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2 EL ACERO

3 BREVE HISTORIA DEL ACERO La historia del acero está estrechamente ligada con el desarrollo de la cultura y la civilización. Los metales inician su historia cuando el hombre se siente atraído por su brillo y se da cuenta de que golpeándolos puede darles forma y fabricar así utensilios tan necesarios para su supervivencia. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año A.C., y se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocían hacia el A.C. la técnica para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico. 3

4 BREVE HISTORIA DEL ACERO No es sino al término de las Edades del Cobre y Bronce, a las que se atribuye una duración de 500 a 2000 años, que comienza la Edad del Hierro. Hacia el año 1200 A.C. aparece de manera formal en Asia Menor el hierro, dando lugar a las primeras fundiciones, el cual rápidamente tuvo gran aceptación en todo el mundo, dada su superioridad con respecto a los materiales usados hasta entonces tales como el bronce o la piedra tallada. Con la excepción del aluminio, el hierro se encuentra en la naturaleza en cantidades mayores que cualquier otro metal; se explota con métodos relativamente sencillos, y se puede trabajar y transformar tanto como se quiera. La razón del retraso en la aparición del hierro respecto al bronce hay que buscarla en el elevado punto de fusión del hierro puro, lo que hacía prácticamente imposible que una vez tratados sus minerales se pudiese ofrecer en forma líquida, separado de la escoria. 4

5 BREVE HISTORIA DEL ACERO La evolución tecnológica ha ayudado al hombre a orientar sus esfuerzos en tratar de aumentar la temperatura a la que se sometía el mineral de hierro, por medio de la utilización de hornos en los que se introducía una mezcla de mineral y carbón vegetal, lo que se traducía en un aumento de producción y en la lógica economía del sistema. Esto ha hecho posible la fabricación de acero a escala grande. Hoy en día el acero es un material que es utilizado ampliamente por la sociedad. El acero es un material muy importante para el hombre porque es un material con propiedades mecánicas muy resistentes y a la vez, se puede trabajar en máquinas para su transformación en productos de utilidad. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones. 5

6 LA CLASIFICACIÓN DE LOS METALES Los metales y las aleaciones empleados en la industria y en la construcción pueden dividirse en dos grupos principales: Materiales FERROSOS y NO FERROSOS. FERROSO NO FERROSOS Viene de la palabra Ferrum que los romanos empleaban al hierro. No contienen hierro. Por lo tanto, los materiales Ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero. Estos incluyen el aluminio, manganeso, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas. 6

7 LA NATURALEZA DEL ACERO El Acero es básicamente una aleación de hierro que contiene carbono (entre un 0,04% hasta 2.25%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (Cromo), Ni (Níquel) Mn (Manganeso), Si (Silício) o Vn (Vanadio) se agregan con propósitos determinados. 7

8 LAS DIVERSAS CLASES DEL ACERO Existen distintos tipo de acero que se clasifican de acuerdo a los elementos de la aleación. ACEROS AL CARBONO Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Este es el tipo de Acero que utilizamos en DEACERO Los Aceros al carbono se sub-clasifican como: A. Aceros de bajo carbono: Presentan un contenido de carbono 0.25% B. Aceros de medio carbono: Presentan un contenido de carbono > 0.25% 0.42% C. Aceros de alto carbono: Presentan un contenido de carbono > 0.42% 8

9 LAS DIVERSAS CLASES DEL ACERO ACEROS ALEADOS Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros de aleación se pueden subclasificar en : ESTRUCTURALES Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%. PARA HERRAMIENTAS Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y nometales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como brocas, escariadores, fresas, tarrajas y machos de roscas. ESPECIALES Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos. 9

10 LA CLASIFICACIÓN DEL ACERO SEGÚN LA NORMA ASTM Prácticamente la clasificación realizada por la American Iron and Steel Intitute (AISI) y la Society of Automative Engineers (SAE) para aceros al carbón y de baja aleación son consideradas como normas en todo el mundo. El sistema de identificación como El Grado del Acero y nos indica el tipo de acero que es. Se expresa con 4 dígitos, por ejemplo: PRIMER DÍGITO Se denota el tipo de acero: 1XXX Aceros al carbono 4XXX Aceros aleados 10

11 LA CLASIFICACIÓN DEL ACERO SEGÚN LA NORMA ASTM SEGUNDO DÍGITO Indica la presencia del otros elementos de aleación o el nivel aproximado del principal elemento aleante: 10XX Aceros al carbón 11XX Aceros al carbón desulfurados con 1% de manganeso (aceros de corte fácil) 12XX Aceros al carbono refosforados y resulfurados 15XX Aceros al carbono con alto contenido de manganeso (0.9 a 1.9%) 41XX Aceros al carbono aleado con cromo y molibdeno 51XX Aceros al carbono aleado con cromo 11

12 LA CLASIFICACIÓN DEL ACERO SEGÚN LA NORMA ASTM TERCER Y CUARTO DÍGITO Indica el contenido aproximado de carbono: 1020 Aceros al carbono con un contenido de 0.20% de carbono 1130 Aceros al carbono desulfurados con 1% de manganeso y 0.30% de carbono 1215 Aceros al carbono refosforados y resulfurados con 1.15% de carbono 4140 Aceros al carbono aleado con cromo y molibdeno, con 40% de carbono 5160 Aceros al carbono aleado con cromo, con 60% de carbono 12

13 LA CLASIFICACIÓN DEL ACERO SEGÚN LA NORMA ASTM Nosotros fabricamos acero al carbón, es decir, de grado 10 y grado 15 Entre mayor el Grado de Acero, mayor en contenido de carbón y mayor la dureza del acero. Entre menor el Grado de Acero, menor en contenido de carbón y menor la dureza del acero. En nuestras acerías fabricamos un alambrón con una gran diversidad de grado de acero para poder fabricar la gran variedad de productos que comercializamos. 13

14 ESPECIFICACIONES DEL ALAMBRÓN DE BAJO CARBÓN ESPECIFICACIONES QUÍMICAS Y PROPIEDADES MECÁNICAS 14

15 EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN DEL ACERO PROPUESTAS DE ESPECIFICACIONES QUÍMICAS Y PROPIEDADES MECÁNICAS 15

16 EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN DEL ACERO Los elementos de aleación específicos y sus cantidades determinan el tipo de acero de aleación y sus propiedades particulares. Los efectos principales de algunos de los elementos más comunes son: Efecto de los elementos en las propiedades del acero PROPIEDADES DEL ACERO C Mn V Mo Cr Ni Ti Zr B No Si Al S P Cu O N H Resistencia a la tensión Punto de rendimiento Ductibilidad Dureza Prop. formado en caliente Prop. formado en frio Propiedad en maquinado 16

17 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL ACERO En resumen, los efectos de los elementos de aleación son: Cambios en la Resistencia y Dureza Cambios en la Resistencia a los Impactos Cambios en la Resistencia al Desgaste Cambios en la Resistencia a la Corrosión Cambio en el Grado de Maquinabilidad Dureza al rojo (altas temperaturas) Una de las ventajas principales de Deacero es que podemos fabricar el tipo adecuado de acero para nuestros productos, en nuestros hornos manipulamos y modificamos la composición química del acero que resultan en propiedades mecánicas adecuadas para la fabricación de nuestros productos. DEACERO, fabrica el material de acuerdo a las necesidades del cliente, fabrica un alambre especial de acuerdo a las especificaciones químicas y cumpliendo con las propiedades mecánicas requeridas. 17

18 ALEACIÓN C Mn V Mo RESIDUALES GASES Si Silicio S Azufre O Oxigeno Manganeso Al Aluminio P Fósforo N Nitrógeno Vanadio Molibdeno Cromo Ni Nickel Ti Titanio Zr Zrconio Nb DESOXIDANTE Carbón Cr B PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO Ca* Calcio Cu Cobre H Hidrogeno Zn* Zinc Boro Niobio *SOLUBILIDAD MUY LIMITADA 18

19 PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO Las propiedades mecánicas del acero dependen principalmente de dos factores: La composición química del acero El tratamiento térmico del acero Grado del acero Aleaciones especiales (Manganeso, Vanadio, Silicio) Recocido (Se Suaviza) Templado (Se Endurece) Revenido Patentado 19

20 PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO Las propiedades mecánicas más importantes del acero son: RESISTENCIA A LA TENSIÓN RESISTENCIA A LA FLUENCIA ALARGAMIENTO A LA RUPTURA Es el esfuerzo máximo de tensión que alcanza una varilla antes de que se rompa. Es el esfuerzo máximo que alcanza el acero que al retirarse la carga, regresa a su forma original sin deformaciones. Es el alargamiento que sufre un material al momento de romperse expresado en porcentaje con respecto a su medida original en 10 diámetros. Es el esfuerzo de diseño para cálculo de elementos de concreto reforzado. 20

21 LA OXIDACIÓN DEL ACERO La gran desventaja del acero es que se oxida. El Oxido de Fierro (FeO) se forma por la reacción natural del fierro con el oxígeno existente en el aire y en el agua, por lo tanto, cuando el acero se encuentra a la intemperie la oxidación ocurre más rápido. Cuando el acero permanece por largo tiempo expuesto al medio ambiente, el nivel de oxidación aumenta de tal manera que llega a penetrar la capa superficial de la barra de acero y tiene lugar la corrosión. 21

22 LA OXIDACIÓN DEL ACERO La gran desventaja del acero es que se oxida. Esta se presenta formando fisuras ó grietas longitudinales que mucho tiempo después se convierten en laminillas que se desprenden de la superficie de la barra disminuyendo su diámetro original. Por este motivo, la barra pierde capacidad de carga y adherencia. No se debe de confundir la oxidación, que es superficial, con corrosión, que es una etapa muy avanzada de oxidación e involucra la formación de grietas en el acero. 22

23 LA OXIDACIÓN DEL ACERO La presencia de óxido en el acero de refuerzo no perjudica la resistencia ó el comportamiento estructural de un elemento de concreto reforzado. Está comprobado que cuando el acero presenta una capa de oxidación, se incrementa considerablemente su adherencia con el concreto, sobre todo en varillas lisas, y una vez realizado el colado, el proceso de oxidación se interrumpe y el refuerzo queda protegido por el recubrimiento de concreto del ataque del medio ambiente. Por esta razón, las Normas Oficiales Mexicanas para la fabricación de Productos Electrosoldados (Malla Soldada, Castillo Prefabricado, y Armadura), no consideran la presencia de óxido como causa o motivo de rechazo, siempre y cuando se mantengan las dimensiones nominales de las varillas (diámetro, corrugado, etc.) La norma para la MALLA SOLDADA DE ALAMBRE LISO O CORRUGADO, DE ACERO, PARA REFUERZO DE CONCRETO es la "NOM-B " 23

24 Gracias! 24