Diferencia entre revisiones de «Acero»
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== Historia ==
[[Archivo:Bessemer Converter Sheffield.jpg|thumb|Histórico [[Convertidor Thomas y Bessemer|horno Bessemer]]]]
{{AP|Historia de la siderurgia}}
Aunque no se tienen datos precisos de la fecha en la que se descubrió la técnica de fundir mineral de [[hierro]] para producir un [[metal]] susceptible de ser utilizado, los primeros utensilios de este metal descubiertos por los arqueólogos en [[Egipto]] datan del año 3000 a. C. También se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de [[hierro]].
El acero era conocido en la antigüedad, y quizá pudo haber sido producido por el método de ''boomery'' —fundición de hierro y sus óxidos en una chimenea de piedra u otros materiales naturales resistentes al calor, y en el cual se sopla aire— para que su producto, una masa porosa de hierro (''bloom'') contuviese carbón.<ref>{{Cita web | apellido= Wagner | nombre= Donald B. | título= Early iron in China, Korea, and Japan | url = http://www.staff.hum.ku.dk/dbwagner/KoreanFe/KoreanFe.html | fechaacceso= 2007-02-28}}</ref>
Algunos de los primeros aceros provienen del Este de África, fechados cerca de 1400 a. C.
<ref>[http://www.wsu.edu/~dee/CIVAFRCA/IRONAGE.HTM Civilizations in Africa: The Iron Age South of the Sahara<!-- Título generado por un bot -->]</ref>
En el [[siglo IV a. C.|siglo IV a. C.]] armas como la [[falcata]] fueron producidas en la [[península Ibérica]].
La [[China]] antigua bajo la [[dinastía Han]], entre el 202 a. C. y el 220 d. C., creó acero al derretir hierro forjado junto con hierro fundido, obteniendo así el mejor producto de carbón intermedio, el acero, en torno al siglo I a. C.<ref name="needham volume 4 part 3 563g">Needham, Volume 4, Part 3, 563 g</ref><ref name="gernet 69">Gernet, 69.</ref>
Junto con sus métodos originales de forjar acero, los chinos también adoptaron los métodos de producción para la creación de [[acero wootz]], una idea importada de [[India]] a China hacia el [[siglo V]]<ref name="needham volume 4 part 1 282">Needham, Volume 4, Part 1, 282.</ref>
El acero wootz fue producido en [[India]] y en [[Sri Lanka]] desde aproximadamente el año [[300 a. C.|300 a. C.]] Este temprano método utilizaba un horno de viento, soplado por los [[monzón|monzones]].<ref>{{cita publicación|autor=G. Juleff|título=An ancient wind powered iron smelting technology in Sri Lanka|revista=[[Nature iron is cool(journal)|Nature]]|volumen=379|número=3|páginas=60-63|año=1996|doi=10.1038/379060a0}}</ref>
También conocido como acero Damasco, el acero wootz es famoso por su durabilidad y capacidad de mantener un filo. Originalmente fue creado de un número diferente de materiales, incluyendo trazas de otros elementos en concentraciones menores a 1000 [[ppm|partes por millón]] o 0,1% de la composición de la roca. Era esencialmente una complicada aleación con hierro como su principal componente. Estudios recientes han sugerido que en su estructura se incluían [[nanotubo|nanotubos de carbono]], lo que quizá explique algunas de sus cualidades legendarias; aunque teniendo en cuenta la tecnología disponible en ese momento fueron probablemente producidos más por casualidad que por diseño.<ref>{{Cita noticia | url = http://nature.com/news/2006/061113/full/061113-11.html | título= Sharpest cut from nanotube sword: Carbon nanotech may have given swords of Damascus their edge | nombre= Katharine | apellido= Sanderson| editorial= [[Nature]] | fecha= [[2006-11-15]] | fechaacceso= 2006-11-17}}</ref>
El [[acero crucible]] (''Crucible steel'') —basado en distintas técnicas de producir aleaciones de acero empleando calor lento y enfriando hierro puro y carbón— fue producido en [[Merv]] entre el [[siglo IX]] y el [[siglo X]].
En China, bajo la [[dinastía Song]] del [[siglo XI]], hay evidencia de la producción de acero empleando dos técnicas: una de un método "berganesco" que producía un acero de calidad inferior por no ser homogéneo, y un precursor del moderno método Bessemer el cual utilizaba una descarbonización a través de repetidos forjados bajo abruptos enfriamientos (''cold blast'').<ref> Robert Hartwell, 'Markets, Technology and the Structure of Enterprise in the Development of the Eleventh Century Chinese Iron and Steel Industry' ''Journal of Economic History'' 26 (1966). pp. 53-54 </ref>
[[Archivo:Bas fourneau.png|thumb|Grabado que muestra el trabajo en una [[fragua]] en la [[Edad Media]].]]
El hierro para uso industrial fue descubierto hacia el año [[1500 a. C.|1500 a. C.]], en [[Medzamor]], cerca de [[Ereván]], capital de [[Armenia]] y del monte [[Ararat]].<ref>[http://www.museo-maquina-herramienta.com/historia/tradizio-siderometalurgikoa Museo de la metalurgia Elgóibar]</ref> La tecnología del hierro se mantuvo mucho tiempo en secreto, difundiéndose extensamente hacia el año 1200 a. C.
Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y [[carbón vegetal]] en recipientes de [[arcilla]] durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente [[carbono]] para convertirse en acero auténtico.
Las características conferidas por la [[templabilidad]] no consta que fueran conocidas hasta la [[Edad Media]], y hasta el año [[1740]] no se produjo lo que hoy día denominamos acero.
Los métodos antiguos para la fabricación del acero consistían en obtener [[hierro dulce]] en el horno, con carbón vegetal y tiro de aire. Una posterior expulsión de las escorias por martilleo y carburación del hierro dulce para cementarlo. Luego se perfeccionó la cementación fundiendo el acero cementado en [[crisol]]es de arcilla y en [[Sheffield]] ([[Inglaterra]]) se obtuvieron, a partir de [[1740]], aceros de crisol.<ref name="enciclopedia" />
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 en la actualidad ha caído en desuso, el [[Horno Martín-Siemens|procedimiento Martin Siemens]], por descarburación de la fundición de hierro dulce y óxido de hierro, calentando con aceite, gas de coque, o una mezcla da gas de alto horno y de coque. Siemens había experimentado en [[1878]] con la [[electricidad]] para calentar los hornos de acero, pero fue el [[metalurgia|metalúrgico]] francés [[Paul Héroult]] —coinventor del método moderno para fundir [[aluminio]]— quien inició en [[1902]] la producción comercial del acero en hornos eléctricos a arco.
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 [[1948]] se inventa el [[proceso del oxígeno básico L-D]]. Tras la segunda guerra mundial se iniciaron experimentos en varios países con [[oxígeno]] puro en lugar de aire para los procesos de refinado del acero. El éxito se logró en [[Austria]] en 1948, cuando una fábrica de acero situada cerca de la ciudad de [[Linz]], [[Donawitz]] desarrolló el proceso del oxígeno básico o L-D.
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. El proceso consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un crisol, el que con una válvula puede ir dosificando material fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que está enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por el molde frío se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con la longitud adecuada el material se corta y almacena.
En la actualidad se utilizan algunos metales y [[metaloide]]s en forma de [[Aleación|ferroaleaciones]], que, unidos al acero, le proporcionan excelentes cualidades de [[dureza]] y [[resistencia]].<ref>[http://www.museo-maquina-herramienta.com/historia/tradizio-siderometalurgikoa Museo de la Metalurgia Elgóibar]</ref>
Actualmente, el proceso de fabricación del acero, se completa mediante la llamada [[Metalurgia Secundaria]]. En esta etapa, se otorgan al acero líquido las propiedades químicas, temperatura, contenido de gases, nivel de inclusiones e impurezas deseados. La unidad más común de Metalurgia Secundaria es el [[Horno Cuchara]]. El acero aquí producido está listo para ser posteriormente colado, en forma convencional o en colada continua.
El uso intensivo que tiene y ha tenido 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 John Macquorn Rankine|William Rankine]] a postular la [[fatiga de materiales]] y durante la Segunda Guerra Mundial se produjeron algunos hundimientos imprevistos de los cargueros estadounidenses Liberty al fragilizarse el acero por el mero descenso de la temperatura,<ref>[http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/1925-1950/tipper.html Constance Tripper], del Departamento de Ingeniería de la [[Universidad de Cambridge]], determinó que las roturas en el casco de los cargueros Liberty se debieron a que el acero fue sometido a temperatura suficientemente baja para que mostrara comportamiento [[fragilidad|frágil]] y estableciendo en consecuencia la existencia de una temperatura de transición dúctil-frágil.</ref> problema inicialmente achacado a las soldaduras.
En muchas regiones del mundo, el acero es de gran importancia para la dinámica de la [[Población humana|población]], [[industria]] y [[comercio]].
== Características mecánicas y tecnológicas del acero ==
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Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:
* Su [[densidad]] media es de
* En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.
* El [[punto de fusión]] del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el [[hierro]] es de alrededor de
* Su punto de [[ebullición]] es de alrededor de
* Es un material muy [[Tenacidad|tenaz]], especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.
* Relativamente [[dúctil]]. Con él se obtienen hilos delgados llamados [[alambre]]s.
* Es [[maleable]]. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas [[hojalata]]. La hojalata es una lamina de acero, de entre 0,5 y 0,12
* Permite una buena [[mecanizado|mecanización]] en [[Máquina herramienta|máquinas herramientas]] antes de recibir un tratamiento térmico.
* Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor [[memoria]], y se deforman al sobrepasar su [[límite elástico]].
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* Posee una alta [[conductividad eléctrica]]. Aunque depende de su composición es aproximadamente de<ref>[http://www.ndt-ed.org/GeneralResources/MaterialProperties/ET/ET_matlprop_Misc_Matls.htm Datos] de resistividad de algunos materiales (en inglés)</ref> 3 · 10<sup>6</sup> [[Siemens (unidad)|S]]/[[metro|m]]. En las [[Red de transporte de energía eléctrica|líneas aéreas de alta tensión]] se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando éste último la resistencia mecánica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalación.
* Se utiliza para la fabricación de [[Imán (física)|imanes permanentes artificiales]], ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o mediante procedimientos eléctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al [[acero inoxidable ferrítico]] sí se le pega el imán, pero al [[acero inoxidable austenítico]] no se le pega el imán ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atraída por los imanes. Los aceros inoxidables contienen principalmente [[níquel]] y [[cromo]] en porcentajes del orden del 10% además de algunos aleantes en menor proporción.
* Un aumento de la [[temperatura]] en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresión: δL = α δ t° L, siendo a el [[coeficiente de dilatación]], que para el acero vale aproximadamente 1,2 · 10<sup>−5</sup> (es decir α =
== Normalización de las diferentes clases de acero ==
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