Metales: acero

Acero es una aleación de hierro-carbono forjable, con porcentajes de carbono variables entre 0,008 y 1,76%. Se distinguen de las fundiciones, también aleaciones de hierro y carbono, en que éstas tienen una proporción de carbono que puede variar entre 1,76% y 6,67%, aunque la mayoría de las fundiciones comerciales no superan el 2% de carbono. La densidad promedio del acero es 7850 kg/m3.

La diferencia fundamental entre ambos materiales es que los aceros son, por su ductilidad, fácilmente deformables en caliente utilizando forjado, laminación o extrusión, mientras que las fundiciones son frágiles y se fabrican generalmente por fundición. Además de los componentes principales indicados, los aceros incorporan otros elementos químicos. Algunos son perjudiciales (y se llaman impurezas) y provienen de la chatarra, el mineral o el combustible empleado en el proceso de fabricación: es el caso del azufre y el fósforo. Otros se añaden intencionalmente para la mejora de alguna de las características del acero (y se llaman aleantes). Los aleantes pueden utilizarse para incrementar la resistencia, la ductilidad, la dureza, etcétera, o para facilitar algún proceso de fabricación como puede ser el mecanizado. Elementos habituales para estos fines son el níquel, el cromo, el molibdeno y otros.

Para su uso en construcción, el acero se distribuye en perfiles metálicos, siendo éstos de diferentes características según su forma y dimensiones y debiéndose usar específicamente para una función concreta, ya sean vigas o pilares.

Los métodos antiguos para la fabricación del acero consistían en obtener hierro dulce en el horno, con carbón vegetal y tiro de aire; expulsión de las escorias por martilleo y carburación del hierro dulce para cementarlo. Luego se perfeccionó la cementación fundiendo el acero cementado en crisoles de arcilla y en Sheffield (Inglaterra) se obtuvieron, a partir de 1740, aceros de crisol. A mediados del siglo XIX se extendió la fabricación del acero merced a métodos más perfeccionados: el de Bessemer, que consiste en la descarburación de la fundición por inyección de aire; el de cementación, por carburación de hierro puro o dulce; el procedimiento Martin Siemes, por descarburación de la fundición de hierro dulce y óxido de hierro. Modernamente se utilizan algunos metales y metaloides en forma de ferroaleaciones, los cuales, unidos al acero, le comunican cualidades de dureza y resistencia excepcionales.

Composicion del acero La estructura del acero se compone de una mezcla de fases, con diversas propiedades mecánicas. Las proporciones de estas fases y sus composiciones serán determinantes del comportamiento de este material. Estas fases se obtienen a temperatura ambiente mediante el enfriamiento lento de un acero. Las principales son: * La ferrita es blanda y dúctil. Su estructura es cúbica centrada en el cuerpo, es estable hasta los 721 ºC * La austenita es la más dúctil y densa de las fases del diagrama Fe-Fe3C. * La cementita (Fe3C) es un compuesto intermetálico de fórmula Fe3C, con un contenido de carbono de 6,67%, es muy dura y frágil. * La perlita es el microconstituyente eutectoide que se forma a los 727 ºC a partir de austenita con 0.77 % de carbono. Es una mezcla bifásica de ferrita y cementita de morfología laminar. Sus propiedades mecánicas serán intermedias entre la ferrita blanda y la cementita dura que la compone

Impurezas del acero Se denomina impurezas a todos los elementos indeseables en la composición de los aceros. Se encuentran en los aceros y también en las fundiciones como consecuencia de que están presentes en los minerales o los combustibles. Se procura eliminarlas o reducir su contenido debido a que son perjudiciales para las propiedades de la aleación. En los casos en los que eliminarlas resulte imposible o sea demasiado costoso, se admite su presencia en cantidades mínimas.

NOTA: contenidos recopilados por Susana Suárez, alumna del IES Astures, Lugones.