El acero elemento omnipresente en la vida del ser humano, lo es precisamente por el gran número de aceros que podemos encontrar en el mercado. Su calificación es y ha sido un gran reto para los expertos y especialistas en acero, debido a la gran variedad y usos del mismo.
Tratando de ser lo más práctico posible los expertos en siderurgia o acería, lo clasifican en tres grandes grupos 1) Por su Composición química 2) Por sus propiedades y 3) Por su uso o en qué y cómo se le utiliza; cada una de estas clasificaciones se subdivide, permitiendo definir muchos tipos de acero. En este post vemos la clasificación del Acero de acuerdo a su composición química, y en siguiente de acuerdo a sus propiedades y de acuerdo sus usos.
Clasificación en función de su composición química
Recordemos que el acero es una aleación de hierro (Fe) y carbono (C) en un porcentaje de este último que puede variar entre el 0,008% y el 2% en masa de su composición.
Los materiales no Ferrosos no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones como el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales no ferrosos por lo que se les denomina Aleaciones No Ferrosas.
Por su contenido de Carbono:
Acero al carbono. Es el acero básico que contiene menos del 3% de elementos que no son hierro ni carbono. Conocidos también como aceros de construcción, estimando que un 90% de la producción total le pertenece, además cabe destacar que el contenido de carbono eleva la resistencia del acero e incrementa el índice de fragilidad al frío, haciendo que disminuya la tenacidad y ductilidad.
Basados en la cantidad de carbono que contengan, se puede dividir en las siguientes categorías o denominaciones:
- Acero de alto carbono El Acero al carbono que contiene más de 0.5% de carbono.
- Acero de mediano carbono Acero al carbono que contiene entre 0.3 y 0.5% de carbono.
- Acero de bajo carbono Acero al carbono que contiene menos de 0.3% de carbono.
De acuerdo al porcentaje de carbono que lo constituye se tiene
también la siguiente clasificación:
- Aceros Extrasuaves: Su contenido de carbono varía entre el 0.1 y el 0.2 %, resistencia mecánica de 38-48 kg/mm2 y una dureza de 110-135 HB, lo que lo hace fácil de manipular, soldar y deformar, pues es el que menor resistencia tiene. Sus aplicaciones son en materiales con deformación al frío, elementos de maquinaria de gran tenacidad, herrajes, plegados, entre otros.
- Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %
Es deformable a través de soldaduras específicas para tratarlo. Sus propiedades varían de la siguiente manera, porcentaje de carbono promedio de 0.25%, una resistencia mecánica de 48-55 kg/mm2 y una dureza de 135-160 HB. Las aplicaciones de esta categoría son piezas de resistencia media, embutición, plegado, herraje, entre otros.
- Aceros semisuaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 % Con un porcentaje promedio de carbono es de 0,35%, resistencia mecánica de 55-62 kg/mm2 y una dureza de 150-170 HB. Este tipo de acero al carbono es usado en la elaboración de pernos, tornillos, piezas resistentes, elementos de maquinaria y más de uso frecuente.
- Aceros semiduros: El carbono está presente entre 0.4 y 0.5 %
Con una buena resistencia, sin embargo puede ser sometido a ciertos tipos de deformación. Contiene un porcentaje promedio de 0.45%, resistencia de 62-70 kg/mm2 y dureza de 280 HB. Puede ser usado para piezas bastante resistentes, transmisiones, cilindros de motor así como elementos de maquinarias.
- Aceros duros: la presencia de carbono varía entre 0.5 y 0.6 %
Con un porcentaje promedio de carbono 0.55%, en resistencia 70-75 kg/mm2 y en dureza 200-220 HB. Permitiendo su uso en piezas regularmente cargadas, de espesores no muy elevados, en transmisiones, ejes, tensores, entre otros.
- Aceros extramuros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 07 %. O de refuerzo sirve para reforzar concreto se utiliza en distintas formas; la más común es la barra o varilla que se fabrica tanto de acero laminado en caliente, como de acero trabajado en frío.
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Clasificación del Acero por sus Propiedades
Los expertos en Acero, o sea las Instituciones representativas del ámbito del acero, se han esforzado permanentemente por clasificarlo. La gran demanda mundial, y su utilización en todo el mundo en sectores como la construcción, infraestructuras, automoción, hogar, herramientas e instrumental, etc., han derivado en necesidades muy específicas. El acero, con los convenientes procesos de modificación, es capaz de cubrir todas esas necesidades, con diferentes variables de la aleación original de hierro y carbono.
En la actualidad contamos con más de 5.000 tipos de acero distintos, de ahí también la relevancia de clasificarlo, en este artículo vemos al acero clasificado por sus propiedades, en el anterior se muestra la clasificación de acuerdo a su composición química.
- Aceros de Aleación
- Aceros inoxidables.
- Aceros inoxidables ferrìticos.
- Aceros Inoxidables austeníticos.
- Aceros inoxidables martensíticos
- Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes.
- Acero Galvanizado.
Acero de aleación
Acero que contienen en su composición química una proporción de otros elementos, con el fin de mejorar ciertas de sus propiedades.
El acero aleado está constituido por acero con el agregado de varios elementos que sirven para mejorar sus propiedades físicas, mecánicas o químicas especiales.
Las aleaciones logran diferentes resultados en función de la presencia o ausencia de ciertos metales: La adición de manganeso le confiere una mayor resistencia frente al impacto, el tungsteno, le permite soportar temperaturas más altas. Los aceros aleados además permiten una mayor amplitud en el proceso de tratamiento térmico.
Los efectos de la aleación son:
- Mayor resistencia y dureza
- Mayor resistencia al impacto
- Mayor resistencia al desgaste
- Mayor resistencia a la corrosión
- Mayor resistencia a altas temperaturas
- Penetración de temple o se aumentó al cual el acero puede ser endurecido
Aceros inoxidables
El acero inoxidable es una aleación de acero con un mínimo del 10 % al 15 % de cromo contenido en masa. También puede contener otros metales, como por ejemplo molibdeno, níquel y wolframio.
Los acero que contiene más del 15% de cromo tienen una excelente resistencia a la corrosión.
El acero inoxidable es un acero de elevada resistencia a la corrosión, dado que el cromo u otros metales aleantes que contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro (los metales puramente inoxidables, que no reaccionan con oxígeno son oro y platino, y de menor pureza se llaman resistentes a la corrosión, como los que contienen fósforo. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros elementos aleantes; los principales son el níquel y el molibdeno.
El acero inoxidable es un material sólido y no sólo con un revestimiento especial aplicado al acero común para darle características “inoxidables”. Aceros comunes, e incluso otros metales, son a menudo cubiertos o “bañados” con metales blancos como el cromo, níquel o zinc para proteger sus superficies o darles otras características superficiales. Estos recubrimientos tienen sus propias ventajas y son muy utilizados, la parte negativa radica en que la capa puede ser dañada o deteriorarse de algún modo, lo que anularía su efecto protector.
La apariencia del acero inoxidable puede, sin embargo, variar y dependerá de la manera en que esté fabricado y de su acabado superficial.
Aceros inoxidables ferrìticos.
Son aceros fabricados con 12% a 27% de cromo, con el carbono controlado al más bajo porcentaje, para disminuir su efecto nocivo en la resistencia a la corrosión. Estos aceros inoxidables contienen poco nada de níquel. La ausencia de níquel proporciona un precio bajo en comparación con los aceros inoxidables Austeníticos. Los aceros inoxidables Ferríticos se utilizan ampliamente en el mercado automotriz. Estos aceros prácticamente no se endurecen por tratamiento térmico.
Propiedades de los Aceros Inoxidables Ferríticos
- Buena resistencia a la corrosión, pero generalmente no tan bueno como los aceros austeníticos (por ejemplo 304/316)
- Buena ductilidad
- Totalmente magnéticos
- No es adecuado para su uso en aplicaciones de baja temperatura
- No pueden ser endurecidos por tratamiento térmico
- Estructura de ferrita Estable
Aceros Inoxidables Austeníticos
¡La utilización de estos aceros no tiene límites¡!
- Industria aeronáutica
- Artículos para el hogar
- Industria lechera
- Industria papelera
- Procesadores de alimentos
- Industria textil
- Industrial de la transportación
- Artículos farmacéuticos
- Ornamentos arquitectónicos
- Equipo de procesos químico
- Etcétera.
Estos aceros son fabricados con cromo y níquel en las proporciones de 16% a 26% de cromo y 6% a 22% de níquel, el carbono se encuentra presente es controlado al límite más bajo posible.
No se endurecen por tratamiento térmico, pero pueden ser trabajados en frío para dar altos niveles de resistencia. Los aceros austeníticos tienen considerablemente mejor resistencia a la corrosión que los aceros martensíticos y ferríticos con excelente resistencia mecánica y resistencia a la oxidación a elevadas temperaturas.
No son magnéticos pero llegan a hacerse parcialmente magnéticos después de trabajados en frío.
Estos aceros son notables por su excepcional tenacidad, ductilidad y son particularmente apropiados para operaciones difíciles de formado en frío.
Estos aceros pueden ser trabajados en caliente por forjado o laminado sin mucha dificultad y también como los aceros ferríticos, pueden ser enfriados al aire después del trabajo en caliente sin el peligro de que se agrieten.
Aceros inoxidables martensíticos
Son fabricados principalmente con cromo, con un contenido del 11.5% al 18%, con cantidades cuidadosamente controladas de carbono para impartir a estos aceros la propiedad de endurecerse por tratamiento térmico
Estos aceros pueden ser endurecidos. Por ello pueden presentarse tanto en estado de recocido tratamiento que mejora la trabajabilidad y la deformabilidad, como en estado templado que aumenta las características de resistencia mecánica y a la corrosión.
Lograr altos valores de dureza superficial es posible al someter estos aceros incluso a temple por inducción, posterior al procesamiento de extracción de virutas.
Como para otros aceros, con adición de azufre se prestan más para los procesamientos mecánicos para extracción de virutas.
Características básicas
- Resistencia a la corrosión moderada,
- Son magnéticos con baja ductilidad,
- Tasa de endurecimiento medio.
- Pueden ser soldados
- Mecanizado.
Sus aplicaciones
- Hojas de cuchillo
- Cubiertos domésticos
- Instrumentos quirúrgicos
- Elementos de fijación especiales
- Turbinas
- Impulsores
- Cuerpos de válvulas
Es suministrado en forma de barra.
Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes.
Estos aceros de baja aleación tienen un precio menor que los aceros aleados convencionales, ya que contienen cantidades menores de elementos de aleación, los cuales son más caros. Reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono, por lo que mejora la tenacidad a la fractura.
Son empleados para la fabricación de vagones, por su gran capacidad de carga, y al pesar menos se les puede cargar mas peso.
Siendo su principal aplicación la industria del automóvil. Se emplean también para la estructura de edificios, también utilizados en la industria del gas y petróleo. Poseen bajo impacto negativo en la soldabilidad.
Acero Galvanizado
Es un tipo de acero procesado con un tratamiento consistente en un recubierto de varias capas de zinc. Estas capas protegen al acero evitando que se oxide, también es un material con un acabado más duradero, resistente a las rayaduras y que resulta más atractivo para muchos consumidores. Y es utilizado en la fabricación de muchos componentes de uso industrial.
El zinc hace que este acero sea más resistente. Ya que el zinc es más resistente a la oxidación mientras que el hierro se oxida con facilidad en contacto con el oxígeno del aire y mucho más con el agua y la humedad. Esta protección se ve acentuada con la formación progresiva de la pátina, una capa de óxidos y otros compuestos de zinc. El zinc es también un metal muy duradero resistente a las rayaduras y ofrece un aspecto satinado que hace al acero galvanizado más atractivo para diversos usos.
EL acero galvanizado con una capa de zinc de tan sólo 0,1 mm de grosor puede durar hasta 70 años en condiciones normales y sin necesidad de un mantenimiento especial.
El acero galvanizado es más barato y se puede reciclar varias veces. Es utilizado para piezas de automóviles, embarcaciones y otros vehículos, estructuras de edificios o piezas de maquinaria.
