¿Qué es el acero? - Propiedades, usos | Tipos de aceros

¿Qué es un Acero?

El acero es una aleación hecha de hierro con típicamente unas pocas décimas de un porcentaje de carbono para mejorar su fuerza y ​​resistencia a la fractura en comparación con otras formas de hierro. Muchos otros elementos pueden estar presentes o añadidos. Los aceros inoxidables que son resistentes a la corrosión y la oxidación normalmente necesitan un 11 % adicional de cromo.

Debido a su alta resistencia a la tracción y bajo costo, el acero se usa en edificios, infraestructura, herramientas, barcos, trenes, automóviles, máquinas, aparatos eléctricos y armas. El hierro es el metal base del acero.

Dependiendo de la temperatura, puede adoptar dos formas cristalinas (formas alotrópicas):cúbica del centro del cuerpo y cúbica del centro de la cara. La interacción de los alótropos del hierro con los elementos de aleación, el carbono primario, otorga al acero y al hierro fundido su gama de propiedades únicas.

En el hierro puro, la estructura cristalina tiene relativamente poca resistencia a que los átomos de hierro se deslicen entre sí, por lo que el hierro puro es bastante dúctil o blando y se forma fácilmente. En el acero, pequeñas cantidades de carbono, otros elementos e inclusiones dentro del hierro actúan como agentes endurecedores que evitan el movimiento de las dislocaciones.

¿Cuándo se inventó el acero?

La producción de acero más antigua conocida se ve en piezas de artículos de hierro excavados en un sitio arqueológico en Anatolia (Kaman-Kalehöyük) y tiene casi 4000 años de antigüedad, data del 1800 a. Horacio identifica armas de acero como la falcata en la Península Ibérica, mientras que el acero nórico fue utilizado por el ejército romano.

¿Es el acero un metal?

Como el acero es una aleación, no es un elemento puro y, como resultado directo, no es realmente un metal. En cambio, en realidad es una variante de un metal. Aunque el acero está compuesto de hierro, que es metal, el carbono no metálico dentro de su composición química significa que no es un metal puro, por lo que no puede clasificarse como tal.

Ahí lo tienes. El acero no es un metal .

Composición del Acero

El acero es una aleación de hierro y carbono en la que el contenido de carbono varía hasta el 2 por ciento (con un contenido de carbono más alto, el material se define como hierro fundido). Con mucho, el material más utilizado para construir la infraestructura y las industrias del mundo, se utiliza para fabricar de todo, desde agujas de coser hasta petroleros. Además, las herramientas necesarias para construir y fabricar dichos artículos también están hechas de acero.

El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene menos del 2% de carbono y 1% de manganeso y pequeñas cantidades de silicio, fósforo, azufre y oxígeno. El acero es el material de ingeniería y construcción más importante del mundo.

Se utiliza en todos los aspectos de nuestras vidas; en automóviles y productos de construcción, refrigeradores y lavadoras, buques de carga y bisturís quirúrgicos.

Propiedades del acero

El acero tiene una serie de propiedades, que incluyen dureza, tenacidad, resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento, resistencia a la fatiga, corrosión, plasticidad, maleabilidad y fluencia.

Las propiedades más importantes del acero resistente al desgaste y la abrasión son:

• DUREZA es la capacidad del material para resistir la fricción y la abrasión. Vale la pena señalar que, si bien puede significar lo mismo que fuerza y ​​tenacidad en el lenguaje coloquial, esto es muy diferente de fuerza y ​​tenacidad en el contexto de las propiedades del metal.
• RESISTENCIA es difícil de definir pero generalmente es la capacidad de absorber energía sin fracturarse o romperse. También se define como la resistencia de un material a la fractura cuando se somete a esfuerzos. Por lo general, se mide en libras pie. por pulgada cuadrada o julios por centímetro cuadrado. Es importante distinguir esto de la dureza, ya que un material que se deforma severamente sin romperse, podría considerarse extremadamente resistente, pero no duro.
• RENDIMIENTO la resistencia es una medida de la fuerza requerida para iniciar la deformación del material (es decir, doblarse o deformarse).
• TENSIÓN la fuerza es una medida de la fuerza requerida para romper el material.
• ELONGACIÓN (o Ductilidad) es el "Grado" en el que el material se puede estirar o comprimir antes de que se rompa. Se expresa como un porcentaje de la longitud que se está probando y está entre la resistencia a la tracción y el límite elástico (es decir, qué porcentaje se dobla el material antes de romperse).

Propiedades Físicas Básicas del Acero

El acero tiene una densidad de 7.850 kg/m3, lo que lo hace 7,85 veces más denso que el agua. Su punto de fusión de 1.510 C es superior al de la mayoría de los metales. En comparación, el punto de fusión del bronce es de 1040 C, el del cobre es de 1083 C, el del hierro fundido es de 1300 C y el del níquel es de 1453 C. Sin embargo, el tungsteno se funde a una temperatura abrasadora de 3410 C, lo cual no es sorprendente. ya que este elemento se utiliza en los filamentos de las bombillas.

El coeficiente de expansión lineal del acero a 20 C, en µm por metro por grado Celsius, es de 11,1, lo que lo hace más resistente al cambio de tamaño con los cambios de temperatura que, por ejemplo, el cobre (16,7), el estaño (21,4) y el plomo ( 29.1).

¿De qué está hecho el acero?

El acero está hecho de una aleación de hierro y carbono en la que el contenido de carbono varía hasta un 2 por ciento (con un contenido de carbono más alto, el material se define como hierro fundido).

El hierro, el principal componente elemental del acero, es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre. Todas las aleaciones de acero son principalmente hierro y 0,002–2,1 % de carbono en peso. En este rango, los enlaces de carbono con hierro crean una estructura molecular fuerte. La microestructura reticular resultante ayuda a lograr ciertas propiedades del material, como la resistencia a la tracción y la dureza, en las que confiamos en el acero.

Aunque todo el acero está hecho de hierro y carbono, los diferentes tipos de acero contienen diferentes porcentajes de cada elemento. El acero también puede incluir otros elementos como níquel, molibdeno, manganeso, titanio, boro, cobalto o vanadio. Agregar diferentes elementos a la "receta" para una aleación de acero afecta sus propiedades materiales. El método de fabricación y tratamiento del acero mejora aún más esas capacidades.

Un grupo notable de aleaciones de acero contiene cromo. Todas estas aleaciones se conocen comúnmente como acero inoxidable.

¿Qué es el punto de fusión del acero?

El punto de fusión del acero oscila entre 2500 y 2800 °F o entre 1371 y 1540 °C. ¿Por qué un rango? ¿Por qué no un solo punto en el termómetro? A diferencia de un metal puro como el hierro, el acero es una aleación.

Eso depende de la aleación de acero de la que estés hablando. El término aleación casi siempre se usa incorrectamente en estos días, especialmente entre los ciclistas. Usan el término para referirse al aluminio. Lo que realmente significa el término aleación es una mezcla de metales, cualquier tipo de metales. Casi todo el metal que se usa hoy en día es una mezcla y, por lo tanto, una aleación.

La mayoría del acero tiene otros metales agregados para ajustar sus propiedades, como fuerza, resistencia a la corrosión o facilidad de fabricación. El acero es solo el elemento hierro que ha sido procesado para controlar la cantidad de carbono. El hierro, extraído de la tierra, se derrite a unos 1510 grados C (2750 °F). El acero a menudo se derrite a alrededor de 1370 grados C (2500 °F).

¿Cuál es el punto de fusión del acero al carbono?

El punto de fusión del acero oscila entre 2500 y 2800 °F o entre 1371 y 1540 °C. ¿Por qué un rango? ¿Por qué no solo un punto en el termómetro?

A diferencia de un metal puro como el hierro, el acero es una aleación. Los metales puros tienen una temperatura precisa, que es su punto de fusión. Las aleaciones, sin embargo, incluyen múltiples elementos con diferentes puntos de fusión. Por lo tanto, las aleaciones no se derriten ni se congelan a una temperatura fija.

El acero es una aleación de hierro y carbono. El acero inoxidable también incluye cromo y, por lo general, níquel y otros elementos en su aleación. La adición de cada nuevo elemento reduce el punto de fusión general. Esto se llama depresión del punto de fusión.

¿Cuál es el punto de fusión del acero inoxidable?

El punto de fusión del acero inoxidable se encuentra entre 2550 y 2790 °F o 1400 y 1530 °C.

El punto de fusión de un tipo particular de acero inoxidable depende de su composición química exacta. Cada elemento aporta su propio punto de fusión a la ecuación. Los principales elementos que componen el acero inoxidable son el hierro, el cromo y el níquel.

El hierro puro tiene un punto de fusión fijo de 1535°C, el cromo de 1890°C y el níquel de 1453°C. Compare esos números con el rango de 1400-1530 °C para acero inoxidable.

Cada grado de acero inoxidable tiene una mezcla de elementos ligeramente diferente. En consecuencia, el punto de fusión exacto varía según los diferentes grados.

¿Cómo varía el punto de fusión entre los diferentes grados?

El acero inoxidable viene en cinco familias y más de 150 grados. Sin embargo, solo 15 de estos grados se usan comúnmente.

Los dos grados de acero inoxidable más populares son el 304 y el 316. Ambos grados forman parte de la familia del acero inoxidable austenítico, que incluye alrededor de dos tercios del acero inoxidable producido. El acero inoxidable austenítico presenta una estructura cristalina cúbica centrada en la cara, que permanece constante en todas las temperaturas, desde la criogénica hasta el punto de fusión.

Los puntos de fusión del acero inoxidable pueden variar desde un mínimo de 1375 °C para el acero de grado 316 hasta un máximo de 1510 °C para el acero de grado 430. El grado más común, el 304, tiene un punto de fusión de 1400-1450 °C.

Diferentes Tipos de Acero

Los cuatro tipos principales de acero:

• Acero al carbono
• Acero aleado
• Acero inoxidable
• Acero para herramientas

1. Acero al carbono

El acero al carbono se ve opaco, mate y se sabe que es vulnerable a la corrosión. En general, hay tres subtipos para este:acero con bajo, medio y alto contenido de carbono, con un contenido bajo de aproximadamente 0,30 % de carbono, medio 0,60 % y alto 1,5 %.

El nombre en sí proviene del hecho de que contienen una cantidad muy pequeña de otros elementos de aleación. Son excepcionalmente resistentes, por lo que a menudo se utilizan para fabricar cuchillos, cables de alta tensión, piezas de automóviles y otros artículos similares.

• Acero que contiene hasta un 2 % de carbono
• Acero que no contiene cantidades estándar de elementos que lo clasificarían como un "acero aleado" (p. ej., cobalto, níquel, tungsteno, molibdeno, titanio, circonio, vanadio, cromo, etc.)

También puede notar que el término "acero al carbono" se aplica a aceros con menos del 0,4 % de cobre o aceros que tienen ciertos contenidos de magnesio a cobre, aunque esas definiciones son cuestionadas en todas las industrias. A los efectos de esto, estamos hablando de las dos primeras definiciones.

Tipos de acero al carbono

Hay tres formas de clasificar el acero al carbono:bajo, medio y alto

• Acero de bajo carbono. El acero con bajo contenido de carbono (o "acero al carbono suave" o "acero al carbono simple") se refiere a los aceros al carbono que tienen hasta un 0,30 % de contenido de carbono. Este es, con mucho, el tipo de acero más común en el mercado de los metales. Hay algunas razones para esto. Para empezar, el acero bajo en carbono es relativamente económico. Además, dado que el contenido de carbono es inferior al de los aceros medios y altos, el acero con bajo contenido de carbono es fácil de moldear y es perfecto para aplicaciones en las que la resistencia a la tracción no es un problema inmediato, como las vigas estructurales.
• Acero de Medio Carbono. El acero al carbono medio se refiere a los aceros al carbono que tienen entre 0,31% y 0,60% de contenido de carbono y entre 0,31% y 1,60% de magnesio. Uno de los mayores beneficios del acero al carbono medio es su resistencia. Sin embargo, eso viene con algunas compensaciones. El acero al carbono medio tiene baja ductilidad y tenacidad, lo que lo hace más difícil de moldear y soldar.
• Acero de alto carbono. El acero de alto carbono se refiere a aceros al carbono que tienen entre 0,61% y 1,50% de contenido de carbono y entre 0,31 y 0,90 de magnesio. Cuando se trata de dureza y tenacidad, el acero al carbono es el acero al carbono de elección. Sin embargo, esto viene en una compensación. Es muy difícil soldar, cortar o moldear acero con alto contenido de carbono.

2. Acero aleado

El siguiente tipo de acero es el acero aleado, estos se fabrican combinando acero al carbono con varios elementos de aleación para proporcionar propiedades únicas a cada acero. Existe una gama increíblemente amplia de aceros aleados, pero algunos de los más comunes incluyen cromo, cobalto, molibdeno, níquel, tungsteno y vanadio.

Debido a la increíble variedad de aceros aleados, puede crear aceros con casi todas las propiedades posibles utilizando elementos de aleación. Dicho esto, algunos de estos aceros son relativamente caros.

Estos tienden a ser más resistentes a la corrosión y se prefieren para algunas piezas de automóviles, tuberías, cascos de barcos y proyectos mecánicos. Para éste, la fuerza depende de la concentración de los elementos que contiene.

3. Acero para herramientas

El acero para herramientas es famoso por ser duro y resistente al calor y al raspado. El nombre se deriva del hecho de que se usan muy comúnmente para fabricar herramientas de metal, como martillos.

Estos son aceros utilizados para actividades de herramientas como la perforación. Compuestos comúnmente de molibdeno, vanadio, tungsteno y cobalto, los aceros para herramientas son resistentes al calor, duraderos y fuertes.

Hay 6 grados de acero para herramientas:

• Endurecimiento al aire
• endurecimiento al agua
• tipo D
• Trabajo en caliente
• Tipos resistentes a los golpes
• Endurecimiento al aceite

4. Acero inoxidable

Por último, pero no menos importante, los aceros inoxidables son probablemente el tipo más conocido en el mercado. Este tipo es brillante y generalmente tiene alrededor de 10 a 20% de cromo, que es su principal elemento de aleación.

Esta combinación permite que el acero sea resistente a la corrosión y muy fácil de moldear en diferentes formas. Debido a su fácil manipulación, flexibilidad y calidad, el acero inoxidable se puede encontrar en equipos quirúrgicos, aplicaciones domésticas, platería e incluso como revestimiento exterior para edificios comerciales/industriales.

MÁS: ¿Qué es el acero inoxidable?

Usos del acero

El hierro y el acero se utilizan ampliamente en la construcción de carreteras, vías férreas, otras infraestructuras, electrodomésticos y edificios. La mayoría de las grandes estructuras modernas, como estadios y rascacielos, puentes y aeropuertos, están soportadas por un esqueleto de acero. Incluso aquellos con una estructura de hormigón emplean acero para reforzar.

Algunos usos del acero se da a continuación:

• El acero es ecológico y sostenible. Posee gran durabilidad.
• En comparación con otros materiales, el acero requiere una cantidad baja de energía para producir construcciones de acero livianas.
• El acero es el material más reciclado del mundo y se puede reciclar muy fácilmente. Sus propiedades magnéticas únicas lo convierten en un material fácil de recuperar del flujo para ser reciclado.
• El acero se puede diseñar en varias formas. Da mejor forma y filo que el hierro que se usa para fabricar armas.
• Los aceros de ingeniería se utilizan para los sectores de ingeniería y fabricación en general.
• El acero es muy utilizado en la industria del automóvil. Se utilizan diferentes tipos de aceros en la carrocería, las puertas, el motor, la suspensión y el interior de un automóvil. El 50% promedio de un automóvil está hecho de acero.
• El acero reduce las emisiones de CO2.
• Todos los tipos de sectores energéticos demandan acero para la infraestructura y la extracción de recursos.
• Los aceros inoxidables se utilizan para producir tuberías y plataformas marinas.
• Los aceros se utilizan para envasar y proteger productos del agua, el aire y la exposición a la luz.
• La mayoría de los electrodomésticos como nevera, TV, horno, fregaderos, etc. están hechos de acero.
• Los aceros se utilizan para producir bienes industriales como vehículos y máquinas agrícolas.
• El acero inoxidable se utiliza como material de cubertería.
• Debido a su capacidad de soldadura fácil y acabado atractivo, el acero se ha convertido en una característica destacada en la arquitectura moderna.
• El acero inoxidable proporciona un entorno higiénico. Por eso se usa para implantes quirúrgicos.
• El acero tiene un rango de temperatura más amplio que se usa para fabricar láminas grandes.
• Los recursos de energía renovable, como la energía solar, hidráulica y eólica, utilizan componentes de acero inoxidable.
• El acero dulce se utiliza para la construcción de edificios. También es un material muy apreciado para los marcos de construcción.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un acero?

El acero es una aleación de hierro con típicamente un pequeño porcentaje de carbono para mejorar su fuerza y ​​resistencia a la fractura en comparación con el hierro. Muchos otros elementos pueden estar presentes o añadidos. Los aceros inoxidables que son resistentes a la corrosión y la oxidación normalmente necesitan un 11 % adicional de cromo.

¿De qué está hecho el acero?

Acero, una aleación de hierro y carbono en la que el contenido de carbono alcanza hasta el 2 por ciento (con un contenido de carbono más alto, el material se define como hierro fundido).

¿Cuál es el punto de fusión del acero?

El punto de fusión del acero oscila entre 2500 y 2800 °F o entre 1371 y 1540 °C. ¿Por qué un rango? ¿Por qué no un solo punto en el termómetro? A diferencia de un metal puro como el hierro, el acero es una aleación.

¿Qué es la composición del acero?

El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene menos del 2% de carbono y 1% de manganeso y pequeñas cantidades de silicio, fósforo, azufre y oxígeno. El acero es el material de ingeniería y construcción más importante del mundo.

¿Cuáles son las propiedades del acero?

El acero tiene una serie de propiedades, que incluyen dureza, tenacidad, resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento, resistencia a la fatiga, corrosión, plasticidad, maleabilidad y fluencia.

¿Cuáles son los tipos de acero?

Los cuatro tipos principales de acero:

1. Acero al carbono. El acero al carbono se ve opaco, mate y se sabe que es vulnerable a la corrosión.
2. Acero aleado. El siguiente es el acero aleado, que es una mezcla de varios metales diferentes, como níquel, cobre y aluminio.
3. Acero para herramientas.
4. Acero inoxidable.

¿Para qué se utiliza el acero?

El acero es el material de ingeniería y construcción más importante del mundo. Se utiliza en todos los aspectos de nuestras vidas; en automóviles y productos de construcción, refrigeradores y lavadoras, buques de carga y bisturís quirúrgicos. Se puede reciclar una y otra vez sin pérdida de propiedad.

¿Es el acero un metal?

Como el acero es una aleación, no es un elemento puro y, como resultado directo, no es realmente un metal. En cambio, en realidad es una variante de un metal. Aunque el acero está compuesto de hierro, que es metal, el carbono no metálico dentro de su composición química significa que no es un metal puro, por lo que no puede clasificarse como tal.

¿Por qué se llama acero?

El sustantivo acero se origina del adjetivo protogermánico stakhlijan, que traducido a su contraparte en inglés significa “hecho de acero”, que también está relacionado con el término stakhla que significa “firme”. La raíz de la palabra stakhla es stak, que significa "estar de pie, colocar o ser firme".

¿Quién inventó el acero?

Henry Bessemer, uno de los inventores más importantes de la Segunda Revolución Industrial, Bessemer también realizó más de 100 inventos más en los campos del hierro, el acero y el vidrio.

¿Es el acero un mineral?

El acero no es un mineral porque es una aleación producida por personas. “Inorgánico” significa que la sustancia no es producida por un organismo.

¿Por qué es tan importante el acero?

La industria del acero es fundamental para la economía estadounidense. El acero es el material de elección para muchos elementos de fabricación, construcción, transporte y diversos productos de consumo. Tradicionalmente valorado por su resistencia, el acero también se ha convertido en el material más reciclado.

¿Cuál es la importancia del acero en nuestra vida diaria?

El acero ha tenido una gran influencia en nuestras vidas, los automóviles que conducimos, los edificios en los que trabajamos, los hogares en los que vivimos y muchas otras facetas intermedias. El acero se utiliza en nuestras torres de líneas eléctricas, tuberías de gas natural, máquinas herramienta, armas militares, la lista es interminable.

¿Es el acero un buen material?

El acero no es inflamable y resiste el pandeo o la deformación, por lo que es una excelente opción para áreas propensas a terremotos. Debido a que está fabricado, a diferencia de la madera, tiene una calidad y resistencia uniformes. Además, se siguen realizando avances que mantienen al acero por delante de otros materiales de construcción en términos de resistencia estándar.

¿Es mejor el acero o el hierro?

Propiedades del Hierro. El acero es más fuerte que el hierro (rendimiento y resistencia máxima a la tracción) y también más tenaz que muchos tipos de hierro (a menudo medido como tenacidad a la fractura). Los tipos de acero más comunes tienen adiciones de menos de. 5 % de carbono en peso.

¿Cuál es la diferencia entre el hierro y el acero?

La principal diferencia entre el hierro y el acero es que el primero es metal, mientras que el segundo es una aleación. El hierro es simplemente un elemento metálico que ocurre naturalmente en la Tierra. En comparación, el acero es una aleación artificial que se obtiene mezclando hierro y carbono.

¿Qué tan fuerte es el acero?

La resistencia a la tracción y el límite elástico promedio de una pieza de acero al carbono pueden variar enormemente según el contenido de carbono del acero y otros factores de fabricación. El acero AISI 1020, acero dulce con bajo contenido de carbono, tiene un límite elástico de 47 900 psi y una resistencia a la tracción de 65 300 psi.

¿Qué país inventó el acero?

India produciría el primer acero verdadero. Alrededor del año 400 a. C., los trabajadores metalúrgicos indios inventaron un método de fundición que unía la cantidad perfecta de carbono al hierro. La clave era un recipiente de arcilla para el metal fundido:un crisol.

¿Dónde se encuentra el acero?

Básicamente, el acero se fabrica mezclando carbono y hierro a temperaturas muy altas (superiores a 2600 °F). La siderurgia primaria crea acero a partir de un producto llamado "arrabio". El arrabio es hierro fundido, a partir del mineral, que contiene más carbono que el correcto para el acero.

¿El acero se considera una roca?

Todos los minerales son minerales, pero no todos los minerales son minerales. El mineral de hierro es hematites, magnetita. Al eliminar las impurezas del mineral, obtenemos acero. Debido a que el acero es una aleación de hierro y carbono y, a menudo, de varios otros elementos, las aleaciones de acero normalmente no existen en las rocas naturales.

¿Cómo se fabrica el acero de forma natural?

El acero se produce a partir de arrabio mediante la eliminación de parte del carbono en un convertidor de oxígeno básico y la adición de varios elementos de aleación, como manganeso, cromo, cobre, níquel, titanio, molibdeno, tungsteno y vanadio. El acero también se fabrica reciclando chatarra ferrosa en un horno de arco eléctrico.

¿Qué tiene de especial el acero?

El acero es aproximadamente 1000 veces más fuerte que el hierro en su forma más pura y se puede reciclar sin pérdida de resistencia. El acero es el principal material utilizado en el suministro de energía renovable como la energía solar, hidráulica y eólica.

¿Cómo beneficia la fabricación de acero a la sociedad?

Bajas Emisiones. Naturalmente, la eficiencia energética significa que el acero contribuye activamente a un futuro bajo en carbono al reducir las emisiones totales de CO2. Será central en la construcción de una sociedad fuerte y sostenible. Además, "volverse ecológico" tiene incentivos comerciales:buenas relaciones públicas para su empresa y también deducciones fiscales.

¿Por qué el acero es el mejor?

Más resistencia a la temperatura:el acero puede soportar una gama más amplia de temperaturas en comparación con la mayoría de los plásticos comerciales. Además, el acero puede soportar fluctuaciones de temperatura rápidas o cíclicas mejor que la mayoría de los plásticos. Más resistencia a la corrosión:el acero inoxidable resiste la corrosión en entornos atmosféricos y de agua pura.