El acero al carbono, constituye el principal producto
de los aceros que se producen, estimando que un
90% de la producción total producida mundialmente
corresponde a aceros al carbono y el 10% restante
son aceros aleados. Estos aceros son también
conocidos como aceros de construcción, La
composición química de los aceros
al carbono es compleja, además del hierro
y el carbono que generalmente no supera el 1%, hay
en la aleación otros elementos necesarios
para su producción, tales como silicio y
manganeso, y hay otros que se consideran impurezas
por la dificultad de excluirlos totalmente –azufre,
fósforo, oxígeno, hidrógeno.
El aumento del contenido de carbono en el acero
eleva su resistencia a la tracción, incrementa
el índice de fragilidad en frío y
hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.
1 Clases de aceros al carbono
2 Otras aplicaciones
3 Tratamientos térmicos de los aceros al
carbono
4 Bibliografía
Clases de aceros al carbono
1. Aceros al carbono que se usan en bruto de laminación
para construcciones metálicas y para piezas
de maquinaria en general.
2. Aceros al carbono de baja aleación y alto
límite elástico para grandes construcciones
metálicas, puentes, torres, etc.
3. Aceros al carbono de fácil mecanización
en tornos automáticos.
En estos aceros son fundamentales ciertas propiedades
de orden mecánico, como la resistencia a
la tracción, tenacidad, resistencia a la
fatiga y alargamiento, Estas propiedades dependen
principalmente del porcentaje de carbono que contienen
y demás aleantes.
En general los aceros al carbono
ordinarios contienen:
C < 1%, Mn < 0,9%, Si <
0,5%, P < 0,1%, S < 0,1%
De acuerdo con las propiedades
mecánicas, se establecen una serie de grupos
de aceros ordenados por su resistencia a la tracción.
Popularmente son conocidos estos aceros como:
Acero extrasuave, suave, semisuave,
semiduro y duro
Acero extrasuave: El porcentaje
de carbono en este acero es de 0,15%, tiene una
resistencia mecánica de 38-48 kg/mm2 y una
dureza de 110-135 HB y prácticamente no adquiere
temple. Es un acero fácilmente soldable y
deformable.
Aplicaciones: Elementos de maquinaria de gran tenacidad,
deformación en frío, embutición,
plegado, herrajes, etc.
Acero suave: El porcentaje de carbono
es de 0,25%, tiene una resistencia mecánica
de 48-55 kg/mm2 y una dureza de 135-160 HB. Se puede
soldar con una técnica adecuada.
Aplicaciones: Piezas de resistencia media de buena
tenacidad, deformación en frío, embutición,
plegado, herrajes, etc.
Acero semisuave: El porcentaje
de carbono es de 0,35%. Tiene una resistencia mecánica
de 55-62 kg/mm2 y una dureza de 150-170 HB. Se templa
bien, alcanzando una resistencia de 80 kg/mm2 y
una dureza de 215-245 HB.
Aplicaciones: Ejes, elementos de maquinaria, piezas
resistentes y tenaces, pernos, tornillos, herrajes.
Acero semiduro: El porcentaje de
carbono es de 0,45%. Tiene una resistencia mecánica
de 62-70 kg/mm2 y una dureza de 280 HB. Se templa
bien, alcanzando una resistencia de 90 kg/mm2, aunque
hay que tener en cuenta las deformaciones.
Aplicaciones: Ejes y elementos de máquinas,
piezas bastante resistentes, cilindros de motores
de explosión, transmisiones, etc.
Acero duro: El porcentaje de carbono
es de 0,55%. Tiene una resistencia mecánica
de 70-75 kg/mm2, y una dureza de 200-220 HB. Templa
bien en agua y en aceite, alcanzando una resistencia
de 100 kg/mm2 y una dureza de 275-300 HB.
Aplicaciones: Ejes, transmisiones, tensores y piezas
regularmente cargadas y de espesores no muy elevados.
Otras aplicaciones
Con estos aceros se fabrican los puentes de ferrocarril,
las grandes estructuras de las estaciones, las columnas
metálicas de las líneas eléctricas,
los cascos de los buques, las estructuras de las
casas, las carrocerías de los automóviles,
los tubos de las bicicletas, los clavos, los alfileres,
las cerraduras de las puertas, los asientos de las
clases y muchos objetos más que utilizamos
diariamente. En la mayoría de los casos se
utiliza el acero tal como viene de las acerías,
sin darle ningún tratamiento térmico
especial.
Tratamientos térmicos de los aceros al carbono
Recocido: El objeto de este tratamiento es ablandar
el acero, homogenizar su estructura y composición
química y aumentar su ductilidad. Se aplican
varios tipos de recocido.
Temple y revenido: Al dar a los aceros al carbono
un temple y revenido se consiguen muy buenas características
cuando el perfil es delgado. En un acero al carbono
bien templado o revenido, el valor del limite elástico
suele llegar a ser un 75% de la carga de rotura.
Cuando interesa fabricar piezas con resistencia
de 38 a 55 kg/mm2 es, en general, muy poco ventajoso
el tratamiento térmico (temple y revenido)
por tratarse de aceros de bajo contenido de carbono
(0,15 a 0,30%). Cuando quieren fabricarse piezas
con esas resistencias conviene, en general, utilizar
aceros en bruto de forja, laminados o normalizados.
Sin embargo, en casos excepcionales, cuando se desea
conseguir la mejor combinación de características
(resistencia, alargamiento y alto limite elástico),
se pueden templar y revenir los aceros de 0,15 a
0,30% de C, obteniéndose resistencias variables
de 38 a 55 kg/mm2, alargamientos y limites de elasticidad
ligeramente superiores a los que corresponden al
estado normalizado.
Cuando se trata de piezas de gran
espesor el tratamiento es casi inútil, porque
se presenta el problema de poca penetración
de temple o templabilidad.
Los aceros al carbono templados
y revenidos con porcentajes de carbono variables
de 0,25 a 0,55%, se suelen emplear generalmente
con resistencias comprendidas entre 55 y 90 kg/mm2
y a veces, en casos excepcionales como en la fabricación
de muelles, se usan hasta resistencias de 150 a
200 kg/mm2.
El empleo de los aceros al carbono
templados y revenidos para la fabricación
de piezas con esas resistencias tiene varias ventajas.
Una muy importante es que el limite de elasticidad
es más elevado que en los aceros normalizados
o recocidos, y otra que la combinación de
características (resistencia y alargamiento)
también se mejora.
En cambio, si esa resistencia se
consigue templando y reviniendo la pieza después
de mecanizada, el trabajo de torno o fresa se podrá
hacer previamente en estado recocido mucho más
fácil.
En el caso de que por mecanizado
haya que quitar material, es preferible, como hemos
dicho, mecanizar en estado de recocido y luego templar
y revenir, dejando generalmente en el mecanizado
un exceso de medidas para eliminar luego las deformaciones
que se producen en el temple y revenido. Cuando
la cantidad de material a eliminar por mecanizado
es pequeña, puede convenir templar y revenir
el material y luego mecanizar las piezas, pudiéndolas
dejar así a las medidas definidas.
