Clasificacion De Los Aceros

1.2.- GENERALIDADES SOBRE LOS ACEROS

Como se conoce los aceros son una aleación de hierro como elemento predominante con carbono hasta un 2 % que contienen además impurezas [54]. Un número limitado de aceros al cromo, puede tener más del 2 %, pero este valor es usualmente la línea divisoria entre acero y hierro fundido, según diagrama Fe-C.

Según [71], las impurezas pueden dividirse o clasificarse en los siguientes grupos:

1.- Las permanentes o comunes

2.- Las latentes

3.- Las casuales

4.- Las especiales

1.- Las permanentes [32, 33, 71 y 82], consultar la norma ISO (Mn, Si, P, y S), si no superan el 0.8 %, 0.5 %, 0.05 % y 0.06 %, respectivamente. En [47]; se plantea que en el proceso de producción es imposible eliminarlos.

2.- Las latentes son el N, O2, y el H2 , que están en cualquier acero en milésimas %. En \ [32 \ y 33], se permite 0.0008 % de N, aproximadamente en función del tipo de semiproducto, etc.

3.- Las casuales como el As, Pb, Cu y otros, entran al acero debido a que están contenidos en los minerales de una determinada región los cuales conducen a las particularidades de producción de los mismos.

El As y Cu están limitados a 0.08 y 0.3 % respectivamente para los aceros de calidad ordinaria y de 0.08 a 0.25 % para aceros de calidad, según [33]. A pesar de esto, la norma puede limitar aún más este contenido según la aplicación.

4.- Las especiales (Elementos de Aleación), entran intencionalmente en la composición química de los aceros con el propósito de mejorar las condiciones de servicio de las construcciones por el aumento de las propiedades de los mismos. Para definir si un acero es o no aleado, se utilizan los criterios expuestos en [54].

Como es sabido, la cantidad y tipo de impurezas va ha estar en función de los métodos de obtención entre los cuales están, los convertidores tipo Thomas, Bessemer (actualmente en desuso), con soplado de oxígeno u hornos de tipo Siemens-Martin, eléctrico, o al vacío, así como de la posible utilización de procesos de refusión secundaria, por arco eléctrico abierto, fusión secundaria por resistencia eléctrica bajo escorias, fusión secundaria por arco eléctrico en vacío, fusión secundaria por rayos catódicos y fusión secundaria por inducción en vacío.

1.2.1.- CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS ACEROS

La clasificación de los aceros puede ser realizada por varios criterios:

1.- Según la composición química

3.- Según su estructura metalográfica, al enfriarse al aire

4.- Según su aplicación

5.- Según el método de desoxidación

6.- Según su aplicación

7.- Según el dominio en el diagrama hierro-carbono

8.- Según el tamaño de grano

9.- Según la tecnología de obtención

Existen además otros criterios de clasificación, por ejemplo según la calidad de fabricación, etc. Los cuales no serán abordados en las explicaciones.

1.2.1.1.- CLASIFICACIÓN SEGÚN COMPOSICIÓN QUÍMICA

Según la composición química, los aceros se pueden clasificar de forma general atendiendo al grado de aleación, al contenido de carbono y al sistema aleante.

Clasificación según

el nivel de carbono

- Extra-bajo

- Bajo

- Mediano

- Alto

Clasificación según

el nivel de aleación

- Sin alear

- Baja

- Mediana

- Alta

Acerca de esto, a continuación se recogen los criterios más o menos coincidentes realizados por diferentes normas, organizaciones y países.

1.2.1.2.- CLASIFICACIÓN SEGÚN EL CONTENIDO DE CARBONO

Los limites según el contenido de carbono varían según el autor. En la mayoría de la

literatura se toman los siguientes:

1.- Aceros de extra-bajo contenido de carbono: los cuales tienen menos de 0.03 % de carbono [60].

2.- Aceros de bajo contenido de carbono: Los cuales según [62 y 84] son considerados con 0.03 % C  0.25 % con impurezas permanentes como Mn, Si, P y S, limitados a los valores establecidos en [54], además ciertas cantidades de hidrógeno y nitrógeno residual

3.- Aceros de medio contenido de carbono: Los cuales tienen 0.25 % < C  0.5 % [16].

4.- Aceros de alto contenido de carbono: Que contienen por su parte C > 0.5 %).

De la antigua literatura [7, 12] y otros se tienen las siguientes clasificaciones:

 Acero extra dulce: Son los que contienen desde 0.05 a 0.12 % de carbono.

 Acero Dulce: Contienen desde 0.12 a 0.25 % de carbono. Otros autores reconocen como límite 0.29 % [16].

 Aceros Semidulces: Contienen desde 0.25 a 0.40 % de carbono.

 Aceros Semiduros: Contienen desde 0.4 a 0.60 % de carbono.

 Aceros Duros: Contienen desde 0.6 a 0.7 % de carbono

 Aceros muy duros: Contienen desde 0.7 a 0.8 % de carbono.

Esta clasificación es usada también hoy día, sin embargo no está claro para el personal técnico.

1.2.1.3.- CLASIFICACIÓN SEGÚN EL GRADO DE ALEACIÓN

La tarea de definir si un acero es o no aleado, es fácil si se siguen las reglas expuestas en [54], las cuales se exponen a continuación:

1.- Donde exista un rango, el valor mínimo especificado, según el análisis de la cuchara, se toma como criterio de clasificación.

2.- Cuando el contenido de manganeso según el análisis de la cuchara, se especifique sólo como el valor máximo; se toma para la clasificación.

3.- Cuando a otros elementos(excluyendo el manganeso), se le especifique solamente el valor máximo según el análisis de la cuchara, se toma como criterio de clasificación el 70 % de este límite.

4.- Cuando no exista norma o especificación de la composición para la clasificación, se toma el análisis de la cuchara como criterio.

5.- Los resultados del análisis del semiproducto, pueden ser diferentes a los obtenidos en el análisis de la cuchara. Cuando el análisis del producto, puede localizar al acero en una clase diferente a lo normado, se incluye en la originalmente prevista y si es necesario se separa y se verifica con seguridad.

6.- Los aceros no aleados son aquellos en los cuales, todos los elementos listados en la tabla 1.1 de porcentajes, tienen valores menores respecto a los límites establecidos en el punto 1.

7.- Los aceros aleados, son aquellos en los cuales, para cada elemento listado en la tabla, el porcentaje de cada uno es igual o mayor a lo especificado.

Si se define un acero como "aleado", entonces queda definir su grado de aleación. En la literatura existe claramente divulgado el criterio que se consideran aceros de baja aleación [57], los que tienen no más del 2.5 %, de elementos de aleación, de mediana aleación los que tienen de 2.5 a 10 % y como de alta aleación los que poseen más de 10 %).

Tabla 1.1: Límite entre aceros aleados y no aleados

Elemento Límite (%) Elemento Límite (%)

Aluminio 0.1 Cromo 0.0

Cobalto 0.1 Níquel 0.3

Bismuto 0.1 Cobre 0.4

Wolframio 0.1 Plomo 0.4

Vanadio 0.1 Manganeso 1.65*

Selenio 0.1 Molibdeno 0.08

Telurio 0.1 Niobio 0.06

Boro 0.0008 Titanio 0.05

Silicio 0.5 Zirconio 0.05

Otros*** 0.05 Lantánidos** 0.05

* Si sólo se especifica el máximo, el límite es 1.80%, ** Cada uno

*** Excepto S, P, C y N

Nota: Los límites establecidos para los elementos siguientes, no deben ser empleados para establecer limitaciones en aceros aleados y no aleados.

a) Bismuto d) Telurio

b) Plomo e) Lantánidos

c) Selenio f) Otros (***)

Aceros de baja aleación

Los aceros de baja aleación de bajo contenido de carbono [63], tienen hasta 0.25 %, de carbono y en calidad de elementos de aleación el Mn, Cr, Si, V, Mo, Ni y otros. Y se utilizan en las construcciones soldadas sometidas a cargas de tipo vibracionales y dinámicas. Ejemplos de estos y la subdivisión según el sistema aleante [21], se ven a continuación trasliterados:

 al manganeso (4Mn2, 09Mn2, serie AISI 13XX)

 al manganeso-cobre (09Mn2Cu)

 al silicio-manganeso (12MnSi, 16MnSi, 17MnSi, etc.)

 al silicio-manganeso con cobre (09Mn2SiCu, etc.)

 al manganeso-vanadio (15MnV, etc.)

 al manganeso-vanadio con cobre (15MnVCu, etc.)

 al manganeso-vanadio con nitrógeno (14Mn2NV, etc.)

 al manganeso-vanadio con nitrógeno y cobre (14Mn2NiVCu, etc.)

 al manganeso-niobio (12Mn2Nb, etc.)

 al manganeso-niobio con cobre (10Mn2NbCu; etc.)

 al cromo-silicio-manganeso (14CrMnSi)

 al cromo-silicio-níquel con cobre (10CrSiNiCu, etc.)

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