Sirve para fabricar un acero con menor capacidad de endurecimiento.

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Otros componentes del acero

El Silicio tiene también un alto poder desoxidante, aportando además características de mayor endurecimiento. El Nitrógeno afecta principalmente a las propiedades mecánicas del acero. Se añade como componente para aquellos procesos que, por diversas circunstancias requieran de un aumento de la austenita y una reducción del Níquel. Con el Plomo lo que conseguimos es aumentar la capacidad de corte del acero. Con el Titanio conseguimos desoxidar el acero. El Wolframio otorgará una mayor resistencia calórica. Mientras, el Níquel conseguiremos más tenacidad y resistencia al impacto. Con el Vanadio generaremos un acero más duro, con más resistencia tanto al impacto como a la fatiga. El Niobio por su parte, también ayuda a mejorar la resistencia.

Clasificación y aplicación de acero Aceros bajo en carbono Este tipo de acero contiene menos del 0.25% C, Estos aceros son relativamente blandos y poco resistente, pero con extraordinaria ductilidad y tenacidad; fácil mecanizado, soldables y baratos. Se utilizan para fabricar carrocerías de automóviles, vigas (en forma de I, canales y ángulos) y láminas para construir tuberías, edificios, puentes y latas estañadas.

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Aceros medio en carbono

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Estos aceros tienen porcentajes en carbono comprendidos entre 0.25% y 0.6%. se trata de aceros de baja templabilidad, solo tratables en piezas de delgada sección y velocidades de temple muy rápidas. Las adiciones de cormo, níquel y molibdeno mejoraran la capacidad de estas aleaciones para ser tratados térmicamente, generando gran variedad de combinaciones resistencia-ductilidad. Estos aceros tratados térmicamente son más resistentes que los aceros bajos en carbono. [3]

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Se utilizan para fabricar ruedas y rieles de trenes, engranajes, cigüeñales y otros componentes estructurales que necesitan alta resistencia mecánica y resistencia al desgaste y tenacidad.

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Aceros altos en carbono

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El acero en alto carbono normalmente contiene 0.60% y 1.4% C y son mas duros, resistentes y aun menos dúctiles que los otros aceros al carbono. Casi siempre se utilizan en la condición templada y revenida, en las cuales especialmente resistentes al desgaste y capaces de adquirir la forma de herramientas de corte. Las herramientas y las matrices se fabrican con aceros aleados altos en carbono que contiene como, vanadio, tugsteno y molibdeno. Estos elementos de aleacion se combinan con el carbono para formar carburos muy duros y resistentes al desgaste

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Aceros inoxidables

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Estos aceros reisten la corrosión en muchos ambeintes como en la atmosfera. El cromo es el principa elemento de aleacion, en una concentrasion minima del 11%. La resistencia a la corrosión mejora con adiciones de niquel y molibdeno. Los aceros inoxidables se clasifican en función de la microestructura constituyente; martensitica, ferritica o austenitica.

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ACEROS PARA HERRAMIENTAS

Como se prevé estos aceros se usan para fabricar cepillos, sierras, fresas, machos, cuchillas. Son básicamente Fe-C-W, y ofrecen características de tenacidad, resistencia al desgaste y dureza.

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1 W1-W7:

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Con alto porcentaje de C (1%). Son para trabajo en frío, templados al agua.

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4.2.2S1-S7:

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Para herramientas resistentes al choque. 0,5% C, con Mo y Cr

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4.2.3 O1-O7:

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Para trabajo en frío, templado al aceite. Contienen alto porcentaje de C (1,2%) y también Cr y Mo

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4 M1-M36:

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Para alta velocidad, aleados con Mo

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4.2.5 A1-A10:

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Tienen mucho C (1,7%). Son templados al aire, y para hacer trabajos en frío. Se los llama indeformables, se usa por ejemplo en una guillotina.

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4.2.6 H10-H19:

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Para trabajo en caliente, son aleaciones con Cr-Mo o Cr-W que forman carburos de W y Mo, y le da mucha dureza.

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4.2.7 P1-P6:

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Son de bajo porcentaje de C (0,1%), como el 1010 pero tienen Cr que le da resistencia a la corrosión.

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Aceros Rápidos

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Dentro de los aceros para herramienta tenemos los aceros rápidos que se llaman así porque con su descubrimiento se aceleró notablemente el trabajo de las máquinas herramientas.

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Estos tienen además de W, Mo y Cr, elementos apropincuan al metal para trabajar en caliente, de manera estando al rojo no pierden sus propiedades de corte.

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SAE distingue las series T y M:

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T1, T2, T3, T7, T9: Son aceros con W

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T4, T5, T6: Aceros con W-Co

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M30: Serie de aceros con Mo-Cr

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Son utilizadas en herramientas macho, de trabajo a altas revoluciones. 

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Bajo Carbono:

Su contenido de carbono es inferior al 0.3%. Sus usos generales están en puentes, tuberías, depósitos de líquidos, carrocerías de autos, remaches, etc.

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Medio Carbono

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Su contenido de carbono va de 0.3 a 0.7%. Se lo utiliza principalmente en:

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ejes de transmisión, resortes, rieles, herramientas para madera, etc. 

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Su contenido de carbono va de 0.7 a 0.17% y se lo utiliza mayormente en herramientas de corte como: sierras, limas, herramientas de forja y de corte de metales. 

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Alto Carbono

Acero Extradulce:

Con niveles de carbono inferiores a 0.15% su principal utilidad se encuentra en: remaches, clavos, piezas forjadas, piezas para cementar

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Concentración de carbono inferior a 0.3 se lo utiliza en herrajes, piezas para soldar, piezas de máquinas, perfiles, chapas, alambres. 

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Acero Dulce:

Acero Semidulce: Menos 0,4% C

Concentración de carbono inferior a 0.4 se lo utiliza en piezas de máquinas, ejes, bulones.

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(PIEZAS DE MAQUINAS, TRANSMISIONES,EJES, LLANTAS, RIELES, TENSORES). 

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ACERO DURO: MENOS 0,7% C

(DISCOS DE EMBRAGUE, RESORTES, TORNILLERIA). 

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Acero Semiduro: Menos 0,6% C

Acero Extraduro: Menos 1,25% C

(HERRAMIENTAS, RESORTES, NAVAJAS, HOJAS DE AFEITAR, AGUJAS DE COSER, AGUJAS DE INYECTORES).

VENTAJAS Y DESVENTJAS DEL ACERO

VENTAJAS  Alta

resistencia  Uniformidad  Durabilidad  Ductilidad  Tenacidad  Elasticidad  Precisión dimensional

DESVENTAJAS Corrosión Calor,

fuego Pandeo elástico Fatiga