Docente:

Alejandro Molina R.
 Historia del acero
La primera utilización de productos elaborados con acero data
proximadamente del año 3000 antes de Cristo, sin embargo, los
primeros aceros producidos con características de calidad similares
al acero actual fueron obtenidos por Sir Henry Bessemer en 1856
con ayuda de un proceso por el diseñado utilizando fósforo y
azufre.
Este proceso fue sustituido por el sistema inventador por Sir
William Siemens en 1857 el cual descarburiza la aleación de acero
con la ayuda de óxido de hierro.
Actualmente los procesos han ido mejorando el acero en especial
el usado mediante la reducción del oxígeno inventando en Austria
en 1948 y la colada continua que es el que permite la formación de
perfiles mediante la dosificación del mediante la dosificación del
material fundido en un molde enfriado por agua que genera un
elemento constante en su sección el mismo que es afinado en sus
dimensiones con rodillos.
 ¿Qué es el Acero?

¿Qué es el acero? Es una aleación de hierro y carbono.

Acero Corriente: 0.08 y 1.4%
El % del carbono del acero es el factor más importante
que gobierna sus propiedades y aplicaciones. En ciertos
aceros especiales el contenido de carbono puede ser
más grande de 1.4%.
En un principio el acero se fabricaba por un proceso de
adición de carbono al hierro forjado en el estado sólido,
cementación. En la actualidad todos los aceros se
fabrican partiendo del hierro en estado de fusión y el
carbono se añade al hierro líquido.
¿Qué es el Arrabio y como se obtiene?
¿Qué es el arrabio y como se obtiene?
El arrabio es el hierro bruto obtenido en los altos hornos a
partir del cual se obtiene el acero.
Este se obtiene a partir del hierro que es uno de los
metales mas abundantes en la naturaleza, el cual está
combinado con los otros elementos bajo diferentes formas
minerales:
Hierro magnético o magnetita
Hematites roja
Hematites parda o limonita:
Espato de hierro o siderita
Pirita (aunque su uso más frecuente es la obtención de
ácido sulfúrico).
 Proceso
El mineral se reduce a metal en el alto horno por medio del
coque cargado con el mineral.
Las impurezas se escorifican mediante la castila cargada
también con el mineral. El aire inyectado, calentado
previamente, se utiliza para la del coque, y el óxido de
carbono formado por la combustión parcial del coque, junto
con el coque producen el hierro.
El Hierro líquido y la escoria se depositan en el fondo del
horno, de donde se sacan periódicamente por medio de
sangrados.
A medida que se forma el hierro y la escoria van cayendo en
el crisol situado en el fondo del horno debido a que el hierro
es más denso que la escoria, se deposita en el fondo,
mientas que la escoria flota sobre el hierro fundido. Cerca del
fondo del horno existen dos orificios. El más bajo o piquera,
sirve para sangrar el hierro y el orificio superior o bigotera
sirve para sacar la escoria.
Esquema de obtención del arabio

El metal así obtenido contiene una media de un 4% de

carbono, junto con otras impurezas tales como:
Manganeso, Silicio, fosforo, Azufre al que suele
denominarse hierro bruto o arrabio, de naturaleza
quebradiza que le imposibilita para la forja o soldadura.
 Obtención del Acero

Hay diferentes medios para la obtención del

acero:

• MÉTODO BESSEMER
• MÉTODO DE MARTIN-SIEMENS
• HORNO ELÉCTRICO
 Método Bessemer
se vierte el hierro directamente del horno alto en el convertidor o recipiente.
En el fondo del convertidor existe un cierto número de orificios a través de
los cuales se inyecta aire.
El aire oxida primero el silicio y manganeso, y estos óxidos suben a la parte
alta y forman una escoria. Luego empieza a arder el carbono y la inyección
del aire se prolonga hasta que no queda más que 0.05% de carbono
aproximadamente.
Cuando se ha terminado la inyección de aire, se agrega el metal fundido la
cantidad de carbono necesaria para conseguir el porcentaje de carbono
especifico, junto con el manganeso preciso para compensar la influencia del
azufre y el silicio requerido para la desgasificación.
Después el acero acabado se convierte en una cuchara haciendo vascular
el convertidor, y de la cuchara se vierte en las lingoteras para laminarlo o
forjarlo.
El acero Bessemer tiene propensión a estar oxidado e impuro.
1. Recipiente
2. Cavidad interior
3. Entrada de aire
4. Caja de cierre
5. Toma de aire
6. Mecanismo
basculante
7. boca
 Método Martin-Siemens
Es un horno de reverbero. La solera se calienta
exteriormente y se cargan las materias primas, que
son arrabios y chatarra, inclinadas hacia un orificio
de salida. La solera es rectangular y puede recibir
de 15 a 40 toneladas. La cara anterior del horno
tiene las puertas carga y la posterior la piquera de
colada. La bóveda es de ladrillo refractario de
sílice. Por el exterior circula aire frío para refrigerar.
El laboratorio contiene el arrabio que se va a tratar
y está limitado por la solera, la bóveda y las
paredes laterales. El revestimiento puede ser ácido
(sílice) o básico (magnesio).
PROCEDIMIENTO ÁCIDO:
Se reduce el Carbono por tres formas:

1. Por dilución, añadiendo chatarra con poco carburo y así, se parten el carbono
por toda la masa
2. Añadiendo minerales de Hierro que ceden el oxígeno al carbono produciendo
la oxidación.
3. Combinando los dos anteriores.
El Manganeso y el Silicio se oxidan con rapidez y se van a la escoria, aunque
el silicio con mayor lentitud. E, Carbono se oxida debido a los óxidos de la
escoria. Al ser un proceso ácido no se elimina ni el fosforo ni el azufre.

Para evitar la oxidación del metal se añaden ferroaleaciones.

PROCEDIMIENTO BÁSICO:

La escoria es básica, lo que permite eliminar el Fosforo.

Primero se oxidan el Silicio, el manganeso no se va a la
escoria, cediendo el oxígeno para oxidar el carbono.
El Fosforo se oxida y se combina con la cal.
También se pueden añadir ferroaleaciones.
Normalmente la carga está compuesta por el 50% de
chatarra y 50% de hierro líquido y se emplea carbonato
de calcio como fundente y formador de escoria básica.
Esquema Martin-Siemens
Método Martin-Siemens
 Horno Eléctrico
Tiene serie de ventajas:

La atmosfera no oxidante del arco de carbón, el cual da calor puro,

hace posible construir hornos completamente cerrados y permite
mantener la atmósfera reductora; la temperatura alcanzable está sólo
limitada por la naturaleza del reflectario del revestimiento del horno, el
rendimiento de la unidad es extraordinariamente elevado, el afino y
aleación se efectúan con rapidez y control.

En la mayoría de los hornos eléctricos el calor es producido por medio

del arco eléctrico, ya sea sobre el baño, como el horno Stassano, o por
medio arcos entre la escoria y los electrodos suspendidos sobre el
baño; éste último procedimiento es el más satisfactorio y corriente. Al
preparar una carga de acero, la mayor parte de la carga se prepara con
chatarra de acero seleccionada cuidadosamente.
ASPECTOS GENERALES
DEL ACERO
1.- El Acero
El hierro técnicamente puro: menos de 0,008% de
carbono, es un metal dúctil y maleable, con peso
específico de 7,87.

Funde de 1536° a 1539°C, reblandeciéndose antes de

llegar a esta temperatura.

El elemento básico de aleación del hierro es el carbono.

Las aleaciones con contenido de carbono comprendido

entre 0,10 y 1,76% se denominan aceros.
Propiedades del acero:

 Estructura cristalina compacta y homogénea: Material

estructural más cercano a la isotropía.
 Densidad muy alta: 8t/m3
 Resistencia muy alta tanto a la tracción como
compresión.
 Alto ratio resistencia / peso.
 Material dúctil.
 Material frágil.
Conductividad térmica muy elevada.
Impurezas presentes en el acero:
Azufre: forma con el hierro sulfuro, da lugar a un
eutéctico. Se controla la presencia de sulfuro mediante el
agregado de manganeso.

Fósforo: Disminuye la ductilidad. Forma un eutéctico frágil

con bajo punto de fusión y transmite al acero su fragilidad.

Oxígeno: el contenido de oxigeno es mayor en el acero en

estado liquido que en estado sólido. Para evitar burbujas
de gas atrapadas en el metal, el oxigeno debe eliminarse.
2. Principales Productos del Acero

PRINCIPALES PRODUCTOS DEL ACERO:

 BARRAS: PARA HORMIGON, PARA

MOLIENDA, ALAMBRÓN.

 PLANOS: planchas gruesas, rollos y planchas

laminadas y caliente, Rollos y planchas
laminadas en frio.

 TUBULARES: Tubos soldados por acero

sumergido
2. Principales Productos del Acero
BARRAS

Barras para Ho Barras para molienda Alambrón

PLANOS

Planchas gruesas Rollos y planchas Rollos y planchas

laminadas laminadas
en caliente en frío
TUBULARES
Tubos soldados por arco
sumergido
3. Características del Acero
Ventajas del acero:
 Material fácil de conformar en frío y en caliente.
 Material fácil de mecanizar, ensamblar y proteger contra la
corrosión.
 Bajo coste unitario en comparación con otros materiales.
 Alta disponibilidad, su producción es 20 veces mayor al
resto de materiales metálicos no férreos.
 Material altamente adaptable.
 Fácilmente reciclable: Se puede usar chatarra como
materia prima para la producción de nuevo acero.
Desventajas del acero:

 Corrosión: El acero expuesto a intemperie sufre

corrosión por lo que deben recubrirse siempre
exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable.

 Calor, fuego: En el caso de incendios, el calor se propaga

rápidamente por las estructuras haciendo disminuir su
resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero
se comporta plásticamente, debiendo protegerse con
recubrimientos aislantes del calor.
Desventajas del acero:

 Pandeo elástico: Debido a su alta resistencia/peso el

empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresión, los
hace susceptibles al pandeo elástico, por lo que en
ocasiones no son económicos las columnas de acero.

 Fatiga: La resistencia del acero (así como del resto de los

materiales), puede disminuir cuando se somete a un
gran número de inversiones de carga o a cambios
frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensión.
LOS ACEROS AL CARBONO
 Acero al Carbono

• El carbono aumenta la dureza y la resistencia del

acero.

• La composición química, Fe y C (principales), Mg

y Si (necesarios) y S, P, O e H (impurezas).

• Máquinas, carrocerías de automóvil, cascos de

buques…
 Propiedades Generales
↑[C] ↑dureza y resistentes a los choques.
↓ soldabilidad.

• Dureza 90 a 250 HB.

• Bajo coste de mantenimiento.

• ↑ Conductividad térmica.

• Pierden sus propiedades deseables cuando se calientan

por los cambios de fase que sufren.

• Baja resistencia a la corrosión.

 Tipos de Acero al Carbono
• Acero de bajo carbono ( C < 0.30%)
∞ Relativamente blandos y poco resistentes.

• Acero de medio carbono ( 0.30 < C < 0.55%)

∞ Menos dúctiles y tenaces que los de bajo carbono.

• Acero de alto carbono ( 0.55 < C < 1.40%)

∞ Los más duros y resistentes (al desgaste).
∞ C= 0.77% (eutectoide) Perlita con propiedades entre
la blanda y dúctil ferrita y la dura y quebradiza
cementita.
DIAGRAMA HIERRO – CARBONO

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS

ACEROS CON UNA PRPPORCIÓN
MEDIA DE CARBONO EN LA
CONDICIÓN DE MOLDEO
 Tratamiento Térmico del Acero

↑T
• Endurecer Austenita (750 - 850ºC)
↑↑ v ↓T

Martensita (↑ tensiones interas).

Temple o recocido(↑T)
• Objetivo:
Controlar las propiedades físicas del acero.
LOS ACEROS INOXIDABLES
¿Qué son los Aceros Inoxidables?

• Aceros que no son aceros al carbono o convencionales.

• Además de Fe y C poseen altos contenidos en Cr y Ni.

• Pueden contener otros metales tales como Mo, Ti, Mn, Cu

en pequeñas proporciones.

• Fe – Cr (10-20%) – Ni (8-10%) – C es el más básico.

 ¿Cómo se Producen?
• Se producen por acería eléctrica a partir de chatarra de
acero inoxidable.

Siderurgia no Integral

• Además de las cargas habituales se introduce Cr como

ferrocromo y Ni mecánico.

• Se realizan los procesos habituales de fusión, conversión,

desulfuración, ajuste de composición, afino y colada
continua.
Propiedades de los Aceros Inoxidables

Provenientes del Cr Provenientes del Ni

• Provoca un efecto • Protege la capa pasivante, es
anticorrosivo en condiciones decir, la acción anticorrosiva
ambientales del Cr

• Crea un capa protectora con • Mejora sus propiedades

cierta debilidad mecánicas

Es importante aclarar que los aceros denominados inoxidables no se oxidan en

condiciones atmosféricas pero si pueden hacerlo en otras condiciones de
temperatura y presión.
 Nomenclatura

• Existen varios sistemas de nomenclatura para los aceros

inoxidables. La norma AISI es las más empleada.

Código numérico Código alfabético

Letra al final según una

Tres números en función característica especial de
del tipo de acero sus componentes
y de su composición
L  Low carbon
N  Nitrurado
Clasificación de los Aceros Inoxidables

1. Austeníticos
Los más empleados:16-26% de Cr y un mínimo de 7% de Ni. No
magnéticos, elevada ductilidad y soldabilidad. Añadiendo Mo se
aumenta la resistencia química.
2. Ferríticos
12-17% de Cr. Resistencia a la corrosión aceptable, magnéticos.
3. Martensíticos
Con un 11-13% de Cr. Presentan alta dureza y tenacidad.
4. Duplex
Aceros austeno-ferríticos: 17-30% de Cr, 6-12% de Ni y
2-5% de Mo. Mejores propiedades mecánicas y
anticorrosivas.
 Ejemplos de Aceros Inoxidables

Tipos de Aceros Composición

Características
cero típicos básica (%)

304 18Cr – 8Ni Excelente resistencia a la

corrosión.
Austeníticos
316 18Cr – 12Ni – Mayor resistencia a la corrosión
2,5Mo que el 304 en medios salinos.

430 16Cr Resistencia a la corrosión

moderada.
Ferríticos
409 11Cr Resistencia a la oxidación en altas
Temperaturas

Martensítico 420 12Cr Dureza elevada, alta resistencia

s mecánica pero menor
resistencia a la corrosión.
APLICACIÓN DE
LOS ACEROS
Acero Cortex
El uso intensivo que tiene, y ha tenido,
el acero para la construcción de
estructuras metálicas ha conocido
grandes éxitos, como la Torre Eiffel,
construida en París en 1889, que es hoy
día uno de los monumentos más
visitados del mundo.
Pero también grandes fracasos. El 7 de noviembre de 1940
el mundo asistió al colapso del puente Tacoma Narrows al
entrar en resonancia con el viento.
 Alambres y Cordones de Acero
Los alambres y cordones de acero de alta resistencia
son utilizados en construcción con el objetivo principal
de incrementar la resistencia a tracción de las
estructuras de hormigón y crear unos estados de
tensión y deformación adecuados
 Barras para Hormigón
Se usan en la confección de armaduras de cualquier
elemento de hormigón armado.
Las corrugas o resaltes permiten una alta adherencia
al cemento o al hormigón. Entre sus aplicaciones
tenemos: columnas, vigas, losas, tanques de agua,
viviendas, edificios, puentes, etc.
 Barras para Molienda
Uso como medio de molienda en la minería. Las
barras para molienda de minerales poseen
propiedades de elevada resistencia a la abrasión
(dureza), elevada tenacidad y desgaste uniforme.
 Alambrón
Fabricación de productos trefilados como alambres,
clavos y mallas; electrodos para soldadura al arco y uso
estructural.
La malla electro-soldada es una red metálica formada por
una trama cuadrada de alambres soldados en sus
intersecciones que se utiliza generalmente como refuerzo
temporal de túneles.
 Laminados en Caliente
Se usa en la fabricación de tubos y perfiles para
construcción estructural, cañerías y tubos soldados para
la conducción de fluidos, cilindros, etc.
Este tipo de acero laminado en caliente lo encontramos
diariamente en forma de planchas de acero con
superficie estriada tipo lágrima en uno de sus lados. Su
superficie antideslizante hace esta plancha ideal para
pisos de escaleras, vehículos, etc.
 Laminados en Frío
Este material es usado en muebles
metálicos, cocinas, refrigeradoras,
tubos, partes externas de vehículos y
en general donde se requiera un buen
acabado superficial.
 Aleaciones

1. Aluminio y Aleaciones: Piezas para aviones, cuerpos de

válvulas, cabezas de cilindros, cajas de cambio de
automóviles, zapatas de freno, etc.
2. Cobre y Aleaciones: Se emplea en conductos y maquinaria
eléctrica.
3. Aleaciones de Magnesio: Maquinaria portátil, herramientas
neumáticas, máquinas de escribir y coser, etc.
4. Aleaciones de Zinc: Piezas para la industria automotriz,
accesorios para edificios, piezas de máquinas para oficina y
juguetes.
La corona de acero inoxidable ha probado ser
un medio eficaz y práctico para restaurar los
dientes demasiado degradados .