Composición química del acero

Composición química del acero
El hierro es el elemento más importante en el acero, y comprende aproximadamente el % de su
composición. Los aceros con un porcentaje bajo de hierro no se clasifican como “estructurales”. El acero,
aleado por varios elementos químicos sirve para mejorar sus propiedades físicas, mecánicas o químicas
especiales. Estas aleaciones, logran diferentes resultados en función de la presencia o ausencia de otros
elementos. Los efectos de las aleaciones son:
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Mayor resistencia y dureza.
Mayor resistencia al impacto.
Mayor resistencia al desgaste.
Mayor resistencia a la corrosión.
Mayor resistencia a altas temperaturas.
Penetración de temple (Aumento de la profundidad a la cual el acero puede ser endurecido).
Aleaciones. En aleación con:
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Aluminio: Actúa como desoxidante para el acero fundido y produce un acero de grano fino.
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Azufre: Normalmente es una impureza y se mantiene a un bajo nivel; sin embargo, alguna veces se
agrega intencionalmente en grandes cantidades ( . % a . %) para aumentar la maquinabilidad
(habilidad para ser trabajado) de los aceros de aleación y al carbono.
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Boro: Aumenta la templabilidad (la profundidad a la cual un acero puede ser endurecido).
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Carbono: Es el elemento de aleación más efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados
lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la
perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento
superficial. Este es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero.
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Cobre: Mejora la resistencia a la corrosión.
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Columbio: Llamado Niobio en Europa, se usa para mejorar la resistencia del acero. Tiene efectos
similares a los del manganeso y vanadio, y frecuentemente se usa en combinación con el vanadio.
Debido a los requisitos de soldabilidad, el Columbio se agrega en cantidades menores de . %.
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Cromo: Aumenta la profundidad del endurecimiento y mejora la resistencia al desgaste y corrosión.
Su adición origina la formación de diversos carburos de cromo que son muy duros; sin embargo, el
acero resultante es más dúctil que un acero de la misma dureza producida simplemente al
incrementar su contenido de carbono; la adición de este amplía el intervalo crítico de temperatura.
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Fosforo: Se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el azufre,
ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se
agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.
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Manganeso: Elemento básico en todos los aceros comerciales; el manganeso se agrega a todos los
aceros como agente de desoxidación y desulfuración, pero si el contenido de manganeso es superior
a %, el acero se clasifica como un acero aleado al manganeso, además de actuar como desoxidante,
neutraliza los efectos nocivos del azufre, facilitando la laminación, moldeo y otras operaciones de
trabajo en caliente. Aumenta también la penetración de temple y contribuye a su resistencia y
dureza. Reduce el intervalo crítico de temperaturas.
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Molibdeno: Mejora las propiedades del tratamiento térmico. Su aleación con acero forma carburos
y también se disuelve en ferrita hasta cierto punto, de modo que intensifica su dureza y la tenacidad.
El molibdeno abate sustancialmente el punto de transformación, debido a este abatimiento, el
molibdeno es ideal para optimizar las propiedades de templabilidad en aceite o en aire. Excepto el
carbono, es el que tiene el mayor efecto endurecedor y un alto grado de tenacidad. Otorga gran
dureza y resistencia a altas temperaturas.
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Níquel: Mejora las propiedades del tratamiento térmico reduciendo la temperatura de
endurecimiento y distorsión al ser templado. La aleación con níquel amplía el nivel crítico de
temperatura, no forma carburos u óxidos. Esto aumenta la resistencia sin disminuir la ductilidad. El
cromo se utiliza con frecuencia junto con el níquel para obtener la tenacidad y ductilidad
proporcionadas por el níquel, y la resistencia al desgaste y la dureza que aporta el cromo.
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Silicio: Se emplea como desoxidante y actúa como endurecedor en el acero de aleación, cuando se
adiciona a aceros de muy baja cantidad de carbono, produce un material frágil con baja pérdida por
histéresis y alta permeabilidad magnética. El silicio se usa principalmente, junto con otros elementos
de aleación como manganeso, cromo y vanadio, para estabilizar los carburos.
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Titanio: Se emplea como un desoxidante y para inhibir el crecimiento granular; aumenta también la
resistencia a altas temperaturas.
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Tungsteno: Se emplea en muchos aceros de aleación para herramientas aun estando éstas,
candentes o al rojo; les otorga una gran resistencia al desgaste y dureza a altas temperaturas.
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Vanadio: Es un fuerte desoxidante y promueve un tamaño fino de grano, mejorando la tenacidad
del acero. El acero al vanadio es muy difícil de suavizar por revenido, por ello se utiliza ampliamente
en aceros para herramientas; imparte dureza y ayuda en la formación de granos de tamaño fino,
aumenta la resistencia al impacto (resistencia a las fracturas por impacto) y a la fatiga.