Download - 2 propiedades del_acero

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 HORNO DE ARCOELECTRICO


Fuente: Infoacero.cl

AFINO DEL ACEROY LAMINACION


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


• Estructura cristalina

PROPIEDADESFISICAS

Cristal cúbico demalla centrada

Cristal cúbico decara centrada


Propiedades metálicas características• buena ductilidad (o maleabilidad).• conductividad térmica elevada.• conductividad eléctrica elevada.• brillo metálico.

PROPIEDADESFISICAS


Resistencia a la Corrosión• Corrosión: pérdida de sección debido a reacciones

químicas o electroquímicas con medioambiente.• Resistencia depende de:

– Composición química

PROPIEDADESFISICAS


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


• Módulo de Young

E = 200000 MPa

• Modulo de Poisson– Elástico

= 0.3 (aumento de volumen)– Plástico

= 0.5 (volumen constante)



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



Máquina de Ensayo Charpy


Probeta


• 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



• Composición química• Tratamiento térmico• Estado de esfuerzos• Historia de deformaciones• Temperatura• Velocidad de carga (deformación)

FACTORES


• 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.