EL ACERO

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Desde accesorios como collares y aretes hasta majestuosas obras arquitectónicas, el acero es un clásico dentro de los materiales y se niega a perder vigencia. Esta magnífica aleación se renueva conforme avanza la ciencia.

El acero es una aleación de hierro y carbono en menor proporción, y además puede contener otros elementos como: cromo, níquel, cobalto, molibdeno, azufre y manganeso.

ALEACIÓN: es una mezcla homogénea con propiedades metálicas, donde por lo menos uno de los elementos que la componen debe ser un metal.

Conforme el porcentaje de carbono en la aleación aumenta, el acero se hace más resistente y menos dúctil.

¿QUÉ HACE AL ACERO TAN ESPECIAL?

El acero está conformado por hierro y carbono, estos dos elementos pueden alearse de diferentes maneras, dando lugar a un material con mezclas de hierro (Fe) y carburo de hierro (Fe₃C) en equilibrio. La proporción en que se encuentren cada una de las fases del material determinara las propiedades del mismo, es por eso que es posible obtener diferentes tipos de acero con características únicas.

Las principales fases del acero son:

• Ferrita
• Austenita
• Cementita
• Perlita

El acero también puede contener otros elementos químicos en menor proporción. Estos son añadidos con la intención de conferirle características específicas la aleación.

Algunos de los elementos químicos más utilizados como aditivos se resumen en la tabla:

Elemento químico	Efecto positivo sobre las propiedades del acero
Aluminio	Desoxidante.
Azufre	Facilita el corte del metal.
Boro	Aumenta la resistencia al desgaste y la corrosión. Incrementa la resistencia a la corrosión.
Cromo	Mejora la resistencia a la corrosión y desgaste.
Cobre	Endurece el metal.
Manganeso	Aumenta la templabilidad.
Molibdeno	Desoxidante y desulfurante, también aumenta el temple, resistencia y dureza.
Níquel	Mejora la resistencia sin disminuir la ductilidad.

CARACTERÍSTICAS

El acero es uno de los materiales más versátiles que existen en la actualidad gracias a sus propiedades físicas y químicas que permiten que su rango de aplicabilidad sea sumamente amplio. Algunas de sus características son:

Densidad: en promedio es de 7.850 kg/m³.

Punto fusión: depende las características de la aleación, normalmente se ubican entre los 1.300 ºC y 1.700 ºC.

Punto de ebullición: es cercano a los 3.000 ºC.

Conductividad térmica: es capaz de transmitir calor.

Conductividad eléctrica: puede conducir electricidad.

Resistencia a la corrosión: en algunos casos es resistente a la corrosión.

Tenacidad: se requieren energías considerables para provocar su fractura.

Dureza: es variable, depende del porcentaje del carbono presente en la aleación.

PRODUCCIÓN DE ACERO

El acero se produce a nivel mundial a través de dos procesos industriales, los cuales reciben su nombre en función del tipo de horno empleado. Por un lado, la producción en horno de Oxígeno Básico; por el otro, la producción en horno de arco eléctrico.

Característica	Horno de Oxígeno Básico	Horno de arco eléctrico
Materia prima	Arrabio + 20-25% Chatarra	Chatarra
Temperatura máxima durante la aceración	1.600 °C	1.925 °C
Precisión	Moderada	Alta
Fuente de energía	Química (Combustión)	Eléctrica
Lanza de oxígeno	Sí	Sí
Tiempo	2 – 6 horas	45 minutos
Calidad del acero	Mayor cantidad de impurezas	Menor cantidad de impurezas

El proceso producción de acero se divide en tres etapas fundamentales: reducción, aceración y laminación. Como materia prima se emplean arrabio y chatarra, constituidas por hierro metálico, carbono en exceso y otras impurezas como: azufre, silicio y fosforo.

¿QUÉ ES EL TEMPLE?

El temple es un proceso que permite obtener aceros de diferente dureza. Consiste en dos pasos: primero se calienta el acero a temperaturas entre 750 y 1300 ºC de forma controlada, para disolver los elementos aleantes. Luego se enfría el material, con la finalidad de obtener un cambio en la estructura cristalina de la aleación que garantice la dureza y resistencia deseada.

CLASIFICACIÓN DEL ACERO

Según el contenido de carbono y tipo de aleación, el acero se puede clasificar en:

Acero de baja aleación: son aquellos que tienen elementos químicos aleantes en proporciones inferiores al 5%.

Aceros de bajo carbono: son los que contienen carbono en cantidades menores a 0,25%. Es una aleación suave que posee una buena ductilidad y tenacidad. Una de sus ventajas son los bajos costo de producción.

Los aceros de bajo carbono se utilizan en fabricación de tuberías.

Aceros de medio carbono: son aquellos cuya proporción de carbono se encuentra en el intervalo de 0,25 y 0,60%. Poseen una mayor resistencia, pero menor ductilidad y tenacidad. Contienen otros elementos aleantes como: cromo, níquel y molibdeno.

Los aceros de medio carbono, por su resistencia, se utilizan en la fabricación de distinta piezas para maquinaria.

Aceros de alto carbono: son los más duros y resistentes, su contenido en carbono es de 0,6 a 1,4%. Su ductilidad es menor y tienen la capacidad de mantener un filo cortante.

Acero de alta aleación: son aquellos donde la proporción de aleantes supera el 5% del total.

Acero inoxidable: se caracterizan por ser resistentes a la corrosión.

Aceros de herramientas: contienen carbono en altas proporciones, además de cromo, vanadio, tungsteno y molibdeno. Estos elementos forman carburos, lo cual hace que el acero tenga una mayor dureza.

El acero de herramientas es también un subtipo de acero de alto carbono, se emplea en la fabricación de hojas de sierra.

A diferencia de los sirios, los europeos forjaban sus espadas a 1200 ºC, a esta temperatura el woots es sumamente frágil y se rompe con facilidad.

EL ACERO INOXIDABLE

Resistente a la corrosión, el acero inoxidable es probablemente uno de los tipos de acero más empleados. Su nombre se debe a que en presencia de oxígeno forma una capa de óxido de cromo que lo protege de la corrosión, en un proceso denominado pasivación. El acero inoxidable se clasifica en:

La pasivación en los aceros inoxidables requiere que el contenido en cromo sea aproximadamente el 11%.

Austenítico: además de hierro y carbono, contienen cromo, níquel y manganeso. Este tipo de acero inoxidable es antimagnético y resistente a la corrosión excepto aquella producida por un esfuerzo.

El acero austenítico es el más dúctil de los aceros inoxidables, se emplea en la fabricación de utensilios de cocina, piezas para hornos.

Ferrítico: se caracteriza por tener un alto contenido en cromo (~ 27%), es magnético y menos dúctil.

El acero ferrítico se utiliza principalmente en la industria automotriz.

Martensítico: contiene aproximadamente un 18% de cromo, generalmente no posee níquel en su estructura. Es magnético, resistentes y duro, también puede soportar cargas sin agrietarse.

El acero Martensítico se utiliza en fabricación de hélices.

APLICACIONES DEL ACERO

Las aplicaciones del acero son diversas: utensilios domésticos, accesorios, carrocería, construcción de edificios y puentes, entre muchas otras.

Particularmente, en la construcción se utilizan diferentes tipos de acero, según sus propiedades químicas y físicas. Puede ser usado para conformar las bases de un edifico o como simple elemento decorativo. Por ejemplo, el puente Baluarte Bicentenario de México posee el record Guiness como el puente atirantado más alto del mundo y está construido con acero y concreto.