El acero al carbono es una aleación de hierro y carbono con un contenido de carbono de hasta el 2,1% en peso. A diferencia de otros tipos de acero, el acero al carbono no tiene requisitos mínimos para otros elementos de aleación, pero a menudo contiene manganeso. El contenido máximo permitido de otros elementos en el acero al carbono es del 1,65% en peso para el manganeso, del 0,6% en peso para el silicio y del 0,6% en peso para el cobre.
Tabla de contenido
Proceso de fabricación de acero al carbono:
El acero al carbono es un material ampliamente utilizado indispensable en muchas industrias debido a sus propiedades únicas, como alta resistencia, buena ductilidad y buena maquinabilidad. La producción de acero al carbono se puede realizar de varias maneras, pero una de las formas más comunes de producir acero al carbono es usar acero virgen.
El acero virgen se produce combinando mineral de hierro, coque y cal en un alto horno. El proceso comienza con la molienda fina del mineral de hierro y su mezcla con coque o piedra caliza. El coque se utiliza como combustible, que se quema en el horno y produce el calor necesario para que el proceso continúe. La piedra caliza actúa como fundente y ayuda a eliminar las impurezas del mineral de hierro durante el proceso de fundición.
Cuando el material ingresa al alto horno, se calienta a una temperatura de aproximadamente 1650 ° C. A estas altas temperaturas, el coque reacciona con el oxígeno del aire para producir monóxido de carbono. Este monóxido de carbono reacciona con el mineral de hierro y se reduce a hierro fundido. Luego, el hierro fundido se enriquece con carbono de la combustión de coque para producir acero fundido, que generalmente contiene alrededor del 4% de carbono en peso.
Para producir acero al carbono con el contenido de carbono deseado, el acero fundido se somete a un proceso llamado descarburación. Durante la descarbonización, se introduce oxígeno en la masa fundida y el carbono del acero se oxida, produciendo monóxido de carbono y dióxido de carbono. Esto reduce el contenido de carbono del acero a la cantidad deseada, normalmente menos del 2% en peso.
En general, la producción de acero virgen es un proceso importante que permite la producción de acero al carbono de alta calidad con una amplia gama de propiedades, lo que lo convierte en un material versátil utilizado en diversas industrias.
Tipos de acero al carbono y sus propiedades
El acero al carbono es un material muy utilizado y muy utilizado, hay muchos tipos diferentes, cada uno de los cuales tiene sus propias características. Algunos de los tipos más comunes de acero al carbono son:
- Acero con bajo contenido de carbono: También conocido como acero dulce, este tipo de acero al carbono tiene un bajo contenido de carbono (hasta 0,3%) y es fácil de formar y soldar. A menudo se utiliza para aplicaciones estructurales como edificios y puentes.
- Acero al carbono medio: Con un contenido de carbono de 0.3% a 0.6%, el acero al carbono medio es más fuerte que el acero con bajo contenido de carbono, pero más fácil de mecanizar y soldar. A menudo se utiliza para engranajes, ejes y otras piezas mecánicas.
- Acero con alto contenido de carbono: Este tipo de acero al carbono contiene entre un 0,6% y un 1,4% de contenido de carbono, tiene resistencia y rigidez, pero tiene baja ductilidad y es difícil de soldar. A menudo se utiliza para cortar herramientas, cuchillos y resortes.
- Acero con alto contenido de carbono: El acero al carbono ultra alto con un contenido de carbono superior al 1,4% no solo es muy fuerte y duro, sino también quebradizo y difícil de procesar. Se utiliza en aplicaciones que requieren una dureza extrema, como brocas y hojas de sierra.
Comprender las propiedades de cada tipo de acero al carbono es importante para seleccionar el material adecuado para su aplicación específica.
| ejemplo | Contenido de carbono (% en peso) | Microestructura | propiedad | |
| Acero con bajo contenido de carbono | AISI 304, ASTM A815, AISI 316L | <0.25 | Ferrita, perlita | Baja dureza, alta ductilidad, tenacidad, maquinabilidad, soldabilidad |
| Acero al carbono medio | AISI 409, ASTM A29, SCM435 | 0.25 – 0.60 | Martensita | Baja templabilidad, resistencia media, ductilidad y tenacidad |
| Acero con alto contenido de carbono | AISI 440C, EN 10088-3 | 0.60 – 1.25 | perlita | Alta dureza, alta resistencia, baja ductilidad |
| Acero con alto contenido de carbono | AISI 1095, AISI 1080, W1 | 0.9 – 1.4 | Ferrita, perlita | Alta dureza, alta resistencia, tenacidad, retención del filo de corte, maquinabilidad, soldabilidad |
Acero con bajo contenido de carbono
El acero para bong de coche bajo es la forma de acero al carbono más utilizada debido a su asequibilidad y versatilidad. Estos aceros suelen contener menos del 0,25% de carbono en peso y no pueden endurecerse mediante tratamiento térmico para formar martensita. En cambio, se mejoran mediante el trabajo en frío o la adición de otros elementos.
El acero al carbono es generalmente blando y tiene baja resistencia, pero su alta ductilidad lo hace excelente para aplicaciones donde la conformabilidad es importante, como el mecanizado y la soldadura.
El acero de baja aleación de alta resistencia (HSLA) es un tipo de acero con bajo contenido de carbono que contiene pequeñas cantidades de otros elementos como cobre, níquel, vanadio y molibdeno. Estos elementos, que pueden representar hasta un 10% en peso del contenido de acero, ayudan a aumentar la resistencia y la dureza del material manteniendo la ductilidad.
El acero HSLA a menudo se trata térmicamente para lograr una alta resistencia y es más resistente a la corrosión que el acero ordinario con bajo contenido de carbono. Es fácil de formar y mecanizar, lo que lo hace ideal para su uso en una variedad de industrias, incluidas la construcción, la automotriz y la aeroespacial.
Acero al carbono medio
El acero al carbono medio contiene 0,25-0,60% de carbono y 0,60-1,65% de manganeso. La adición de manganeso mejora la resistencia y la templabilidad del acero. El tratamiento térmico, incluida la austenización seguida de enfriamiento y revenido, puede mejorar las propiedades mecánicas del acero al carbono medio y darle una microestructura martensítica.
Sin embargo, el tratamiento térmico solo se puede llevar a cabo en partes delgadas de acero. Para mejorar el tratamiento térmico y la capacidad de endurecimiento del acero al carbono medio, se pueden agregar elementos de aleación adicionales como cromo, molibdeno y níquel.
El acero al carbono endurecido tiene mayor resistencia que el acero con bajo contenido de carbono, pero esto se produce a expensas de la ductilidad y la tenacidad. El acero al carbono medio se utiliza a menudo en aplicaciones que requieren un equilibrio entre resistencia y ductilidad, como ejes, engranajes y ejes en las industrias automotriz y mecánica. Comprender las propiedades del acero al carbono medio es importante para seleccionar el material adecuado para su aplicación específica.
Acero con alto contenido de carbono
El acero con alto contenido de carbono contiene 0,60-1,25% de carbono y 0,30-0,90% de manganeso. Es el acero al carbono más duro y resistente, pero el menos dúctil. Debido al alto contenido de carbono, el acero con alto contenido de carbono generalmente se endurece y se reviene, lo que es muy resistente al desgaste.
El acero para herramientas y el acero para matrices son ciertos tipos de acero con alto contenido de carbono que se utilizan en aplicaciones donde la alta resistencia al desgaste y la tenacidad son importantes. Estos aceros contienen elementos de aleación adicionales como cromo, vanadio, molibdeno y tungsteno, que contribuyen a la formación de compuestos de carburo como el carburo de tungsteno (WC). Esto da como resultado un acero muy duro y resistente al desgaste adecuado para cortar herramientas, moldes y moldes.
El acero con alto contenido de carbono, a pesar de su excelente resistencia al desgaste, está limitado en aplicaciones donde la tenacidad y la ductilidad son importantes. La fragilidad de estos aceros los hace propensos a fracturarse y fallar bajo ciertas condiciones. Al igual que con todos los aceros, la elección del acero con alto contenido de carbono adecuado para una aplicación en particular requiere una cuidadosa consideración de las características deseadas y el entorno operativo.
Acero con alto contenido de carbono
El acero con ultra alto contenido de carbono es un tipo de acero que contiene un porcentaje muy alto de carbono, generalmente entre 1.25% y 2.0%. Este alto contenido de carbono le da al acero una dureza y resistencia al desgaste excepcionales, lo que lo hace ideal para su uso en herramientas de corte, cuchillos y otras aplicaciones que requieren afilado y durabilidad. El acero al carbono ultra alto también tiene una alta resistencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren altos niveles de resistencia y durabilidad.
Una de las características importantes del acero de ultra alto carbono es su dureza. El acero con ultra alto contenido de carbono, generalmente con una dureza de más de 60HRC, es uno de los materiales más duros disponibles. Esto los hace ideales para su uso en herramientas de corte y otras aplicaciones donde la dureza y la resistencia al desgaste son importantes. Sin embargo, esta alta dureza puede hacer que el acero con ultra alto contenido de carbono sea más quebradizo, menos dúctil y difícil de manejar que otros tipos de acero.
Otra característica importante del acero con ultra alto contenido de carbono es su resistencia al desgaste. El acero al carbono ultra alto tiene una excelente resistencia al desgaste, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con altos niveles de desgaste e impacto. Esto lo hace ideal para su uso en piezas mecánicas, engranajes y otras aplicaciones industriales donde la resistencia al desgaste es crítica. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el acero de ultra alto carbono no es adecuado para todas las aplicaciones, especialmente aquellas que requieren altos niveles de ductilidad o maquinabilidad.
Aplicaciones del acero al carbono
Acero con bajo contenido de carbono
El acero con bajo contenido de carbono se usa ampliamente en diversas aplicaciones debido a su ductilidad, tenacidad y asequibilidad. Las aplicaciones comunes del acero con bajo contenido de carbono incluyen:
- construcción: El acero con bajo contenido de carbono se utiliza a menudo en la industria de la construcción para fabricar piezas estructurales como vigas, columnas y vigas.
- automóvil: Debido a su alta resistencia y maleabilidad, se utiliza en la fabricación de piezas como carrocerías y chasis.
- pipa: El acero con bajo contenido de carbono se utiliza para fabricar tuberías para diversas aplicaciones, como suministro de agua, transporte de gas, oleoductos, etc.
- Mueble: También se utiliza en la fabricación de muebles debido a su resistencia y durabilidad.
- equipo: El acero con bajo contenido de carbono se utiliza en la fabricación de diversos electrodomésticos, como lavadoras, refrigeradores, lavavajillas, etc.
- Tratamiento: Debido a su excelente maquinabilidad y soldabilidad, se utiliza en la fabricación de una amplia gama de productos como herramientas, máquinas y equipos.
En general, el acero con bajo contenido de carbono se utiliza en una variedad de aplicaciones debido a su combinación de resistencia, durabilidad y asequibilidad.Es un material versátil.
Acero al carbono medio
El acero al carbono medio tiene una excelente resistencia y tenacidad y, a menudo, se usa en aplicaciones donde se requiere alta resistencia y resistencia al desgaste. Las aplicaciones comunes del acero al carbono medio incluyen:
- automóvil: El acero al carbono medio se utiliza en la fabricación de engranajes, cigüeñales, ejes y otras piezas debido a su alta resistencia y resistencia al desgaste.
- maquinaria: Se utiliza en la fabricación de piezas de equipos mecánicos como ejes, acoplamientos, ruedas dentadas, etc.
- construcción: El acero al carbono medio se utiliza en la construcción de estructuras como puentes y edificios debido a su resistencia y durabilidad.
- ferrocarril rastro: Debido a su resistencia al desgaste y resistencia, se utiliza en la fabricación de vías férreas y otras piezas ferroviarias.
- fecha: Debido a su dureza y tenacidad, el acero al carbono medio se utiliza para fabricar varios tipos de herramientas de corte, como cuchillos, hojas de sierra, brocas, etc.
- Springs: También se utiliza en la fabricación de piezas como muelles que requieren una alta resistencia y tenacidad.
En general, el acero al carbono medio es un material versátil que se utiliza en diversas aplicaciones donde se requiere alta resistencia, resistencia al desgaste y tenacidad.
Acero con alto contenido de carbono
Las aplicaciones comunes del acero con alto contenido de carbono incluyen:
- Herramientas de corte: El acero con alto contenido de carbono se utiliza para fabricar herramientas de corte como cuchillos, hojas de sierra y brocas debido a su dureza y resistencia al desgaste.
- Springs: Se utiliza en la fabricación de piezas como resortes que requieren alta resistencia y durabilidad, como los sistemas de suspensión de automóviles.
- automóvil: El acero con alto contenido de carbono se utiliza en la fabricación de diversas piezas de automóviles, como cigüeñales, ejes, engranajes, etc.
- carril: Debido a su alta resistencia y resistencia al desgaste, se utiliza en la fabricación de piezas ferroviarias como vías férreas.
- Cable de acero: El acero con alto contenido de carbono se utiliza en la fabricación de cables como cables de acero donde se requiere alta resistencia y durabilidad.
- construcción: Se utiliza en aplicaciones de construcción, como barras de refuerzo y cables en puentes y edificios de gran altura.
En general, el acero con alto contenido de carbono es un material especializado que se utiliza en aplicaciones donde la alta resistencia, la dureza y la resistencia al desgaste son importantes. Debido a su fragilidad y difícil manejo, no se usa tanto como los aceros de bajo y medio carbono, pero es esencial para aplicaciones específicas donde se requieren propiedades únicas.
Acero con alto contenido de carbono
El acero con ultra alto contenido de carbono se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren altos niveles de dureza, resistencia al desgaste y resistencia. Algunas aplicaciones comunes del acero con ultra alto contenido de carbono:
- Herramientas de corte: El acero con ultra alto contenido de carbono se usa comúnmente en la producción de herramientas de corte como cuchillos, hojas de sierra, brocas, etc. Su alta dureza y resistencia al desgaste lo hacen ideal para aplicaciones de corte y taladrado que requieren nitidez y durabilidad.
- Piezas de maquinaria industrial: El acero con ultra alto contenido de carbono se utiliza a menudo en la producción de piezas mecánicas como engranajes, cojinetes y ejes. Su alta resistencia y resistencia al desgaste lo hacen ideal para su uso en entornos industriales donde las piezas están expuestas a altos niveles de estrés y desgaste.
- Piezas automotrices: El acero con ultra alto contenido de carbono también se puede utilizar para fabricar piezas de automóviles, como resortes y piezas de suspensión. Su alta resistencia y tenacidad lo hacen ideal para estas aplicaciones en las que la durabilidad y la fiabilidad son importantes.
- Equipos de minería: El acero con ultra alto contenido de carbono se usa a menudo en maquinaria minera, como taladros y herramientas de corte. Su alta dureza y resistencia al desgaste lo hacen ideal para su uso en entornos mineros hostiles donde los equipos están expuestos a altos niveles de desgaste e impacto.
- instrumento musical: El acero con ultra alto contenido de carbono se utiliza a veces en la fabricación de instrumentos musicales como guitarras y platillos. Su alta densidad y sus propiedades acústicas únicas lo hacen ideal para aquellas aplicaciones en las que el tono y la resonancia son importantes.
En general, el acero con alto contenido de carbono es un material versátil adecuado para una amplia gama de aplicaciones en las que la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia son importantes. Sus propiedades únicas lo convierten en un material valioso en muchos entornos industriales y de fabricación.
Características de los diferentes grados de acero al carbono
| amable | Nombre de Aishi/ASTOM | Contenido de carbono (% en peso) | Resistencia a la tracción (MPa) | Límite elástico (MPa) | Ductilidad (tasa de elongación a 50 mm) |
| Ultra bajo | 1010 | 0.10 | 325 | 180 | 28 |
| Bajo | 1020 | 0.20 | 380 | 205 | 25 |
| Bajo | A36 | 0.29 | 400 | 220 | 23 |
| Bajo | A516 Grado 70 | 0.31 | 485 | 260 | 21 |
| Moderado | 1030 | 0.27 – 0.34 | 460 | 325 | 12 |
| Moderado | 1040 | 0.37 – 0.44 | 620 | 415 | 25 |
| Alto | 1080 | 0.75 – 0.88 | 924 | 440 | 12 |
| Ultra alto | 1095 | 0.90 – 1.04 | 665 | 380 | 10 |