Acero 

Aleación de hierro que contiene entre un 0,04 y un 2,25% de carbono y a la que se añaden elementos como níquel, cromo, manganeso, silicio o vanadio, entre otros.

Fabricación del acero

El acero se obtiene eliminando las impurezas del arrabio, producto de fundición de los altos hornos, y añadiendo después las cantidades adecuadas de carbono y otros elementos. La principal dificultad para la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, 1.400 º C, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales. En 1855, Henry Bessemer desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre y en el que el proceso de refinado del arrabio se lleva a cabo mediante chorros de aire a presión que se inyectan a través del metal fundido. En el proceso Siemens-Martin, o de crisol abierto, se calientan previamente el gas combustible y el aire por un procedimiento regenerativo que permite alcanzar temperaturas de hasta 1.650 º C.

Producción del arrabio

Los materiales básicos empleados para fabricar arrabio son mineral de hierro, coque y caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico. La ecuación de la reacción química fundamental de un alto horno es:

Fe2O3 + 3 CO → 3 CO2 + 2 Fe

La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas de azufre.

Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno.

Alto horno

Para transformar mineral de hierro en arrabio útil hay que eliminar sus impurezas. Esto se logra en un alto horno forzando el paso de

aire extremadamente caliente a través de una mezcla de mineral, coque y caliza, la llamada carga. Unas vagonetas vuelcan la carga en

unas tolvas situadas en la parte superior del horno. Una vez en el horno, la carga es sometida a chorros de aire de hasta 870 º C (el

horno debe estar forrado con una capa de ladrillo refractario para resistir esas temperaturas). El metal fundido se acumula en la parte

inferior. Los residuos (la escoria) flotan por encima del arrabio fundido. Ambas sustancias se extraen periódicamente para ser

procesadas.

Otros métodos de refinado del acero

Aunque casi todo el hierro y el acero que se fabrica en el mundo se obtienen a partir de arrabio producido en altos hornos, hay otros métodos de refinado del hierro que se han practicado de forma limitada. Uno de ellos es el denominado método directo para fabricar hierro y acero a partir del mineral, sin producir arrabio. En este proceso se mezclan mineral de hierro y coque en un horno de calcinación rotatorio y se calientan a una temperatura de unos 950 ºC. El coque caliente desprende monóxido de carbono, igual que en un alto horno, y reduce los óxidos del mineral a hierro metálico. Sin embargo, no tienen lugar las reacciones secundarias que ocurren en un alto horno, y el horno de calcinación produce la llamada esponja de hierro, de mucha mayor pureza que el arrabio. También puede producirse hierro prácticamente puro mediante electrólisis (véase Electroquímica) haciendo pasar una corriente eléctrica a través de una disolución de cloruro de hierro (II). Ni el proceso directo ni el electrolítico tienen importancia comercial significativa.

Proceso de acabado

El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaños, como varillas, tubos, raíles (rieles) de ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienen en las instalaciones siderúrgicas laminando los lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo. El acabado del acero mejora también su calidad al refinar su estructura cristalina y aumentar su resistencia.

Laminado en caliente y colada continúa

La colada continua (derecha, flechas rojas) es un método de trabajar el acero que transforma el metal fundido en tochos, lingotes o

planchas. El metal al rojo blanco se vierte en moldes abiertos y va pasando a través de rodillos refrigerados por agua. Una serie de

rodillos de guiado va dando la forma deseada al acero. Sin embargo, el laminado en caliente ( izquierda, flechas azules) sigue siendo el

principal método de trabajar el acero. El proceso comienza a partir de planchas de acero que se recalientan en un foso de termodifusión.

El acero pasa por una serie de rodillos o trenes (de desbaste, de laminado y de acabado) que lo van aplastando progresivamente. Por

último, el acero se arrolla en bobinas y se transporta a otros lugares para su procesado.

El método principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión y a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados. La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero.

El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminación de asperezas. Después del tren de desbaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen a láminas con la sección transversal correcta. Los rodillos para producir raíles o rieles de ferrocarril o perfiles en H, en T o en L tienen estrías para proporcionar la forma adecuada.

Lingote al rojo vivoEste lingote, al rojo vivo y maleable por la elevada temperatura del foso de termodifusión, es extraído del mismo para ser procesado. Al

ser trabajado y recalentado, el acero se hace más resistente.

TABLA DE LOS ACEROS

Aceros Bonificados

NormasCaracterísticas

Técnicas y Aplicaciones

Composición Química

%

DurezaEntrega

HB

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero al Cr, Ni, Mo de gran templabilidad y tenacidad, con tratamiento térmico, para ejes, cigüeñales, ejes diferenciales y cardanes, engranajes y piezas de mando.

C : 0,34Mn : 0,55Cr : 1,55

Mo : 0,25Ni : 1,55

299353

4340 6582

CódigoColor

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero al Cr, Mn, Mo contratamiento térmico, de alta resistencia a la tracción para piezas de maquinarias sometidas a la tracción para piezas de maquinarias sometidas a exigencias como muñones, pernos y piñones

C: 0,42Mn : 0,65

Mo : 0,20Cr : 1,00

266310

4140 7225

CódigoColor

Aceros de Cementación

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero al Cr, Ni, Mo de gran templabilidad y tenacidad, con tratamiento térmico, para ejes, cigüeñales, ejes diferenciales y cardanes, engranajes y piezas de mando.

C : 0,14Mn : 0,80

Cr : 1,0Ni : 1,45

170210

3115 5713

CódigoColor

Aceros para Resortes

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero para resortes aleado al Cr, Mn, de gran durabilidad en trabajo de compresión y tracción.

En resortes de vehículos, máquinas, agroindustria, cuchillas de máquinas pequeñas, piezas de máquina, etc.

Las temperaturas de conformado recomendable son entre 830 y 920 °C

C : 0,57Mn : 0,85 Cr : 0,85 240

260

5160 7176

CódigoColor

Aceros al Carbono

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero de medio carbono, de uso general para la construcción de todo tipo de piezas mecánicas como ejes, motores electricos, cuñas, martillos, chavetas, etc. En plancha se utiliza donde hay mayor resistencia a ruptura y abrasión. Puede ser suministrado trefilado

C : 0,45Mn : 0,65

170190

1045 1191

CódigoColor

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero blando de bajo carbono para piezas de

C : 0,20Mn : 0,50

120

maquinaria, pernos, pasadores de baja resistencia. Buena soldabilidad. No toma temple, pero es cementable en piezas no exigidas. Puede ser suministrado trefilado.

150

1020 1151

CódigoColor

 Aceros Refractarios

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero inoxidable refractario austenítico al Cr, Ni, Si, tipo 25/20 para piezas sometidas a temperaturas hasta 1.200° C.Se emplea en pisos de hornos, parrillas, ganchos, moldes para vidrio, tubos de conducción, rejillas para esmaltar; su durabilidad está condicionada a la atmósfera de trabajo.

C : 0,15Si : 2,0

Cr : 25,0Ni : 20,0

145190

310 4841

CódigoColor

Aceros Inoxidables

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero inoxidable austenítico al Cr, Ni, Mo, tipo 18/10. Su contenido de molibdeno mejora todas sus características de resistencia al ataque ácido.No se garantiza la corrosión intercristalina en soldaduras. Aplicaciones en la industria minera, petroquímica, farmacéutica y alimentaria. Usos clínicos ortopédicos. Industria textil

C: 0,07 máxMn : 2,0Cr : 17,0

Ni : 12,0Mo : 2,2Si : 1,0

130180

316 4401

CódigoColor

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero inoxidable austenítico al Cr, Ni, Mo, del tipo 18/10. Estabilizado al carbono, insensibilidad a la corrosión intercristalina en soldaduras, no necesita tratamientos térmicos post-soldadura. Mejor aptitud a la deformación en frío y obtención de altos grados de pulimento, lo que permite una mayor resistencia a los ácidos comúnmente emlpeados an la industria.

C: 0,03 máxMn : 2,0máxCr : 17,5

Ni : 12,5Mo : 2,2Si : 1,0

130180

316L 4404

CódigoColor

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero inoxidable austenítico al Cr, Ni, 18/8. Buenas características de resistencia a la corrosión, ductibilidad y pulido. No garantido a la corrosión intercristalina en soldaduras. Resistente a la corrosión de aguas dulces y atmósferas naturales. En construcción de muebles, utensilios de cocina, orfebrería, arquitectura, decoración de exteriores.

C: 0,07 máxMn : 2,0máxCr : 18,5

Ni : 9,5Mo : 1,0Si :

130180

304 4301

CódigoColor

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Acero inoxidable austenítico al Cr, Ni, tipo 18/8. Estabilizado al carbono, con garantía de insensibilidad a la corrosión intercristalina, por tanto no necesita tratamiento térmico post-soldadura. De fácil pulido y gran ductibilidad, especial para embutido profundo. Se emplea en el forjado, estampado y

C: 0,03 máxMn : 2,0máxCr : 18,5

Ni : 10,0Si :1,0máx

130180

304L 430L

CódigoColor

mecanizado de piezas mecánicas diversas para la industria química,

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

430 14016

CódigoColor

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

1020 1151

CódigoColor

Aceros Antiabrasivos

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

T-1 8921A8922B

CódigoColor

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Durcap 360

CódigoColor

USA/SAE/AISI

AlemaniaW.St.N°

Cap 500

CódigoColor