La clasificación del acero se puede determinar en función de sus características,
las mas conocidas son la clasificación del acero por su composición química y por sus propiedades o clasificación del acero por su uso; cada una de estas clasificaciones a la vez se subdivide o hace parte de otro grupo de clasificación.
En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.
La amplia aplicación de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentran resumidas en los tres grupos siguientes:
1.4 Ensayos No destructivos: (Por orden de importancia)
- Rayos X.
- Rayos Gamma: Se usa un isótopo reactivo, uso de radiografías.
- Ultrasonidos.
- Partículas magnéticas.
- Líquidos penetrantes.
- Corrientes Inducidas.
- Magnéticos.
- Sónicos: Es el más utilizado, un mat. sin grietas tiene un sonido agudo; si el mat. tiene grietas el sonido es más grave.
En forma de película, como protector del cobre, del hierro y de los diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva.
Se utiliza para disminuir la fragilidad del vidrio, en el estañado de hilos conductores y, aleado con niobio, en la preparación de semiconductores.
Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentífricos (SnF2 ) y pigmentos.
Se utiliza en la preparación de importantes aleaciones como bronce (el estaño y cobre) y metal de tipografía (estaño, plomo y antimonio).
Se usa también, en aleación con el titanio en la industria aeroespacial y como ingrediente en algunos insecticidas.
El sulfuro estánnico, conocido también como mosaico de oro, se usa en forma de polvo para dar aspecto metálico a objetos de madera o de resina.
El plomo es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb (del Latín, Plumbum), y su número atómico es 82 , es un metal pesado de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a 16°C, de color azuloso, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 327,4°C y hierve a 1.725°C.
Usos industriales
El plomo también se empleaba en la antigua roma como recubrimiento en tejados de viviendas.
Su utilización como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión, de internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo adecuada. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos.
El uso del plomo en pigmentos sintéticos o artificiales ha sido muy importante, pero está decreciendo en volumen.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.
Según los fines a los que se destinan en la industria, se clasifican en aleaciones para forja y en aleaciones para moldeo. Para identificarlas tienen las siguientes nomenclaturas generales según la norma ISO 1190-1:1982 o su equivalente UNE 37102:1984.Ambas normas utilizan el sistema UNS (del inglés Unified Numbering System).
Este elemento es poco abundante en la corteza terrestre pero se obtiene con facilidad. Una de sus aplicaciones más importantes es el galvanizado del acero. Es un elemento químico esencial.
Es un metal de color blanco azulado que arde en aire con llama verde azulada. El metal presenta una gran resistencia a la deformación plástica en frío que disminuye en caliente, lo que obliga a laminarlo por encima de los 100°C. No se puede endurecer por acritud y presenta el fenómeno de fluencia a temperatura ambiente al contrario que la mayoría de los metales y aleaciones y pequeñas cargas provocan deformaciones no permanentes.
Piezas de fundición inyectada en la industria de automoción.Metalurgia de metales preciosos y eliminación de la plata del plomo.
Sus principales aplicaciones son en aleaciones con magnesio utilizado para motores de avión. Tiene un potencial muy grande de poder ser utilizado en el futuro como combustible nuclear pero esa aplicación todavía está en fase de desarrollo. Existe más energía encerrada en núcleos de los átomos de torio existente en la corteza terrestre que en todo el petróleo, carbón y uranio de la Tierra.
El torio en estado puro, es un metal blanco-plata que se oxida con mucha lentitud. Si se reduce a un polvo muy fino y se calienta, arde emitiendo una luz blanca deslumbrante.
El torio pertenece a la familia de las substancias radioactivas, lo que significa que su núcleo es inestable y que en un lapso de tiempo más o menos largo se transforma en otro elemento
Se incorpora al tungsteno metálico para fabricar filamentos de lámparas eléctricas,
Para aplicaciones en material cerámico de alta temperatura,
Para la fabricación de lámparas electrónicas,
Para fabricar electrodos especiales de soldadura, aleado con Tungsteno (Wolframio) creando la aleacción con más alto punto de fusión existente, cerca de los 4000º
Como agente de aleación en estructuras metálicas,
Como componente básico de la tecnología del magnesio,
Se utiliza en la industria electrónica como detector de oxígeno.
El óxido ThO2 se usa para los electrodos y filamentos ligeros, para controlar el tamaño de grano del wolframio usado en las lámparas eléctricas y para fabricar crisoles de laboratorio para altas temperaturas y también como catalizador en la conversión del amoníaco en ácido nítrico, en la obtención de hidrocarburos a partir del carbono, en las operaciones de cracking del petróleo y en la producción de ácido sulfúrico.
Los vidrios que contienen óxido de torio el tiene un alto índice de refraccion y una baja dispersión por lo que se utilizan en la fabricación de lentes de calidad para cámaras e instrumentos científicos.
Fue Benjamin Huntsman el que desarrolló un procedimiento para fundir hierro forjado con carbono, obteniendo de esta forma el primer acero conocido.
En 1856, Sir Henry Bessemer, hizo posible la fabricación de acero en grandes cantidades, pero su procedimiento ha caído en desuso, porque solo podía utilizar hierro que contuviese fósforo y azufre en pequeñas proporciones.
En 1857, Sir William Siemens ideó otro procedimiento de fabricación industrial del acero, que es el que ha perdurado hasta la actualidad, el procedimiento Martin Siemens, por descarburación de la fundición de hierro dulce y óxido de hierro. Siemens había experimentado en 1878 con la electricidad para calentar los hornos de acero, pero fue el metalúrgico francés Paul Héroult —coinventor del método moderno para fundir aluminio— quien inició en 1902 la producción comercial del acero en hornos eléctricos.
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.
En 2007 se utilizan algunos metales y metaloides en forma de ferroaleaciones, que, unidos al acero, le proporcionan excelentes cualidades de dureza y resistencia.En muchas regiones del mundo, el acero es de gran importancia para la dinámica de la población, industria y comercio.
- Ferrita (hierro-α. blando)
- Cementita (carburo de hierro. Fe3C)
- Perlita (88% ferrita, 12% cementita)
- Ledeburita (ferrita - cementita eutectica, 4.3% carbón)
- Bainita
- Martensita
Tipos de aceroAcero al carbono (0,03-2.1% C)Acero corten (para intemperie)Acero inoxidable (aleado con cromo)Acero microaleado («HSLA», baja aleación alta resistencia)Acero rápido (muy duro, tratamiento térmico)
Otras aleaciones Fe-CHierro dulce (prácticamente sin carbón)Fundición (>2.1% C)Fundición dúctil (grafito esferoidal)
En el diagrama de equilibro, o de fases, Fe-C se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por métodos diversos.
Hasta los 911 °C, el hierro ordinario, cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y recibe la denominación de hierro α o ferrita. Es un material dúctil y maleable responsable de la buena forjabilidad de las aleaciones con bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los 770 °C (temperatura de Curie a la que pierde dicha cualidad). La ferrita puede disolver muy pequeñas cantidades de carbono.
Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el sistema cúbico centrado en las caras (FCC) y recibe la denominación de hierro γ o austenita. Dada su mayor compacidad la austenita se deforma con mayor facilidad y es paramagnética.
Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en el sistema cúbico centrado en el cuerpo y recibe la denominación de hierro δ que es en esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red mayor por efecto de la temperatura.
A mayor temperatura el hierro se encuentra en estado líquido.
Si se añade carbono al hierro, sus átomos podrían situarse simplemente en los instersticios de la red cristalina de éste último; sin embargo en los aceros aparece combinado formando carburo de hierro (Fe3C), es decir, un compuesto químico definido y que recibe la denominación de cementita de modo que los aceros al carbono están constituidas realmente por ferrita y cementita.
Clasificación de Acero por su composición química:
- Acero al carbono Se trata del tipo básico de acero que contiene menos del 3% de elementos que no son hierro ni carbono.
- Acero de alto carbono que contiene mas de 0.5% de carbono.
- Acero de bajo carbono que contiene menos de 0.3% de carbono.
- Acero de mediano carbono que contiene entre 0.3 y 0.5% de carbono.
- Acero de aleación que contiene otro metal que fue añadido intencionalmente con el fin de mejorar ciertas propiedades del metal.
- Acero inoxidable Tipo de acero que contiene mas del 15% de cromo y demuestra excelente resistencia a la corrosión.
Clasificación del acero por su contenido de Carbono:
- Aceros Extra-suaves: el contenido de carbono varia entre el 0.1 y el 0.2 %
- Aceros Suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %
- Aceros Semi-suaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 %
- Aceros Semi-duros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 %
- Aceros Duros: la presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 %
- Aceros Extraduros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 07 %
Clasificación del Acero por sus propiedades
- Aceros especiales
- Aceros inoxidables.
- Aceros inoxidables ferríticos.
- Aceros Inoxidables austeníticos.
- Aceros inoxidables martensíticos
- Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes.
- Acero Galvanizado (Laminas de acero revestidas con Zinc)
Clasificación del Acero en función de su uso:
- Acero para herramientas: acero diseñado para alta resistencia al desgaste, tenacidad y fuerza, en general el contenido de carbono debe ser superior a 0.30%, pero en ocasiones también se usan para la fabricación de ciertas herramientas, aceros con un contenido de carbono más bajo (0.1 a 0.30%); como ejemplo para fabricar una buena herramienta de talla el contenido de carbono en el acero debe ser de 0.75%, y la composicion del acero en general para este tipo de herramientas debe ser: carbono 0.75 %, silicio 0.25 %, manganeso 0.42 %, potasio 0.025 %, sulfuro 0.011 %, cromo 0.03 %, niquel 2.60 %
- Acero para la construcción el acero que se emplea en la insustria de la construcción, bien puede ser el acero de refuerzo en las armaduras para estructuras de hormigón, el acero estructural para estructuras metálicas, pero tambien se usa en cerramientos de cahapa de acero o elementos de carpinteria de acero.Acero Estructural o de refuerzo ver mas sobre acero estructural
Clasificación del Acero para construcción acero estructural y acero de refuerzo:
De acuerdo a las normas técnicas de cada país o región tendrá su propia denominación y nomenclatura, pero a nivel general se clasifican en:- Barras de acero para refuerzo del hormigón: Se utilizan principalmente como barras de acero de refuerzo en estructuras de hormigón armado.
- A su vez poseen su propia clasificación generalmente dada por su diámetro, por su forma, por su uso:
- Barra de acero liso
- Barra de acero corrugado.
- Barra de acero helicoidal se utiliza para la fortificación y el reforzar rocas, taludes y suelos a manera de perno de fijación
- Malla de acero electro soldada o malla
- Perfiles de Acero estructural laminado en caliente
- Ángulos de acero estructural en L
- Perfiles de acero estructural tubular: a su vez pueden ser en forma rectangular, cuadrados y redondos.
- Perfiles de acero Liviano Galvanizado : Estos a su vez se clasifican según su uso, para techos, para tabiques, etc.
- Composición quimica del Acero Galvanizado: 0.15% Carbono, 0.60% Manganeso, 0.03% Potasio, 0.035% Azufre.
- Composición del Acero Inoxidable: es un acero aleado que debe contener al menos un 12% de Cromo y dependiendo de los agentes exteriores corrosivos a los que va ha estar expuesto debe contener otros elementos como el niquel, el molibdeno y otros.
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Y DESTRUCTIVOS
Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de nondestructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada.En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.
La amplia aplicación de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentran resumidas en los tres grupos siguientes:
- Defectología. Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas.
- Caracterización. Evaluación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas.
- Metrología. Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.
Clasificación de los ensayos:
1.1 Ensayos de características
- Químico: Determinar la composición de los materiales.
- Estructuras: - Cristales: Determinar la cristalización, se realiza mediante un microscopio electrónico.
- Microscópicos: Determinar el grano.
- Macroscópicos: Determinar la fibra
- Térmicos: Puntos de fusión.
- Puntos críticos: Constituyentes: (Ej. Carburo de ...)
1.2 Ensayos destructivos: (E.D.)
Ensayos de propiedades mecánicas: Estáticos:- Durezas
- Tracción
- Compresión
- Cizalladura
- Flexión
- Pandeo
- Fluencia
- Dinámicos
- Resistencia al choque
- Desgaste
- Fatiga
1.3 Ensayos tecnológicos:
Determina. el comportamiento de los mat. ante operaciones industriales Doblado, Plegado, Forja, Embutición, Soldadura, Laminación,...1.4 Ensayos No destructivos: (Por orden de importancia)
- Rayos X.
- Rayos Gamma: Se usa un isótopo reactivo, uso de radiografías.
- Ultrasonidos.
- Partículas magnéticas.
- Líquidos penetrantes.
- Corrientes Inducidas.
- Magnéticos.
- Sónicos: Es el más utilizado, un mat. sin grietas tiene un sonido agudo; si el mat. tiene grietas el sonido es más grave.
El ESTAÑO
Elemento quimico de numero atomico 50 y símbolo Sn. Es un metal plateado, maleable, que no se oxida fácilmente con el aire y es resistente a la corrocion. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión. El estaño se obtiene principalmente a partir del mineral casiteria en donde se presenta como óxido.Caracteristicas principales
El estaño es un metal dúctil, maleable (hasta los 200 ºC en que se vuelve «agrio» y pierde esta característica) y pulimentable que puede laminarse fácilmente para obtener papel de estaño. Es de color blanco argentino y al doblarlo emite un ruido llamado «grito del estaño» debido a la ruptura de los cristales. Tiene una buena resistencia a la corrosión — resiste la acción de productos lácteos, zumos y carburantes por lo que se ha utilizado para el estañado de envases de acero (hojalata).El metal reacciona con el cloro y el oxígeno y desplaza al hidrógeno en ácidos diluidos.El estaño es superconductor por debajo de 3,72 K.Aleaciones
Su aleación con plomo (50% plomo y 50% estaño) forma la soldadura, utilizado para soldar conductores electrónicos, por su baja temperatura de fusión, que lo hace ideal para esa aplicación ya que facilita su fundición y disminuye las probabilidades de daños en los circuitos y piezas electrónicas. También participa en el bronce.Usos
El estaño tiene usos ampliamente difundidos e interviene en centenares de procesos industriales.En forma de película, como protector del cobre, del hierro y de los diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva.
Se utiliza para disminuir la fragilidad del vidrio, en el estañado de hilos conductores y, aleado con niobio, en la preparación de semiconductores.
Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentífricos (SnF2 ) y pigmentos.
Se utiliza en la preparación de importantes aleaciones como bronce (el estaño y cobre) y metal de tipografía (estaño, plomo y antimonio).
Se usa también, en aleación con el titanio en la industria aeroespacial y como ingrediente en algunos insecticidas.
El sulfuro estánnico, conocido también como mosaico de oro, se usa en forma de polvo para dar aspecto metálico a objetos de madera o de resina.
EL PLOMO
El plomo es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb (del Latín, Plumbum), y su número atómico es 82 , es un metal pesado de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a 16°C, de color azuloso, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 327,4°C y hierve a 1.725°C.
Usos industriales
El plomo también se empleaba en la antigua roma como recubrimiento en tejados de viviendas.
Su utilización como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión, de internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo adecuada. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos.
El uso del plomo en pigmentos sintéticos o artificiales ha sido muy importante, pero está decreciendo en volumen.
EL COBRE
Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, caracterizada por ser los mejores conductores de electricidad. Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.
Aleaciones y tipos de cobre
Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas. El cobre se alea principalmente con los siguientes elementos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si, Cd, Cr y otros en menor cuantía.Según los fines a los que se destinan en la industria, se clasifican en aleaciones para forja y en aleaciones para moldeo. Para identificarlas tienen las siguientes nomenclaturas generales según la norma ISO 1190-1:1982 o su equivalente UNE 37102:1984.Ambas normas utilizan el sistema UNS (del inglés Unified Numbering System).
El ZINC
El zinc o cinc es un elemento químico de número atómico 30 y símbolo Zn situado en el grupo 12 de la tabla periódica.Este elemento es poco abundante en la corteza terrestre pero se obtiene con facilidad. Una de sus aplicaciones más importantes es el galvanizado del acero. Es un elemento químico esencial.
Es un metal de color blanco azulado que arde en aire con llama verde azulada. El metal presenta una gran resistencia a la deformación plástica en frío que disminuye en caliente, lo que obliga a laminarlo por encima de los 100°C. No se puede endurecer por acritud y presenta el fenómeno de fluencia a temperatura ambiente al contrario que la mayoría de los metales y aleaciones y pequeñas cargas provocan deformaciones no permanentes.
Aplicaciones
La principal aplicación del zinc —cerca del 50% del consumo anual— es el galvanizado del acero para protegerlo de la corrosión, protección efectiva incluso cuando se agrieta el recubrimiento ya que el zinc actúa como ánodo de sacrificio. Otros usos incluyenBaterías de Zn-AgO usadas en la industria aeroespacial para misiles y cápsulas espaciales por su óptimo rendimiento por unidad de peso y baterías zinc-aire para computadoras portátiles.Piezas de fundición inyectada en la industria de automoción.Metalurgia de metales preciosos y eliminación de la plata del plomo.
EL TORIO
El torio es un elemento químico, de símbolo Th y número atómico 90. Es un elemento de la serie de los actínidos que se encuentra en estado natural en los minerales monazita, torita y troyanita.Sus principales aplicaciones son en aleaciones con magnesio utilizado para motores de avión. Tiene un potencial muy grande de poder ser utilizado en el futuro como combustible nuclear pero esa aplicación todavía está en fase de desarrollo. Existe más energía encerrada en núcleos de los átomos de torio existente en la corteza terrestre que en todo el petróleo, carbón y uranio de la Tierra.
El torio en estado puro, es un metal blanco-plata que se oxida con mucha lentitud. Si se reduce a un polvo muy fino y se calienta, arde emitiendo una luz blanca deslumbrante.
El torio pertenece a la familia de las substancias radioactivas, lo que significa que su núcleo es inestable y que en un lapso de tiempo más o menos largo se transforma en otro elemento
Aplicaciones del torio
Aparte de su incipiente uso como combustible nuclear el torio metálico o alguno de sus óxidos se utilizan en las siguientes aplicaciones:Se incorpora al tungsteno metálico para fabricar filamentos de lámparas eléctricas,
Para aplicaciones en material cerámico de alta temperatura,
Para la fabricación de lámparas electrónicas,
Para fabricar electrodos especiales de soldadura, aleado con Tungsteno (Wolframio) creando la aleacción con más alto punto de fusión existente, cerca de los 4000º
Como agente de aleación en estructuras metálicas,
Como componente básico de la tecnología del magnesio,
Se utiliza en la industria electrónica como detector de oxígeno.
El óxido ThO2 se usa para los electrodos y filamentos ligeros, para controlar el tamaño de grano del wolframio usado en las lámparas eléctricas y para fabricar crisoles de laboratorio para altas temperaturas y también como catalizador en la conversión del amoníaco en ácido nítrico, en la obtención de hidrocarburos a partir del carbono, en las operaciones de cracking del petróleo y en la producción de ácido sulfúrico.
Los vidrios que contienen óxido de torio el tiene un alto índice de refraccion y una baja dispersión por lo que se utilizan en la fabricación de lentes de calidad para cámaras e instrumentos científicos.
El ACERO
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 forjar —a diferencia de los aceros—, se moldean.Fue Benjamin Huntsman el que desarrolló un procedimiento para fundir hierro forjado con carbono, obteniendo de esta forma el primer acero conocido.
En 1856, Sir Henry Bessemer, hizo posible la fabricación de acero en grandes cantidades, pero su procedimiento ha caído en desuso, porque solo podía utilizar hierro que contuviese fósforo y azufre en pequeñas proporciones.
En 1857, Sir William Siemens ideó otro procedimiento de fabricación industrial del acero, que es el que ha perdurado hasta la actualidad, el procedimiento Martin Siemens, por descarburación de la fundición de hierro dulce y óxido de hierro. Siemens había experimentado en 1878 con la electricidad para calentar los hornos de acero, pero fue el metalúrgico francés Paul Héroult —coinventor del método moderno para fundir aluminio— quien inició en 1902 la producción comercial del acero en hornos eléctricos.
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.
En 2007 se utilizan algunos metales y metaloides en forma de ferroaleaciones, que, unidos al acero, le proporcionan excelentes cualidades de dureza y resistencia.En muchas regiones del mundo, el acero es de gran importancia para la dinámica de la población, industria y comercio.
Formación del acero. Diagrama hierro-carbono (Fe-C)
Fases de la aleación de hierro-carbono
- Austenita (hierro-ɣ. duro)- Ferrita (hierro-α. blando)
- Cementita (carburo de hierro. Fe3C)
- Perlita (88% ferrita, 12% cementita)
- Ledeburita (ferrita - cementita eutectica, 4.3% carbón)
- Bainita
- Martensita
Tipos de aceroAcero al carbono (0,03-2.1% C)Acero corten (para intemperie)Acero inoxidable (aleado con cromo)Acero microaleado («HSLA», baja aleación alta resistencia)Acero rápido (muy duro, tratamiento térmico)
Otras aleaciones Fe-CHierro dulce (prácticamente sin carbón)Fundición (>2.1% C)Fundición dúctil (grafito esferoidal)
En el diagrama de equilibro, o de fases, Fe-C se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por métodos diversos.
Microconstituyentes
El hierro puro presenta tres estados alotrópicos a medida que se incrementa la temperatura desde la ambiente:Hasta los 911 °C, el hierro ordinario, cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y recibe la denominación de hierro α o ferrita. Es un material dúctil y maleable responsable de la buena forjabilidad de las aleaciones con bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los 770 °C (temperatura de Curie a la que pierde dicha cualidad). La ferrita puede disolver muy pequeñas cantidades de carbono.
Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el sistema cúbico centrado en las caras (FCC) y recibe la denominación de hierro γ o austenita. Dada su mayor compacidad la austenita se deforma con mayor facilidad y es paramagnética.
Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en el sistema cúbico centrado en el cuerpo y recibe la denominación de hierro δ que es en esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red mayor por efecto de la temperatura.
A mayor temperatura el hierro se encuentra en estado líquido.
Si se añade carbono al hierro, sus átomos podrían situarse simplemente en los instersticios de la red cristalina de éste último; sin embargo en los aceros aparece combinado formando carburo de hierro (Fe3C), es decir, un compuesto químico definido y que recibe la denominación de cementita de modo que los aceros al carbono están constituidas realmente por ferrita y cementita.
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