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Capítulo 7:

 Clasificación de los materiales. (Metales II: Aceros)

Continuando con los metales, este capítulo esta  enteramente dedicado al siguiente subgrupo de la lista de aleaciones férreas, los aceros, debido a que  actualmente tienen un lugar preponderante entre los materiales metálicos.

Acero.

Es una aleación de hierro y carbono, que puede contener otros elementos, en la que el contenido de carbono oscila entre 0.1 a 1.7 %, no rebasa el límite de su saturación al solidificar quedando todo él en solución sólida.

El carbono es el elemento principal que modifica las características mecánicas del acero, cuanto mayor es el porcentaje de carbono mayores serán la resistencia y la dureza del acero, pero también será más frágil y menos dúctil.

Clasificación de los aceros.

El Instituto del Hierro y del Acero clasifica los aceros en las siguientes series:

F-100 Aceros finos de construcción general.

F-200 Aceros para usos especiales.

F-300 Aceros resistentes a la corrosión y oxidación.

F-400 Aceros para emergencia.

F-500 Aceros para herramientas.

F-600 Aceros comunes.

Cada una de estas series de subdivide en grupos, obteniendo:

Grupo F-110 Aceros al carbono.

Grupo F-120 Aceros aleados de gran resistencia.

Grupo F-130  "                                                    "

Grupo F-140 Aceros aleados de gran elasticidad.

Grupo F-150 Aceros para cementar.

Grupo F-160 "                                "

Grupo F-170 Aceros para nitrurar.

Grupo F-210 Aceros de fácil mecanizado.

Grupo F-220 Aceros de fácil soldadura.

Grupo F-230 Aceros con propiedades magnéticas.

Grupo F-240 Aceros de alta y baja dilatación

Grupo F-250 Aceros de resistencia a la fluencia.

Grupo F-410 Aceros de alta resistencia.

Grupo F-420 "                                      "

Grupo F-430 Aceros para cementar.

Grupo F-510 Aceros al carbono para herramientas.

Grupo F-520 Aceros aleados.

Grupo F-530 "                     "

Grupo F-540 "                     "

Grupo F-550 Aceros rápidos.

Grupo F-610 Aceros Bessemer.

Grupo F-620 Aceros Siemens.

Grupo F-630 Aceros para usos particulares.

Grupo F-640 "                                            "

Formas comerciales del acero.

El acero que se emplea para la construcción mecánica y metálica tiene tres formas usuales: barras, perfiles y palastros.

Barras. Se obtienen en laminación y trefilado en hileras pudiendo obtener secciones de las siguientes formas:

Pletinas. Cuando el espesor es igual o menor de la décima    parte del ancho de la sección. Cuando el espesor es más delgado, se llaman flejes.

Media caña o pasamanos.

Triángulo

Cuadrado

Hexágono y 120 mm. El acero dulce con d £ 5 y grandes   

Redondo

Perfiles. Se obtienen por laminación, siendo su longitud de 4 a 12 m. los más corrientes son:

Doble T   Utilizadas como vigas las hay hasta de 600 mm de altura.

U  Forma vigas compuestas. Hasta 300mm de altura

Zeta  De dimensiones comprendidas entre 30 a 200 mm

Tubo  Que puede ser de sección cuadrada, circular, etc.

Aceros: composición química.

En el acero, además de hierro y carbono como elementos fundamentales, intervienen elementos accidentales, entre ellos el azufre y el fósforo, que dada su afinidad con el acero, son difíciles de eliminar, no obstante se reducen a proporciones inofensivas  (< 0.05 %); otros elementos facilitan la obtención, como el silicio y el manganeso que adicionados en pequeñas proporciones (0.2 a 0.9 %) evitan la oxidación del metal fundido, el resto  (97.5 a 99.5%) es hierro. Los aceros con esta composición se llaman aceros al carbono.

Atendiendo al porcentaje de contenido en carbono, estos aceros suelen denominarse como se indica en el siguiente cuadro:

Porcentaje de Carbono

Denominación

Resistencia

0.1 a 0.2

Aceros extrasuaves

38 - 48 Kg / mm2

0.2 a 0.3

Aceros suaves

48 - 55 Kg / mm2

0.3 a 0.4

Aceros semisuaves

55 - 62 Kg / mm2

0.4 a 0.5

Aceros semiduros

62 - 70 Kg / mm2

0.5 a 0.6

Aceros duros

70 - 75 Kg / mm2

0.6 a 0.7

Aceros extraduros

75 - 80 Kg / mm2

Aceros aleados y especiales.

Además de los elementos de los aceros al carbono, tienen adicionados elementos como: cromo, níquel, molibdeno, tungsteno, vanadio, etc., la adición de tales elementos modifica o mejora las propiedades del acero. Los efectos que proporciona cada uno de los elementos son los siguientes:

Azufre.

Se encuentra en los aceros como impureza, se toleran porcentajes hasta un 0.05 %, en caliente produce una gran fragilidad del acero, sus efectos perjudiciales pueden neutralizarse en parte con la adición del manganeso, que se combina con él formando sulfuro de manganeso. A veces se adiciona en proporciones de 0.1 a 0.3 % con un contenido mínimo de manganeso de 0.6 %, dando lugar a aceros llamados de fácil mecanización, que tienen menor resistencia, pero pueden ser trabajados con velocidades de corte doble que un acero corriente.

Cobalto.

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.

Forma carburos muy duros y comunica al mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, proporciona a los aceros características de inoxidables y refractarios.

Manganeso.

Se utiliza fundamentalmente como desoxidante y desulfurante de los aceros.

Molibdeno.

Junto con el carbono es el elemento más eficaz para endurecer el acero. Evita la fragilidad.

Níquel.

Aumenta la resistencia de los aceros, aumenta la templabilidad proporciona una gran resistencia a la corrosión.

Plomo.

El plomo no se combina con el acero, se encuentra en él en forma de pequeñísimos glóbulos, como si estuviese emulsionado, lo que favorece la fácil mecanización por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado, etc.) ya que el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0.15 y 0.30 % debiendo limitarse el contenido de carbono a valores inferiores al 0.5 % debido a que dificulta el templado y disminuye la tenacidad en caliente.

Silicio.

Se emplea como desoxidante en la obtención de los aceros, además les proporciona elasticidad. Si la proporción es elevada (1 a 5%) los aceros tienen buenas características magnéticas.

Tungsteno.

Forma con el hierro carburos muy complejos estables y durísimos, soportando bien altas temperaturas. En porcentajes del 14 al 18 %, proporciona aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de corte de loa aceros al carbono para herramientas.

Vanadio.

Posee una enérgica acción desoxidante y forma carburos complejos con el hierro, que proporcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción  y poder cortante en los aceros para herramientas.     

Toda esta información es sólo la punta del iceberg respecto a los aceros, sin embargo es más que suficiente material de estudio para un capítulo. En la próxima entrega, tendremos lo correspondiente a fundiciones, ferroaleaciones, aleaciones férreas especiales y conglomerados  férreos.                   

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