El acero al carbono
La producción fundamental de la industria siderurgia es el acero al carbono en forma de productos laminados en frío, laminados en caliente, trefilados, etc.
Fe (base) - 97 – 99,5 %
Carbono - < 2,1 %
Influencia del Carbono en las propiedades mecánicas del acero
Si el acero se utiliza en forma de pieza fundida, las propiedades son inferiores, en especial los parámetros de ductilidad.
Influencia del % de carbono en la fragilidad en frío del hierro.
Elementos presentes en el acero al carbono comercial
El silicio en los aceros al carbono
Se encuentra controlado en un máximo de 0.40% en la mayoría de los aceros al carbono.
El silicio generalmente se origina en el mineral de hierro. La reducción en alto horno produce altos niveles de silicio en el líquido (2%).
Todo el silicio se elimina en el convertidor.
Posteriormente reingresa al acero como desoxidante en el convertidor y durante el afino en cuchara, como ferro-silicato o ferrosilicio.
El silicio remanente luego de la solidificación se disuelve en la ferrita. Si el SiO2 no logra pasar a la escoria, queda atrapado en forma de inclusiones.
El silicio puede ser reemplazado total o parcialmente por pequeñas cantidades de aluminio (acero calmado).
El manganeso en los aceros al carbono
El Mn está asociado con el mineral de hierro. Hay generalmente 1% de Mn en el arrabio.
Se elimina sustancialmente durante el proceso de aceración y es reintroducido en el acero líquido como ferromanganeso para desoxidar el acero.
El Mn está principalmente presente en solución sólida en la ferrita y la cementita aumentando la resistencia en piezas laminadas en caliente.
También se asocia con el azufre para formar inclusiones de MnS o con el oxígeno en forma de óxidos, dependiendo de la práctica de desoxidación.
Los aceros de bajo C (0 - 0.26%) y medio C (0.25 - 0.60%) tienen contenidos de manganeso entre 0.3-0.6%. Los niveles más altos de carbono tienen ligeramente más manganeso para contrarrestar parcialmente la reducción de la ductilidad que produce el carbono.
El fósforo en los aceros al carbono
El P se origina en el mineral de Fe mezclado con depósitos de fosfatos, combustibles y fundentes (contenido promedio 0.02-0.04%).
El P se reduce químicamente en el AH y se disuelve en el arrabio.
La mayor parte del P se oxida en el convertidor LD (Linz Durrer) y pasa a la escoria.
El P residual se disuelve en la ferrita y aumenta la temperatura de transición (fragilidad en frío). Con 0.05% de P, el acero a temperatura ambiente es frágil.
El P segrega en los bordes de grano.
En ciertos casos el P se agrega en el acero para aumentar la maquinabilidad por fragmentación de la viruta, mejorar la terminación superficial y aumentar la vida del filo de las herramientas.
En los aceros para construcción el fósforo es considerado impureza y debe ser controlado.
El azufre en los aceros al carbono
La presencia de Mn disminuye la influencia perjudicial del S porque en el líquido se forma sulfuro de manganeso
El MnS funde a 1620 ºC, es dúctil y al ser trabajado en caliente (1000 a 1200 ºC) forman inclusiones alargadas.
Estas inclusiones pueden actuar como sitios de inicio de fisuras y zonas débiles
Influencia del S sobre la resiliencia y la temperatura de transición
El aumento del azufre reduce la tenacidad, ductilidad y la soldabilidad. Por otro lado, mejora la maquinabilidad. Contenido promedio tolerable en aceros comunes 0.03-0.04% de S
El azufre en general es perjudicial.
El aluminio en los aceros al carbono
Los gases (H, N, O) en el acero al carbono
Denominación de los aceros estructurales y de construcción
Aceros para construcciones mecánicas
Aceros de uso estructural
Comercialización de chapa gruesa y perfiles estructurales UPN, IPN, HEB y HEI laminados en caliente. Los aceros de designación F-20, F-24, F-26, F-36 y F-45 se emplearán en estructuras metálicas. Los aceros de designación F-30, F-34 y F-37 se emplearán en construcciones mecánicas (fabricación de piezas de máquinas y equipos).
Estos productos son requeridos para la fabricación de tanques, grandes recipientes industriales, para la industria naval y ferroviaria, y para todo tipo de uso estructural.
Están disponibles en diferentes calidades: NAVAL GRADO A, ASTM A-36, ASTM A572 GR50, ASTM A-516 GR70 y SAE 1045. Aceros de uso estructural ASTM A516 gr 70 : Acero de grano fino, adecuado para recipientes a presión operando a moderada y baja temperatura, donde las propiedades de tenacidad y soldabilidad son importantes. Calidad A516 y fabricado en grado 70.
