DIFERENTES TIPOS DE ACEROS, LAS FABRICAS DE EL SALVADOR Y TODO SU PROCESO DE FABRICACION
Antes de adentrarnos en el tema de el acero, primero debemos conocer que son los metales y para que sirven.
El hierro y sus aleaciones fue el primer metal que se usó industrialmente en la práctica para las estructuras sustentantes. Su llegada al campo estructural es bastante reciente porque el fatigoso trabajo necesario para producir el hierro soldable por fusión limitó su uso durante siglos a los productos de mayor precio y necesidad: las armas y los aperos agrícolas. Poco a poco se fue introduciendo como material de construcción, primero con elementos de fundición y finalmente con los redondos y elementos tubulares que facilitan la esbeltez de las modernas estructuras metálicas.
Las primeras estructuras metálicas fueron puentes (en torno a 1800), posteriormente se empezaron a construir edificios, en 1887 se construyó un edificio de 12 plantas en Chicago y en 1931 se inauguró en Nueva York el Empire State Building de 85 plantas y 379 m de altura.
El uso del acero se multiplicó gracias al avance de la metalurgia y a la soldadura eléctrica. La característica fundamental de las modernas estructuras de acero es la simplificación estructural y la esbeltez. Desde sus primeras aplicaciones en puentes y después en rascacielos, el acero ha ido ganando uso sobre todo en edificios de viviendas y oficinas, aunque el desarrollo de la técnica del hormigón armado lo ha limitado.
Los metales más empleados en la construcción son: hierro, aluminio, plomo, cobre, cinc y estaño. Raramente se encuentran en estado puro en la naturaleza, por lo que para su empleo hay que someter a los minerales a una serie de operaciones denominadas metalurgia, cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen.
Todos los metales, para ser empleados industrialmente, deben reunir una serie de propiedades que los hagan aptos para ser capaces de soportar los esfuerzos a los que van a estar sometidos. Estas propiedades son las siguientes:
A) Fusibilidad: facilidad e poder dar forma a los metales, fundiéndolos y colocándolos en moldes donde se solidifican y enfrían.
B) Forjabilidad: es la capacidad para poder soportar las variaciones de formas, en estado solido o en caliente, por la acción de martillos, laminadores o prensas.
C) Maleabilidad: propiedad de los metales para modificar su forma a temperatura ordinaria en laminas, mediante la acción e martillado estirado.
D) Ductilidad: propiedad de de poderse alargar en la dirección e su longitud, formando hilos o alambres.
E)Tenacidad: es la resistencia a la rotura por tracción.
F) Facilidad de corte: deben poder separarse en trozos regulares con herramientas cortantes.
G) Soldabilidad: propiedad de poder unirse hasta formar un cuerpo único.
H) Oxidabilidad: por la acción del oxigeno del aire, se oxidan todos los metales excepto los nobles, recibiéndose de una capa de oxido o carbonado que, si es impermeable protege el resto del metal, y, si es permeable, la oxidación penetra y lo destruye con el tiempo.
EL ACERO El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono que puede variar entre 0,03% y 1,075% en peso de su composición, dependiendo del grado.
Acero no es lo mismo que hierro. Y ambos materiales no deben confundirse. El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas, sobre todo su resistencia.
Se conoce como acero a un conjunto de aleaciones del hierro (Fe) con otros elementos, principalmente carbono (C), pero también zinc (Zn), silicio (Si) o aluminio (Al). Estas aleaciones alteran las propiedades del metal resultante, obteniendo un material más resistente o menos oxidable, etc.
El nombre del acero proviene del latín aciarius, que refiere al material del cual estaban hechas las armas blancas en la antigüedad.
El acero es un material importantísimo en las industrias humanas. Es ampliamente utilizado como material de construcción y como materia prima de diversas herramientas y piezas mecánicas.
Es un caso ejemplar de aleación metálica, técnica de combinación de materiales gracias a la cual se suman sus propiedades y se obtiene un material nuevo y particular.
Historia del acero
Las primeras evidencias de acero wootz (acero primitivo)datan de 300 a.C.
Es difícil saber con exactitud en qué momento la humanidad descubrió la posibilidad de fundir el hierro para construir herramientas. Se han encontrado evidencias del registro de empleo de hierro en el antiguo Egipto (3.000 a.C.).
Se puede creer que poco después se descubrió la posibilidad de mezclarlo con otros metales para obtener nuevos materiales. Sin embargo, las primeras evidencias de acero wootz (acero primitivo)datan de 300 a.C. y se encontraron en India y Sri Lanka. Se encontraron también mezclas de hierro fundido con hierro forjado proveniente de la Dinastía Han de China (100 a.C.). Con la llegada de la modernidad y de la industrialización, la obtención del acero ocupó el interés de muchos científicos e industriales, valiéndose de la electricidad para el calentado de los hornos. En 1948 se inventó el proceso de oxígeno básico L-D, en la Austria de posguerra; y en 1950 la técnica de colada continua.
La técnica de obtención del acero en la actualidad incluye diversos metales y metaloides que forman ferroaleaciones, que le proporcionan dureza y resistencia. Además, el proceso involucra la llamada metalurgia secundaria. Esta segunda etapa le otorga las propiedades químicas y el nivel de inclusiones e impurezas deseado.
El procedimiento habitual involucra el añadido al hierro de una cantidad de carbono no superior al 2%, dependiendo del grado. Esto se realiza en hornos potentes, en los cuales se mantiene a los metales en estado líquido, antes de proceder a mezclarlos y verter la mezcla en un molde para su posterior enfriado.
A partir del mineral de hierro (formado por óxidos de Fe y ganga) se obtiene en los altos hornos el arrabio (hierro con un 4 % aproximadamente de carbono).
El arrabio es duro pero muy frágil (interesa más un material dúctil, que “avisa” de su estado tensional), para reducir el % de carbono sin perder resistencia se afina el arrabio en convertidores (se quema el carbono sobrante), obteniéndose el acero en bruto con un % de carbono en torno al 2 %.
Posteriormente se vierte en lingoteras para su enfriamiento y posterior acabado. El proceso de acabado puede ser por: forja, moldeo, trefilado o laminación; para ello se calienta previamente (o bien viene directamente del convertidor mediante un proceso de colada continua, con lo que se evitan las lingoteras, el desmoldeado y posterior calentamiento). Tras este proceso se pueden aplicar tratamientos térmicos (templado, recocido, revenido ...) para alcanzar las propiedades mecánicas y químicas deseadas.
Aleaciones del acero
El aluminio es una variante del acero en grano fino.
El acero es esencialmente hierro mezclado con otros elementos como:
Carbono. Reduce la ductilidad y soldabilidad del hierro mientras añade dureza a la mezcla.
Aluminio. Se produce acero de grano fino.
Azufre. Suele considerarse una impureza del hierro, pero a veces se añade para aumentar la maquinabilidad del acero.
Cromo. Aumenta la profundidad de endurecimiento.
Cobre. Aumenta la resistencia a la corrosión.
Manganeso. Opera como desoxidante y neutraliza el azufre, facilitando la laminación y moldeo.
Silicio. Antioxidante y endurecedor.
Níquel. Mejora el resultado del tratamiento térmico, y junto con el cromo, previene el desgaste.
Molibdeno. Mejora el resultado del tratamiento térmico, aumenta la dureza y resistencia a la temperatura.
El acero forjado se calienta, modela y se enfría en una forja.
El acero puede clasificarse según su modo de empleo final:
Acero moldeado. Se deja enfriar en un molde. Se solía usar para elementos de formas complejas, difíciles de obtener con uniones remachadas o atornilladas. La aparición de la soldadura ha reducido mucho su uso. Hoy se usa en piezas muy cargadas y con posibilidad de giro o deslizamiento sobre otras (por ejemplo aparatos de apoyo).
Acero forjado. Se calienta, modela y se enfría en una forja. Se trabaja sobre el acero en caliente por aplastamiento con un martillo pilón. Su uso se limita también a zonas especiales con esfuerzos altos y complejos (apoyos). Presenta una buena homogeneidad y resistencia.
Acero laminado. Está hecho láminas más o menos gruesas y planas.
Por otro lado, si los elementos aleantes son más o menos comunes, puede distinguirse entre aceros ordinarios (carbono) y aceros especiales (otros elementos). El acero inoxidable es uno de estos aceros “especiales”.
Propiedades del acero
El acero se puede soldar con mucha facilidad.
Las propiedades del acero varían de acuerdo a su composición, es decir, a los elementos que estén aleados en su interior. Por eso es difícil determinas sus propiedades universales.
A grandes rasgos constituye un material con una densidad manejable (7850 kg/m3), que se dilata y contrae con las variaciones de la temperatura. Posee un altísimo punto de ebullición (hasta los 3000 °C). En líneas generales se sumamente tenaz, medianamente dúctil, y es maleable.
El acero es además un material más duro que el hierro (y por ende más frágil). Se puede soldar con suma facilidad, y es un buen conductor de la electricidad y del magnetismo. De hecho una pieza de acero imantada no pierde su magnetismo a menos que se la caliente a cierta temperatura. Por eso, se utiliza para fabricar imanes artificiales.
La gran desventaja del acero es su susceptibilidad a la corrosión: ya que el hierro puede oxidarse muy fácilmente, genera grietas superficiales que eventualmente pueden consumir la pieza completamente.
La solución para este problema son los llamados “aceros inoxidables”. En ellos, se añade algún otro componente metálico (níquel y cromo generalmente) para disminuir la reactividad del hierro.
Usos del acero
El acero sirve para fabricar la carrocería y esqueleto de todo tipo de vehículos.
El acero se encuentra en nuestras vidas en casi todas partes, en distintas formas y presentaciones, tales como:
Piezas de maquinaria. Para automóviles, maquinaria agrícola, armamento militar o tecnología industrial.
Vehículos enteros. Como la carrocería y esqueleto de barcos, vehículos blindados, y ferrocarriles. También se usa para las vías de estos últimos.
Herramientas y aplicaciones. Todo tipo de objetos como soldaduras, tornillos, tuercas, remaches, chapas troqueladas, muelles de válvulas, martillos, llaves, destornilladores, etc.
Herramientas de cocina. Como sartenes, ollas, cubiertos, etc.
Piezas de construcción. Como las vigas para el embaulado del hormigón.
Tratamiento del acero
Al acero cromado se le añade cromo para embellecer el metal.
La fabricación del acero implica el “tratamiento” del hierro, para mejorar algunas de sus propiedades o modificarlas en función del destino de la pieza. Se trata de:
Tratamientos superficiales. Vinculados con el embellecimiento del acero resultante o con la protección de sus capas externas. Suele implicar la añadidura de capas externas de otros metales, de la siguiente manera:
Cincado. Se somete la superficie a procesos electrolíticos o mecánicos que le confieren propiedades antioxidantes.
Cromado. Se le añade cromo para embellecer el metal y proteger contra la oxidación.
Galvanizado. Se le da a la chapa de acero mediante procesos electroquímicos que derriten un metal recubriendo a otro.
Niquelado. Consiste en un baño de níquel para proteger el acero de la oxidación.
Pavonado. Ideal para piezas pequeñas, como la tornillería, haciéndolas más resistentes.
Tratamientos térmicos. A diferencia de los superficiales, estos procedimientos cambian la microestructura de los tejidos microscópicos de la aleación, cambiando significativamente sus propiedades. Hablamos, así, de:
Templado. Consiste en calentar la pieza hasta cierto punto y luego enfriarla rápidamente, permitiéndole la alteración de sus propiedades profundas. Es lo que se hacía con las espadas en el medioevo, sumergiéndolas en agua luego de haberlas forjado al rojo vivo.
Revenido. Técnica usada para reducir la fragilidad de los aceros luego del temple, por lo que a menudo es su tratamiento complementario. Consiste en aplicar a la aleación una temperatura inferior a su punto crítico, en donde se la deja durante un tiempo largo para mejorar su resistencia y tenacidad.
Recocido. Es una técnica que sirve para ablandar la aleación, recuperar su estructura o eliminar tensiones internas. Esto consiste en calentar el metal hasta una temperatura determinada y luego dejar que se enfríe lentamente, dejando que la temperatura baje progresivamente hasta alcanzar la temperatura ambiente.
Normalizado. Es el tratamiento idóneo para dar al acero la estructura necesaria para forjar, laminar o prepararlo para el temple. Se calienta la pieza entre 30 y 50 °C por encima de la temperatura crítica y se la mantiene durante el tiempo necesario para transformar en austenita, y luego dejar enfriar uniformemente.
Reciclaje de acero
El acero puede reciclarse, tal y como otros metales, al final de su vida útil. Para ello sirven los desguazaderos de automóviles y otros vehículos, que obtienen chatarra reusable, que es prensada y reenviada a la acería para su fundición y reutilización. La chatarra de este tipo suple el 40% de las necesidades de acero mundiales.
Importancia del acero
El acero es utilizado en grandes obras de ingeniería como la Torre Eiffel.
El acero es un material sumamente importante en el mundo industrial contemporáneo. Además, jugó un papel vital en la construcción y las diversas ingenierías. Obras de ingeniería admirables como la Torre Eiffel en Francia o la Estatua de la Libertad en Estados Unidos están hechas de variantes de acero, como el hierro pudelado o hierro forjado.
Diferencia entre hierro y acero
El hierro es un elemento químico que rara vez se halla en estado puro, sino formando compuestos. En condiciones minerales suele hallarse en la ferrita, hematites, magnetita, limonita, pirita, etcétera.
En cambio, el acero no es un elemento químico, sino una mezcla de hierro y otras sustancias, es decir, una aleación metálica. Esta mezcla opera como si fuera un solo material, pero no se dan reacciones químicas de ningún tipo entre sus componentes.
Asimismo, el acero es duro y resistente, mientras que el hierro es dúctil y maleable. Esta es la principal razón por la cual existe el acero: para compensar las debilidades de su metal madre a través de la incorporación de carbono.
FUENTES CONSULTADAS
-Alacero (s.f). "¿Qué es el acero?". Recuperado de: https://www.alacero.org/es/page/el-acero/que-es-el-acero
-El Acero en la Construcción. (S.f) Recuperado de: http://caminos.udc.es/info/asignaturas/406/contenido_publico/recursos/tema00.pdf
- Uriarte J. ( 21 de marzo de 2020). "Acero". Recuperado de: https://www.caracteristicas.co/acero/.
-OCEANO/CENTRUM. Biblioteca ATRIUM de la construcción, Vol. 1: Materiales para la construcción (pp 75-77). España: EDICIONES ATRIUM S.A; OCEANO GRUPO EDITORIAL,S.A.
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