DEFINICIN

DEFINICIN.El acero es una aleacin de hierro con pequeas cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fra adquiere por el temple gran dureza y elasticidad. Hay aceros especiales que contienen adems, en pequesima proporcin, cromo, nquel, titanio, volframio o vanadio. Se caracteriza por su gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre con el hierro. Este resiste muy poco la def0rmacion plstica, por estar constituida solo con cristales de ferrita; cuando se alea con carbono, se forman estructuras cristalinas diferentes, que permiten un gran incremento de su resistencia. sta cualidad del acero y la abundancia de hierro le colocan en un lugar preeminente, constituyendo el material bsico del S.XX. Un 92% de todo el acero es simple acero al carbono; el resto es acero aleado: aleaciones de hierro con carbono y otros elementos tales como magnesio, nquel, cromo, molibdeno y vanadio.II. TIPOS DE ACEROS.ll.a. Acero aleado o especial.Acero al que se han aadido elementos no presentes en los aceros al carbono o en que el contenido en magnesio o silicio se aumenta mas all de la proporcin en que se halla en los aceros al carbono. ll.b. Acero autotempladoAcero que adquiere el temple por simple enfriamiento en el aire, sin necesidad de sumergirlo en aceite o en agua. Este efecto, que conduce a la formacin de una estructura martensitica muy dura, se produce aadiendo constituyentes de aleacin que retardan la transformacin de la austenita en perlita.ll.c. Acero calmado o reposadoAcero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo, mediante la adicin de manganeso, silicio o aluminio. Con este procedimiento se obtienen lingotes perfectos, ya que casi no hay produccin de gases durante la solidificacin, lo que impide que se formen sopladuras.ll.d. Acero de construccinAcero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, nquel, molibdeno y vanadio.II.e. Acero de rodamientosAcero de gran dureza y elevada resistencia al desgaste; se obtiene a partir de aleaciones del 1% de carbono y del 2% de cromo, a las que se somete a un proceso de temple y revenido. Se emplea en la construccin de rodamientos a bolas y en general, para la fabricacin de mecanismos sujetos al desgaste por friccin.II.f. Acero dulce Denominacin general para todos los aceros no aleados, obtenidos en estado fundido.II.g. Acero duroEs el que una vez templado presenta un 90% de martensita. Su resistencia por traccin es de 70kg/mm2 y su alargamiento de un 15%. Se emplea en la fabricacin de herramientas de corte, armas y utillaje, carriles, etc. En aplicaciones de choque se prefiere una gradacin de dureza desde la superficie al centro, o sea, una seccin exterior resistente y dura y un ncleo mas blando y tenaz.II.h. Acero efervescente Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de verterlo en los moldes. Contiene gran cantidad de sopladuras, pero no grietas. II.i. Acero fritadoEl que se obtiene fritando una mezcla de hierro pulverizado y grafito, o tambin por carburacin completa de una masa de hierro fritado.II.j. Acero fundido o de herramientasTipo especial de acero que se obtiene por fusin al crisol. Sus propiedades principales son: 1) resistencia a la abrasin2) resistencia al calor3) resistencia al choque4) resistencia al cambio de forma o a la distorsin al templado 5) aptitud para el corteContienen de 0,6 a 1,6% de carbono y grandes proporciones de metales de aleacin: tungsteno, cromo, molibdeno, etc.II.k. Acero indeformableEl que no experimenta prcticamente deformacin geomtrica tanto en caliente( materias para trabajo en caliente ) como en curso de tratamiento trmico de temple( piezas que no pueden ser mecanizadas despus del templado endurecedor )II.l. Acero inoxidableAcero resistente a la corrosin, de una gran variedad de composicin, pero que siempre contiene un elevado porcentaje de cromo ( 8-25% ). Se usa cuando es absolutamente imprescindible evitar la corrosin de las piezas. Se destina sobre todo a instrumentos de ciruga y aparatos sujetos a la accin de productos qumicos o del agua del mar( alambiques, vlvulas, paletas de turbina, cojinetes de bolas, etc. )II.m. Acero magnticoAquel con el que se fabrican los imanes permanentes. Debe tener un gran magnetismo remanente y gran fuerza coercitiva. Los aceros de esta clase, tratndose aplicaciones ordinarias, contienen altos porcentajes de tungsteno( hasta el 10%) o cobalto(hasta el 35% ).Para aparatos de calidad se emplean aceros de cromo-cobalto o de aluminio-nquel ( carstita, coercita ). II.n. Acero no magnticoTipo de acero que contiene aproximadamente un 12% de manganeso y carece de propiedades magnticas.II.. Acero moldeadoAcero de cualquier clase al que se da forma mediante el relleno del molde cuando el metal esta todava liquido. Al solidificar no trabajado mecnicamente.II.o. Acero para muellesAcero que posee alto grado de elasticidad y elevada resistencia a la rotura. Aunque para aplicaciones corrientes puede emplearse el acero duro, cuando se trata de muelles que han de soportar fuertes cargas y frecuentes esfuerzos de fatiga se emplean aceros al sicilio con temple en agua o en aceite y revenido.II.p. Acero pudeladoAcero no aleado obtenido en estado pastoso.II.q. Acero rpidoAcero especial que posee gran resistencia al choque y a la abrasin. Los mas usados son los aceros tungsteno, al molibdeno y al cobalto, que se emplean en la fabricacin de herramientas corte.II.r. Acero refractarioTipo especial de acero capaz de soportar agentes corrosivos a alta temperatura.II.s. Acero suaveAcero dctil y tenaz, de bajo contenido de carbono. Tambin se obtiene este tipo de acero, fcil de trabajar en fri, aumentando el porcentaje de fsforo( aumentando un 0,15% ) y de azufre( hasta un 0,2% ). Tiene una carga de rotura por traccin de unos 40 kg/mm2, con un alargamiento de un 25%.II.t. Aceros comunesLos obtenidos en convertidor o en horno Siemens bsico.II.u. Aceros finos Los obtenidos en horno Siemens cido, elctrico, de induccin o crisol.II.v. Aceros forjadosLos aceros que han sufrido una modificacin en su forma y su estructura interna ante la accin de un trabajo mecnico realizado a una temperatura superior a la de recristalizacin. III. OBTENCIN.III.a. Historia.Durante toda la Edad Media y El Renacimiento el acero era producido en pequeas cantidades por corporaciones de artesanos que guardaban en secreto el mtodo de fabricacin. El primer proceso de obtencin industrial del acero fue ideado por el relojero ingls B.Huntsman en 1740; el proceso se llam al crisol, porque consista en cementar ( es decir, enriquecer en contenido de carbono ) el hierro con carbn vegetal y fundir sucesivamente en un crisol el producto obtenido. La fundicin se conoca en Europa ya en el siglo XIV, como producto secundario de los hornos altos de produccin de hierro; en un principio slo se utiliz como sustitutivo del bronce. Antes de que pudiera emplearse en gran escala en la produccin del acero, fue necesario que el ingls H. Cort inventase en 1874 un procedimiento de afina, en el que se produca el hierro en un horno de reverbero alimentado con carbn mineral; el carbn era quemado sobre una parrilla cuya solera estaba constituida por una capa que contena xido de hierro. Durante el proceso, llamado pudelado, la fundicin era removida a mano con unas largas varillas de hierro, y luego comprimida en una prensa; el lingote resultante se laminaba al calor. Con tales procedimientos la produccin de hierro fundido dej de estar supeditada al consumo de carbn vegetal, solucionando el gravsimo problema que representaba para muchos pases europeos el incremento de la tala de bosques.El acero producido al crisol era de ptima calidad, pero el coste de produccin era muy superior al fabricado por pudelado. Ambos mtodos fueron abandonados al introducirse los procedimientos modernos de produccin en gran escala de Bessemer y de Tomas. El proceso Bessemer, ideado en 1856 por Henry Bessemer, consiste en obtener directamente acero mediante el afino de la fundicin, introduciendo una corriente de aire en un aparato, actualmente llamado convertidor y entonces, por su forma, pera de Bessemer. En l, el calor que mantiene lquida la colada lo suministra la reaccin exotrmica de oxidacin del Si.Dado que el convertidor ( la cuba de afino ) est revestido de slice (cida), el proceso es idneo para una funcin de estas caractersticas. En el mismo perodo se patentaba en Amrica un proceso anlogo, el de William Kelly. En 1877, el ingls Sydney Gilchrist Thomas tuvo la idea de sustituir el revestimiento cido del convertidor Bessemer por un revestimiento bsico (doloma), lo que permita obtener escorias bsicas; por consiguiente, se poda convertir fundicin fosforosa en aceros. Entre 1860 y 1865 el francs Pierre Martn y los alemanes Wilhelm y Friedrich Siemens desarrollaron un tipo de horno alimentado por gas, denominado posteriormente horno Martn-Siemens. Este tipo de horno permite obtener acero fundiendo en la solera grandes cantidades de chatarra de hierro y fundicin o bien fundicin y minerales. W. Siemens, entre 1878 y 1879, efectu los primeros intentos de obtener acero a partir de chatarra de fundicin de hierro en hornos de arco elctrico. En 1898, E. Stassano instal en Roma un horno de arco elctrico para fabricar acero directamente del mineral, horno en que la colada era calentada por irradiacin. Casi simultneamente, en 1900, el francs P. T. L. Hroult, en Amrica, iniciaba sus ensayos para obtener acero en un horno tambin de arco, siguiendo un procedimiento muy similar al Martn-Siemens.Los procesos Bessemer, Thomas, Martn-Siemens y ms tarde los de acerera elctrica inauguran la edad del acero, desplazando rpidamente a la madera como material estructural en las obras de ingeniera civil, y despus al hierro fundido con materia prima de la construccin de rales, barcos, caones, etc. III.b. Produccin.El acero se obtiene a partir del producto de alto horno, el arrabio lquido, en los convertidores o en otros hornos que trabajan con carga lquida dentro de la misma instalacin industrial. El arrabio, lingote de horno alto o lingote de hierro, pues de estas maneras suele denominarse, es frgil y poco resistente. Su composicin, que es distinta segn la procedencia del mineral de hierro, est constituida por un elevado tanto por ciento de carbono ( 4-5%) y otras impurezas como azufre, fsforo, silicio, manganeso, etc. Se transforma en acero mediante un proceso de descarburacin y regulacin de las otras impurezas. Existen, adems, otros procedimientos que permiten obtener directamente acero partiendo del mineral sin pasar por el arrabio. Aunque su desarrollo ha sido y es muy limitado, se pueden citar como mtodos ms importantes: Hogans, Norsk-Staal, Krupp-Renn, afino slido, etc. El procedimiento de la forja catalana responda a este ltimo tipo de obtencin: el hierro se reduca con carbn vegetal formando fundicin, la cual, en la parte ms caliente del horno, se transformaba en acero.III.c. Clasificacin de los modernos procesos de obtencinDesde el punto de vista qumico-metalrgico, todos los procesos de fabricacin de acero se pueden clasificar en cidos y bsicos ( segn el refractario y composicin de la escoria utilizada ), y cada proceso tiene funciones especficas segn el tipo de afino que puede efectuar. Los procesos cidos utilizan refractarios de slice, y por las condiciones de trabajo del proceso hay que poder formar escorias que se saturen de slice. Los procesos cidos pueden utilizarse para eliminar carbono, manganeso y silicio; no son aptos para disminuir el contenido en fsforo y azufre, y por esto requieren el consumo de primeras materias seleccionadas, cuyo contenido en fsforo y azufre cumple las especificaciones del acero final que se desea obtener. Los procesos bsicos utilizan refractarios de magnesita y doloma en las partes del horno que estn en contacto con la escoria fundida y el metal. La escoria que se forma es de bajo contenido de slice compensada con la cantidad necesaria de cal. El proceso bsico elimina, de manera tan eficaz como el proceso cido, el carbono, manganeso y silicio, pero adems eliminan el fsforo y apreciables contenidos de azufre. De aqu las grandes ventajas del proceso bsico, por su gran flexibilidad par consumir diversas materias primas que contengan fsforo y azufre, y por los tipos y calidades de acero que con l se pueden obtener. Desde el punto de vista tecnolgico existen tres tipos fundamentales de procesos:1) Por soplado, en el cual todo el calor procede del calor inicial de los materiales de carga, principalmente en estado de fusin.2) Con horno de solera abierta, en el cual la mayor parte del calor proviene de la combustin del gas o aceite pesado utilizado como combustible; el xito de este proceso se basa en los recuperadores de calor para calentar el aire y as alcanzar las altas temperaturas eficaces para la fusin de la carga del horno. 3) Elctrico, en el cual la fuente de calor ms importante procede de la energa elctrica ( arco, resistencia o ambos ); este calor puede obtenerse en presencia o ausencia de oxgeno; por ello los hornos elctricos pueden trabajar en atmsferas no oxidantes o neutras y tambin en vaco, condicin preferida cuando se utilizan aleaciones que contienen proporciones importantes de elementos oxidables.En la fabricacin de acero existen las fases hierro, escoria y gases. Este sistema heterogneo tiende a un estado de equilibrio si se adicionan unos elementos reaccionantes o vara la temperatura o la presin. Al fabricar un acero se pretende eliminar de la fase hierro los elementos perjudiciales en acceso y aadir los que faltan para conseguir el anlisis final previsto. Por las reacciones reversibles entre las tres fases ( hierro, escoria y gases ) se consigue, al producirse un desequilibrio, la segregacin o paso de elementos, eliminar del hierro la escoria, o viceversa. Es necesario un profundo conocimiento de estas reacciones para fabricar un acero con buen resultado. Todo el proceso de obtencin de acero consta de un primer perodo oxidante o de afino, en el que se elimina el Carbono en fase gaseosa; el silicio y el manganeso se oxidan formando compuestos complejos con la escoria, que puede eliminarse; si la escoria es adems bsica, se elimina el fsforo. El segundo perodo es reductor y debe eliminar el exceso de xido de hierro disuelto en el bao del hierro durante el perodo oxidante, a fn de poder eliminar despus el azufre; o puede tambin recuperar el manganeso oxidado que pas a la escoria. Finalmente, hay un perodo de desoxidacin o refino por accin de las ferro-aleaciones de manganeso y silicio, que se adicionan en el bao a la cuchara, y de aluminio metlico, en la lingotera. Estos perodos pueden tener mayor o menor duracin e importancia y realizarse netamente separados o entrelazados, y a mayor o menor velocidad en unos procesos que en otros. El desescoriado puede ser total o parcial en cada perodo, o transformar las primeras escorias oxidantes en reductoras. Todo ello depender del horno o proceso utilizado, de las condiciones de las materias primas, de los elementos que interesa que pasen a la escoria y no retornen de sta al bao de hierro, etc. 1) Proceso por soplado, Bessemer cido y Thomas bsico.El proceso Bessemer cido ha sido el primero utilizado y el ms sencillo. Desde su inicio permite obtener en una sola operacin, partiendo de hierro lquido, coladas de 10-25 tm al ritmo de 1 tm/ min. Por ser cido, no defosfora ni desulfura y debe utilizar hierro lquido de anlisis adecuado. La gran abundancia de mineral de hierro rico en fsforo, que al ser tratado en horno alto pasan gran parte al hierro lquido, provoca el desarrollo de procesos que pueden defosforar, y ha sido causa de que los procesos bsicos se empleen en Europa mucho ms que el Bessemer cido, limitado ste a utilizar hierro bajo en fsforo, mucho ms escaso. La operacin se realiza en el convertidor, cuba de acero revestida de refractario, con toberas en su fondo y abierta en su parte superior, montada sobre apoyo con mecanismo basculante. La carga de hierro lquido se realiza con el convertidor en posicin horizontal, lo que deja abiertas las toberas. Se insufla el aire necesario a travs de uno de los soportes huecos a la caja de viento, que lo distribuye a travs de las toberas a una presin de 2 kg / cm2. Se inicia el soplado al mismo tiempo que se pone el convertidor vertical; el aire a presin pasa a travs del hierro lquido, introducindose as el oxgeno necesario para el afino.El silicio contenido en el hierro lquido es el factor termoqumico ms importante para regular y obtener la temperatura necesaria. La llama expulsada por la boca del convertidor cambia de color y luminosidad, lo que permite juzgar el desarrollo del afino e interrumpir el soplado en el momento final adecuado; entonces se hace bascular el convertidor y se cuela el acero lquido en una cuchara de transporte. El revestimiento cido de este tipo de convertidores proporciona el exceso de slice indispensable para formar escoria, adems del silicio que contiene el hierro lquido.En el caso del convertidor bsico, llamado proceso Thomas, el revestimiento es de magnesita o doloma calcinada y alquitrn. Por la accin fuertemente oxidante del soplado se elimina primero el carbono y despus se oxida el fsforo, que acta de importante elemento termgeno. La cal necesaria se aade con la carga; se funde durante el soplado y se combina con el fsforo oxidado, formando la escoria Thomas, utilizada como fertilizante. Este proceso ha sido un factor muy importante del desarrollo industrial alcanzado en Europa a fines del siglo pasado. Se controla como el Bessemer por el aspecto de la llama. El tiempo necesario del soplado es slo de 15 min, por lo que el xito del proceso depende de la pericia del operario. Tan corto tiempo no permite efectuar control por anlisis de muestras.2) Proceso sobre solera, bsico y cido.Desde principios de siglo este proceso es el que domina en todos los pases merced al tonelaje producido, siempre en aumento; sin embargo, en la actualidad, aunque se perfeccione, puede perder terreno, debido a las mejoras del convertidor y del horno elctrico.Los dos procesos, de afino por soplado y de afino por solera, constituyen la base de la moderna produccin de acero a bajo coste y elevado tonelaje. El rpido auge inicial del proceso Bessemer se debi a su sencillez. El predominio final del proceso sobre solera obedece, a su posibilidad de utilizar con ventaja chatarra para poder fundirla, a su flexibilidad en el uso de otras materias primas y a su cualidad de obtener una gama ms amplia de aceros de muy buena calidad. Se puede trabajar en forma cida o bsica con refractarios adecuados, y en ambos casos son posibles amplias variaciones de trabajo. La solera, en un horno bsico, est revestida con magnesita o doloma calcinada y, en horno cido, con refractarios o arenas silicosas. La bveda, que forma un amplio arco de medio punto, se construye de ladrillo de slice, pero en la actualidad se tiende a fabricarla con ladrillos bsicos formando arcos suspendidos. El tipo de refractario de la bveda es independiente del de la solera, ya que la bveda no est en contacto con la escoria fundida en el bao. Los quemadores situados en ambos extremos del horno funcionan alternativamente en ciclo controlado, por lo general de 10-15 min. Los combustibles que se suelen utilizar son gas de hulla, gas natural o aceite pesado; su eleccin depende de lo que se disponga y de su coste, sin ninguna otra condicin. Para conseguir en el horno una temperatura suficiente ( superior a 1650 C ) con coste mnimo de combustible, se precalienta el aire para la combustin en un sistema de recuperadores de calor reversibles. El rgimen de trabajo del horno es continuo para conseguir un mejor aprovechamiento del calor, un descascarillado mnimo del refractario y una produccin mxima en toneladas de acero ( 200-300 tm por colada ). Los materiales que se cargan fros en el horno son caliza o cal, mineral de hierro y chatarra de acero, y se colocan por este orden en el horno. La chatarra constituye algo ms de la mitad del peso de hierro necesario para una colada. Se forma as una mezcla de material ligero, voluminosa y pesada; distribuido de esta manera, se consigue una rpida absorcin de calor, economa de espacio y que se mantengan en el fondo, durante el mayor tiempo posible, la cal y el mineral. Se calculan las cantidades necesarias de cal y mineral, que dependern del tipo de chatarra y del anlisis de la carga de hierro, con vistas a seguir un correcto anlisis del acero y escoria final. Durante el calentamiento, y conseguida la fusin de la carga, aumenta su oxidacin por la accin de la atmsfera del horno, que debe contener un exceso de oxgeno para mantener una combustin eficaz. Cuando la chatarra est parcialmente fundida, se aade el hierro lquido necesario para completar el peso total de la carga. La accin oxidante tiene su origen en el proceso de afino por solera, en la atmsfera del horno, en el aire y productos de la combustin y en el mineral de hierro que pasa a la escoria fundida en gran cantidad en forma de xido de hierro. Cualquiera que sea el origen del oxgeno, existir suficiente presin del mismo, y el acero lquido disolver, de acuerdo con su temperatura y composicin, una cantidad de oxgeno. ste oxgeno disuelto reacciona a su vez con otros elementos del bao de acero. Para un contenido dado de carbono la cantidad de oxgeno disuelto en el bao aumentar con la temperatura, mientras que para una temperatura determinada los contenidos de carbono y oxgeno del bao estn en proporcin inversa. La escoria es un producto de la calcinacin de la pieza caliza durante el perodo de fusin.3) Proceso del horno elctrico.El progreso de la electricidad permiti, hacia el ao 1900, que el horno elctrico se introdujera a escala industrial para fabricar acero ( 50 aos despus de los procesos de afino por soplado y por solera ). El horno de arco calienta directamente el bao de acero por debajo de la escoria y consigue la alta temperatura necesaria de trabajo. Sin requerir la presencia de oxgeno en su atmsfera, el horno elctrico ocupa una posicin privilegiada para la fabricacin de una amplia gama de calidades de aceros finos aleados, con elevados contenidos de elementos de aleacin oxidables, tales como el carbono, vanadio y wolframio. El horno de tres electrodos ha alcanzado gran auge y perfeccionamiento, no slo por la alta calidad del acero que se obtiene, sino tambin en muchos casos por ser competitivo con el proceso de afino por solera para cualquier calidad de acero; parece que contina aumentando su importancia, incluso para la produccin de grandes tonelajes, merced a la menor inversin necesaria o tambin cuando se dispone de energa elctrica a coste inferior o similar a la calora gas. Existen asimismo las dos variedades, bsico y cido, con los mismos fundamentos que en los procesos anteriores, pero con notable predominio del horno bsico dadas las dificultades y fluctuaciones que experimenta el mercado para poder adquirir primeras materias suficientes para el trabajo cido. El tamao del horno es muy variable, desde 500 kg hasta 200 tm. Los ms pequeos tienden a desaparecer; los de 5 tm y ms se utilizan para el moldeo y aceros aleados, y las grandes unidades para la produccin en serie de lingotes. Normalmente trabajan con carga slida; en algunas aceras lo hacen con carga de acero lquido en proceso duplex, conjunto de convertidor u horno de solera y horno elctrico para el acabado. La carga de los grandes hornos es un factor determinante de su rendimiento; en general se ha adoptado la bveda desplazable para carga por encima del horno abierto, con recipiente metlico de fondo de fcil abertura, o por otros rpidos procesos mecanizados. La marcha de la colada se inicia con la carga slida de mineral, caliza o cal, segn se disponga, chatarra y lingote de afino. La proporcin de estos materiales depender del acero que se quiera fabricar y del anlisis que convenga que tenga la carga fundida a la temperatura necesaria; para el afino oxidante, el mineral y las batiduras de laminacin proporcionan el oxgeno que necesitan el silicio, manganeso, fsforo y carbono que contiene la carga; se introduce suficiente cal para que la escoria tenga la basicidad que requiere el fsforo para pasar a ella. En el horno elctrico el aire de su atmsfera interior est en contacto con los electrodos de grafito, y su oxgeno es rpidamente consumido para mantener el equilibrio y conseguir la temperatura de rgimen del horno. La escoria bsica y oxidante contendr el fsforo que fue oxidado durante el afino; se bascula el horno para facilitar el desescoriado. Eliminada la escoria, si la especificacin de calidad del acero requiere adiciones de elementos aleables, la siguiente etapa es preparar una escoria reductora, aadiendo cal apagada y electrodos o coque triturados. En todo momento se pueden sacar muestras del bao para su anlisis y ajustar los elementos aleados hasta que se cumpla la especificacin pedida, y tambin regular la temperatura hasta que el bao est a punto para colar. Aunque con menor intensidad que en otros procesos de obtencin de aceros, es necesaria la adicin de desoxidantes en la cuchara.IV. APLICACIONES.IV.a. Economa.El acero, producto derivado de uno de los sectores fundamentales del desarrollo econmico, la industria siderrgica constituye una de las bases sobre las que se asienta toda la economa industrial. Su importancia se refleja en el aumento experimentado en el volumen de su produccin en menos de cien aos, aumento de un 91.000/100; frente al total mundial de 508.000 tm de 1870. Se alcanz en 1966 la cifra de 474 millones de tm, y el nmero de pases productores ( 30 en 1938 ) se ha elevado a 75 en la actualidad. Este proceso de desarrollo es debido a la poltica actual de industrializacin, que en lneas generales coincide en considerar la implantacin de una industria pesada como una de las condiciones de la independencia econmica. Ello ha conducido en ciertos pases a una capacidad de produccin que excede las necesidades interiores, al no haberse desarrollado al mismo ritmo las industrias derivadas. As, en 1966 el excedente total de la produccin se evalu en 100 millones de tm, de las que cerca de un 50% corresponden a los EE.UU. La localizacin de la industria siderrgica, tradicionalmente afincada en naciones con recursos de hulla coquificable y de mineral de hierro, va cambiando de siglo debido a la rapidez y baratura de los transportes, que posibilita la creacin de aceras en pases desprovistos de recursos mineros, tendencia que viene incrementada por la fabricacin de acero a partir de chatarra en zonas carentes de carbn. El comercio exterior se encuentra afectado duramente por la sobreproduccin, que convierte en ms spera la competencia entre los grandes exportadores; se asiste a una deterioracin de los precios internacionales, en especial en los pases pertenecientes a la CECA, en que se vende a precios inferiores a los de costo. En la industria del acero se evidencia un elevado grado de concentracin, en particular entre los grandes pases productores. En 1966 en EE.UU. las tres primeras empresas, U.S.Steel, Bethelem y Republic Steel, que son a su vez las tres primeras empresas mundiales, produjeron 58.118.000 tm; las ocho mayores empresas estadounidenses fabricaron 91.790.000 tm. Japn posee un grado de concentracin parecido: las cinco primeras empresas, de las que Yawata y Fuji son las mayores, produjeron 32.827.000 tm. En Australia una sola empresa, la Brokin Hill, produce casi la totalidad del acero ( 5.865.000 tm sobre 5.892.000 tm ). Entre los pases de la CECA, Luxemburgo, con la Arbed, es el que posee el mayor grado de concentracin, y los restantes cuentan as mismo con grandes empresas, entre las que destacan August Thyssen-Htte ( Alemania ), Italsider ( Italia ) y Usinov ( Francia ). Con respecto a los estados socialistas, no se dispone de datos ciertos que permitan evaluar su produccin; no obstante, parece indiscutible que las aceras soviticas de Magnitogorsk ocupan el quinto lugar entre las veinte empresas mayores del mundo.En Espaa, contrariamente a lo sucedido en otros pases, la industria siderrgica moderna no se afinc en una zona de carbn coquificable, como Asturias, sino en un rea productora de mineral de hierro, no obstante es mayor en la produccin del acero la cantidad de carbn consumido que la de hierro. La coincidencia de diversos factores motiv que a mitad del s. XIX, y despus de que el primer alto horno de coque se construyese en Trubia ( Asturias ) en 1848, la produccin de acero se desplazase al Pas Vasco; entre ellos, la existencia de yacimientos de hierro, la capitalizacin de los fuertes beneficios obtenidos de la exportacin del mineral a Gran Bretaa y la baratura del transporte de coque britnico. Otro rasgo caracterstico del acero en Espaa ha sido el desfase tcnico con que se inicia la produccin masiva. A fines del s.XIX, debido principalmente a las gestiones de la Liga Vizcana de Productores, se aprob el arancel de 1891, que afianz a Vizcaya como la gran regin productora espaola, pero durante la Dictadura se entr en una etapa expansiva que culmin con la produccin rcord de 1929. Al ao siguiente se inici una tendencia de fuerte descenso a consecuencia de la crisis mundial; no fue hasta 1954 cuando se super la cifra de esta fecha. En 1957 Ensidesa construy en Avils ( Asturias ) la primera factora integral ( productos de coque, arrabio, acero y laminados ) cuyos efectos fueron frenar el alza de precios y romper la tendencia monopolista representada por el grupo encabezado por Altos Hornos de Vizcaya. A partir de 1958 la produccin ha ido aumentando paulatinamente, hasta alcanzar 3.661.000 tm en 1966, colocndose Espaa en el decimonoveno lugar, entre los productores mundiales, con una produccin similar a la de la Rep. Democrtica Alemana, Rumana y Holanda. IV.b. Aplicaciones arquitectnicas.El hierro como material estructural se usa en arquitectura desde antiguo. Por sus propiedades a la traccin se utilizaba combinando con la madera en las cabriadas que cubren las naves de las iglesias medievales. Sin embargo, es la sustitucin de la madera por el carbn en la extraccin del mineral (1735 ), la fabricacin de las primeras vigas perfiladas de hierro ( 1847 ), la invencin del procedimiento Bessemer que permite producir acero en gran escala ( 1855 ), los trabajos de Hennebique y el uso del hormign armado ( 1890 ) y la patente del acero inoxidable ( 1916 ), lo que hace posible llegar a un empleo masivo del acero en la arquitectura. Bsicamente, el acero forma los elementos estructurales: vigas y pilares, planchas superficiales o cables para grandes cubiertas, y barras para el armado del hormign. Se emplea tambin en detalles no estructurales, desde la carpintera de puertas y ventanas hasta recubrimientos, simples manivelas, etc. Dado el gran poder de oxidacin del acero en contacto con la atmsfera, hay que aplicar un proceso de revestimiento de superficie, ya por bao electroltico, ya pintndolo. Por su resistencia, puede emplearse en estructuras ligeras, necesarias cuando la edificacin pasa de cierto nmero de plantas o cuando cubre una gran luz. En ambos casos la relacin peso propio-resistencia ha de ser baja, lo que se consigue con el empleo del acero. Este es slo moldeable a elevadas temperaturas; por tanto, no es un material conformable en obra y se utiliza para perfiles, chapas, etc., normalizados y preformados en industrias adecuadas, mientras que en obra las operaciones se reducen a las de corte, ajuste y unin. Los sistemas de unin ( roblonado, atornillado y soldadura ) permiten adaptar estas formas industriales a las constructivas. El roblonado y el atornillado, aunque presentan gran facilidad de puesta en obra, no solucionan el problema fundamental, que es la continuidad. Por el contrario, la soldadura consigue hacer de los perfiles industriales un conjunto homogneo a nivel molecular.El acero, por presentar unas dispersiones mnimas en sus caractersticas resistentes, con un control de calidad fcilmente alcanzable, plante la necesidad de una revisin de los mtodos de clculo usados normalmente, y pensados para materiales cuya construccin y ejecucin no permitan una determinacin cuantitativa aproximada de sus caractersticas resistentes. La posibilidad de un mayor conocimiento del material permiti la formulacin de hiptesis de clculo mucho ms ajustadas a la realidad y cuyas aplicaciones estaban totalmente justificadas por motivos econmicos. La operatividad de los mtodos basados en estas hiptesis ( mtodos elsticos menos simplificados, mtodos plsticos, mtodos fundados en la continuidad de los materiales resistentes, etc. ) se alcanza con la aparicin y uso generalizado de los computadores electrnicos. El acero ha sido, posiblemente, el catalizador de intentos sistemticos de acercamiento a la realidad en el campo del clculo estructural dentro ya del proceso general del diseo arquitectnico. La obra que refleja ms claramente todos los puntos anteriores es quiz la de Ludwig Mies van der Rohe. Series regulares de columnas de acero no recubierto sostinen las placas de los techos dejando en libertad las paredes, que son meras divisiones, lmpidas, del espacio interior. Actualmente se han desarrollado tcnicas constructivas a base de acero; entre ellas cabe citar los techos suspendidos que se sostienen mediante cables de acero tensados, los cascarones de acero soldado, las enormes cubiertas reforzadas por costillas sobre columnas de hormign armado, etc.Aleaciones El Acero ofrece diferentes resultados en funcin de la presencia o ausencia de otros metales: la adicin de manganeso le confiere una mayor resistencia frente al impacto, el tungsteno, le permite soportar temperaturas ms altas. Los aceros aleados no slo mejoran las propiedades fsicas, sino que tambin permiten una mayor amplitud en el proceso de tratamiento trmico. Los efectos de la aleacin son: Mayor resistencia y dureza Mayor resistencia al impacto Mayor resistencia al desgaste Mayor resistencia a la corrosin Mayor resistencia a altas temperaturas Penetracin de temple (Aumento de la profundidad a la cual el Acero puede ser endurecido) Descripcin Ampliada Se denomina Acero a aquellos productos ferrosos cuyo porcentaje de Carbono est comprendido entre 0,05 y 1,7%. El Acero es uno de los materiales de fabricacin y construccin ms verstil y adaptable. Ampliamente usado y a un precio relativamente bajo, el Acero combina la resistencia y la trabajabilidad, lo que se presta a fabricaciones diversas. Asimismo sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades especificas mediante tratamientos con calor, trabajo mecnico, o mediante aleaciones. El Acero funde entre 1400 y 1500C pudindose moldear ms fcilmente que el Hierro. Resulta ms resistente que el Hierro pero es ms propenso a la corrosin. Posee la cualidad de ser maleable, mientras que el hierro es rgido. Efecto de algunos de los elementos de aleacin en los aceros.Carbn (C): Es el elemento de aleacion mas efectivo, eficiente y de bajo costo. En acerosenfriados lentamente, el carbon forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferritaforma perlita. Cuando el acero se enfria mas rapidamente, el acero al carbon muestraendurecimiento superficial. El carbon es el elemento responsable por la alta dureza y altaresistencia del acero.Manganeso (Mn): Esta presente en casi todas las aleaciones de acero y constituye unode sus elementos indispensables. El Manganeso es un formador de austenita y alcombinarse con azufre previene la formacion de sulfuro de hierro en los bordes del grano,el cual es altamente perjudicial durante el proceso de laminacion. El Manganeso se usapara desoxidar y aumentar la capacidad de endurecimiento del acero.Silicio (Si): Es un formador de ferrita y se usa para desoxidar, tambien aumenta lacapacidad de endurecimiento mejorando las propiedades mecanicas del acero.Cromo (Cr): Es un formador de ferrita y aumenta la profundidad de endurecimiento;tambien aumenta la resistencia a altas temperaturas y a la corrosion. El Cromo es unelemento principal de aleacion en aceros inoxidables y debido a su capacidad de formarcarburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia aldesgaste.Nquel (Ni): Es el principal formador de austenita, este elemento aumenta la tenacidad yresistencia al impacto, por eso es el elemento mas efectivo para mejorar la resistencia delacero a las bajas temperaturas. El niquel tambien utiliza en los aceros inoxidables paraaumentar la resistencia a la corrosion. El niquel presenta propiedades unicas para soldarHierros Colados.Molibdeno (Mo): Aumenta fuertemente la profundidad de endurecimiento del acero, asicomo su resistencia al impacto, por eso es el elemento mas afectivo para mejorar laresistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, ademas, la perdida deresistencia por templado. Los aceros inoxidables austeniticos contienen molibdeno paramejorar la resistencia a la corrosion.Vanadio (V): Promueve la formacion de grano pequeno y reduce la perdida de resistenciadurante el templado; ademas, aumenta la capacidad de endurecimiento, tambien es unformador de carburos que imparten resistencia al desgaste en aceros herramientas.Cobre (Cu): Mejora la resistencia a la corrosion de aceros al carbon.Fsforo (P): Se considera un elemento perjudicial en los aceros, ya que reduce laductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos aceros se agregadeliberadamente para aumentar su resistencia a la tension y mejorar la maquinabilidad.Azufre (S): Tambien se considera como elemento perjudicial en las aleaciones de acero.Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar lamaquinabilidad. Los aceros altos en azufre son dificiles de soldar y en su presencia en lasoldadura genera porosidad.Boro (B): Se utiliza basicamente para aumentar la capacidad de endurecimiento cuando elacero esta totalmente desoxidado. Una pequena cantidad de boro, (0.001%) tiene unefecto marcado en el endurecimiento del acero, el boro tambien se combina con el carbonpara formar carburos que imparten al acero caracteristicas de revestimiento duro.Columbio (Nb) (Ta): Se utiliza basicamente en aceros inoxidables austeniticos con elobjeto de estabilizar los carburos. Debido a que el carbon disminuye la resistenciaanticorrosiva en los inoxidables al agregar Columbio, el cual tiene mayor afinidad con elcarbon que el cromo, este queda libre para cumplir con su funcion anticorrosiva.Titanio (Ti): Tambien se utiliza para estabilizar y desoxidar acero. Sin embargo, pocasveces se usa en soldadura, ya que el metal de soldadura no se transfiere eficientemente.Tungsteno (W): Se utiliza para impartir gran resistencia a alta temperatura. El Tungstenotambien forma carburos los cuales son excepcionalmente duros, impartiendo al acero unagran resistencia al desgaste para aplicaciones de revestimiento duro o en aceroherramienta.Cobalto (Co): Es un elemento poco comun en los aceros, ya que disminuye la capacidadde endurecimiento. Sin embargo, este elemento encuentra su uso en aplicaciones dondese requiere un revestimiento duro para servicio a alta temperatura, ya que produce unagran cantidad de solucion solida endurecedora cuando se disuelve en ferrita o austenita.Plomo (Pb): Es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se agrega plomo amuchos tipos de acero para mejorar la maquinabilidad.Nitrgeno (N): Se agrega en ocasiones al acero para promover la formacion de austenita.Tambien puede agregarse a aceros inoxidables para reducir la cantidad de Niquel. ElNitrogeno afecta las propiedades mecanicas del acero.Aluminio (Al): Se usa principalmente como desoxidante en la elaboracion de acero. ElAluminio tambien aminora el crecimiento del grano al formar oxidos dispersados y nitruros.Mecanizado del acero[editar] Acero laminadoArtculo principal: Acero laminadoEl acero que se utiliza para la construccin de estructuras metlicas y obras pblicas, se obtiene a travs de la laminacin de acero en una serie de perfiles normalizados.El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformacin del lingote por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presin llamado tren de laminacin. Estos cilindros van formando el perfil deseado hasta conseguir las medidas que se requieran. Las dimensiones de las secciones conseguidas de esta forma no se ajustan a las tolerancias requeridas y por eso muchas veces los productos laminados hay que someterlos a fases de mecanizado para ajustar sus dimensiones a la tolerancia requerida.[editar] Acero forjadoArtculo principal: Acero forjado

Biela motor de acero forjado.La forja es el proceso que modifica la forma de los metales por deformacin plstica cuando se somete al acero a una presin o a una serie continuada de impactos. La forja generalmente se realiza a altas temperaturas porque as se mejora la calidad metalrgica y las propiedades mecnicas del acero.El sentido de la forja de piezas de acero es reducir al mximo posible la cantidad de material que debe eliminarse de las piezas en sus procesos de mecanizado. En la forja por estampacin la fluencia del material queda limitada a la cavidad de la estampa, compuesta por dos matrices que tienen grabada la forma de la pieza que se desea conseguir.[editar] Acero corrugadoArtculo principal: Acero corrugadoEl acero corrugado es una clase de acero laminado usado especialmente en construccin, para emplearlo en hormign armado. Se trata de barras de acero que presentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormign. Est dotado de una gran ductilidad, la cual permite que a la hora de cortar y doblar no sufra daos, y tiene una gran soldabilidad, todo ello para que estas operaciones resulten ms seguras y con un menor gasto energtico.

Malla de acero corrugado.Las barras de acero corrugado, estn normalizadas. Por ejemplo en Espaa las regulan las normas (UNE 36068:1994- UNE 36065:2000 UNE36811:1998)Las barras de acero corrugados se producen en una gama de dimetros que van de 6 a 40 mm, en la que se cita la seccin en cm que cada barra tiene as como su peso en kg. Las barras inferiores o iguales a 16 mm de dimetro se pueden suministrar en barras o rollos, para dimetros superiores a 16 siempre se suministran en forma de barras.Las barras de producto corrugado tienen unas caractersticas tcnicas que deben cumplir, para asegurar el clculo correspondiente de las estructuras de hormign armado. Entre las caractersticas tcnicas destacan las siguientes, todas ellas se determinan mediante el ensayo de traccin: Lmite elstico Re (Mpa) Carga unitaria de rotura o resistencia a la traccin Rm (MPa) Alargamiento de rotura A5 (%) Alargamiento bajo carga mxima Agt (%) Relacin entre cargas Rm/Re Mdulo de Young E[editar] Estampado del acero

Puerta automvil troquelada y estampada.Artculo principal: Estampacin de metalesLa estampacin del acero consiste en un proceso de mecanizado sin arranque de viruta donde a la plancha de acero se la somete por medio de prensas adecuadas a procesos de embuticin y estampacin para la consecucin de determinadas piezas metlicas. Para ello en las prensas se colocan los moldes adecuados.[editar] Troquelacin del aceroArtculo principal: TroquelacinLa troquelacin del acero consiste en un proceso de mecanizado sin arranque de viruta donde se perforan todo tipo de agujeros en la plancha de acero por medio de prensas de impactos donde tienen colocados sus respectivos troqueles y matrices.[editar] Mecanizado blando

Torno paralelo moderno.Artculo principal: MecanizadoLas piezas de acero permiten mecanizarse en procesos de arranque de virutas en mquinas-herramientas (taladro, torno, fresadora, centros de mecanizado CNC, etc.) luego endurecerlas por tratamiento trmico y terminar los mecanizados por procedimientos abrasivos en los diferentes tipos de rectificadoras que existen.[editar] RectificadoEl proceso de rectificado permite obtener muy buenas calidades de acabado superficial y medidas con tolerancias muy estrechas, que son muy beneficiosas para la construccin de maquinaria y equipos de calidad. Pero el tamao de la pieza y la capacidad de desplazamiento de la rectificadora pueden presentar un obstculo.[editar] Mecanizado duroEn ocasiones especiales, el tratamiento trmico del acero puede llevarse a cabo antes del mecanizado en procesos de arranque de virutas, dependiendo del tipo de acero y los requerimientos que deben ser observados para determinada pieza. Con esto, se debe tomar en cuenta que las herramientas necesarias para dichos trabajos deben ser muy fuertes por llegar a sufrir desgaste apresurado en su vida til. Estas ocasiones peculiares, se pueden presentar cuando las tolerancias de fabricacin son tan estrechas que no se permita la induccin de calor en tratamiento por llegar a alterar la geometra del trabajo, o tambin por causa de la misma composicin del lote del material (por ejemplo, las piezas se estn encogiendo mucho por ser tratadas). En ocasiones es preferible el mecanizado despus del tratamiento trmico, ya que la estabilidad ptima del material ha sido alcanzada y, dependiendo de la composicin y el tratamiento, el mismo proceso de mecanizado no es mucho ms difcil.[editar] Mecanizado por descarga elctricaArtculo principal: ElectroerosinEn algunos procesos de fabricacin que se basan en la descarga elctrica con el uso de electrodos, la dureza del acero no hace una diferencia notable.[editar] Taladrado profundoArtculo principal: Taladrado profundoEn muchas situaciones, la dureza del acero es determinante para un resultado exitoso, como por ejemplo en el taladrado profundo al procurar que un agujero mantenga su posicin referente al eje de rotacin de la broca de carburo. O por ejemplo, si el acero ha sido endurecido por ser tratado trmicamente y por otro siguiente tratamiento trmico se ha suavizado, la consistencia puede ser demasiado suave para beneficiar el proceso, puesto que la trayectoria de la broca tender a desviarse.[editar] DobladoEl doblado del acero que ha sido tratado trmicamente no es muy recomendable pues el proceso de doblado en fro del material endurecido es ms difcil y el material muy probablemente se haya tornado demasiado quebradizo para ser doblado; el proceso de doblado empleando antorchas u otros mtodos para aplicar calor tampoco es recomendable puesto que al volver a aplicar calor al metal duro, la integridad de este cambia y puede ser comprometida.

Armadura para un pilote (cimentacin) de seccin circular.[editar] Perfiles de aceroArtculo principal: El acero y sus perfilesPara su uso en construccin, el acero se distribuye en perfiles metlicos, siendo stos de diferentes caractersticas segn su forma y dimensiones y debindose usar especficamente para una funcin concreta, ya sean vigas o pilares.[editar] Aplicaciones

Bobina de cable de acero trenzado.El acero en sus distintas clases est presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana en forma de herramientas, utensilios, equipos mecnicos y formando parte de electrodomsticos y maquinaria en general as como en las estructuras de las viviendas que habitamos y en la gran mayora de los edificios modernos. En este contexto existe la versin moderna de perfiles de acero denominada Metalcn.Los fabricantes de medios de transporte de mercancas (camiones) y los de maquinaria agrcola son grandes consumidores de acero.Tambin son grandes consumidores de acero las actividades constructoras de ndole ferroviario desde la construccin de infraestructuras viarias as como la fabricacin de todo tipo de material rodante.Otro tanto cabe decir de la industria fabricante de armamento, especialmente la dedicada a construir armamento pesado, vehculos blindados y acorazados.Tambin consumen mucho acero los grandes astilleros constructores de barcos especialmente petroleros, y gasistas u otros buques cisternas.Como consumidores destacados de acero cabe citar a los fabricantes de automviles porque muchos de sus componentes significativos son de acero.A modo de ejemplo cabe citar los siguientes componentes del automvil que son de acero: Son de acero forjado entre otros componentes: cigeal, bielas, piones, ejes de transmisin de caja de velocidades y brazos de articulacin de la direccin. De chapa de estampacin son las puertas y dems componentes de la carrocera. De acero laminado son los perfiles que conforman el bastidor. Son de acero todos los muelles que incorporan como por ejemplo; muelles de vlvulas, de asientos, de prensa embrague, de amortiguadores, etc. De acero de gran calidad son todos los rodamientos que montan los automviles. De chapa troquelada son las llantas de las ruedas, excepto las de alta gama que son de aleaciones de aluminio. De acero son todos los tornillos y tuercas.Cabe destacar que cuando el automvil pasa a desguace por su antigedad y deterioro se separan todas las piezas de acero, son convertidas en chatarra y son reciclados de nuevo en acero mediante hornos elctricos y trenes de laminacin o piezas de fundicin de hierro.Reciclaje del acero

Compactos de chatarra en las instalaciones del Central European Waste Management en Wels, Austria.El acero, al igual que otros metales, puede ser reciclado. Al final de su vida til, todos los elementos construidos en acero como mquinas, estructuras, barcos, automviles, trenes, etc., se pueden desguazar, separando los diferentes materiales componentes y originando unos desechos seleccionados llamados comnmente chatarra. La misma es prensada en bloques que se vuelven a enviar a la acera para ser reutilizados. De esta forma se reduce el gasto en materias primas y en energa que deben desembolsarse en la fabricacin del acero. Se estima que la chatarra reciclada cubre el 40% de las necesidades mundiales de acero (cifra de 2006).El proceso de reciclado se realiza bajo las normas de prevencin de riesgos laborales y las medioambientales. El horno en que se funde la chatarra tiene un alto consumo de electricidad, por lo que se enciende generalmente cuando la demanda de electricidad es menor. Adems, en distintas etapas del reciclaje se colocan detectores de radioactividad, como por ejemplo en en la entrada de los camiones que transportan la chatarra a las industrias de reciclaje.

Colada continua de una acera.El personal que manipula chatarra debe estar siempre vacunado contra la infeccin del ttanos, pues puede infectarse al sufrir alguna herida con la chatarra. Cualquier persona que sufra un corte con un elemento de acero, debe acudir a un centro mdico y recibir dicha vacuna, o un refuerzo de la misma si la recibi con anterioridad.