Propiedades del Acero
Ricardo Herrera MardonesDepartamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile
Santiago, ChileOctubre de 2006
Elaboración, guión y locución a cargo del Dpto. de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile con coordinación del Ing. Ricardo Herrera
CONTENIDOPropiedades del Acero
1. Introducción
2. Proceso de fabricación
3. Propiedades del acero
4. Tipos de acero
5. Tipos de miembros de acero
6. Usos del acero
1. Introducción
• Aleación de Fe y C (~0.05-2%).• Puede contener otros elementos como Mn, Ni, Nb, Cr,
V, P, S, Si, Cu, etc.• Porcentaje y elementos de aleación pueden modificar
propiedades del acero.• Carbono Equivalente
(CE%) = C% + (Mn%/6) + ((Cr%+Mo%+V%)/5) + ((Ni%+Cu%)/15)
¿QUE ES EL ACERO?
1. Introducción
Elemento Efecto
COBRE Mejora resistencia a corrosión atmosférica.
MANGANESO Desoxidante, neutraliza azufre, facilitando trabajo en caliente. Mejora la resistencia
SILICIO Se emplea como desoxidante y actúa como endurecedor en el acero de aleación.
FOSFORO Y AZUFRE Perjudican la tenacidad del acero
ALEACIONES
1. Introducción
• Alta resistencia• Uniformidad y homogeneidad• Rango elástico amplio• Durabilidad• Ductilidad y tenacidad• Rapidez de construcción• Reciclabilidad
VENTAJAS DEL ACERO
2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
CONVERTIDOR DE OXIGENODE ALTO HORNO
2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
CONVERTIDOR DE OXIGENODE ALTO HORNO
2. Proceso de Fabricación HORNO DE ARCOELECTRICO
2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
AFINO DEL ACEROY LAMINACION
2. Proceso de Fabricación
Procesos de laminado en caliente• Laminado en caliente tradicional.
• Laminación controlada.– Laminado de normalización (N)– Laminación termomecánica controlada
• Enfriamiento acelerado
• Temple y autorrevenido
PROCESOS DELAMINACION
4. Propiedades del acero
• Estructura cristalina
PROPIEDADESFISICAS
Cristal cúbico demalla centrada
Cristal cúbico decara centrada
4. Propiedades del acero
Propiedades metálicas características• buena ductilidad (o maleabilidad).• conductividad térmica elevada.• conductividad eléctrica elevada.• brillo metálico.
PROPIEDADESFISICAS
4. Propiedades del acero
Resistencia a la Corrosión• Corrosión: pérdida de sección debido a reacciones
químicas o electroquímicas con medioambiente.• Resistencia depende de:
– Composición química
PROPIEDADESFISICAS
4. Propiedades del acero
Ensayo a tracción
PROPIEDADESMECANICAS
4. Propiedades del acero PROPIEDADESMECANICAS
Acero dulce Acero de alta resistencia
Fyd
4. Propiedades del acero PROPIEDADESMECANICAS
Curva idealizada esfuerzo-deformación del acero
Rango elástico
Rango plástico
u
Fyd
Fys
Fu
Endurecimientopor deformación
E
4. Propiedades del acero
• Módulo de Young
E = 200000 MPa
• Modulo de Poisson– Elástico
= 0.3 (aumento de volumen)– Plástico
= 0.5 (volumen constante)
PROPIEDADESMECANICAS
4. Propiedades del acero
Resistencia a la fractura (tenacidad)• Imperfecciones son microgrietas.• Inclusiones y dislocaciones dependen de la
composición, el proceso de laminación y el tratamiento térmico.
• Grietas generan concentración de tensiones.• Existe longitud crítica de grieta que inicia la propagación
de la grieta
PROPIEDADESMECANICAS
4. Propiedades del acero
Máquina de Ensayo Charpy
PROPIEDADESMECANICAS
Probeta
4. Propiedades del acero
• Dureza:
Resistencia a penetración superficial.
– Métodos de ensayo
• Dinámicos: ensayo de dureza al impacto y ensayo de dureza Shore
• Estáticos: ensayo Brinell, ensayo Vickers y ensayo Rockwell
PROPIEDADESMECANICAS
4. Propiedades del acero
• Composición química• Tratamiento térmico• Estado de esfuerzos• Historia de deformaciones• Temperatura• Velocidad de carga (deformación)
FACTORES
4. Propiedades del acero
• Estado multiaxial de esfuerzos
Von Mises:
FACTORESESTADO DE ESFUERZOS
4. Propiedades del acero FACTORESHISTORIA DEFORMACIONES
“Strain aging”
Ductilidad después de endurecimientopor deformación y “strain aging”
Endurecimientopor deformación
A
B
C
4. Propiedades del acero FACTORESTEMPERATURA
4. Propiedades del acero FACTORESVELOCIDAD DE CARGA
4. Tipos de Acero
• Aceros al carbono
Contienen diversas cantidades de C y menos del 1,65% de Mn, el 0,60% de Si y el 0,60% de Cu. Ejemplo: A36
• Aceros aleados
Contienen V, Mo y otros, además de cantidades mayores de Mn, Si y Cu que los aceros al carbono. Ejemplo: A514
• Aceros de baja aleación y alta resistencia
Contienen cantidades menores de aleación. Tratados para obtener resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Ejemplo: A572, A992.
• Aceros inoxidables
Contienen Cr, Ni y otros para resistir oxidación.
CLASIFICACIONSEGUN COMPOSICION
5. Tipos de elementos de acero estructural
Perfiles Laminados
Angulo Te Canal Perfil W
Barra Placa
5. Tipos de elementos de acero estructural
Perfiles plegados (en frío)
Tubo circular Tubo rectangularPerfiles plegados y soldados
6. Usos del acero
• Estructuras de marco: edificios, torres, puentes, galpones.
6. Usos del acero
• Cáscaras y membranas: estanques, silos, calderas, cascos de barco.
6. Usos del acero
• Estructuras suspendidas: puentes, techos.