1-Produccion y Propiedades Del Acero

EL ACERO

Produccin y Propiedades

Ricardo Herrera Mardones

Departamento de Ingeniera Civil, Universidad de Chile

Santiago, Chile

Octubre de 2006

CONTENIDO El Acero

1. Introduccin

2. Proceso de fabricacin

3. Propiedades del acero

4. Tipos de acero

5. Tipos de elementos de acero

1. Introduccin

Aleacin de Fe y C (~0.05-2%).

Contiene otros elementos como Mn, Ni, Nb, Cr, V, P, S, Si, Cu, etc. Porcentaje y elementos de aleacin

modifican las propiedades del acero.

Carbono Equivalente (soldabilidad)

(CE%) = C% + (Mn%/6) + ((Cr%+Mo%+V%)/5)

+ ((Ni%+Cu%)/15)

QUE ES EL ACERO?

1. Introduccin

Elemento Efecto

COBRE Mejora resistencia a corrosin atmosfrica.

MANGANESO Desoxidante, neutraliza azufre, facilitando

trabajo en caliente. Mejora la resistencia

SILICIO Se emplea como desoxidante y acta como

endurecedor en el acero de aleacin.

FOSFORO Y AZUFRE Perjudican la tenacidad del acero

ALEACIONES

1. Introduccin

UN POCO DE HISTORIA

Hierro esponja forjado. Endurecimiento superficial en fragua. ( 8hs 1.5 mm)

La Fundicin ( >2%C) colado. Gray Iron casting

Acero forjado

Acero laminado en caliente.

VENTAJAS DEL ACERO

1. Introduccin

Alta resistencia

Uniformidad y homogeneidad

Rango elstico amplio

Durabilidad

Ductilidad y tenacidad

Rapidez de construccin

Reciclabilidad

VENTAJAS DEL ACERO

2. Proceso de Fabricacin

Fuente: Infoacero.cl

CONVERTIDOR DE OXIGENO

DE ALTO HORNO

A Recupero de gases (CO)

para precalentamiento de

aire a inyectar.



Proceso HYL de reduccin

mediante gases

Arrabio y

escoria

B Reduccin Directa



CONVERTIDOR DE OXIGENO

DE ALTO HORNO

Horno bsico de oxigeno (L-D)

( ex Bessemer Kelly)

2. Proceso de Fabricacin HORNO DE ARCO ELECTRICO

C Produccin con horno elctrico.



AFINO DEL ACERO

Y LAMINACION


Procesos de laminado en caliente:

Laminado en caliente tradicional.

Laminacin controlada.

Laminado de normalizacin (N)

Laminacin termo mecnica controlada

Enfriamiento acelerado

Temple y autor revenido

PROCESOS DE

LAMINACION

Steelmaking Continuous Casting - YouTube.wmv

Steelmaking Rolling - YouTube.wmv

Steelmaking Tube Manufacture - YouTube.wmv

STRUCTURAL STEEL FABRICATION - YouTube.wmv


Estructura cristalina

PROPIEDADES

FISICAS

Cristal cbico de

malla centrada

Cristal cbico de

cara centrada


Propiedades metlicas caractersticas

buena ductilidad (o maleabilidad).

conductividad trmica elevada.

conductividad elctrica elevada.

brillo metlico.

PROPIEDADES

FISICO - QUIMICAS


Resistencia a la Corrosin

Corrosin: prdida de seccin debido a reacciones qumicas o electroqumicas con medioambiente.

Resistencia depende de: Composicin qumica y los agentes externos.

PROPIEDADES

FISICO - QUIMICAS


Resistencia a la traccin

PROPIEDADES

MECANICAS

4. Propiedades del acero PROPIEDADES MECANICAS

Acero dulce Acero de alta resistencia

Fyd


Curva idealizada esfuerzo-deformacin del acero

s

e

Rango elstico

Rango plstico

eu

Fyd

Fys

Fu

Endurecimiento

por deformacin

E



Fuente: Ing. G.

Troglia



Fuente: Ing. G. Troglia


Mdulo de Young

E = 200000 MPa

Modulo de Poisson

Elstico

n = 0.3 (aumento de volumen)

Plstico

n = 0.5 (volumen constante)

PROPIEDADES

MECANICAS


Resistencia a la fractura (tenacidad)

Diversas Imperfecciones pueden generar micro fisuras que

se propagan, por ejemplo:

Inclusiones y dislocaciones dependen de la composicin, el proceso de laminacin, cortes y el

tratamiento trmico. La presencia de Grietas generan

concentracin de tensiones. Existe longitud crtica de

grieta que inicia la propagacin de la grieta

PROPIEDADES

MECANICAS


Mquina de Ensayo Charpy

PROPIEDADES

MECANICAS

Probeta

Ensayo de

flexin por

impacto. La combinacin de

ductilidad con

elevadas resistencia

define la

TENACIDAD del

material.


Dureza: Resistencia a penetracin superficial.

Mtodos de ensayo

Dinmicos: ensayo de dureza al impacto y ensayo de dureza Shore

Estticos: ensayo Brinell, ensayo Vickers y ensayo Rockwell

NO CONFUNDIR RESISTENCIA A TRACCIN/COMPRESION

CON DUREZA SUPERFICIAL

PROPIEDADES

MECANICAS


Factores que influyen en las propiedades mecnicas del

acero estructural.

Tipos de esfuerzos de esfuerzos ( axial multiaxial)

Historia de deformaciones

Composicin qumica

Tratamiento trmico : recocido/normalizado

templado /revenido

Temperatura

Velocidad de carga (deformacin)

FACTORES


Estado multiaxial de esfuerzos

Von Mises:

FACTORES

ESTADO DE ESFUERZOS

4. Propiedades del acero FACTORES HISTORIA DEFORMACIONES

s

e

Strain aging

Ductilidad despus de endurecimiento

por deformacin y strain aging

Endurecimiento

por deformacin

A

B

C

4. Propiedades del acero FACTORES TEMPERATURA

4. Propiedades del acero FACTORES VELOCIDAD DE CARGA

4. Tipos de Acero

Aceros al carbono de baja aleacin:

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, adems de cantidades mayores de Mn, Si

y Cu que los aceros al carbono ( ms del 5%). Ejemplo: A514

Aceros de baja aleacin y alta resistencia: contienen cantidades menores de aleacin. Tratados para obtener resistencia mucho

mayor que la del acero al carbono. Ejemplo: A572, A992.

Aceros inoxidables y patinables:

Contienen Cr, Ni y otros para resistir oxidacin.

CLASIFICACION

SEGUN COMPOSICION QUIMICA

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 fro)

Tubo circular Tubo rectangular

Perfiles plegados y soldados

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