Clasificación de aceros: Estructural, forjado, austenítico, SAE, y ASTM

Aprende la clasificación básica de aceros en la construcción

Clasificación de aceros: Estructural, forjado, austenítico, SAE, y ASTM

En este resumen aprenderás lo esencial sobre la clasificación de aceros para la construcción de estructuras metálicas.

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Metales y No Metales 

Vamos a empezar con lo básico y hacer una separación de los elementos los cuales se clasifican en metales y no metales.

Los No Metales: Algunos ejemplos de no metales comprenden el hidrógeno, oxígeno o carbono. Estos componentes poseen características muy distintas a los metales y se hallan en una extensa variedad de compuestos.

Los metales: son sustancias elementales que en su estado sólido son cristalinos y se encuentran de forma natural en los minerales. 

Por lo general son buenos conductores de la electricidad y el calor y tienen una alta ductilidad y maleabilidad. Algunos ejemplos de metales incluyen el hierro, aluminio y cromo.

Probablemente lo viste en la Escuela Preparatoria o Secundaria en la tabla periódica donde se organizan de acuerdo a ciertas características.

Tabla periodica de elementos

La tabla periódica vigente y muy indispensable

Asimismo, la tabla periódica es una herramienta muy valiosa para comprender las propiedades de los elementos y cómo interactúan entre ellos. En ella se nos presenta información como un símbolo químico, número atómico y nombre.

Por otro lado, es relevante está información para comprender su comportamiento de estructura cristalina individual y en combinación con otros elementos, lo que explica mucho su comportamiento a nivel de metalurgia de materiales y metalurgia de soldadura.

 

Fusión de elementos metálicos

Fusión de elementos metálicos.

Estos componentes al fusionarse crean una aleación que es un compuesto que contiene una combinación de dos o más metales o no metales y tiene características diferentes a sus metales base, como por ejemplo: mayor fortaleza o ligereza.

Asimismo,una de las combinaciones más conocidas es la formada por hierro y carbono.

El acero es una aleación de hierro (Fe) y carbono (C), en proporciones que varían entre 0.02% y 2%. Estos elementos son los que lo crean.

El material puede tener diferentes propiedades como dureza, elasticidad, maleabilidad, ductilidad o resistencia, dependiendo del tratamiento que se le dé.

No obstante, estos no son los únicos componentes que la forman, también la forman manganeso, fósforo, silicio entre otros.

Es decir, todos estos componentes se fusionan ya sea porque están presentes de manera intencional o no y se mezclan hasta un punto de fusión.

Eso nos lleva a preguntarnos… 

¿Qué es el acero?

Este material puede ser localizado con facilidad en la corteza terrestre y está compuesto por una aleación de hierro y carbono

La fusión de estos dos elementos produce un producto de gran resistencia y elasticidad. Este material puede ser encontrado en una variedad de formas y presentaciones.

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Tipos de Aceros 

Para comprender mejor los tipos de aceros encontramos que  se ubican según su  clasificación y  porcentaje de carbono como se ha mencionado. 

Asimismo, se clasifican A, B, C y D, dependiendo del % de carbono. Pero ¿qué sucede cuando el contenido de carbono que se agrega es mayor al 2%? Pues que este ya no se clasifica como un acero, sino como un hierro colado

Es decir que en esta fase todo lo que está después del 2% de carbono es hierro colado. Siguiendo la misma línea, el hierro colado es uno de los materiales ferrosos más utilizados y contiene más de 2% de carbono y más de 1% de silicio, así como fósforo, manganeso y azufre.

Con una aleación adecuada, los hierros colados pueden tener una resistencia a la corrosión igual a la de los aceros inoxidables y las aleaciones a base de níquel en muchos servicios.

Estos se clasifican en hierro colado dúctil, hierro colado gris, hierro colado maleable, hierro colado blanco, de grafito o aleaciones de hierro colado.

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Aleaciones de acero: una introducción

En distintos porcentajes, que van desde el 0.02% hasta el 2% de carbono, se forman los diversos tipos de aceros. 

Este porcentaje de carbono es una unidad de medida para clasificarlos y nombrarlos como aceros de bajo carbono, aceros suaves, aceros de medio carbono y aceros de alto carbono, con rangos específicos para cada tipo.

Asimismo, se diferencian de otros tipos de aceros con distintos componentes y proporciones que entran en otra categoría, como los aceros al silicio o los aceros inoxidables.

Para entender mejor el acero, es necesario conocer algo llamado diagrama de fase hierro-carbono, que muestra la fase en la que se encuentra el acero en diferentes temperaturas y porcentajes añadidos de carbono.

Representan una característica y reciben un nombre según el Acero

Estas etapas tienen una denominación y simbolizan una particularidad y conducta del acero, el cual está relacionado con la estructura cristalina previamente mencionada.

 En él se pueden observar las diferencias de estructura a nivel de grano del acero en función de su temperatura y porcentaje de carbono, ya sea que se forme austenita, ferrita, cementita u otro tipo de etapa.

Tiene un alto costo al ser muy demandado en las industrias anteriormente mencionadas. Es más pesado y más difícil de manejar y aunque sea fácil de limpiar no quedará exento de presentar manchas por el polvo o la suciedad.

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Formatos del Acero

Siendo conocidos y utilizados el acero al carbono, el acero galvanizado y el acero inoxidable. Aunque a primera vista los tres podrían tener una apariencia similar, lo cierto es que son muy diferentes. Así que vamos a compararlos.

El acero al carbono es una aleación principalmente entre el carbono y el hierro, aunque también suele contener silicio y manganeso. Este tipo de acero presenta en su composición ciertas cantidades de elementos como azufre, fósforo, oxígeno e hidrógeno, los cuales son considerados impurezas debido a que son difíciles de retirar del proceso de producción.

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¿Acero Galvanizado, qué es? 

El acero galvanizado es una clase de acero revestido con múltiples capas de zinc. Este revestimiento de zinc protege al acero de la corrosión, lo que lo convierte en un material más duradero y resistente.La fabricación de componentes industriales y la edificación son algunas de las innumerables aplicaciones del acero galvanizado.

Asimismo,en la producción de acero galvanizado primero se fabrican las piezas individuales de acero en la forma requerida, como llaves, clavos, láminas, anillas, tubos, alambre, etc. Luego se emplea una técnica de galvanización, como la galvanización por inmersión o la electrogalvanización.

La galvanización por inmersión es el método más habitual y consiste en sumergir el acero en zinc fundido.

En la inmersión se produce una reacción química que genera enlaces permanentes entre el zinc y el acero. En el núcleo queda únicamente acero, seguido por capas combinadas de acero y zinc, y en las capas externas solo hay zinc al enfriarse.

¿Acero Inoxidable,  qué es ?

El acero inoxidable es una combinación de acero con un mínimo del 10% al 12% de cromo en peso.  Puede incluir otros metales, tales como :  molibdeno, níquel y tungsteno

El cromo u otros metales aleantes que contiene el acero inoxidable tienen una gran afinidad por el oxígeno y reaccionan con él para formar una capa protectora, evitando así la corrosión del hierro.

A principios del siglo XX se descubrió que añadir cierta cantidad de cromo al acero común lo hacía altamente inmune a la oxidación y a la suciedad, además de darle un aspecto brillante. Así se creó el acero inoxidable.

Ventajas del Acero al carbono

Un beneficio de este tipo de acero es su solidez. Es ampliamente utilizado en la industria de la construcción, donde a menudo se combina con el cemento para erigir estructuras robustas. 

También se utiliza en la fabricación de diversas piezas no expuestas a la intemperie en el sector automotriz, línea blanca e incluso juguetes.

Desventajas del Acero al carbono

Inconvenientes como su baja maleabilidad lo que provoca que se deforme o agriete con facilidad. También es propenso a la corrosión, hecho que hace que muchas veces sea pintado o galvanizado. Aquí entra nuestro segundo tipo de acero, el Acero Galvanizado.

Asimismo,este es un metal que, como su nombre lo indica, está galvanizado o se ha recubierto por otro metal, en este caso de zinc. 

Esto le otorga al acero la propiedad de resistir de mejor manera la corrosión, siendo utilizado principalmente en ambientes con alta predisposición a la humedad.

En la misma línea, otras ventajas importantes de este tipo de acero son un periodo de vida más duradero, precio accesible, fácil manejo de transporte e instalación, ligereza y por lo que es usado para la fabricación de cables, tornillos, canaletas, alambres, perfiles de construcción, mobiliario e incluso láminas para techo

Dentro de sus inconvenientes debes tomar en cuenta que no es un buen aislante acústico por lo que generará mucho ruido especialmente en temporada de lluvias y se utiliza como cubierta.

¿Acero estructural, qué es, características y elementos ?

Es un conjunto de aceros diseñados para construir estructuras de edificios y piezas para máquinas. La estructura se basa en un armazón o esqueleto que tiene como pieza columnas y vigas de acero.

Por otro lado, es importante acotar que el American Institute of Steel Construction (AISC) es la entidad encargada de investigar las normas para el diseño y construcción de estructuras de acero. 

Asimismo,el acero es una aleación que se obtiene principalmente de la unión del hierro y el carbono. También contiene otros componentes como el silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que aunque están en cantidades mínimas, son los que finalmente le otorgan distintas propiedades.

¿Qué es el acero  austenítico ?

Los aceros austeníticos contienen austenita como su principal estructura cristalina.

Los aceros inoxidables austeníticos se categorizan como “aceros inoxidables de cromo-níquel” debido a que contienen cromo, el elemento principal que otorga la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, y níquel, que estabiliza la austenita, como componentes principales.

También hay una clase de acero austenítico de alta resistencia que tiene la propiedad de inducir la transformación martensítica cuando se somete a una deformación plástica. Generalmente, se le da un tratamiento térmico de solución para su uso práctico.

Posee excelente ductilidad y bajo grado de fragilidad incluso en entornos criogénicos.Incluso en un ambiente de elevada temperatura, la reducción de la resistencia es mínima en comparación con otras variedades de acero inoxidable.

¿Acero forjado, que es, tipos y características  ?

El acero forjado es un material obtenido de la combinación de hierro y carbono que logramos mediante la aplicación de presiones extremadamente elevadas. Cuando se calienta el acero a la temperatura de forjado, se vuelve maleable y flexible, permitiendo moldearlo en la forma que necesitemos aplicando la presión adecuada. 

Mediante estos métodos de procesamiento y la forja de acero, se puede dar forma permanente a una pieza de acero sin que se agriete. 

El acero forjado posee una estructura de grano más fina, menos porosidad en la superficie, mayor resistencia a la tracción y al desgaste, así como una ductilidad superior a cualquier otro procesamiento de acero.

¿Cuáles son las variedades de acero forjado que hay? 

Podemos hacer una categorización de la forja de acero en tres grupos distintos según la temperatura de moldeado:

Moldeado en caliente de acero

Esto es posible a una temperatura entre 950° y 1250º Celsius, arriba de la temperatura de recristalización. Produce una buena plasticidad y necesita bajas fuerzas de conformado.

Moldeado templado de acero 

La temperatura de forjado está entre 750 y 950º Celsius. Esta temperatura lleva a una ductilidad limitada y necesita fuerzas de conformado superiores a las del forjado en caliente. 

Una gran ventaja es que se encuentra en un punto intermedio entre el forjado en caliente y el forjado en frío, lo que le otorga una mayor versatilidad.

Moldeado en frío de acero

La temperatura de forjado está en “condiciones ambientales”, con una temperatura que llega hasta 150º Celsius. El resultado de este tipo de forjado es una baja plasticidad y requiere altas fuerzas de conformado. Una gran ventaja es que permite una mejor conservación del material y un acabado superficial superior.

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El Uso que se le puede dar con sus especificaciones 

Lo interesante de entender estas proporciones es el uso que se les puede dar, así como la identificación de sus especificaciones.

Las cuales nos permiten conocer de acuerdo a las proporciones de elementos y tratamientos térmicos como es su comportamiento metalúrgico .Comprender los efectos de la soldadura, su correcta aplicación y clasificación.

Por otro lado, regresando al asunto de los aceros al carbón y ya conociendo el porcentaje de carbono y la clasificación de ellos de acuerdo a este,que a un acero al carbono se le puede ahora agregar más elementos y clasificar como:

  • Un acero aleado, el cual se forma cuando el acero al carbono se combina con cualquier otro elemento de aleación en proporciones entre 1% y 50 %.
  •  Al mejorar sus características termodinámicas y mecánicas, se optimizan sus propiedades.

Los componentes más utilizados son el selenio, manganeso, silicio, plomo, cromo, molibdeno, boro, vanadio y el níquel.

Forman así aceros al carbono de baja aleación y aceros al carbono de alta aleación.

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Especificaciones del material 

Habiendo entendido cómo se clasifican los aceros al carbón y que al adicionarles ciertos elementos se convierten en aceros aleados.

A continuación debemos ahora comprender que esto es de manera general, sin embargo en la práctica los aceros no los encontramos de esta manera.

Es decir, cuando vamos a soldar un material, o fabricar una pieza o al realizar una compra no vamos a pedir un acero al bajo carbono lo que se debe es conocer la especificación del material

Y esta nos la define la entidad que desarrolla esta especificación.

En nuestro caso, puedes asesorarte con nosotros en 3G Aceros

Clasificación de aceros: Estructural, forjado, austenítico, SAE, y ASTM

Organizaciones Internacionales de Normalización

Aquí hacemos una pausa para mencionar que existen Entidades Internacionales de Estandarización cuyo propósito es la creación de regulaciones, criterios o pautas para garantizar la calidad, seguridad y eficacia de productos y servicios.

Algunas de las cuales puede ser la ASTM, SAE, DIN e ISO por mencionar algunas.

A continuación, exploremos un poco la clasificación SAE, que utiliza una descripción de 4 dígitos, en la que los dos primeros indican el tipo de elemento según su clasificación. Los dos últimos dígitos indican el porcentaje de este material en su composición.

Esta clasificación es bastante simple ya que, como podemos ver, un acero que comienza con el dígito 10 es un acero al carbono.

Entonces un acero SAE 1005 al 1010 es un acero al bajo carbono, un SAE 1016 al 1030 un acero dulce y así sucesivamente .Y estos aceros se usan ya transformados en barras, placas, etc

Aceros Aleados

Por otro lado, tenemos también Aceros aleados al níquel, al cromo y níquel, el molibdeno, por mencionar algunos. Los cuales se usan en tornillería, flechas, cigüeñales, u otros comerciales, pero esta no es la única manera de clasificar los aceros .

Existe otro organismo llamado ASTM que desarrolla sus propias especificaciones y que en muchos casos es similar o no a las SAE y que describe la proporción de elementos y cuales para un acero por ejemplo : 

  • ASTM A-36 o un ASTM A-307 junto con más información como tratamiento térmico.

En este caso se requiere revisar las proporciones de elementos para poder comprender qué tipo de acero es.

Acero al Carbono vs Acero Inoxidable

Los componentes a menudo parecen ser muy similares. Por ejemplo, estos dos aparentemente son idénticos, pero en realidad son bastante distintos. Uno está hecho de acero al carbono y el otro de acero inoxidable. 

Normalmente el acero al carbono necesita ser protegido contra la corrosión, por eso frecuentemente se encuentra pintado o galvanizado. 

El acero inoxidable, sin embargo, no necesita que se le aplique ninguna protección. Resistente y duradero, mantendrá muy buena apariencia año tras año aún a pesar del más duro trato.

Un ejemplo seria: tenemos un chico con monopatín que siempre elige la misma ruta y desciende por los mismos dos barandales todos los días. 

Estos dos barandales son aparentemente similares y cumplen la misma función, pero en realidad solamente uno superará la prueba del paso del tiempo porque sólo uno está hecho de acero inoxidable.

Resistencia a la corrosión

¿Cómo es posible que el acero inoxidable permanezca brillante y en tan buenas condiciones?  Examinemos con mayor detenimiento el acero inoxidable.

Todos los aceros son aleaciones de hierro. Añadiendo cromo al hierro creamos el acero inoxidable. 

El cromo reacciona con el oxígeno del aire para crear una capa delgada e invisible que protege al acero inoxidable. Si se daña la superficie, esta capa se regenera y mantiene al acero resistente a la corrosión y sin cambios.Este proceso se denomina auto pasivación. 

En cambio, sin cromo no hay auto pasivación. Así que cuando cualquier capa protectora del acero al carbono llega a dañarse, el propio acero reacciona con el oxígeno formando óxido muchas veces con devastadoras consecuencias. 

Por el contrario, el acero inoxidable sigue siendo duradero, atractivo y funcionando y desempeña un papel muy importante en nuestra vida cotidiana.

Para cumplir con requerimientos específicos, muchos aceros inoxidables incluyen níquel y molibdeno. Por otro lado,el acero inoxidable para la industria, para el hogar, por su resistencia, por su belleza de por vida y para el futuro.

Acero al Carbono vs Acero Galvanizado vs Acero Inoxidable ¿Cuál debo elegir?

Si estás buscando el material adecuado para tu proyecto y te has topado con la existencia de tres tipos diferentes de acero, no te preocupes. 

Has llegado al lugar indicado. Al finalizar la visualización de este artículo, te habrás convertido en un experto en la materia y conocerás en profundidad las principales características y diferencias entre el acero inoxidable, acero galvanizado y

acero al carbono.

Y así llegamos a las  ….

Conclusiones 

En este artículo hemos proporcionado información precisa y detallada sobre la clasificación de aceros para la construcción de estructuras metálicas y se explica la diferencia entre metales y no metales. También se mencionan las propiedades de los aceros al carbono, galvanizado e inoxidable y cómo se clasifican según su contenido de carbono y otros elementos. 

En resumen, el artículo proporciona información esencial sobre todo del aceros y sus usos en la construcción.

Esperamos que te haya sido muy útil para tu decisión.

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Resumen
Clasificación de aceros: Estructural, forjado, austenítico, SAE, y ASTM
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Clasificación de aceros: Estructural, forjado, austenítico, SAE, y ASTM
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En este resumen aprenderás lo esencial sobre la clasificación de aceros para la construcción de estructuras metálicas.
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