Calidad de Aceros

Cuando hablamos del acero tenemos que tener en cuenta que es un material súper versátil ya que según su pureza, sus aditivos aleados y los distintos tratamientos  que es sometido este metal puede ser duro o blando, resistente a la tracción, al desgaste, a la corrosión y al calor.

ACEROS ALEADOS

Cuando un acero esta aleado es porque compuesto por acero agregándole varios elementos los cuales sirven para poder mejorar las propiedades mecánicas, físicas, y químicas especiales. Los aceros aleados se subdividen a su vez en aceros de calidad y en aceros finos:

Aceros de calidad.

Son aquellos que presentan buen comportamiento frente a la tenacidad, control de tamaño de grano o a la formabilidad. Estos aceros no se suelen destinar a tratamientos de temple y revenido, o al de temple superficial. En lo que respecta a características superficiales, soldabilidad, conformación en frio y en caliente, están fabricados con gran cuidado.

Aceros finos.

Estos aceros poseen un bajo contenido de inclusiones no metálicas. Los aceros finos aleados tienen un límite de fluencia muy garantizado de 420 N/mm2 como mínimo. Se funden con el mayor cuidado consiguiéndose así una textura especialmente uniforme.

Los efectos de la aleacion son:

·         Mayor resistencia y dureza

·         Mayor resistencia al impacto

·         Mayor resistencia al desgaste

·         Mayor resistencia a la corrosion

·         Mayor resistencia a altas temperaturas

·         Penetración de temple (aumento de la profundidad a la cual el acero puede endurecer)

ALEACIONES

·    Aluminio: Actúa Aluminiocomo desoxidante para el acero fundido y produce un acero de Grano Fino.

·        Azufre: Normalmente es una impureza y se mantiene a un bajo nivel. Sin embargo, alguna veces se agrega intencionalmente en grandes cantidades (0,06 a 0,30%) para aumentar la maquinabilidad (habilidad para ser trabajado mediante cortes) de los aceros de aleación y al carbono.

·         Boro: Aumenta la templabilidad (la profundidad a la cual un acero puede ser endurecido).

·     Cromo: Aumenta la profundidad del endurecimiento y mejora la resistencia al desgaste y corrosión. Su adición origina la formación de diversos carburos de cromo que son muy duros; sin embargo, el acero resultante es más dúctil que un acero de la misma dureza producida simplemente al incrementar su contenido de carbono. La adición de cromo amplía el intervalo crítico de temperatura.

·        Cobre: Mejora la resistencia a la corrosion. 

·        Manganeso: Elemento básico en todos los aceros comerciales; el manganeso se agrega a todos los aceros como agente de desoxidación y desulfuración, pero si el contenido de manganeso es superior a 1%, el acero se clasifica como un acero aleado al manganeso. Además de actuar como desoxidante, neutraliza los efectos nocivos del azufre, facilitando la laminación, moldeo y otras operaciones de trabajo en caliente. Aumenta también la penetración de temple y contribuye a su resistencia y dureza. Reduce el intervalo crítico de temperaturas.

·      Molibdeno: Mejora las propiedades del tratamiento térmico. Su aleación con acero forma carburos y también se disuelve en ferrita hasta cierto punto, de modo que intensifica su dureza y la tenacidad. El molibdeno abate sustancialmente el punto de transformación. Debido a este abatimiento, el molibdeno es ideal para optimizar las propiedades de templabilidad en aceite o en aire. Excepto el carbono, es el que tiene el mayor efecto endurecedor y un alto grado de tenacidad. Otorga gran dureza y resistencia a altas temperaturas.

·   Níquel: Mejora las propiedades del tratamiento térmico reduciendo la temperatura de endurecimiento y distorsión al ser templado. La aleación con níquel amplía el nivel crítico de temperatura, no forma carburos u óxidos. Esto aumenta la resistencia sin disminuir la ductilidad. El cromo se utiliza con frecuencia junto con el níquel para obtener la tenacidad y ductilidad proporcionadas por el níquel, y la resistencia al desgaste y la dureza que aporta el cromo.

·     Silicio: Se emplea como desoxidante y actúa como endurecedor en el acero de aleación. Cuando se adiciona a aceros de muy baja cantidad de carbono, produce un material frágil con baja pérdida por histéresis y alta permeabilidad magnética. El silicio se usa principalmente, junto con otros elementos de aleación como manganeso, cromo y vanadio, para estabilizar los carburos.

·     Titanio: Se emplea como un desoxidante y para inhibir el crecimiento granular. Aumenta también la resistencia a altas temperaturas.

·    Tungsteno: Se emplea en muchos aceros de aleación para herramientas. aún estando candente o al rojo; les otorga una gran resistencia al desgaste y dureza a altas temperaturas.

·   Vanadio: El vanadio es un fuerte desoxidante y promueve un tamaño fino de grano, mejorando la tenacidad del acero. El acero al vanadio es muy difícil de suavizar por revenido, por ello se lo utiliza ampliamente en aceros para herramientas. Imparte dureza y ayuda en la formación de granos de tamaño fino. Aumenta la resistencia al impacto (resistencia a las fracturas por impacto) y a la fatiga.

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Clasificación del Acero en Función de su Uso (3ra Parte)

ACERO ESTRUCTURAL

El acero estructural es uno de los materiales básico utilizado en la construcción de estructuras, tales como edificios industriales y comerciales, puentes y muelles.

Es relativamente barato de fabricar y es el material más fuerte y más versátil disponible para la industria de la construcción. Es un acero laminado en caliente con límite de fluencia de 250 mega pascales eso es igual a 2549kg/cm2. En los aceros al carbono comunes, el hierro constituye más del 95%. Pueden estar presentes en pequeñas cantidades; azufre, oxigeno, silicio, nitrógeno, fosforo, manganeso, aluminio, cobre y níquel 

Propiedades y cualidades del acero estructural 

Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 250 mega pascales (2549 kg/cm 2 ).

Propiedades y cualidades del acero estructural: su alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma, soldabilidad, ductilidad, incombustible, pero a altas temperaturas sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas, buena resistencia a la corrosión en condiciones normales.
El acero es más o menos un material elástico, responde teóricamente igual a la compresión y a la tensión, sin embargo con bastante fuerza aplicada, puede comenzar a comportarse como un material plástico, pero a diferencia de los materiales plásticos a máximas solicitaciones romper?, pero su comportamiento plástico en tales situaciones como un terremoto, la fase plástica es útil, ya que da un plazo para escapar de la estructura.

CLASIFICACIÓN DEL ACERO ESTRUCTURAL
El acero estructural, según su forma, se clasifica en:
a. Perfiles estructurales: Los perfiles estructurales son piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo.
b. Barras: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños.
c. PLANCHAS: Las planchas de acero estructural son productos planos de acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente.

Aceros para Hormigón – Acero de refuerzo para armaduras
– Barras corrugadas
– Alambrón
– Alambres trefilados ( lisos y corrugados)
– Mallas electro soldables de acero – Mallazo
– Armaduras básicas en celosía.
– Alambres, torzales y cordones para hormigón pretensado.
– Armaduras pasivas de acero
– Redondo liso para Hormigón Armado
– Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo sísmico.
Para estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y corrugadas, con diámetros que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo común en una armadura de hormigón es que difícilmente superen los 32mm. Además el acero de refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadas o mallazo constituidos por alambres de diámetros entre 4mm a 12mm.

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU COMPOSICIÓN:

Acero carbonizado: es la aplicación de un recubrimiento de zinc a una lámina, solera, alambre o productos metálicos prefabricados de hierro o acero, para protegerlo contra muchos tipos de corrosión.

 Acero inoxidable: son acero de alta aleación que contiene más del 10% de cromo. Se caracteriza por su resistencia al calor, a la oxidación y la corrosión. Resistencia a tensión, o límite de fluencia de los aceros usados en nuestro país.

VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL

 Tiene una gran firmeza.- La gran firmeza del acero por la unidad de peso significa que el peso de las estructura se hallará al mínimo, esto es de mucha eficacia en puentes de amplios claros.

Semejanza.- Las propiedades del acero no cambian perceptiblemente con el tiempo.

Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran unos tiempos indefinidos.

 Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.

Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.

DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL

 Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente.

Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios.

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Clasificación del Acero en Función de su Uso (2da Parte)

ACERO GRADO HERRAMIENTA

Los aceros herramienta son generalmente aceros de alta aleación utilizados para la fabricación de piezas que requieran alta resistencia al desgaste y/o al impacto. Generalmente usados en la fabricación de troqueles , cuchillas , dados sujetos a choques térmicos, moldes , herramientas para prensas de extrusión , dados de forja, insertos , camisas , rodos de laminación, etc.

Existen varias clasificaciones según la aplicación que se desea dentro de los aceros herramienta. Estas clasificaciones designadas por la AISI / SAE son las siguientes.

Aceros por endurecimiento al agua		W
Resistencia al impacto		S
Trabajo en frío
-endurecimiento en aceite		O
-aleación medio endurecimiento al aire		A
-alto carbón , alto cromo		D
Trabajo en caliente		H
Alta velocidad (aceros rápidos)
-base de tungsteno		T
-base de molibdeno		M
Propósitos especiales		L, f, p

PROPIEDADES REQUERIDAS EN LOS ACEROS HERRAMIENTAS

Trabajo en frio

• Resistencia al desgaste
• Resistencia a la compresión (dureza )
• Tenacidad (resistencia a la fractura o distorsión)
• Estabilidad dimensional
• Maquinabilidad
• Facilidad de afilar , rectificar , pulir

Trabajo en caliente

• Dureza al rojo
• Resistencia al revenido (sin control)
• Resistencia al impacto
• Resistencia a la abrasión
• Resistencia a choques térmicos
•  Maquinabilidad

CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES DEL ACERO GRADO HERRAMIENTA

Aceros herramienta para trabajo en frio

D-2

Empleado en herramientas de alta resistencia al desgaste en combinación con una moderada tenacidad, piezas para cortar, embutir troquelar, rodillos formadores, moldes para porcelana y refractarios, etc.

D-3

Acero de alta resistencia al desgaste y baja tenacidad adecuado para corte de placa delgada, rodillos de trabajo, dados cortadores, cuchillas, peines, punzones, calibradores, dados roscadores.

A-2

Acero que combina una adecuada tenacidad con buena resistencia al desgaste, dados extrusores, dados cortadores, rodillos formadores, discos cortadores, mandriles, etc.

O-1

Acero de uso general, buena dureza superficial, resistencia al desgaste adecuada, fácil de templar y maquinar, dados p/molde de plástico, dados formadores y dobladores, cuchillas p/papel, rimas, dados acuñadores, etc.

Plata w-1

Acero al carbono que alcanza durezas de hasta 58 – 60 hrc., después de templado y revenido, ideal para resortes, cepillos, postes de troquel, remachadoras, limas, dados de forja, brocas, punzones, esquinadores, etc.

P20+Ni

Acero en excelente pulido propiedades ópticas con buen maquinado, ya no es necesario pre maquinar grandes placas para mandar luego a tratamiento térmico. El contenido de níquel aumenta la templabilidad.

Aceros herramienta para trabajo en caliente

L-6

Acero adecuado para inyección de plástico, de fácil soldabilidad, empleado en la industria refractaria, dados cortadores, discos cortadores, dados formadores, sierras de corte de madera, punzones, etc.

H-13

Acero con adecuada resistencia al desgaste en caliente, debido a su resistencia a la fatiga térmica, es adecuado para su uso en moldes fundición refrigerados, dados extrusores para aluminio y latón, cuchillas, dados forjadores, etc.

Aceros herramienta para trabajo a impacto

S-7

Acero con excelente combinación de tenacidad y resistencia al desgaste empleado en servicio pesado formado/cortado, dados formadores, cuchillas, punzones, dados cabeceadores en caliente, recortadoras, remachadoras.

S-1

Acero para punzonar con máxima tenacidad y resistencia al choque, dados cabeceadores para tornillos, cortadores de tubo, brocas para concreto, rodillos expansores, dados formadores, herramientas neumáticas, etc.

Aceros herramienta alta velocidad

M-2

Acero adecuado para herramientas de corte, punzones, brocas, machuelos, seguetas, sierras cinta, end mills, rimas buriles, herramientas formadoras, peines, machuelos, herramientas para mandrilado, etc.

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Clasificación del Acero en Función de su Uso

ACERO GRADO MAQUINARIA

Los aceros maquinaria son generalmente aceros de baja aleación utilizados para la construcción o reparación de maquinaria en general. Existen varias familias de Aceros Maquinaria designados así en función a los elementos aleantes de mayor presencia en su composición química. Las familias más conocidas son:

• Aceros al Carbono
• Aceros al Níquel
• Aceros al Cromo-Níquel
• Aceros al Molibdeno
• Aceros al Cromo-Níquel- Molibdeno
• Aceros al Silicio-Manganeso

Los aceros maquinaria como su nombre lo indica, sirven para infinidad de aplicaciones, sin embargo algunas de las piezas que comúnmente se fabrican con estos tipos de aceros son: Ejes, Engranes, Guías, Tornillos sin fin , Bujes, Tornillos , Pines , Sellos, Rodos, etc.

Características y Aplicaciones del Acero Grado Maquinaria

ACERO 1018

Acero no aleado de cementación para uso en partes de maquinaria. Acero generalmente estirado en frio, piñones, tornillos sin fin, pernos de dirección, pernos de cadena, catarinas, etc.

ACERO 1045

Acero no aleado empleado en flechas y partes de maquinaria. Adecuado para temple superficial, flechas, piñones, engranes, pernos, tornillos, semiejes, ejes, cigüeñales, etc.

ACERO 1060

Acero para uso construcción de maquinaria. Con adecuada respuesta al temple, resistencia al desgaste, discos de embrague, ejes de transmisión, portaherramientas, implementos agrícolas, etc.

ACERO 12L14

Acero con adiciones de plomo con excelente maquinabilidad. Empleado en tornos automáticos para alta producción (estirado en frio). Bujes, coples, conexiones de mangueras hidráulicas, tornillería, etc.

ACERO 4140R

Piezas que requieren elevada resistencia de tracción y alta tenacidad, cigüeñales, engrandes de transmisión, ejes, bielas, porta insertos, partes para bombas, espárragos, etc.

ACERO 4140T

Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con dureza de trabajo.

ACERO 4320

Acero al cr ni mo, para piezas de dimensiones medias con resistencia y tenacidad elevadas después de cementadas y templadas, engranes, coronas, piñones, uniones universales, etc.

ACERO 4340R

Acero al cr-ni-mo, recocido de alta templabilidad adecuado para flechas y engranes de grandes secciones donde se requiere alta ductilidad y resistencia al choque, flechas de transmisión, cuchillos, punzones, etc.

ACERO 4340T

Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con dureza de trabajo.

ACERO 8620

Acero para piezas que requieren alta dureza superficial y núcleo tenaz mediante cementación y carbonitruracion, es el de mayor uso en la fabricación de engranes, piñones, satélites, planetarios, etc.

ACERO 9840R

Acero al cr-ni-mo, de fácil temple para fabricación de partes sujetas a gran esfuerzo de fatiga, engranes, sinfines, flechas, piñones, husillos, espárragos, pernos, levas, tornillos opresores, etc.

ACERO 9840T

Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con dureza de trabajo.

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Clasiificacion del Acero por sus Propiedades (3ra Parte)

EL ACERO GALVANIZADO

Galvanizar es recubrir con zinc fundido la superficie del acero para protegerlo de la corrosión. El zinc es el recubrimiento metálico más utilizado por su capacidad de sacrifico para proteger el acero base.

Existen dos métodos básicos para obtener el acero galvanizado: galvanización por inmersión en caliente (hot dip) y electrodeposición o galvanizado electrolítico. De allí se derivan toda una gama de productos que hacen del acero galvanizado un producto de múltiples posibilidades.

• Inmersión en caliente (Hot dip): el proceso consiste básicamente sumergir el acero a recubrir, en una cuba donde se encuentra el zinc fundido. Se utilizan diferentes tipos de aleaciones de zinc con otros metales.

• Galvanizado tradicional 99.9 % zinc: Es el sistema de galvanización más utilizado en el mundo. Se pude realizar en líneas de galvanización en continuo, o en procesos por piezas, llamados en batch.

• Galvano-recocido con recubrimiento hierro-zinc:  Se obtiene por el proceso de inmersión en caliente. Inmediatamente después de pasar por el baño de zinc fundido, la lámina galvanizada se precalienta a 500º C lo cual hace que el hierro se difunda en la capa de zinc, formando así un recubrimiento completo de aleación hierro-zinc. Comercialmente se conoce como “galvannealed”.

• 45% Zinc y 55% aluminio o galvalume: Consiste en recubrir la lámina de acero con una aleación de Zinc al 45% y Aluminio 55% para obtener una mejor resistencia a la corrosión, al combinarse la capacidad de sacrificio del zinc con la resistencia a la corrosión del aluminio.

• 95% Zinc y 5% aluminio o galfan: Posee características similares a la anterior. El porcentaje de la aleación cambia a 95% de Zinc y 5% Aluminio.

• Aleaciones de zinc y otros metales: Últimamente se han desarrollado otros tipos de lámina recubierta con aleaciones como (Zn-Ni), (Zn-Ni-Co), (Zn-Co-Cr), (Zn-Co-Mo). También se utiliza la llamada recubierta con aleación doble capa que consiste en una aleación de Zn-Ni en la capa inferior para resistencia mejorada a la corrosión y la capa superior es una aleación de Zn-Fe para mejorar la soldabilidad.

• Electrodeposición: A diferencia del sistema por inmersión en caliente, aquí el proceso para aplicar el zinc utiliza la corriente eléctrica en un sistema electroquímico. Manual Técnico del Acero Galvanizado 4

• Galvanizado electrolítico: La lámina se transporta en forma continua a través del tanque de galvanización y electroquímicamente se le aplica un recubrimiento de zinc. En el tanque de galvanización se recubre por medio de corriente eléctrica. La electrogalvanización se lleva a cabo a temperatura normal y alta velocidad, por lo que aún después de galvanizar, los productos retienen virtualmente todas las propiedades básicas del metal base, conservando así excelentes características mecánicas para trabajarla. Sin embargo, debido a su recubrimiento de zinc relativamente bajo (3 a 40 g/m2 por cada lado), es menos resistente a la corrosión que la galvanizada por inmersión en caliente.

Ventajas del Galvanizado

El galvanizado presenta una serie de ventajas que no es posible encontrar en otros tipos de recubrimiento.

·         Bajo costo versus vida útil.

·         Bajo nivel de corrosión.

·         Recubrimiento adherido metalúrgicamente al acero.

·         Fácil de inspeccionar.

·         Gran resistencia a daños mecánicos.

·         Brinda estética y durabilidad.

·         Resistencia a la abrasión.

·         Duración del material sin mantenimiento, aproximadamente de 30 años y superior en condiciones normales de exposición y utilización.

·         Triple Protección: barrera física, protección electroquímica y autocurado.

Aplicaciones

·         Industria de la construcción (Estructuras, escaleras, barandillas, puentes, andamios, vallas).

·         Instalaciones industriales (naves industriales, estructuras, tuberías, depósitos industriales).

·         Electricidad y telecomunicaciones (torres y subestaciones eléctricas, antenas de telefonía, repetidoras de televisión).

·         Mobiliario Urbano (Faros, semáforos, contenedores, bancas, marquesinas, instalaciones de parques, canchas y jardines, postes, gradas, juegos mecánicos, juegos infantiles, porterías, plataformas.

·         Agricultura y Ganadería (invernaderos, contenedores, corrales, almacenes, establos, instalaciones avícolas, cercas y equipos de irrigación).

·         Obras públicas y viales (defensas de contención, postes, señalética, puentes, señalización vial).

·         Transporte (estaciones, paraderos, embarcaderos, partes de la construcción naval, almacenes).

Proceso del Galvanizado

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