Diferencia entre revisiones de «Acero»
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Antaño se identificaron también la '''sorbita''' y la '''troostita''' que han resultado ser en realidad perlitas de muy pequeña distancia interlaminar por lo que dichas denominaciones han caído en desuso.
== Otros elementos en el acero ==
=== Elementos aleantes del acero y mejoras obtenidas con la aleación ===
Aunque la composición química de cada fabricante de aceros es casi secreta, certificando a sus clientes solo la resistencia y dureza de los aceros que producen, sí se conocen los compuestos agregados y sus porcentajes admisibles.<ref>[http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/materiales/tabla2-3.html Tabla de los porcentajes admisibles de ocho componentes en los aceros normalizados AISI/SAE]</ref>
<ref>[http://www.utp.edu.co/~publio17/ac_aleados.htm Aceros aleados]</ref>
* [[Aluminio]]: se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruracion, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricación de muchos aceros. Todos los aceros aleados en calidad contienen aluminio en porcentajes pequeñísimos, variables generalmente desde 0,001 a 0,008%. También se utiliza como elemento desoxidante.
* [[Boro]]: en muy pequeñas cantidades (del 0,001 al 0,0015%) logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado, pues se combina con el carbono para formar carburos proporcionando un revestimiento duro y mejorando la templabilidad. Es usado en aceros de baja aleación en aplicaciones como cuchillas de arado y alambres de alta ductilidad y dureza superficial. Utilizado también como trampa de nitrógeno, especialmente en aceros para trefilación, para obtener valores de N menores a 80 ppm.
[[Archivo:Allegheny Ludlum steel furnace.jpg|thumb|Acería. Nótese la tonalidad del vertido.]]
* [[Cobalto]]: muy endurecedor. Disminuye la templabilidad. Mejora la dureza en caliente. El cobalto es un elemento poco habitual en los aceros.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]]: es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en cantidades diversas desde 0,30% a 30%, según los casos y sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad (con concentraciones superiores al 12%), etc. Forma carburos muy duros y comunica al acero mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, proporciona a los aceros características de [[acero inoxidable|inoxidables]] y refractarios; también se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.
* [[Estaño]]: es el elemento que se utiliza para recubrir láminas muy delgadas de acero que conforman la [[hojalata]].
* [[Manganeso]]: aparece prácticamente en todos los aceros, debido, principalmente, a que se añade como elemento de adición para neutralizar la perniciosa influencia del azufre y del oxigeno, que siempre suelen contener los aceros cuando se encuentran en estado líquido en los hornos durante los procesos de fabricación. El manganeso actúa también como desoxidante y evita, en parte, que en la solidificación del acero que se desprendan gases que den lugar a porosidades perjudiciales en el material.Si los aceros no tuvieran manganeso, no se podrían laminar ni forjar, porque el azufre que suele encontrarse en mayor o menor cantidad en los aceros, formarían sulfuros de hierro, que son cuerpos de muy bajo punto de fusión (981º aprox.) que a las temperaturas de trabajo en caliente (forja o laminación) funden, y al encontrarse contorneando los granos de acero crean zonas de debilidad y las piezas y barras se abren en esas operaciones de transformación. Los aceros ordinarios y los aceros aleados en los que el manganeso no es elemento fundamental, suelen contener generalmente porcentajes de manganeso variables de 0,30 a 0,80%.
* [[Molibdeno]]: es un elemento habitual del acero y aumenta mucho la profundidad de endurecimiento de acero, así como su tenacidad. Los aceros inoxidables austeníticos contienen molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.
* [[Nitrógeno]]: se agrega a algunos aceros para promover la formación de [[austenita]].
* [[Níquel]]: una de las mayores ventajas que reporta el empleo del níquel, es evitar el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos gran tenacidad. El níquel además hace descender los puntos críticos y por ello los tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente más bajas que la que corresponde a los aceros ordinarios. Experimentalmente se observa que con los aceros aleados con níquel se obtiene para una misma dureza, un límite de elasticidad ligeramente más elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al carbono o de baja aleación. En la actualidad se ha restringido mucho su empleo, pero sigue siendo un elemento de aleación indiscutible para los aceros de construcción empleados en la fabricación de piezas para máquinas y motores de gran responsabilidad, se destacan sobre todo en los aceros cromo-níquel y cromo-níquel-molibdeno.El níquel es un elemento de extraordinaria importancia en la fabricación de aceros inoxidables y resistentes a altas temperaturas, en los que además de cromo se emplean porcentajes de níquel variables de 8 a 20%. Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El níquel se utiliza mucho para producir [[acero inoxidable]], porque aumenta la 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.se añade a algunos aceros para mejorar mucho la maquinabilidad.
* [[Silicio]]: aumenta moderadamente la templabilidad. Se usa como elemento desoxidante. Aumenta la resistencia de los aceros bajos en carbono.
* [[Titanio]]: se usa para estabilizar y desoxidar el acero, mantiene estables las propiedades del acero a alta temperatura.
* [[Tungsteno]]: también conocido como wolframio. Forma con el hierro carburos muy complejos estables y durísimos, soportando bien altas temperaturas. En porcentajes del 14 al 18 %, proporciona [[acero rápido|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 [[herramienta]]s.
* [[Zinc]]: es elemento clave para producir chapa de acero [[galvanizado]].
Los porcentajes de cada uno de los aleantes que pueden configurar un tipo determinado de acero están normalizados.
=== Impurezas en el acero ===
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*'''[[Pavonado]]''': tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tornillería.
*'''[[Pintura anticorrosiva|Pintura]]''': usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.
=== Tratamientos térmicos ===
{{AP|Tratamiento térmico}}
[[Archivo:Four-point-contact-bearing din628 type-qj 120.png|thumb|160px|Rodamiento de acero templado]]
Un proceso de [[tratamiento térmico]] adecuado permite aumentar significativamente las propiedades mecánicas de [[dureza]], [[tenacidad]] y [[tracción|resistencia mecánica]] del acero. Los tratamientos térmicos cambian la [[microestructura]] del material, con lo que las propiedades [[macroscópico|macroscópicas]] del acero también son alteradas.
Los tratamientos térmicos que pueden aplicarse al acero sin cambiar en su composición química son:
*[[Templado del acero|Temple]]
*[[Revenido]]
*[[Recocido]]
*[[Normalizado]]
Los tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la [[composición química]] de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales. Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos están aumentar la [[dureza]] superficial de las piezas dejando el núcleo más blando y [[tenacidad|tenaz]], disminuir el [[rozamiento]] aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al [[desgaste]], aumentar la resistencia a [[fatiga de materiales|fatiga]] o aumentar la resistencia a la [[corrosión]].
* [[Cementación]] ([[Carbono|C]]): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.
* [[Nitruración]] ([[Nitrógeno|N]]): al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 °C, dentro de una corriente de gas amoniaco, más nitrógeno.
* [[Cianuración]] (C+N): endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con [[cianuro]], [[carbonato]] y [[cianato sódico]]. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 °C.
* [[Carbonitruración]] (C+N): al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero con [[hidrocarburo]]s como [[metano]], [[etano]] o [[propano]]; [[amoniaco]] (NH<sub>3</sub>) y [[monóxido de carbono]] (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior.
* [[Sulfinización]] (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por acción del [[azufre]]. El azufre se incorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un baño de sales.
Entre los factores que afectan a los procesos de tratamiento térmico del acero se encuentran la temperatura y el tiempo durante el que se expone a dichas condiciones al material. Otro factor determinante es la forma en la que el acero vuelve a la temperatura ambiente. El enfriamiento del proceso puede incluir su inmersión en aceite o el uso del aire como refrigerante.
El método del tratamiento térmico, incluyendo su enfriamiento, influye en que el acero tome sus propiedades comerciales.
Según ese método, en algunos sistemas de clasificación, se le asigna un prefijo indicativo del tipo. Por ejemplo, el acero O-1, o A2, A6 (o S7) donde la letra "O" es indicativo del uso de [[aceite]] (del inglés: ''oil quenched''), y "A" es la inicial de [[aire]]; el prefijo "S" es indicativo que el acero ha sido tratado y considerado resistente al golpeo (''Shock resistant'').
== Mecanizado del acero ==
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*Ensayos por partículas magnéticas.
*Ensayo de dureza ([[dureza|Brinell]], [[Rockwell]], [[Vickers]]). Mediante [[durómetro]]s.
=== Ensayos destructivos ===
[[Archivo:Traction curve.svg|150px|thumb|Curva del ensayo de tracción.]]
Los ensayos destructivos son los siguientes:
*[[Ensayo de tracción]] con probeta normalizada.
*Ensayo de [[resiliencia]].
*Ensayo de [[compresión]] con probeta normalizada.
*Ensayo de [[cizallamiento]].
*Ensayo de [[flexión mecánica|flexión]].
*Ensayo de [[torsión mecánica|torsión]].
*Ensayo de [[plegado]].
*Ensayo de [[Fatiga de materiales|fatiga]].
Todos los aceros tienen estandarizados los valores de referencia de cada tipo de ensayo al que se le somete.<ref>{{cita libro
| autor = Millán Gómez, Simón
| título = Procedimientos de Mecanizado
| año = 2006
| editorial = Madrid: Editorial Paraninfo
| id = ISBN 84-9732-428-5
}}</ref>
== Producción y consumo de acero ==
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El consumo mundial de productos de acero acabados en 2005 registró un aumento de aproximadamente un 6% y supera actualmente los mil millones de toneladas. La evolución del consumo aparente resulta sumamente dispar entre las principales regiones geográficas. El consumo aparente, excluida China, experimentó una caída del 1,0% debida, fundamentalmente, a la notable disminución observada en Europa (EU25) y Norteamérica. China, por el contrario, registró un incremento del consumo aparente del 23% y representa en la actualidad prácticamente un 32% de la demanda mundial de acero. En Europa (UE25) y Norteamérica, tras un año 2004 marcado por un significativo aumento de los stocks motivado por las previsiones de incremento de precios, el ejercicio 2005 se caracterizó por un fenómeno de reducción de stocks, registrándose la siguiente evolución: -6% en Europa (UE25), -7% en Norteamérica, 0,0% en Sudamérica, +5% en CEI, +5% en Asia (excluida China), +3% en Oriente Medio.<ref>
[http://arcelor.com/subsite/2005AnnualResults/es/arcelor_ra_2005.php?page=3_1 Informe anual de Arcelor]</ref>
=== Producción mundial de acero (2005) ===
{{VT|Anexo:Producción de acero por país}}
{| {{tablabonita|margin-left:10px; float:right}}
| '''Europa'''<br />
* [[Unión Europea|UE]]-25
* UE-15
* [[CEI]]
| '''331'''<br />186<br />115<br />113
|-
| '''Norteamérica y Centroamérica'''<br />
* [[EE. UU.]]
| '''134'''<br />99,7
|-
| '''Sudamérica'''
* [[Brasil]]
| '''45'''<br />32,9
|-
| '''Asia'''
* [[China]]
* [[Japón]]
| '''508'''<br />280<br />112
|-
| '''Resto del mundo''' || '''39,3'''
|-
| colspan="2" | ''- Datos en millones de [[tonelada]]s.<br />- La CEI está compuesta por [[Rusia]], [[Ucrania]],<br />[[Bielorrusia]], [[Moldavia]], [[Kazajistán]] y [[Uzbekistán]]''
|}
La producción mundial de acero bruto en 2005 ascendió a 1.129,4 millones de toneladas, lo que supone un incremento del 5,9% con respecto a 2004. Esa evolución resultó dispar en las diferentes regiones geográficas. El aumento registrado se debe fundamentalmente a las empresas siderúrgicas chinas, cuya producción se incrementó en un 24,6%, situándose en 349,4 millones de toneladas, lo que representa el 31% de la producción mundial, frente al 26,3% en 2004. Se observó asimismo un incremento, aunque más moderado, en India (+16,7%). Asia produce actualmente la mitad del acero mundial, a pesar de que la contribución japonesa se ha mantenido estable. Paralelamente, el volumen de producción de las empresas siderúrgicas europeas y norteamericanas se redujo en un 3,6% y un 5,3% respectivamente.
La distribución de la producción de acero en 2005 fue la siguiente según cifras estimadas por el [[Instituto internacional del hierro y acero|''International Iron and Steel Institute'' (IISI)]] en enero de 2006:<ref> [http://arcelor.com/subsite/2005AnnualResults/es/arcelor_ra_2005.php?page=3_1 Informe anual de Arcelor]</ref>
=== Principales fabricantes mundiales de acero ===
Línea 351 ⟶ 456:
|editorial = [[The Wall Street Journal]]
}}</ref> La [[Asociación Mundial del Acero]], pronosticó una caída de 14,9% en la producción mundial de acero, con una posible recuperación en 2010.<ref>''[http://www.mercado.com.ar/nota.php?id=361057 2009: cae 15% la demanda demanda mundial de acero]''. Mercado.com.ar (28-3-2009). Consultado el 29 de abril de 2009.</ref>
== Reciclaje del acero ==
[[Archivo:Steel recycling bales.jpg|thumb|Compactos de chatarra]]
Todos los metales, y el acero entre ellos, tienen una propiedad que desde el punto de vista medioambiental es muy buena: pueden ser [[reciclaje|reciclados]] una vez que su uso inicial ha llegado a su término.
De esta manera todas las máquinas, estructuras, barcos, automóviles, trenes, etc., se desguazan al final de su vida útil y se separan los diferentes materiales que los componen, originando unos desechos seleccionados que se conocen con el nombre de [[chatarra]].
Esta chatarra se prensa y se hacen grandes compactos en las zonas de desguace que se envían nuevamente a las acerías, donde se consiguen de nuevo nuevos productos siderúrgicos, tanto aceros como fundiciones. Se estima que la chatarra reciclada cubre el 40% de las necesidades mundiales de acero (cifra de 2006).
El acero se puede obtener a partir de mineral (ciclo integral) en instalaciones que disponen de Altos Hornos o partiendo de chatarras férricas (ciclo electrosiderúrgico) en Hornos Eléctricos.
Las chatarras seleccionadas contenidas en la cesta de carga se introducen en el horno eléctrico por su parte superior, en unión de agentes reactivos y escorificantes, desplazando la bóveda giratoria del mismo. Se funde la chatarra de una o varias cargas por medio de [[corriente eléctrica]] hasta completar la capacidad del horno. Este acero es el que va a constituir una [[colada]]. Se analiza el baño fundido y se procede a un primer afino para eliminar impurezas, haciendo un primer ajuste de la composición química por adición de ferroaleaciones que contienen los elementos necesarios.
[[Archivo:Palanquilla.jpg|thumb|left|350px|[[Colada]] continua de una acería.]]
EL acero líquido obtenido se vuelca en un recipiente revestido de [[material refractario]], denominado '''cuchara de colada'''. Este recipiente hace de cuba de un segundo horno de afino denominado ('''horno cuchara''') en el que se termina de purificar el acero, se ajusta su composición química y se calienta a la temperatura adecuada.
La cuchara se lleva sobre una máquina de colada continua, en cuya '''artesa''' receptora vierte (cuela) el acero fundido por el orificio del fondo o '''buza'''. La artesa lo distribuye en varias líneas, cada una con su molde o lingotera, en donde se enfría de forma controlada para formar las palanquillas, que son los semiproductos de sección rectangular que se someterán a las operaciones de [[forja]] y conformación subsiguientes.<ref>[http://www.siderurgicasevillana.com Proceso de reciclaje de la chatarra]</ref>
En todo el proceso de reciclado hay que respetar las normas sobre prevención de riesgos laborales y las de carácter medioambiental. Al ser muy alto el consumo de electricidad, el funcionamiento del horno de fundir debe programarse hacerse cuando la demanda de electricidad es menor. Por otro lado, en la entrada de los camiones que transportan la chatarra a las industrias de reciclaje tiene que haber detectores de [[radioactividad]], así como en diferentes fases del proceso.
El comercio de chatarra es un buen negocio que suministra materiales de segunda mano para su reutilización o reciclaje. La chatarra es un recurso importante, sobre todo porque recorta el gasto de materias primas y el de energía empleado en procesos como la fabricación del acero.
En el año 2006, debido al gran auge y gran demanda en el proceso constructivo en edificación, el precio del acero se está incrementando considerablemente, suponiendo el coste de la chatarra de acero un 20% del precio de mercado.
Como precaución general en el manejo de chatarra hay que tomar las medidas oportunas para no sufrir cortes que provoquen heridas, ya que es altamente infecciosa, produciendo la infección del [[tétanos]], por eso el personal que maneja chatarra debe estar siempre [[vacuna]]do contra esta infección y así no sufrir los daños provocados por los cortes que pueda sufrir. Cualquier persona que sufra un corte con un elemento de acero, debe acudir a un Centro Médico para que le vacunen contra el tétanos.
{{VT|Chatarra}}
== Véase también ==
Línea 363 ⟶ 494:
*[[Hierro]]
*[[Siderurgia]]
== Bibliografía fundamental ==
* {{cita libro
| autor = Millán Gómez, Simón
| título = Procedimientos de Mecanizado
| año = 2006
| editorial = Madrid: Editorial Paraninfo
| id = ISBN 84-9732-428-5
}}
* {{cita libro
| autor = Sandvik Coromant
| título = Guía Técnica de Mecanizado
| año = 2006
| editorial = AB Sandvik Coromant 2005.10
|
}}
* {{cita libro
| autor = Larbáburu Arrizabalaga, Nicolás
| título = Máquinas. Prontuario. Técnicas máquinas herramientas.
| año = 2004
| editorial = Madrid: Thomson Editores
| id= ISBN 84-283-1968-5
}}
* {{cita libro
| autor = Varios autores
| título = Enciclopedia de Ciencia y Técnica
| año=1984
| editorial = Salvat Editores S.A
| id= ISBN 84-345-4490-3
}}
* {{cita libro
| autor = Luis Colasante
| título = L’étude des superficies de l’acier inoxydable austénitique AISI 304 après une déformation plastique et un procédé d’abrasion.
| año = 2006
| editorial = Venezuela, merida: universidad de Los Andes
|
}}
== Referencias ==
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