Propiedades del acero mecánicas y físicas
Las propiedades mecánicas y físicas del acero pueden variar enormemente dependiendo de su composición y porcentaje de impurezas (como fósforo o sulfuro). De esta manera, cuando se quieren lograr unas mejores propiedades mecánicas y físicas sobre otras, el acero puede ser aleado con cromo, cobalto, cobre, molibdeno, níquel, nitrógeno, selenio, tántalo, titanio, tungsteno o vanadio.
La composición y propiedades del acero varían ampliamente. El acero en general tiene un contenido de carbón inferior a que se encuentra en el hierro, y un menor número de impurezas que las encontradas en otros metales.
En general, las propiedades físicas como la densidad, conductividad eléctrica y térmica no varían mayormente de una aleación a otra. Sin embargo, las propiedades mecánicas como la resistencia, la ductilidad y la dureza dependen enormemente del tipo de aleación y composición del acero.
Propiedades mecánicas del acero
1- Plasticidad
Es la capacidad que tiene el acero de conservar su forma después de ser sometido a un esfuerzo. Los aceros que son aleados con pequeños porcentajes de carbón, son más plásticos.
2- Fragilidad
La fragilidad es la facilidad con la que el acero puede ser roto al ser sometido a un esfuerzo. Cuando el acero es aleado, con un porcentaje alto de carbón, tiende a ser más frágil.
3- Maleabilidad
La maleabilidad es la facilidad que tiene el acero para ser laminado. De esta manera, algunas aleaciones de acero inoxidable tienden a ser más maleables que otras.
4- Dureza
La dureza es la resistencia que opone un metal ante agentes abrasivos. Mientras más carbón se adiciones a una aleación de acero, más duro será.
5- Tenacidad
La tenacidad es el concepto que denota la capacidad que tiene el acero de resistir la aplicación de una fuerza externa sin romperse.
En el caso del acero con una concentración mediana de carbón, la tenacidad tiende a ser más alta.
Propiedades físicas del acero
1- Cuerpo
Incluyen las propiedades relacionadas con el peso del acero, su volumen, masa y densidad.
2- Térmicas
Se refiere a tres aspectos fundamentales del acero: su capacidad para conducir la temperatura (conducción), su potencial para transferir calor (convección), y su capacidad de emanar rayos infrarrojos en el medio (radiación).
3- Eléctricas
Se refieren a la capacidad que tiene el acero para conducir la corriente eléctrica.
4- Ópticas
Estas propiedades en el caso del acero denotan su capacidad para reflejar la luz o emitir brillo. En la medida en la que el acero inoxidable es aleado con un mayor porcentaje de aluminio, mejores propiedades ópticas tendrá.
5- Magnéticas
Se refiere a la capacidad que tiene el acero para ser inducido o para inducir a un campo electromagnético.
Mientras más alto es el porcentaje de hierro en la aleación del acero, mayor será su capacidad de actuar como un imán.
Propiedades del acero al carbono
El acero al carbono se deriva de la aleación entre hierro y carbón. Al variar el porcentaje de carbón, es posible producir aceros con diferentes cualidades. En general, mientras más alto es el porcentaje de carbón, más tenaz y rígido será el acero.
El acero con bajo porcentaje de carbón se conoce en el mercado como hierro forjado. Éste tipo de acero es fácil de manipular ya que es altamente plástico.
Por esta razón, se usa ampliamente para producir rejas, aplicaciones decorativas o postes de lámparas.
El acero con un contenido medio de carbón es altamente tenaz, motivo por el cual se usa para fabricar puentes o partes estructurales aptas para soportar enormes cargas.
Por su parte, el acero con alto contenido de carbón se utiliza para fabricar cables. Cuando el porcentaje de carbón es mayor que el de hierro, se habla de hierro fundido, el cual se trabaja para la fabricación de jarrones y otro tipo de artículos.
Aunque este último tipo de acero es bastante duro, también es altamente frágil.
Propiedades del acero aleado
El acero aleado es aquel que se fabrica con un pequeño porcentaje de uno o más metales a parte del hierro. Aquellos metales agregados a la aleación tienen la capacidad de cambiar las propiedades del acero.
Por ejemplo, el acero fabricado con hierro, cromo y níquel, da como resultado acero inoxidable. Cuando a esta aleación se le agrega aluminio, el resultado es más maleable y uniforme en apariencia.
Cuando a las aleaciones de acero se les agrega manganeso, pueden lograr fuerza y dureza excepcional.
Propiedades del acero inoxidable
El acero inoxidable contiene entre 10 y 20% de cromo, factor que le permite ser altamente resistente a la corrosión y oxidación.
Cuando el acero contiene 11% de cromo, es aproximadamente 200 veces más resistente a la corrosión que el acero que no contiene cromo. Existen tres grupos de acero inoxidable:
Acero austenítico: es el que posee una concentración más amplia de cromo y un porcentaje pequeño de níquel y carbón.
Se utiliza comúnmente para el procesamiento de alimentos y las tuberías. Es fácil de reconocer, pues no es magnético.
Acero ferrítico: es el tipo de acero que contiene aproximadamente 15% de cromo, pero solo unos trazos de carbón y otros metales como molibdeno, aluminio o titanio.
Este tipo de acero es magnético, altamente duro y resistente. Puede ser endurecido cuando se trabaja en frío.
Acero martensítico: es aquel que contiene cantidades moderadas de cromo, níquel y carbón. Es altamente magnético y tratable a altas temperaturas.
El acero martensítico es comúnmente utilizado para fabricar herramientas de corte como cuchillos y equipo quirúrgico.
Propiedades del acero de herramienta
El acero de herramienta es altamente duradero, resistente a la temperatura, y con una dureza bastante alta.
Contiene tungsteno, molibdeno, cobalto y vanadio. Es el que se utiliza para fabricar las brocas de los taladros.
Referencias
- Bell, T. (17 de March de 2017). Obtenido de What Are the Types and Properties of Steels?: thebalance.com.
- Chapter 6. Mechanical Properties of Metals. (2004). Obtenido de Mechanical Properties of Metals: virginia.edu.
- Guru, W. (2017). Weld Guru. Obtenido de Guide to the Mechanical Properties of Metals: weldguru.com.