El acero se utiliza en una amplia variedad de industrias y se considera la columna vertebral de la infraestructura moderna. La capacidad de añadir otros elementos y, al hacerlo, manipular las propiedades del acero es lo que lo convierte en un recurso tan ampliamente utilizado. Este artículo analizará los elementos más comunes que comprenden la amplia gama de grados de acero y explorará su impacto en las propiedades de los materiales.

El hierro por sí solo no es suficiente

En su forma más pura, el hierro no es excepcionalmente fuerte ni duro, de hecho, un bloque de hierro puro se puede cortar con un cuchillo. La adición de carbono y la eliminación de oxígeno son lo que le dan al acero a base de hierro su increíble resistencia.

Una aleación es cualquier metal fabricado combinando dos o más elementos metálicos. La adición de elementos más metálicos y no metálicos al hierro y al carbono permite manipular las propiedades para adaptarse a una necesidad o aplicación específica.

Incluso cambiar la cantidad de carbono combinado con hierro puede afectar las propiedades del material. El acero con alto contenido de carbono contiene entre 0,60% y 0,95% de carbono (como porcentaje del peso) y es increíblemente fuerte y duro, pero es menos dúctil y más difícil de mecanizar y soldar. A medida que se reduce el contenido de carbono, el material se asemeja más al hierro puro y es más suave y dúctil.

El contenido máximo de carbono en el acero es del 2,1% , ya que nada más que eso no está verdaderamente clasificado como acero. A medida que se reduce el contenido de carbono, el material se clasifica en una de cuatro categorías:

El acero con alto contenido de carbono (0,96% -2,1% de carbono)

El acero con alto contenido de carbono es extremadamente resistente y capaz de resistir la deformación localizada bajo alta tensión. Se produce mediante un proceso especializado. Como resultado, el mecanizado, la soldadura o el doblado de este material es casi imposible.

Acero con alto contenido de carbono (0,55% -0,95% de carbono)

El acero con alto contenido de carbono es bastante resistente y ofrece más ductilidad que los aceros con alto contenido de carbono y hasta hace poco se utilizaba en aplicaciones de vías férreas. Otras aplicaciones incluyen herramientas de cincelado y corte.

Acero al carbono medio (0,30%-0.54% de carbono)

El acero al carbono medio equilibra la resistencia y la dureza con la ductilidad y se utiliza principalmente en piezas de máquinas, es decir, engranajes, pernos y ejes.

Bajo del Acero de Carbono (0.05%-0.25%)

de acero Bajo carbono proporciona una resistencia relativa a un menor peso en comparación con otras categorías de acero. La adición de aleaciones puede dar al acero con bajo contenido de carbono diferentes propiedades sin afectar masivamente el peso.

Aunque todas las categorías de acero pueden usar aleaciones y elementos no metálicos para alterar sus propiedades, este artículo se centrará en cómo ciertos elementos alteran las propiedades del acero con bajo contenido de carbono.

Elementos que endurecen

Antes de examinar los elementos que endurecen, es importante notar la diferencia entre endurecimiento y fortalecimiento.

La dureza del acero se refiere al nivel de impacto que un material puede absorber antes de que se abolle y, por lo general, se mide mediante una prueba de impacto Charpy. La dureza puede verse afectada en gran medida por la temperatura, ya que el material generalmente puede absorber menos impacto en temperaturas más frías.

Por otro lado, la resistencia del acero se centra en el punto de fluencia y la resistencia a la tracción. Un punto de fluencia es el punto en el que un material se estresa y se deforma, pero no se rompe. La resistencia a la tracción es la cantidad de esfuerzo requerido para que el material falle o se rompa.

Los elementos que endurecen el acero aumentan la cantidad de impacto que un material puede absorber. Los elementos de endurecimiento más comunes son:

• Fósforo*
• Silicio*
• Manganeso*
• Nitrógeno
• Níquel
• Cromo
• Boro

Estos elementos de endurecimiento son comunes en grados templados y templados (por ejemplo, ASTM A514 o ASTM A710) y grados marinos (por ejemplo, ASTM A633). El níquel se puede agregar a las aleaciones de acero al carbono, pero es más común en los grados de acero inoxidable.

*El fósforo, el silicio y el manganeso son los elementos más comunes que se añaden al acero. ASTM A752-50 (un acero de alta resistencia y baja aleación) y ASTM A36 (un acero dulce) son dos de los grados más utilizados en América del Norte y contienen estos tres elementos.

Elementos que fortalecen

Elementos que fortalecen el acero aumentan la carga que el material puede soportar. En consecuencia, es común que estos elementos se vean en la infraestructura, como carreteras, puentes y edificios. Los elementos de refuerzo más comunes son:

• Silicio
• Cromo
• Vanadio
• Fósforo
• Titanio
• Nitrógeno & Combinación de aluminio
• Niobio (columbio)

Elementos que Aumentan la Ductilidad

En proyectos que requieren perforación de materiales, soldadura, maquinaria o atornillado, la ductilidad es un factor importante. Los elementos comunes que se agregan a las aleaciones de acero que mejoran la ductilidad incluyen:

• Niobio (Columbio)
• Azufre
• Fósforo
• Cromo

Estos elementos suavizantes son comunes en grados templados y templados (p. ASTM A514) y se utilizan en docenas de otros.

Elementos resistentes a la corrosión

Los elementos que promueven la resistencia a la corrosión son críticos para las aleaciones de acero para su uso en aplicaciones que requieren resistencia a las condiciones atmosféricas. Los elementos comunes utilizados incluyen:

• Circonio
• Níquel
• Fósforo
• Cobre
• Cromo

La resistencia a la corrosión es importante para el acero estructural utilizado en aplicaciones al aire libre, por ejemplo, puentes y aplicaciones marinas o en alta mar.

El poder de la química

El hierro y el carbono son los componentes básicos del acero. Sin embargo, una amplia gama de elementos metálicos y no metálicos puede alterar las propiedades y el comportamiento del acero, lo que lo convierte en un recurso viable para numerosas aplicaciones.

Leeco Steel se especializa en el suministro de placas de acero al carbono en Estados Unidos, Canadá y México. Una amplia variedad de grados de acero de aleación están disponibles. Después de determinar el grado de acero ideal para su proyecto, puede obtener la placa de acero que necesita, cuando la necesite.