- Definición de acero: ¿qué es?
- Lo más destacado de la tecnología de producción.
- Procesamiento de acero para propiedades especiales.
- Ejemplo específico de acero de aleación
¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!
Cerca de 1.5 millones de toneladas de acero se producen juntas en todas las partes de nuestro planeta cada año. Se utiliza en una variedad de industrias, que van desde la fabricación de prótesis dentales, hasta los detalles de los transbordadores espaciales. Para cada industria hay un grado de acero que será adecuado para las propiedades físicas y mecánicas, para la estructura y la composición química.
Se obtienen diferentes características dependiendo de qué impurezas y en qué cantidad están contenidas en el metal, cómo se fabrica y cómo se procesa. Por lo tanto, las propiedades resultantes cambian, como la densidad, el punto de fusión, la conductividad térmica, la resistencia a la tracción, la expansión térmica lineal, la capacidad térmica específica, etc.
Definición de acero: ¿qué es?
El acero es una aleación de hierro con carbono, completa con varios otros elementos. En este caso, el hierro debe contener al menos un 45%. Si estamos hablando de la composición, consideramos la clasificación del componente químico.
La separación principal es carbono y acero aleado (por ejemplo, acero inoxidable). El primer tipo tiene varias subespecies en términos del porcentaje de contenido de carbono:
- aceros bajos en carbono que contienen hasta 0, 25% de C;
- carbono medio (hasta 0.55% C);
- Carbono alto (de 0, 6% a 2% C).
De manera similar, el segundo tipo se divide en tres subespecies de acuerdo con el contenido de los elementos de aleación:
- baja aleación (hasta 4%);
- medio (hasta 11%);
- Aleación alta (más del 11%).
Además, las inclusiones no metálicas pueden estar contenidas en el acero. Dependiendo de ellos, clasificación según otro parámetro - calidad. Cuanto menor sea el porcentaje de inclusiones no metálicas, mayor será la calidad del acero. En general, hay cuatro tipos:
- ordinario
- calidad
- alta calidad
- Especialmente acero de alto grado.
Su composición también determina la división en tipos según el propósito. Hay muchos de ellos, por ejemplo, aceros criogénicos, estructurales, resistentes al calor, inoxidables, herramientas, etc. La división en tipos también va de acuerdo con la estructura:
- ferrítico
- austenítico
- bainita
- martensitico
- perlita
Dos fases e incluso más pueden prevalecer en la estructura. En este caso, el acero se divide respectivamente en dos fases y en varias fases.
Lo más destacado de la tecnología de producción.
La esencia de la producción de acero es que durante el procesamiento del material de origen en él, la concentración de carbono, azufre, fósforo y otros componentes indeseables disminuye. Estos elementos hacen que el acero sea frágil y quebradizo, y deshacerse de ellos aumenta la resistencia y la resistencia al calor. El material de partida más a menudo es hierro fundido y chatarra de acero.
El proceso de producción se puede realizar de una de las dos formas principales, que generalizan los métodos del mismo tipo: esto es un convertidor o un proceso de hogar. El primero no requiere fuentes adicionales de calor, ya que se usa para arrabio fundido, que ya tiene suficiente temperatura. En este caso, existe la inyección de oxígeno puro (o aire enriquecido por él, que ya está desactualizado) en el metal fundido, que oxida elementos como el fósforo, manganeso, silicio o carbono presente en el hierro. Esto, a su vez, le permite mantener una cantidad suficiente de calor para mantener el acero en estado líquido.
Con una fabricación de este tipo se pueden obtener tres tipos de acero: hirviendo, semi-tranquilo y calmado. El acero tranquilo tiene una mejor composición y una estructura más homogénea, cuando el hervido contiene una cantidad significativa de gases disueltos. Los valores intermedios entre las dos primeras especies son característicos de la semi-calma. Naturalmente, el acero en calma, basado en el mejor rendimiento, es más caro. Su precio es más alto que el de ebullición, alrededor del 10-15%.
Los procesos del hogar se producen a altas temperaturas, que se logran mediante la participación de una fuente de calor externa para el procesamiento de la carga sólida. Existen dos tipos de ellos: proceso de hogar abierto y electrotérmico . El hogar abierto se produce como resultado del calentamiento del material de origen de la combustión de gas o fuel oil, y la electrotermia se realiza en hornos de inducción o de arco, donde el calentamiento se realiza mediante electricidad.
Si es necesario, para la producción de tipos especiales de acero se pueden utilizar dos métodos sucesivos, y para ciertos tipos especiales de acero existen otros procesos específicos. Además, hay nuevos métodos de producción que aún no se han utilizado ampliamente, pero se están desarrollando con éxito. Dichos métodos son la refundición de electroslag, electrólisis, reducción directa de acero a partir de mineral, etc.
Procesamiento de acero para propiedades especiales.
Para dar ciertas propiedades al material o para cambiarlas, use elementos de aleación y varios tipos de procesamiento.
Algunos metales actúan como elementos de aleación. Pueden ser cromo, aluminio, níquel, molibdeno y otros. De este modo, se logran ciertas propiedades eléctricas, magnéticas o mecánicas, así como la resistencia a la corrosión. Así, el acero inoxidable se obtiene si fue aleado con cromo.
Cambia las propiedades del acero procesando:
- termomecánica (forja, laminación);
- térmica (recocido, endurecimiento);
- Químico-termal (nitruración, cementación).
El tratamiento térmico se basa en la propiedad del polimorfismo: durante el calentamiento y enfriamiento, la red cristalina puede cambiar su estructura. Esta propiedad es característica de la base del acero - hierro, porque es inherente a ella.
Diferentes tipos de elementos que pueden estar presentes en el acero.
El carbono Con un aumento en el porcentaje de este elemento en acero, su fuerza y dureza aumentan. Pero hay pérdidas en la plasticidad.
Azufre Esta impureza es dañina, ya que junto con el hierro forma hierro sulfuroso. Debido a esto, surgen grietas en el material como resultado de la pérdida de enlaces entre los granos durante el procesamiento a alta temperatura y bajo la influencia de la presión. La presencia de azufre tiene un efecto negativo en la resistencia del acero, su plasticidad, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión.
Ferrita Este es un hierro que tiene una red cristalina centrada en el cuerpo. Es característico que las aleaciones con su presencia salgan blandas y tengan una microestructura plástica.
El fósforo Si el azufre reduce la resistencia a altas temperaturas, el fósforo otorga fragilidad al acero a bajas temperaturas. Sin embargo, hay un grupo de acero en el que se mejora el contenido de este elemento aparentemente perjudicial. Los productos de este metal son muy fáciles de cortar.
Cementita, es carburo de hierro. Su influencia es opuesta a la de la ferrita. El acero se vuelve duro y quebradizo.
Ejemplo específico de acero de aleación
El acero inoxidable es un acero tal que puede resistir la corrosión en ambientes corrosivos o en la atmósfera. Su composición fue inaugurada en 1913 por Harry Brearly. Señaló durante los experimentos que el acero, que contenía una gran cantidad de cromo, podía resistir activamente la corrosión ácida.
Ahora el acero inoxidable se divide en tres grupos:
Resistente al calor: tiene una alta resistencia mecánica, incluso a altas temperaturas;- Resistente al calor: resistente a la corrosión en altas temperaturas y ambientes corrosivos. Adecuado para su uso en plantas químicas;
- acero inoxidable resistente a la corrosión: tiene tal resistencia a la corrosión, que es suficiente para las condiciones de vida y para tareas industriales simples. Puede usarse para hacer instrumentos quirúrgicos, utensilios domésticos, piezas para la industria de ingeniería, industria ligera o, por ejemplo, petróleo y gas.
Para obtener acero, que será más resistente a los efectos corrosivos, debe aumentar la cantidad de cromo. Así, para el entorno habitual es suficiente del 13 al 17%. Si el cromo es más del 17%, dicha aleación puede usarse en ambientes más agresivos. Para que el metal no sea destruido por la influencia de ácidos fuertes, la aleación de acero debe contener no solo cromo, sino también níquel con molibdeno, siliconio y aditivos de cuprum.
Los límites de los valores de las diversas características del acero: punto de fusión, conductividad térmica, etc.
Basado en el hecho de que la composición de la aleación puede ser diferente, entonces el valor de las diferentes propiedades para cada tipo de acero tiene su propio valor. Presentamos indicadores generalizados en los que se indican los límites de los valores de propiedad.
coeficiente de conductividad térmica - 39 kcal / m * hora * grado;- la densidad del acero está dentro (de 7.7 a 7.9) * 10 3 kg / m 3;
- el punto de fusión del acero, dependiendo de su grado de 1300 ° C a 1400 ° C;
- gravedad específica - de 0.7 a 7.9 g / cm 3;
- calor específico (a una temperatura de 20 ° C) - 0.11 cal / grados;
- calor específico de fusión - 49 cal / granizo;
- coeficiente de expansión lineal del acero para diferentes tipos (a una temperatura de aproximadamente 20 ° C):
- acero 3 (grado 20) - 11.9 (grados -1);
- acero inoxidable - 11.0 (deg -1);
- resistencia a la tracción
- para el grado de acero utilizado para estructuras - 38-42 (kg / mm 2);
- para el acabado de la máquina (también es de carbono) - 32-80 (kg / mm 2);
- para carril - 70-80 (kg / mm 2);
- Acero al silicio-manganeso (la tasa más alta) - 155 (kg / mm 2).