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Las propiedades del acero y los diferentes tipos

Propiedades del acero

El acero es una aleación, una combinación de metal hecho de hierro y carbono. El contenido de carbono del acero alcanza un máximo de 1.5 por ciento. Debido a su dureza y resistencia, el acero se utiliza en la construcción de edificios, puentes, automóviles y una serie de otras aplicaciones de fabricación e ingeniería.

Se producen diferentes tipos de acero de acuerdo con las propiedades mecánicas y físicas requeridas para su aplicación. Según las propiedades del acero se clasifican por la densidad, punto de fusión, elasticidad, conductivdad térmica, dureza y resistencia.

En la fabricación de los distintos tipos de aceros, se varían la cantidad y tipos de metales para la aleación. Además varían los procesos de producción para conseguir diferentes productos.

Los aceros se pueden categorizar ampliamente en cuatro grupos en función de sus composiciones químicas:

  • Aceros al carbono
  • Aleación de aceros
  • Aceros inoxidables
  • Aceros para herramientas
Propiedades del acero
Propiedades del acero

Contenido de carbono del acero

El acero al carbono se define como el acero que tiene sus propiedades principalmente debido a su contenido de carbono y no contiene más de 0.5 por ciento de silicio y 1.5 por ciento de manganeso.

Los aceros al carbono simples, que van del 0,06 por ciento de carbono al 1,5 por ciento de carbono, se dividen en cuatro tipos:

  • Acero dulce, hasta 0,15 por ciento de carbono
  • Acero bajo en carbono o acero dulce, 0.15 por ciento a 0.45 por ciento de carbono
  • Acero de carbono medio, 0.45 por ciento a 0.8 por ciento de carbono
  • Acero con alto contenido de carbono, 0.8 por ciento a 1.5 por ciento de carbono

Estos aceros progresan de más blando a más duro, pero también tienden a aumentar la fragilidad. El primer tipo se usa en cuerpos de automóviles.

El segundo tipo se encuentra en rieles y productos ferroviarios como acoplamientos, cigüeñales, ejes, engranajes y forjas. El tercer tipo se usa en herramientas de corte y líneas ferroviarias, y el último tipo se usa en pistones y cilindros.

Propiedades físicas básicas del acero

El acero tiene una densidad de 7,850 kg/m³ , por lo que es 7.85 veces más denso que el agua. Su punto de fusión de 1,510° C es más alto que el de la mayoría de los metales.

En comparación, el punto de fusión del bronce es 1.040° C, el del cobre es 1.083° C, el del hierro fundido es 1.300° C y el del níquel es 1.453° C. El tungsteno, sin embargo, se funde a 3.410° C,  lo que no es sorprendente ya que este elemento se usa en filamentos de bombilla.

El coeficiente de expansión lineal del acero a 20° C, en μm por metro por grado Celsius, es 11.1, lo que hace que sea más resistente al cambio de tamaño con cambios de temperatura que, por ejemplo, cobre (16.7), estaño (21.4) y plomo (29.1 )

Propiedades del acero
Propiedades del acero

Acero inoxidable

Los aceros inoxidables se emplean en la construcción cuando la resistencia a la corrosión es un activo importante, como ocurre con los cuchillos que deben mantener un borde afilado.  Otra razón común por la que se utilizan aceros inoxidables es por sus propiedades a altas temperaturas.

En algunos proyectos, la resistencia a la oxidación a altas temperaturas es un requisito absoluto, mientras que en otros, la resistencia a altas temperaturas es una necesidad primordial.

Aditivos para el acero

Pequeñas cantidades de otros metales añadidos al acero cambian sus propiedades de manera favorable para ciertas aplicaciones industriales. Por ejemplo, el cobalto da como resultado una mayor permeabilidad magnética y se usa en imanes.

El manganeso agrega resistencia y dureza, y el producto es adecuado para cruces ferroviarios de servicio pesado. El molibdeno mantiene su resistencia a altas temperaturas, por lo que este aditivo es útil cuando se fabrican puntas de velocidad. El níquel y el cromo resisten la corrosión y generalmente se agregan en la fabricación de instrumentos quirúrgicos de acero.

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