ACERO

DEFINICIÓN..-

Es aquel fierro que es maleable a determinada temperatura y que posee suficiente proporción de carbono para endurecerla fuertemente cuando sufre un enfriamiento rápido.

La proporción de C en los aceros varía de 0.10 a 1.5%.

Clasificación..-

Los aceros se clasifican, principalmente desde tres puntos de vista:

A.- Por el método de manufactura o proceso metalúrgico:

1. Por carburación del hierro forjado:

a) Acero al crisolb) Acero de cementación

2. Por descarburación del hierro cochino:

a) Acero Bessemerb) Acero Martin-Siemensc) Acero eléctricod) Acero duplex, triplex, etc.

B.- Por el empleo del acero- Acero remaches- Acero estructural- Acero para ejes- Acero para cables, etc

C.- Por la Composición química del acero:

1. Según el porcentaje de C:

a) Acero suave 0.10 a 0.20b) Acero medio 0.20 0.40c) Acero duro 0.40 0.70d) Acero muy duro 0.70 1.50

2. Por las aleaciones especiales:

a) Acero de Níquelb) Acero de manganeso, etc

MANUFACTURA DEL ACERO

FABRICACIÓN DEL CRISOL.- Es un crisol de ladrillos refractarios se coloca hierro forjado y algo de carbón vegetal y minerales del manganeso y se somete esta carga a una fuerte temperatura, capaz de fundir al hierro por dos o tres horas. Cuando el crisol deja de desprender abundantes gases y cesa la ebullición del metal fundido se dá por terminada la operación. El metal líquido se echa en moldes para formar los lingotes.

Este método es costoso y por tal razón solo se emplea para obtener acero de alta calidad necesario para fabricar herramientas, cuchillería, resortes, etc.

Fabricación por Cementación.-el fundamento de este método como el del anterior, concicte en hacer absorver carbono al hierro dulce para tansformarlo en acero. Se realiza colocando el fierro forjado y carbón de palo en un convertidor, que es un recipiente de ladrillos refractarios. Se enciende la carga y se eleva la temperatura a 700°, durando la operación de 7 a 12 días. Después se deja enfriar lentamente el hierro que se ha transformado en acero.

El método es costoso, lento y actualmente poco usado.

Descarburación de Hierro Cochino.-

Acero Bessemer.-El principio de la fabricación del acero por este método está basado en la oxidación del C y otras impurezas que pudiera contener el hierro cochino. Para el efecto se hace operación que se práctica en un convertidor.

El convertidor es, pues, cargado con el arrabio fundido producido por el horno, o por otros tipos de hornos que lo entreguen en ese estado.

Acero Martin-Siemens.- Esta clase de acero se llama también de hogar abierto, denominación que se usa mucho expresarla en ingles: “Open hearth”.

Para preparar este tipo de acero se inyecta a la masa fundida de arrabio una mezcla gaseosa carburante.

La acción del gas se realiza en un horno muy similar al de reverbero, construido de ladrillos refractarios.

Para preparar el acero Martín-Siemens básico, se agrega al arrabio un poco de hierro y un fundente calcáreo

Proceso eléctrico.- Su fundamento químico es el mismo que el del método de hogar abierto, pero en este caso se reemplaza el gas carburante por la electricidad.

La corriente eléctrica suministra, pues, el calor necesario para realizar la oxidación, no requiriéndose oxígeno adicional.

Se considera que el procedimiento eléctrico es muy eficiente para eliminar del acero el S y el C, pero no tanto para hacer desaparecer el P.

Los hornos eléctricos de fusión pueden ser de tres tipos: de inducción, de resistencia y de acero.

Proceso duplex .- Consiste en realizar la fundición primero en un convertidor Bessmer ácido, después pasar el acero en gestación a un horno de hogar abierto, básico. En este último se agrega un elemento recarburizador.

Las principales ventajas de este sistema están en que se puede beneficiar un arrabio, con más alto porcentaje de fósforo, y que es menor el tiempo necesario par ala fundicón total.

Proceso Triplex.- Con este nombre se denomina en la industria siderúrgica la preparación del acero en tres etapas que pueden ser, por ejemplo, primero en un convertidor Bessemer, seguir después con un horno de hogar abierto, y por último terminar con el horno eléctrico.

Tratamiento térmico del acero.-

Para que el horno pueda ser usado en las múltiples aplicaciones que tiene en la indutria se hace necesario someter a los lingotes, provenientesde los hornos de fundición, a tratamientos posteriores en los cuales se intensifican o caracterizan las propiedades que se desean aprovechan. Los tratamientos posteriores del acero, por el calor, más importantes son:

- Temple: Es la operación por la cual mediante un enfriamiento brusco muy rápido, del acero calentando previamente, se eleva su resistencia, volviéndolo duro o quebradizo, desarrollándose tensiones en su interior.

- Revenido.-Es el calentamiento del acero templado, a fin de reducir su fragilidad y elevar al mismo tiempo su resistencia. Para el revenido; se calienta acero a temperatura que oscila entre 100 y 700°, realizando este calentamiento por contacto con una plancha de hierro o por un procedimiento similar.

- Cementación.- consiste en calentar la pieza de acero envolviéndola previamente en una sustancia capaz de ceder carbono. Este proceso se efectúa de preferencia en aceros al carbono dulce y aceros de níquel o cromo-níquel. Como materia que cede carbono se emplea el aserrín o cuero y prisiato.

- Recocido.- Es la operación de calentar las piezas de acero para destruir las tensiones desarrolladas por el temple. Se diferencia de éste en que el enfriamiento se hace lentamente.

Tratamiento mecánico del acero.-

Para el aprovechamiento del acero en la industria, se le puede someter el mismo tratamiento mecánico que se ha descrito para el hierro dulce, es decir: laminado, estirado y forjado. También como en el caso del hierro dulce, dada una de estas manipulaciones se puede realizar en frío o en caliente

Soldadura del hierro o del acero

1. Soldadura eléctrica

a) Método De Thompson: El procedimiento es basado en la resistencia que ofrece un circuito. Consiste en apretar fuertemente las dos superficies que se van a soldar y hacer pasar una corriente da gran intensidad y poca tensión, hasta conseguir una temperatura suficiente par la soldadura, entonces se interrumpe la corriente y se mantiene la compresión de las superficies reblandecidas al tiempo que sea necesario.

b) Soldadura por arco eléctrico.- Consiste en conectar uno de los polos del dinamo a las chapas por soldar, y el otro a un electrodo de carbón, que se mueve lentamente y a corta

distancia sobre la línea que marca la soldadura el metal y rellenándose la unión por sí sola.

2. Soldadura de Aluminio – Térmica.- Se ha empleado para soldar los rieles de las tranvías en Lima. Para realizar esta unión, las dos piezas que van a soldar se colocan dentro de un crisol, en el caso de las rieles, las dos piezas por unir se cubren por dos piezas que se pegan a los rieles, como eclisas, y que dejan una oquedad para formar el crisol. En este crisol se envuelve la junta con una mezcla ferrosa – férrica y aluminio e n polvo, esta mezcla se inflama con una cinta de magnesio. Se produce una reacción exotérmica y una reducción suficiente para fundir el hierro y la alúmina. Este sistema se llama entre nosotros Thermit y termita.

3. Soldadura autógena.- Consiste en caldear la junta por medio de un soplete hasta obtener la soldadura por fusión de los bordes de las piezas por unir. En el caso de chapas delgadas hasta la acción del soplete, pero cuando se trata de chapas o hierros gruesos se hace necesario agregar metal que se proporciona por medio de una varilla que se va fundiendo a medida que progresa la soldadura.

En este tipo de soldadura se emplean dos clases principales de sopletes, pero en ambos lo que se persigue es obtener una llama fuertemente reductora, lo que se consigue con un exceso de hidrógeno o de acetileno respectivamente.

a) Soplete Oxhídrico.-Se usa una mezcla de oxígeno y de hidrogeno, se origina un temperatura de 2000 a 2500°.

b) Soplete Oxi – acetilénico.- El soplete actúa con una mezcla de oxígeno y acetileno. El acetileno se prepara en un gasógeno, es decir, un horno de cuba, en el que se hace actuar agua sobre carburo de calcio. Produce 3000° de T°.

4. Soldaduras con gas y agua.-Se usa especialmente para la unión de chapas gruesas. Este gas se mezcla con aire atmosférico en la proporción de dos volúmenes de gas por cinco de aire, y se aplica a las piezas por soldar con un mechero o por medio de soplete.

OXIDACIÓN DE HIERROS Y ACEROS

Definición y generalidades.- El herrumbe u orín es el hidrato férrico en que se transforman, lentamente, los hierros y aceros por la acción

combinada del agua y del aire. Estos elementos necesitan actuar conjuntamente, pues, ni el agua sola ni el aire seco forman orín.

La acción de oxidación se acelera por la presencia de ácidos diluídos, por las disoluciones salinas, y por último por corrientes eléctricas.

No todos los hierros y aceros se oxidan con la misma facilidad asi el hierro dulce lo hace mucho más fácilmente que la fundición. El acero se oxida más rápidamente a medida que contiene mayor cantidad de impurezas o que aumenta la porosidad de su textura.

MÉTODO DE PRESERVACIÓN

Son numerosísimos los procedimientos empleados para defender el hierro de la oxidación. Todos se basan en la obtención de una capa de materiales, resistentes a la acción del aire y agua, que cubra la superficie oxidable. En todos los sistemas es indispensable que la superficie metálica que va a recibir la capa protectora se encuentra completa y rigurosamente limpia y en muchos procedimientos durables.

La capa protectora puede obtenerse:

1. Transformando la textura superficial del hierro.2. Transformándola en una aleación o metalizando el hierro3. Por la aplicación física de una capa de sustancias más o menos

durables.