Guía Completa del Acero: Propiedades, Fabricación y Tipos

Acero: Propiedades, Constituyentes y Características

Acero (Fe + %C + Si, Mn, S y P): Material duro y frágil, con ductilidad y elasticidad (alargamiento).

Constituyentes del Acero

Ferrita, cementita, perlita.

Características del Acero

Punto de fusión: 1529ºC. Alta resistencia a la tracción, ductilidad, tenacidad, resiliencia. Se puede laminar en frío y caliente.

Influencia del Porcentaje de Carbono (%C)

A mayor %C:

• + Dureza
• + Resistencia a la tracción
• + Resistencia a la compresión
• + Resistencia al cizallamiento
• + Dúctil
• + Deformable
• - Frágil

Efecto de Otros Elementos

• Boro: + Templabilidad en aceros, + dureza en aceros inoxidables.
• Carbono: + Dureza, - ductilidad y maleabilidad.
• Cromo: + Resistencia a la corrosión y abrasión, + templabilidad, + resistencia mecánica a temperaturas elevadas.
• Níquel: Eleva la resistencia de aceros no templados, proporciona tenacidad, mejora la resistencia a la corrosión.

Tipos de Acero

Al carbono, aleados (cromo, cobre, manganeso, níquel, silicio o vanadio), para herramientas (molibdeno, tungsteno, níquel), inoxidables (cromo, níquel).

Porcentaje de Aleación Hierro-Carbono

• Acero: 0,008-1,76%C
• Fundición: 1,76-6,67%C

Martensita

Uno de los aceros más duros, similar a la cementita pero mucho más dura, poco maleable y dúctil, alargamiento <2%.

Austenita

Temperatura +723ºC, carbono 0,008-1,76%, permite reorganizar la estructura cristalina, muy dúctil, alargamiento >30%, no tiene propiedades magnéticas.

Proceso de Fabricación del Acero

Alto horno → Acería → Metalurgia secundaria → Producto final. Se transforman minerales de hierro en arrabio (95%Fe y 5%C, Si, S y P). Materias primas: minerales de hierro, coque, fundentes y aire. Durante el proceso, se libera el hierro del O2 que contiene, obteniendo arrabio, escoria y gases.

Hierro (Minerales Formados por)

Mena (parte útil, óxidos puros) y ganga (parte no aprovechable, tierra). Por ello, deben ser lavados y clasificados.

Funciones de los Fundentes

Atrapar impurezas del material (escoria), fluidificar la escoria (hacerla líquida).

Fundentes Más Utilizados

Caliza, dolomía, cuarzo (sílice), dunita (sílice + magnesia).

Coque

Materia prima utilizada en la fabricación del coque es el carbón. Constituyentes de un buen carbón de coque son: 22-26% materiales volátiles, contenido de azufre inferior al 1%, contenido de cenizas inferior al 8%. El carbón debe ser lavado y clasificado según su granulometría.

Parque de Minerales

Función: recibir, almacenar, preparar y suministrar minerales al alto horno. Los minerales con grano <8mm se tratan a 1350ºC.

Parque de Carbones

Almacenar por separado distintos tipos de carbón. Se muelen para homogenizar y se envían a las baterías de COK. El coque es duro, poroso y 80% carbón. El coque es un combustible sólido formado por destilación del carbón a altas temperaturas (entre 500 y 1000 ºC), duración entre 14-16h. Con los materiales en condición, procedemos a meterlo en el horno alto, funcionamiento del horno continuo 8h.

Partes del Alto Horno

Tragante, cuba, vientre, etalajes, crisol, toberas.

Productos Obtenidos en el Alto Horno

Arrabio, escoria, gases y polvos.

Arrabio

Hierro (90-95%), carbono 3-5%, silicio <2,5% y otros elementos químicos.

Acería: Proceso de Obtención del Acero

Sistemas más empleados: convertidor de oxígeno y horno eléctrico. En función del sistema empleado, varían los materiales a utilizar.

Horno Eléctrico

Chatarra (elemento principal), ferroaleaciones (para dotar al acero de la composición química adecuada), fundentes (eliminar impurezas).

Tipos y Duración de la Colada

70-110 minutos. Colada convencional (bloques/lingotes), colada continua (cascada), moldeo.

Diferentes Formas de Acabar el Producto

Laminación en caliente, laminación en frío, forja.

Laminado en Caliente

Procedente de colada continua, pasa previamente por horno de recalentar para conseguir la temperatura de laminación. Se sube la temperatura del acero entre 800 y 1250ºC.

Laminado en Frío

Reducir dimensiones, mejorar el acabado superficial, obtener tolerancias dimensionales más estrechas.

Forja

Obtener piezas con formas mediante deformación plástica de metales producida por presión o impacto.