¿Qué es el acero?
Composición y tipos de aceros
Publicado: 20.JUN.2024
El acero es una aleación de hierro (Fe), como elemento predominante, combinado con pequeñas cantidades de carbono (C), aproximadamente en torno al 1% o incluso inferior. El acero que se obtiene de la combinación exclusiva de hierro con carbono, dará lugar al denominado acero al carbono.
Sin embargo, esta aleación inicial de hierro con carbono, también se le suele añadir, pero en pequeñísimas proporciones, otros elementos de aleación como el cromo (Cr), níquel (Ni), magnesio (Mg), titanio (Ti), molibdeno (Mo), volframio (W) o vanadio (V). Cada uno de estos elementos se emplean para dotar de ciertas características especiales al acero final. En este caso, cuando se le añanden estos elementos, se obtienen los llamados aceros aleados.
Aproximadamente, un 92% de todo el acero consumido en el mundo es simplemente acero al carbono; el resto son aceros aleados.
Como curiosidad, la palabra acero procede del latín «aciarius», que a su vez deriva de la palabra «acies», que es como se refiere en latín al filo de un arma blanca. Por tanto, «aciarius» hace referencia al metal que es adecuado, por su gran dureza y resistencia, para ser usado como filo cortante en las armas y las herramientas.
¿Cuál es el contenido máximo de carbono en el acero?
El límite máximo en contenido de carbono (C) que separa al acero de la fundición es del 2%. Es decir, si el porcentaje de carbono presente en la aleación con el hierro supera el 2%, ya no estaríamos hablando de acero, sino de una fundición.
El carbono se utiliza para dotar de resistencia. En general, un aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción, pero como contrapartida incrementa su fragilidad en frío y hace que disminuya su tenacidad y ductilidad, propiedades que se estudiarán más adelante en otro artículo.
Los aceros se caracterizan por su gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre con el hierro puro, que resiste muy poco, por estar constituido sólo con cristales de ferrita. Sin embargo, cuando el hierro se alea con carbono, se forman estructuras cristalinas diferentes, que permiten un gran incremento de su resistencia mecánica.
Esta gran resistencia mecánica que pueden ofrecer los aceros, unido al hecho de que para su fabricación se emplea el mineral de hierro, muy abundante en la naturaleza, hace que el acero haya sido desde el siglo pasado, un material fundamental para el desarrollo industrial en el mundo.
El límite elástico, junto con otras características mecánicas del acero como el límite de rotura a tracción, el módulo de elasticidad o el alargamiento máximo que se produce en la rotura, se calculan mediante el denominado ensayo de tracción, que está normalizado.
¿Qué tipos de aceros hay?
Según el contenido en carbono de los aceros, éstos se pueden clasificar de la siguiente manera:
• Acero dulce: Cuando el porcentaje de carbono es del 0,25%, como máximo. Este tipo de acero tiene una resistencia última de rotura en el rango de 48-55 kg/mm2 y una dureza Brinell en el entorno de 135-160 HB. Es un acero que presenta una buena soldabilidad aplicando la técnica adecuada.
Aplicaciones: Piezas de resistencia media de buena tenacidad, deformación en frío, embutición, plegado, herrajes, etc.
• Acero semidulce: El porcentaje de carbono está en el entorno del 0,35%. Tiene una resistencia última a la rotura de 55-62 kg/mm2 y una dureza Brinell de 150-170 HB. Este tipo de acero, bajo un tratamiento térmico por templado, puede alcanzar una resistencia mecánica de hasta 80 kg/mm2 y una dureza de 215-245 HB.
Aplicaciones: Ejes, elementos de maquinaria, piezas resistentes y tenaces, pernos, tornillos, herrajes.
• Acero semiduro: En este caso, el porcentaje de carbono es del 0,45%. Este tipo de acero presenta una resistencia a la rotura en el intervalo de entre 62-70 kg/mm2 y una dureza de 280 HB. Después de someterlos a un tratamiento de templado su resistencia mecánica puede aumentar hasta alcanzar los 90 kg/mm2.
Aplicaciones: Ejes y elementos de máquinas, piezas bastante resistentes, cilindros de motores de explosión, transmisiones, etc.
• Acero duro: El porcentaje de carbono es del 0,55%. Este tipo de acero tiene una resistencia mecánica de 70-75 kg/mm2, y una dureza Brinell de 200-220 HB. Bajo un tratamiento de templado estos aceros pueden alcanzar un valor de resistencia de hasta 100 kg/mm2 y una dureza de 275-300 HB.
Aplicaciones: Ejes, transmisiones, tensores y piezas regularmente cargadas y de espesores no muy elevados.
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