El acero es una aleación, una combinación de metal hecha de hierro y carbono. El contenido de carbono del acero alcanza un máximo del 1,5 por ciento. Debido a su dureza y resistencia, el acero se utiliza en la construcción de edificios, puentes, automóviles y muchas otras aplicaciones de fabricación e ingeniería.
La mayor parte del acero que se produce en la actualidad es acero al carbono simple o simplemente acero al carbono. El carbono del acero existe en estado de carburo de hierro. También están presentes otros elementos, entre ellos azufre, fósforo, manganeso y silicio.
Contenido de carbono del acero
El acero al carbono se define como el acero que tiene sus propiedades principalmente por su contenido de carbono y no contiene más del 0,5 por ciento de silicio y el 1,5 por ciento de manganeso. Los aceros al carbono simples, que van desde un 0,06 por ciento de carbono hasta un 1,5 por ciento de carbono, se dividen en cuatro tipos:
- Acero dulce muerto, hasta un 0,15 por ciento de carbono
- Acero bajo en carbono o dulce, 0,15 por ciento a 0,45 por ciento de carbono
- Acero con contenido medio de carbono, 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 blandos a más duros, pero también tienden a aumentar la fragilidad. El primer tipo se utiliza en carrocerías de automóviles. El segundo tipo se encuentra en rieles y productos ferroviarios como acoplamientos, cigüeñales, ejes, engranajes y piezas forjadas. El tercer tipo se utiliza en herramientas de corte y líneas ferroviarias, y el último tipo se utiliza en pistones y cilindros.
Propiedades físicas básicas del acero
El acero tiene una densidad de 7.850 kg / m3, haciéndolo 7.85 veces más denso que el agua. Su punto de fusión de 1510 C es más alto que el de la mayoría de los metales. En comparación, el punto de fusión del bronce es de 1.040 C, el del cobre es de 1.083 C, el del hierro fundido es de 1.300 C y el del níquel es de 1.453 C. El tungsteno, sin embargo, se derrite a una temperatura abrasadora de 3.410 C, lo que no es sorprendente ya que este elemento se usa en filamentos de bombillas.
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 a cambios de tamaño con cambios de temperatura que, por ejemplo, el cobre (16,7), el estaño (21,4) y el plomo (29.1).
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 filo afilado. Otra razón común por la que se utilizan aceros inoxidables es 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 principal.
Aditivos para el acero
Pequeñas cantidades de otros metales añadidos al acero cambian sus propiedades en formas favorables para ciertas aplicaciones industriales. Por ejemplo, el cobalto da como resultado una mayor permeabilidad magnética y se utiliza 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 para hacer puntas de brocas rápidas. El níquel y el cromo resisten la corrosión y generalmente se agregan en la fabricación de instrumentos quirúrgicos de acero.