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.
2. Proceso de Fabricacin
Fuente: Infoacero.cl
Proceso HYL de reduccin
mediante gases
Arrabio y
escoria
B Reduccin Directa
2. Proceso de Fabricacin
Fuente: Infoacero.cl
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.
2. Proceso de Fabricacin
Fuente: Infoacero.cl
AFINO DEL ACERO
Y LAMINACION
2. Proceso de Fabricacin
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
4. Propiedades del acero
Estructura cristalina
PROPIEDADES
FISICAS
Cristal cbico de
malla centrada
Cristal cbico de
cara centrada
4. Propiedades del acero
Propiedades metlicas caractersticas
buena ductilidad (o maleabilidad).
conductividad trmica elevada.
conductividad elctrica elevada.
brillo metlico.
PROPIEDADES
FISICO - QUIMICAS
4. Propiedades del acero
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
4. Propiedades del acero
Resistencia a la traccin
PROPIEDADES
MECANICAS
4. Propiedades del acero PROPIEDADES MECANICAS
Acero dulce Acero de alta resistencia
Fyd
4. Propiedades del acero PROPIEDADES MECANICAS
Curva idealizada esfuerzo-deformacin del acero
s
e
Rango elstico
Rango plstico
eu
Fyd
Fys
Fu
Endurecimiento
por deformacin
E
4. Propiedades del acero PROPIEDADES MECANICAS
Curva idealizada esfuerzo-deformacin del acero
Fuente: Ing. G.
Troglia
4. Propiedades del acero PROPIEDADES MECANICAS
Curva idealizada esfuerzo-deformacin del acero
Fuente: Ing. G. Troglia
4. Propiedades del acero
Mdulo de Young
E = 200000 MPa
Modulo de Poisson
Elstico
n = 0.3 (aumento de volumen)
Plstico
n = 0.5 (volumen constante)
PROPIEDADES
MECANICAS
4. Propiedades del acero
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
4. Propiedades del acero
Mquina de Ensayo Charpy
PROPIEDADES
MECANICAS
Probeta
Ensayo de
flexin por
impacto. La combinacin de
ductilidad con
elevadas resistencia
define la
TENACIDAD del
material.
4. Propiedades del acero
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
4. Propiedades del acero
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
4. Propiedades del acero
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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