1

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

Facultad de Ingeniera

Programa de Ingeniera Civil

Gonzlez E1, Novoa L

1, Tern Valentina

1, Zaraza Dayana

1, Rivera W

2

1Estudiantes de Ingeniera Civil V Semestre,

2Docente

23 de Abril del 2014

RESUMEN

El acero es el material estructural ms usado para construccin de estructuras en el mundo. Es

fundamentalmente una aleacin de hierro, contenidos de carbono y otras pequeas cantidades

de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fsforo, azufre, slice y vanadio

para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Es usado en la construccin de

estructuras de gran resistencia, entre sus ventajas est la gran resistencia a tensin y

compresin y sus costos accesibles.

En la actualidad la industria ha desarrollado distintas formas y tipos de acero con el fin de

hacerlo ms eficiente a la hora de cumplir con ciertas necesidades dependiendo de cada

construccin.

Palabras claves: acero, estructuras, aleacin, minerales, resistencia.

ABSTRACT

Steel is used for the construction of structures in the structural material world. It is

fundamentally an alloy of iron, carbon content and other trace minerals such as manganese, to

improve their resistance, and phosphorus, sulfur, silica and vanadium to improve weld ability

and resistance to weathering. It is used in the construction of structures of great strength

among its advantages is the high resistance to tension and compression and affordable.

Today the industry has developed various forms and types of steel to make it more efficient in

fulfilling certain requirements depending on the construction.

Keywords: steel structures, alloy, mineral, resistance.

1. INTRODUCCIN

Los metales y las aleaciones

empleados en la industria y en la

construccin pueden dividirse en

dos grupos principales: Materiales

FERROSOS y NO FERROSOS.

Ferroso viene de la palabra Ferrum

que los romanos empleaban para el

fierro o hierro. Por lo tanto, los

materiales ferrosos son aquellos que

contienen hierro como su

ingrediente principal; es decir, las

numerosas calidades del hierro y el

acero.

Uno de los materiales de fabricacin

y construccin ms verstil, ms

adaptable y ms ampliamente usado

es el ACERO. A un precio

relativamente bajo, el acero combina

la resistencia y la posibilidad de ser

trabajado, lo que se presta para

fabricaciones mediante muchos

mtodos. Adems, sus propiedades

pueden ser manejadas de acuerdo a

las necesidades especficas mediante

ACERO, CARACTERISTICAS

Y PROPIEDADES

2

tratamientos con calor, trabajo

mecnico, o mediante aleaciones.

El Acero es bsicamente una

aleacin o combinacin de hierro y

carbono (alrededor de 0,05% hasta

menos de un 2%). Algunas veces

otros elementos de aleacin

especficos tales como el Cr (Cromo)

o Ni (Nquel) se agregan con

propsitos determinados.

Ya que el acero es bsicamente

hierro altamente refinado (ms de un

98%), su fabricacin comienza con la

reduccin de hierro (produccin de

arrabio) el cual se convierte ms

tarde en acero.

2. OBJETIVO

Conocer a profundidad el acero, sus

propiedades y las condiciones de

trabajo ms ptimas dependiendo

del tipo de trabajo para en el que se

vaya a emplear

3. MARCO TEORICO

3.1 Clasificacin segn

condiciones de trabajo

3.1.1 Estructurales

Este tipo de aceros deben presentar

buena soldabilidad y no se deben

someter al tratamiento trmico

de endurecimiento.

Se clasifican en dos grupos

dependiendo de su contenido de

manganeso:

-Con contenido normal de

manganeso (0,40 0,80%)

-Con contenido elevado de

manganeso (1 1,2%)

Los aceros efervescentes de bajo

contenido de carbono poseen

elevada plasticidad y se utilizan para

piezas y artculos que se obtienen por

estampado en frio con embutido

profundo. Estos aceros no se

someten al tratamiento trmico.

Ejemplo de aceros estructurales:

AISI: 1008; 1012; 1015; 1020.

Segn su forma, los aceros

estructurales se clasifican en:

-Perfiles estructurales: Los perfiles

estructurales son piezas de acero

laminado cuya seccin transversal

puede ser en forma de I, H, T, canal o

ngulo. [1]

-Barras: Las barras de acero

estructural son piezas de acero

laminado, cuya seccin transversal

puede ser circular, hexagonal o

cuadrada en todos los tamaos.

- Planchas: Las planchas de acero

estructural son productos planos de

acero laminado en caliente con

anchos de 203 mm y 219 mm, y

espesores mayores de 5,8 mm y

mayores de 4,5 mm,

respectivamente.

3.1.2 De Destino Especial

3.1.2.1 Segn su resistencia: De

acuerdo con las propiedades

mecnicas, se establecen una serie

de grupos de aceros ordenados por

su resistencia a la traccin.

3

Popularmente son conocidos estos

aceros como:

Acero extrasuave: El porcentaje de

carbono en este acero es de 0,15%,

tiene una resistencia mecnica de 38-

48 kg/mm2 y una dureza de 110-135

HB y prcticamente no adquiere

temple. Es un acero fcilmente

soldable y deformable.

Aplicaciones: Elementos de

maquinaria de gran tenacidad,

deformacin en fro, embuticin,

plegado, herrajes, etc.

-Acero suave: El porcentaje de

carbono es de 0,25%, tiene una

resistencia mecnica de 48-55

kg/mm2 y una dureza de 135-160 HB.

Se puede soldar con una tcnica

adecuada.

Aplicaciones: Piezas de resistencia

media de buena tenacidad,

deformacin en fro, embuticin,

plegado, herrajes, etc.

-Acero semisuave: El porcentaje de

carbono es de 0,35%. Tiene una

resistencia mecnica de 55-62

kg/mm2 y una dureza de 150-170 HB.

Se templa bien, alcanzando una

resistencia de 80 kg/mm2 y una

dureza de 215-245 HB.

Aplicaciones: Ejes, elementos de

maquinaria, piezas resistentes y

tenaces, pernos, tornillos, herrajes.

-Acero semiduro: El porcentaje de

carbono es de 0,45%. Tiene una

resistencia mecnica de 62-70

kg/mm2 y una dureza de 280 HB. Se

templa bien, alcanzando una

resistencia de 90 kg/mm2, aunque

hay que tener en cuenta las

deformaciones.

Aplicaciones: Ejes y elementos de

mquinas, piezas bastante

resistentes, cilindros de motores de

explosin, transmisiones, etc.

-Acero duro: El porcentaje de carbono

es de 0,55%. Tiene una resistencia

mecnica de 70-75 kg/mm2, y una

dureza de 200-220 HB. Templa bien

en agua y en aceite, alcanzando una

resistencia de 100 kg/mm2 y una

dureza de 275-300 HB.

Aplicaciones: Ejes, transmisiones,

tensores y piezas regularmente

cargadas y de espesores no muy

elevados.

3.1.2.2 Aceros de fcil mecanizacin

[2]

Son aquellos que se caracterizan por

tener grano grueso, estar formados

por perlita laminar, tener una relacin

lmite elstico/resistencia mecnica

grande (0,95) y durezas

comprendidas entre 180 y 230 dureza

Brinell. Existen tres tipos de aceros

de fcil mecanizacin y contienen

azufre, fsforo y plomo.

-Aceros al azufre. Estn formados por

azufre (0,20-0,60%) adems de

manganeso (0,60 %) para que

puedan formar sulfuro de manganeso

que facilita la penetracin de la

4

herramienta de corte y el

desprendimiento fcil de la viruta.

-Aceros al plomo. Contienen

porcentajes de entre 0,15 Y 0,30% de

plomo en forma de glbulos sin estar

combinado con el acero (>0,5% C).

La fcil mecanizacin se produce por

la lubricacin extra que ofrece el

plomo y que facilita el corte de la

herramienta.

-Aceros al fsforo. Con 0,10 a 0,25%

de fsforo en aceros con contenidos

inferiores a 0,20% de carbono. El

fsforo facilita el arranque de viruta

por eliminar parte de la plasticidad de

la ferrita.

3.1.2.3 Aceros de fcil soldadura

Lo conforman un grupo de aceros al

carbono aleados con cromo,

molibdeno y vanadio. Se caracterizan

por tener bajo contenido en carbono

(

5

Fe3C, con un contenido de carbono

de 6,67%, es dura y frgil.

-La Perlita es el microconstituyente

eutectoide que se forma a los 727 C

a partir de austenita con 0.77 % de

carbono. Es una mezcla bifsica de

ferrita y cementita de morfologa

laminar. Sus propiedades mecnicas

sern intermedias entre la ferrita

blanda y la cementita dura que la

compone.

-Fases fuera de equilibrio

Estas condiciones se alcanzan

mediante el uso de tratamientos

trmicos como el temple

(enfriamiento rpido) y el revenido

(recalentamiento sostenido) para

lograr la formacin de martensita ,

bainita y otros microconstituyentes

que tienen como propiedades ser

duros y frgiles.

3.2.2 Propiedades fsicas del acero

Aunque es difcil establecer las

propiedades fsicas y mecnicas del

acero debido a que estas varan con

los ajustes en su composicin y los

diversos tratamientos trmicos,

qumicos o mecnicos, con los que

pueden conseguirse aceros con

combinaciones de caractersticas

adecuadas para infinidad de

aplicaciones, se pueden citar algunas

propiedades genricas:

-Su densidad media es de 7850

kg/m. En funcin de la temperatura

el acero se puede contraer, dilatar o

fundir.

-El punto de fusin del acero depende

del tipo de aleacin y los porcentajes

de elementos aleantes. El de su

componente principal, el hierro es de

alrededor de 1.510 C en estado puro

(sin alear), sin embargo el acero

presenta frecuentemente

temperaturas de fusin de alrededor

de 1.375 C, y en general la

temperatura necesaria para la fusin

aumenta a medida que se aumenta el

porcentaje de carbono y de otros

aleantes, (excepto las aleaciones

autnticas que funden de golpe). Por

otra parte el acero rpido funde a

1.650 C. Su punto de ebullicin es

de alrededor de 3.000 C.

3.2.3 Propiedades mecnicas

-Tenacidad:

Es la capacidad que tiene un material

de absorber energa sin producir

fisuras (resistencia al impacto). El

acero es un material muy tenaz,

especialmente en alguna de las

aleaciones usadas para fabricar

herramientas.

-Ductilidad:

Es relativamente dctil. Con l se

obtienen hilos delgados llamados

alambres. Un aumento de la

temperatura en un elemento de acero

provoca un aumento en la longitud

del mismo. Este aumento en la

longitud puede valorarse por la

expresin: L = t L, siendo el

coeficiente de dilatacin, que para el

acero vale aproximadamente 1,2

105 (es decir = 0,000012).

6

El acero se dilata y se contrae segn

un coeficiente de dilatacin similar al

coeficiente de dilatacin del

hormign, por lo que resulta muy til

su uso simultneo en la construccin,

formando un material compuesto que

se denomina hormign armado.

-Maleable:

Se pueden obtener lminas delgadas

llamadas hojalata. La hojalata es una

lmina de acero, de entre 0,5 y 0,12

mm de espesor, recubierta,

generalmente de forma electroltica,

por estao.

-Resistencia al desgaste:

Es la resistencia que ofrece un

material a dejarse erosionar cuando

est en contacto de friccin con otro

material.

-Maquinabilidad:

Es la facilidad que posee un material

que permitir el proceso de

mecanizado. Permite una buena

mecanizacin en mquinas

herramientas antes de recibir un

tratamiento trmico.

-Dureza:

La densidad promedio del acero es

7850 kg/m3. Es la resistencia que

ofrece un acero para dejarse

penetrar. La dureza de los aceros

vara entre la del hierro y la que se

puede lograr mediante su aleacin u

otros procedimientos trmicos o

qumicos entre los cuales quiz el

ms conocido sea el templado del

acero, aplicable a aceros con alto

contenido en carbono, que permite,

cuando es superficial, conservar un

ncleo tenaz en la pieza que evite

fracturas frgiles. Aceros tpicos con

un alto grado de dureza superficial

son los que se emplean en las

herramientas de mecanizado,

denominados aceros rpidos que

contienen cantidades significativas de

cromo, wolframio, molibdeno y

vanadio. Los ensayos tecnolgicos

para medir la dureza son Brinell,

Vickers y Rockwell, entre otros.

-Conductividad elctrica:

Posee una alta conductividad

elctrica en las lneas areas de alta

tensin se utilizan con frecuencia

conductores de aluminio con alma de

acero proporcionando ste ltimo la

resistencia mecnica necesaria para

incrementarlos vanos entre la torres y

optimizar el coste de la instalacin.

3.2.4 Propiedades qumicas

La actividad qumica del metal

depende de las impurezas que

contenga y de la presencia de

elementos que reaccionan con estas,

dependiendo tambin en menor

medida de la temperatura y zonas de

contacto. Distinguimos

fundamentalmente dos reacciones:

oxidacin y corrosin.

-Oxidacin:

La oxidacin se produce cuando se

combina el oxgeno del aire y el

metal. La oxidacin es superficial,

producindose en la capa ms

externa del metal y protegiendo a las

capas interiores de la llamada

7

oxidacin total. El xido no es

destructivo.

-Corrosin:

Se considera corrosin a toda accin

que ejercen los diversos agentes

qumicos sobre los metales,

primeramente en la capa superficial y

posteriormente en el resto. Cuando

es producida por el oxgeno y usando

como catalizador el agua, la corrosin

es progresiva desde la capa

superficial hasta el interior del metal

lo que provoca su total destruccin.

-Corrosin general: Cuando es en

toda la superficie, se protege con

facilidad.

-Corrosin intercristalina: Se debe a

las impurezas y no se advierte a

simple vista.

-Corrosin localizada: Se localiza en

sitios poco visibles y pasa

desapercibida hasta que se rompe la

pieza.

3.3 Relacin entre la estructura del

material y las propiedades

3.3.1 Macroestructura del acero

Con excepcin de las estructuras que

se forman durante los tratamientos

trmicos o por diferencias locales de

velocidad de enfriamiento, la

macroestructura de los aceros est

ocasionada por fenmenos que

ocurren durante la solidificacin.

Esta macroestructura es la

consecuencia de heterogeneidades

cristalogrficas y qumicas, de

distribuciones irregulares de

inclusiones y fases. Adems, se

tienen heterogeneidades fsicas como

diferencias de tamao de grano u

orientaciones locales preferidas.

El acero destinado al laminado o

forjado se vaca casi nicamente en

forma de lingotes en moldes de

fundicin llamadas lingoteras. La

solidificacin y por tanto la estructura

primaria depende sobre todo del

tamao y de la forma del lingote.

Debido a las diferencias en las

condiciones de solidificacin, por las

distintas velocidades de enfriamiento,

es posible discernir tres zonas

diferentes desde la pared del molde

hasta el corazn del mismo, de

acuerdo a:

-Zona de templado

Debido a la alta velocidad de

enfriamiento de una pequea capa de

acero lquido, al entrar en contacto

con la pared fra del molde (lingotera),

ocurre un subenfriamiento fuerte y

por tanto un alto grado de nucleacin,

producindose muchos cristales

pequeos con orientacin al azar.

-Zona columnaria o de tallos

Esta zona representa el mayor

volumen del lingote. La velocidad de

crecimiento de los cristales es la

mxima en la direccin de mayor

gradiente de temperatura

(perpendicular a la pared del molde).

As se forman cristales en forma de

tallos o sea cristales de forma

alargada o dendritas dirigidas hacia el

centro del lingote.

-La zona central no dirigida

8

Debido a la reduccin de la velocidad

de enfriamiento, los cristales de la

zona central del lingote pierden poco

a poco su direccin de crecimiento

preferencial y dejan de formar una

estructura dirigida. En esta zona se

segregan la mayora de las

impurezas que contiene el metal

fundido, debido a que es la ltima

zona en solidificar.

La transicin entre una zona y otra

es paulatina y el volumen relativo de

cada zona est determinado por

factores como la masa relativa del

lingote y el molde, la temperatura de

colada, las condiciones de

enfriamiento, la forma del lingote, etc.

3.3.2 Microestructuras de los aceros:

La ferrita, cementita, perlita, sorbita,

troostita, martensita, bainita, y rara

vez austenita, son constituyentes

metlicos que pueden presentarse en

los aceros al carbono.

El anlisis de las microestructuras de

los aceros al carbono recocidos y

fundiciones blancas deben realizarse

en base al diagrama metaestable

Hierro-carburo de hierro o Cementita.

Las microestructuras que presenta el

diagrama de equilibrio para los

aceros al carbono son:

-Ferrita:

Es una solucin slida de carbono en

hierro alfa, su solubilidad a la

temperatura ambiente es del orden

de 0.008% de carbono, por esto se

considera como hierro puro, la

mxima solubilidad de carbono en el

hierro alfa es de 0,02% a 723 C.

Imagen 2. Cristales blancos de ferrita [4]

Propiedades: La ferrita es la fase ms

blanda y dctil de los aceros,

cristaliza en la red cbica centrada en

el cuerpo, tiene una dureza de 90

Brinell y una resistencia a la traccin

de 28 kg/mm2, llegando hasta un

alargamiento del 40%. La ferrita se

observa al microscopio como granos

poligonales claros.

En los aceros, la ferrita puede

aparecer como cristales mezclados

con los de perlita, en los aceros de

menos de 0.6%C, formando una red

o malla que limita los granos de

perlita, en los aceros de 0.6 a

0.85%C en forma de agujas o bandas

circulares orientados en la direccin

de los planos cristalogrficos de la

austenita como en los aceros en

bruto de colada o en aceros que han

sido sobrecalentados. Este tipo de

estructura se denomina

Widmanstatten.

La ferrita tambin aparece como

elemento eutectoide de la perlita

formando lminas paralelas

separadas por otras lminas de

cementita, en la estructura globular

9

de los aceros de herramientas

aparece formando la matriz que

rodea los glbulos de cementita, en

los aceros hipoeutectoides

templados, puede aparecer mezclada

con la martensita cuando el temple no

ha sido bien efectuado

-Cementita:

Es el carburo de hierro Fe3C con un

contenido fijo de carbono del 6,67%.

Es el constituyente ms duro del

acero alcanzando una dureza de 68

HRC. Tambin la morfologa de la

cementita es muy variada siendo

destacables algunas estructuras

tpicas. Se consideran las siguientes

en los aceros:

-Cementita secundaria

-Cementita eutectoide

-Cementita terciaria

En los aceros, la cementita libre, no

asociada con otras fases suele

aparecer en los

aceros hipereutectoides, como

cementita secundaria, formando una

red continua enmarcando una

estructura granular formada por

colonias de perlita Tambin, aparece

como consecuencia de una

precipitacin en estado slido en

aceros con muy poco carbono, como

consecuencia de la disminucin de la

solubilidad del mismo por debajo de

la temperatura de transformacin

eutectoide. Se conoce como

cementita terciaria.

La cementita no libre, nicamente

aparece asociada a la ferrita, como

lminas finas alternadas de una y

otra, cuyo agregado se conoce como

perlita. Son tambin destacables las

formas que la cementita adopta como

la esferoidita.

-Perlita:

Es el microconstituyente eutectoide

formado por capas alternadas de

ferrita y cementita, compuesta por el

88 % de ferrita y 12 % de cementita,

contiene el 0.8 %C.

Propiedades: Tiene una dureza de

250 Brinell, resistencia a la traccin

de 80 kg/mm2 y un alargamiento del

15%; el nombre de perlita se debe a

las irisaciones que adquiere al

iluminarla, parecidas a las perlas. La

perlita aparece en general en el

enfriamiento lento de la austenita y

por la transformacin isotrmica de la

austenita en el rango de 650 a 723C.

Si el enfriamiento es rpido (100-

200C/s.), la estructura es poco

definida y se denomina Sorbita, si la

perlita laminar se somete a un

recocido a temperatura prxima a

723C, la cementita adopta la forma

de glbulos incrustados en la masa

de ferrita, denominndose perlita

globular.

-Austenita:

Es el constituyente ms denso de los

aceros y est formado por una

solucin slida por insercin de

carbono en hierro gamma. La

cantidad de carbono disuelto, vara

de 0.8 al 2 % C que es la mxima

http://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/x-20.htmlhttp://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/perlita.html

10

solubilidad a la temperatura de 1130

C. La austenita no es estable a la

temperatura ambiente pero existen

algunos aceros al cromo-nquel

denominados austenticos cuya

estructura es austenita a temperatura

ambiente.

Propiedades: La austenita est

formada por cristales cbicos

centrados en las caras, con una

dureza de 300 Brinell, una resistencia

a la traccin de 100 kg/mm2 y un

alargamiento del 30 %, no es

magntica.

-Martensita:

Se obtiene por enfriamiento rpido de

la austenita, sin que acte la difusin.

Es una solucin slida sobresaturada

de C en hierro , por lo que la

estructura cristalina es tetragonal

centrada. Su elevada dureza

aumenta con el porcentaje de C; no

obstante, cuando se supera el 0,75%

C queda algo de austenita sin

transformar, y el promedio de dureza

decrece ligeramente. [6]

El contenido de carbono suele variar

desde muy poco carbono hasta el 1%

de carbono, sus propiedades fsicas

varan con su contenido en carbono

hasta un mximo de 0.7 %C.

Imagen 3. Microestructura de la martensita. [4]

Propiedades: La martensita tiene una

dureza de 50 a 68 Rc, resistencia a la

traccin de 170 a 250 kg/mm2 y un

alargamiento del 0.5 al 2.5 %, muy

frgil y presenta un aspecto acicular

formando grupos en zigzag con

ngulos de 60 grados.

Los aceros templados suelen quedar

demasiado duros y frgiles,

inconveniente que se corrige por

medio del revenido que consiste en

calentar el acero a una temperatura

inferior a la crtica inferior (727C),

dependiendo de la dureza que se

desee obtener, enfrindolo luego al

aire o en cualquier medio.

-Troostita:

Es un agregado muy fino de

cementita y ferrita, se produce por un

enfriamiento de la austenita con una

velocidad de enfriamiento ligeramente

inferior a la crtica de temple o por

transformacin isotrmica de la

austenita en el rango de temperatura

de 500 a 600C, o por revenido a

400C

Propiedades: Sus propiedades fsicas

son intermedias entre la martensita y

la sorbita, tiene una dureza de 400 a

500 Brinell, una resistencia a la

traccin de 140 a 175 kg/mm2 y un

alargamiento del 5 al 10%. Es un

constituyente nodular oscuro con

estructura radial apreciable a unos

1000X y aparece generalmente

acompaando a la martensita y a la

austenita.

11

-Sorbita:

Es tambin un agregado fino de

cementita y ferrita. Se obtiene por

enfriamiento de la austenita con una

velocidad de enfriamiento bastante

inferior a la crtica de temple o por

transformacin isotrmica de la

austenita en la zona de 600 a 650C, o

por revenido a la temperatura de

600C. PROPIEDADES: Su dureza es

de 250 a 400 Brinell, su resistencia a

la traccin es de 88 a 140 kg/mm2,

con un alargamiento del 10 al 20%.

Con pocos aumentos aparece en

forma muy difusa como manchas,

pero con 1000X toma la forma de

ndulos blancos muy finos sobre

fondo oscuro, de hecho tanto la

troostita como la sorbita pueden

considerarse como perlita de grano

muy fino.

-Bainita:

Es el constituyente que se obtiene en

la transformacin isotrmica de la

austenita cuando la temperatura del

bao de enfriamiento es de 250 a

500C. Se diferencian dos tipos de

estructuras: la bainita superior de

aspecto arborescente formada a 500-

580C, compuesta por una matriz

ferrtica conteniendo carburos. Bainita

inferior, formada a 250-400C tiene un

aspecto acicular similar a la

martensita y constituida por agujas

alargadas de ferrita que contienen

delgadas placas de carburos.

Propiedades: La bainita tiene una

dureza variable de 40 a 60 Rc

comprendida entre las

correspondientes a la perlita y a la

martensita.

Los constituyentes que pueden

presentarse en los aceros aleados

son los mismos de los aceros al

carbono, aunque la austenita puede

ser nico constituyente y adems

pueden aparecer otros carburos

simples y dobles o complejos.

La determinacin del tamao de

grano austentico o ferrtico, puede

hacerse por la norma ASTM o por

comparacin de la microfotografas

de la probeta a 100X, con las

retculas patrn numeradas desde el

1 para el grano ms grueso hasta el 8

para el grano ms fino.

En el sistema ASTM el grosor del

grano austentico se indica con un

nmero convencional n, de acuerdo

con la frmula:

(1)

Donde G es el nmero de granos por

pulgada cuadrada sobre una imagen

obtenida a 100 aumentos; este

mtodo se aplica a metales que han

recristalizado completamente, n es el

nmero de tamao de grano de uno a

ocho.

3.3.3 Composicin qumica y

mineralgica del acero:

ELEMENTOS

QUIMICOS

PROPIEDAD

Aluminio Desoxidante

12

Carbono Alta dureza y

resistencia

Nquel Aumenta la

tenacidad, la

resistencia al

impacto y la

resistencia a la

corrosin.

Plomo Mejora la

maquinabilidad

Titanio Estabiliza y

desoxida el acero

Tungsteno Resistencia a altas

temperaturas

MINERALES

Boro Aumenta la

capacidad de

endurecimiento

Cobalto Disminuye la

capacidad de

endurecimiento

Cromo Aumenta la

profundidad de

endurecimiento

Manganeso Desoxidante,

aumenta la

capacidad de

endurecimiento

Molibdeno Aumenta la

profundidad de

endurecimiento y la

resistencia al

impacto, mejora la

resistencia a la

corrosin.

Azufre Mejora

maquinabilidad Tabla 1.Propiedades y composicin del acero.

FASE

COMPOSICIN

PROPIEDADES

Austenita Hierro

Max 2,11%

Carbono

Buena

Ductilidad y

tenacidad

Ferrita Hierro

Boro

Bario

Estroncio

Permeabilidad

magntica, alta

dureza y

resistencia

Cementita Hierro

6,67% carbono

Alta dureza

Fragil

Perlita Hierro

0,77% carbono

Medianamente

blanda y dctil

ferrita y la dura

y quebradiza

Ledeburita Hierro

4,3% carbono

Alta dureza

Fragilidad Tabla 2. Propiedades y composicin de fase.

3.4 Parmetros de estado

3.4.1 Porosidad

La porosidad es una medida de la

capacidad de almacenamiento de

fluidos que posee un material y se

define como la fraccin del volumen

total del material que corresponde a

espacios que pueden almacenar

fluidos.

(2)

Como el volumen de espacios

disponibles para almacenar fluidos no

puede ser mayor que el volumen total

del material, la porosidad es una

fraccin y el mximo valor terico que

puede alcanzar es 1. Muchas veces

la porosidad es expresada como un

13

porcentaje, esta cantidad resulta de

multiplicar la ecuacin 1.1 por 100.

La porosidad del acero puede variar

dependiendo de las tcnicas de

obtencin y de las necesidades del

usuario, as pues, a partir de su

finalidad en una estructura el acero

va tener diferente tamao de poros,

por ejemplo Los filtros y componentes

metlicos porosos son piezas de gran

porosidad, entre el 35 y el 80% en

volumen, tpicamente de Bronce

89/11 o de Acero Inoxidable 316L,

Filtros y componentes porosos de

Acero Inoxidable los cuales son

principalmente de Acero Inoxidable

316L. Se fabrican compactando polvo

de acero inoxidable en un utillaje

rgido bajo elevada presin. Tienen

una elevada resistencia a la

corrosin, y resisten altas

temperatura de trabajo (hasta 800C).

Se fabrican con paso medio de poro

variable desde 2 m hasta 16 m. [3]

3.4.2 Densidad

La densidad es la relacin existente

entre la masa y el volumen de un

cuerpo, en el caso del acero esta

puede variar dependiendo de la

relacin entre sus componentes y de

las alteraciones que haya sufrido con

la finalidad de hacerlo apto para una

funcin especfica.

La densidad promedio del acero es

7850 kg/m3. El acero se puede

clasificar segn su grado de la

siguiente forma:

Los grados ms utilizados, referidos

generalmente como grados

austenticos estndares, son 1.4301

(comnmente conocido como 304) y

1.4401 (comnmente conocido como

316). Estos aceros inoxidables

contienen entre un 17-18% de cromo

y un 8-11% de nquel. El grado

1.4301 es adecuado en ambientes

rurales, urbanos y ligeramente

industriales, mientras que el 1.4401

es un grado ms aleado y por tanto

recomendable en ambientes marinos

e industriales.

Las versiones de estos mismos

grados con bajo contenido en

carbono son 1.4307 (304L) y 1.4404

(316L). Los grados 1.4301 y 1.4401

se fabricaban anteriormente con

contenidos de carbono ms elevados

lo cual tena implicaciones en el

comportamiento de los mismos frente

a la corrosin. Tanto el grado L

como un acero estabilizado tal como

el 1.4541 y el 1.4571 deberan

utilizarse cuando sea determinante el

comportamiento frente a corrosin en

estructuras soldadas.

El grado 1.4318 es un acero

inoxidable con bajo contenido en

carbono y alto contenido en

nitrgeno, que endurece rpidamente

con el trabajado en fro. Posee una

larga trayectoria de comportamiento

satisfactorio en la industria del

ferrocarril y es igualmente adecuado

para aplicaciones en automocin,

aviacin y arquitectura. El grado

1.4318 tiene una resistencia a la

http://www.ames.es/es/porous-elements/http://www.ames.es/es/porous-elements/

14

corrosin similar a la del grado

1.4301 y es el ms adecuado para

aplicaciones que requieran mayor

resistencia estructural que la del

grado 1.4301 cuando se precise un

mayor volumen de material.

La Tabla 1 presenta las propiedades

fsicas a temperatura ambiente, para

los grados de acero inoxidable de la

norma EN 10088 (Stainless

steels).Las propiedades fsicas

pueden variar ligeramente con la

forma y el tamao del producto, pero

tales variaciones no suelen ser de

importancia crtica para su aplicacin.

(Ver tabla 3).

Tabla 3. Propiedades fsicas a temperatura

ambiente.

3.5 Caractersticas estructurales

3.5.1 Porosimetra

La porosimetra por inyeccin de Hg

es una tcnica utilizada en la

caracterizacin del sistema

macroporoso de los materiales. Se

basa en la aplicacin de presin y as

forzar la entrada del mercurio en el

entramado poroso del slido. Esta

tcnica se utiliza en el estudio de

materiales que presentan macroporos

y mesoporos pudiendo llegar a medir

poros de tamao de hasta 6 mm; con

este anlisis se determina el rea, el

volumen de macro y mesoporos, se

calcula la distribucin de la porosidad

del material y la porosidad total.

Otros ensayos que pueden

emplearse para estudiar la

porosimetria son la permeabilidad al

oxgeno y la absorcin de agua.

La porosimetria del acero se puede

obtener realizando uno de los

ensayos mencionados anteriormente,

a partir del cual se obtiene la

porosidad presente en el acero.

3.5 Propiedades fsicas

3.6.1 Propiedades termomtricas:

-Conductividad elctrica:

Es la facilidad que presenta un

material para dejar pasar a travs de

l la corriente elctrica. Este

fenmeno se produce por una

diferencia de potencial entre los

extremos del metal. Se utilizan con

frecuencia conductores de aluminio

con alma de acero proporcionando

ste ltimo la resistencia mecnica

necesaria para incrementarlos vanos

entre la torres y optimizar el coste de

la instalacin.

-Conductividad trmica:

Es la facilidad que presenta un

material para dejar pasar a travs de

l una cantidad de calor. El

coeficiente de conductividad trmica k

nos da la cantidad de calor que

pasara a travs de un determinado

metal en funcin de su espesor y

seccin.

15

-Dilatacin:

Es el aumento de las dimensiones de

un metal al incrementarse la

temperatura. No es uniforme ni sigue

leyes determinadas.

3.7 Propiedades Mecnicas

3.7.1 Propiedades de Deformacin:

-Plasticidad: es la capacidad de

deformacin de un metal sin que

llegue a romperse, si la deformacin

se produce por alargamiento se llama

ductilidad y por compresin

maleabilidad.

-Fragilidad: es la propiedad que

expresa falta de plasticidad y por lo

tanto tenacidad. Los metales frgiles

se rompen en el lmite elstico su

rotura se produce cuando sobrepasa

la carga del lmite elstico.

-Dureza: Es la propiedad que expresa

el grado de deformacin permanente

que sufre un metal bajo la accin

directa de una fuerza determinada.

Existen dos Dureza fsica y Dureza

tcnica.

-Ductilidad: es la capacidad que

tienen los materiales para sufrir

deformaciones a traccin

relativamente alta, hasta llegar al

punto de fractura.

-Maleable:

Se pueden obtener lminas delgadas

llamadas hojalata. La hojalata es una

lmina de acero, de entre 0,5 y 0,12

mm de espesor, recubierta,

generalmente de forma electroltica,

por estao.

3.7.2 Resistencia mecnica:

-Resistencia: es la oposicin al

cambio de forma y a la fuerzas

externas que pueden presentarse

como cargas son traccin,

compresin, cizalle, flexin y torsin.

-Resistencia al desgaste:

Es la resistencia que ofrece un

material a dejarse erosionar cuando

est en contacto de friccin con otro

material.

-Tenacidad: se define como la

resistencia a la rotura por esfuerzos

que deforman el metal; por lo tanto un

metal es tenaz si posee

cierta capacidad de dilatacin.

4. CONCLUSIONES

Por medio de este trabajo se pudo

conocer ms a fondo sobre el acero;

por sus caractersticas y propiedades

se fue introduciendo poco a poco

como material de construccin civil,

su alta resistencia mecnica y al

choque y ligereza lo ha hecho uno de

los materiales de mayor uso en ese

campo, a pesar de lo anterior, este

material presenta ciertas deficiencias

como la sensibilidad ante la corrosin

y al fuego, inestabilidad, dificultades

de adaptacin a formas variadas,

http://www.xuletas.es/ficha/dilatacion-termica/

16

excesiva flexibilidad entre otras. Es

por ello que dependiendo a su uso se

han elaborado distintos tipos cuya

composicin u otras caractersticas

han sido modificadas o sometidas a

diferentes factores para lograr una

mejora en las mismas. El acero

Galvanizado, inoxidable, laminado,

al Carbono y acero aleado son

algunos ejemplos. El acero es

fundamentalmente una aleacin de

hierro, con contenidos de carbono

menores del 1 % y otras pequeas

cantidades de minerales como

manganeso, fsforo, azufre, slice y

vanadio, todos estos componentes

cumplen un papel importante en la

mejora de propiedades como

resistencia y soldabilidad haciendo de

esta aleacin un material

indispensable en la construccin.

5. REFERENCIAS

BIBLIOGRAFICAS

[1]http://allstudies.com/acero-

estructural.html, consultado

14/04/2014 6:30 pm

[2] http://materialesymetalurgia 2009.

blogspot.com/2009/05/1.html,

consultado 20/04/2014 9:15 pm

[3] http://www.ames.es/es/porous-

elements/ consultado 15/04/2014

5:23 p.m.

[4]

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/site

s/ciencia/volumen2/ciencia3/080/htm/

sec_6.htm, consultado 16/04/2014

7:12 am

http://allstudies.com/acero-estructural.htmlhttp://allstudies.com/acero-estructural.html