Acero

ACERO

La etimología de la palabra acero nos lleva al latín aciarium, que proviene de acies (“filo”). Por eso, el término todavía se utiliza para referirse a las armas blancas (como la espada) y al temple y corte de éstas.

Sin embargo, al hablar de acero, lo primero que aparece en la mente es una aleación de hierro y carbono que, de acuerdo a su tratamiento y a las proporciones, puede adquirir distinta resistencia, elasticidad y dureza.

El temple es el nombre de un tratamiento que hace uso del cambio de la temperatura para alterar ciertas propiedades de un material. Con respecto al acero, es muy común que se busque volverlo más duro y resistente; para ello es necesario enfriarlo muy velozmente. En algunos casos, se realiza una aleación con otros metales, como ser el manganeso o el níquel. Cabe mencionar que el descenso térmico no debe ser darse en un período de tiempo extremadamente corto, dado que en ese caso el metal puede perder su forma y convertirse en lo que generalmente se denomina vidrio metálico.

Las cuestiones técnicas señalan que, en el acero tradicional (conocido como acero al carbono), el carbono no puede representar más del 2,1% del peso de la aleación. Al superar este peso, aparecen las fundiciones que se moldean ya que, por su constitución, resultan imposibles de forjar. Por lo tanto, el carbono suele representar entre el 0,2% y el 0,3% del peso de la aleación.

De todas maneras, existen distintos tipos de aceros. El acero especial es aquél que, además del carbono y del hierro, presenta otros elementos que buscan mejorar sus propiedades.

Composición

El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades.

Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución. Antes del tratamiento térmico, la mayoría de los aceros son una mezcla de tres sustancias, ferrita, perlita, cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita es un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructura características, sus propiedades físicas con intermedias entre las de sus dos componentes. La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita.

Fabricación del Fe y el acero

Aleación de hierro y carbono, en la que el carbono se encuentra presente en un porcentaje inferior al 2%. Para obtener acero, se toma como materia prima el arrabio, eliminando al máximo las impurezas de este, y reduciendo el porcentaje del principal componente de la aleación que es el carbón. Esto de hace con el proceso de combustión en el que se producen muchas reacciones químicas.

El acero es una aleación, es decir, un metal mezclado que se logra derritiendo y uniendo diferentes materiales. Actualmente existen más de 2.500 clases de acero estándar en todo el mundo. Todos ellos está hechos principalmente con lingotes de hierro que, a su vez, están conformados por el elemento hierro, más un tres por ciento de carbón.

El lingote de hierro es extraído del hierro mineral en los altos hornos de las fundiciones. Luego es procesado en la acería para obtener un acero con menos del dos por ciento de carbón. Esta baja proporción suaviza el material, haciéndolo más fácil de procesar.

Hierro forjado:

Es la forma más antigua fabricada por el hombre. Fue originariamente producido por una reducción lenta del metal en el hogar de la forja partiendo de mineral de hierro. Este proceso de reducción daba un hierro muy impuro, el cual requería un ulterior afino de tipo mecánico, esto es , martillándolo para darle la forma en la cual era utilizado. El hierro forjado es un metal que contiene hierro de elevada pureza y silicato de hierro en asociación física. Su contenido de carbono es muy bajo, y el silicato de hierro o escoria, se halla distribuido por todo el metal base en forma de fibras que le dan un aspecto fibroso cuando se le fractura.

Hierro colado:

Es una aleación cuyos principales elementos son hierro silicio y carbono. En el comercio existen hierro colados con una gran variedad de propiedades. Las especificaciones A.S.T.M. prevén clases de hierro colado con resistencias mínimas a la tracción comprendidas entre 1400 y 5600 kilogramos/cms2 (20000 y 80000 libras/pulgadas2 ). Cada clase tiene sus características y dentro de cada una puede haber regulaciones y modificaciones para adaptarla mejor al servicio particular de que se trate. El lingote de hierro, hierro colado gris, hierro colado blanco, hierro colado templado y hierro colado maleable se consideran todos como hierro colado, principalmente debido a que estas formas de hierro no son suficientemente plásticas, incluso en caliente, para poderse forjar. Por esta razón se obtienen siempre comercialmente por un proceso de fusión y colado para darle la forma prevista. La forma comercial de cada unos de estos metales es la de piezas coladas.

Producción de hierro

El hierro es producido en el alto horno mediante la conversión de los minerales en hierro líquido, a través de su reducción con coque; se separan con piedra caliza, los componentes indeseables, como fósforo, azufre, y manganeso. Los gases de los altos hornos son fuentes importantes de partículas y contienen monóxido de carbono. La escoria del alto horno es formada al reaccionar la piedra caliza con los otros componentes y los silicatos que contienen los minerales. Se enfría la escoria en agua, y esto puede producir monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los desechos líquidos de la producción de hierro, se originan en el lavado de gases de escape y enfriamiento de la escoria. A menudo, estas aguas servidas poseen altas concentraciones de sólidos suspendidos y pueden contener una amplia gama de compuestos orgánicos (fenoles y cresoles), amoníaco, compuestos de arsénico y sulfuros.

Producción de acero

El hierro producido en los altos hornos es refinado mediante el proceso de fabricación de acero, en el que es eliminada la mayor parte del carbón que sé disolvió en el hierro líquido. En las plantas antiguas, el proceso de fabricación de acero todavía emplea el hogar abierto, pero en las plantas nuevas el método favorito es el del horno básico de oxígeno; se emplea oxigeno para quemar el carbón que está disuelto en el hierro. En ambos procesos, se producen grandes cantidades de gases que contienen monóxido de carbono y polvo. Estos gases pueden ser reciclados luego de eliminar el polvo, dañinos al aire y a la produccion de granos.

Impactos ambientales potenciales

La industria de acero es una de las mas importantes en los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo. En los últimos, esta industria, a menudo, constituye la piedra angular de todo el sector industrial. Su impacto económico tiene gran importancia, como fuente de trabajo, y como proveedor de los productos básicos requeridos por muchas otras industrias: construcción, maquinaria y equipos, y fabricación de vehículos de transporte y ferrocarriles. Durante la fabricación de hierro y acero se producen grandes cantidades de aguas servidas y emisiones atmosféricas. Si no es manejada adecuadamente, puede causar mucha degradación de la tierra, del agua y del aire. En los siguientes párrafos, se presenta una descripción breve de los desperdicios generadas por los procesos de fabricación de hierro y acero.

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