Acero: definición, composición, propiedades y tipos

Acero: guía completa sobre definición, composición, propiedades y tipos. Descubre sus aplicaciones, resistencia y por qué difiere del hierro.

El acero es hierro mezclado con carbono y quizás otros metales. Es más duro y fuerte que el hierro. El hierro con más del 1,7% de carbono en peso se denomina hierro fundido. El acero es diferente del hierro forjado, que tiene poco o ningún carbono.

Composición

El componente principal del acero es el hierro, al que se añade carbono en cantidades que típicamente oscilan entre unas trazas (≈0,02%) y alrededor del 2% en peso. La cantidad de carbono y la presencia de otros elementos determinan las propiedades finales.

• Carbono (C): aumenta la dureza y la resistencia, pero reduce la ductilidad si se abusa de él.
• Elementos aleantes comunes:
  • Manganeso (Mn): mejora la resistencia y la temple; actúa como desoxidante.
  • Cromo (Cr): aumenta la dureza y la resistencia a la corrosión (clave en aceros inoxidables).
  • Níquel (Ni): mejora la tenacidad y la resistencia a bajas temperaturas.
  • Molibdeno (Mo): incrementa la resistencia a alta temperatura y la dureza.
  • Vanadio (V), Titanio (Ti), Nitrógeno (N): refinan la estructura de grano y aumentan resistencia.
  • Silicio (Si): desoxidante; influye en la resistencia magnética y eléctrica.

Propiedades

• Mecánicas: resistencia a la tracción, límite elástico, dureza, ductilidad y tenacidad. Estas propiedades pueden ajustarse mediante composición y tratamientos térmicos.
• Físicas: buena conductividad térmica y eléctrica relativa; la mayoría de los aceros son magnéticos (excepto algunos inoxidables austeníticos).
• Químicas: la resistencia a la corrosión depende de la aleación (p. ej., el Cr aporta resistencia y forma una película pasiva).
• Trabajabilidad: capacidad de conformado por laminado, forja, estampado o soldadura; varía según el tipo de acero.

Tipos de acero

Existen muchas clasificaciones, pero una distinción práctica es entre:

• Acero al carbono: contiene principalmente hierro y carbono; se subdivide en bajo, medio y alto carbono según el % de C.
  • Low carbon (bajo carbono): buena ductilidad y facilidad de soldado; se usa en estructuras, chapa, tornillería ligera.
  • Medium y high carbon: mayor dureza y resistencia; usado en ejes, resortes, herramientas simples.
• Aceros aleados: contienen otros elementos para propiedades específicas (resistencia, temple, resistencia a altas temperaturas).
• Aceros inoxidables: aleaciones con >10,5% Cr que ofrecen alta resistencia a la corrosión. Subtipos:
  • Austeníticos (p. ej. 304, 316): no magnéticos, buena ductilidad y resistencia a la corrosión.
  • Ferríticos y martensíticos: varían en dureza, ductilidad y respuesta al tratamiento térmico.
  • Duplex: mezcla de fases ferrita-austenita con mayor resistencia y mejor comportamiento a la corrosión por esfuerzos.
• Aceros para herramientas: alto contenido de carbono y elementos como Cr, W o V; mantienen dureza a altas temperaturas.
• Aceros fundidos (hierro fundido): con >1,7% C (según la definición inicial), tienen microestructura y propiedades distintas (por ejemplo, hierro gris, dúctil, blanco).
• Microaleados y HSLA: diseñados para alta resistencia con buen procesamiento y menor peso en estructuras.

Tratamientos térmicos y procesos

• Recocido (annealing): suaviza el acero, mejora la ductilidad y alivia tensiones.
• Normalizado: refine la estructura de grano y mejora propiedades mecánicas uniformes.
• Temple y revenido (quench & temper): aumentan dureza y resistencia; el revenido reduce fragilidad.
• Carbonitruración, cementación, nitruración: procesos superficiales para endurecer la capa exterior manteniendo un núcleo tenaz.
• Procesos de fabricación: fabricación primaria (alto horno + convertidor básico, horno de arco eléctrico), colada continua, laminación en caliente y en frío, forja, estampado y soldadura.

Aplicaciones

• Construcción civil: vigas, perfiles, refuerzos, puentes.
• Automoción y transporte: carrocerías, chasis, componentes de motor.
• Maquinaria y herramientas: engranajes, ejes, herramientas de corte.
• Electrodomésticos y utensilios: chapa, recipientes, cubertería (inoxidable).
• Industria energética y petroquímica: tuberías, recipientes a presión y estructuras resistentes a alta temperatura.
• Medicina y alimento: aceros inoxidables específicos por su higiene y resistencia a la corrosión.

Normas y grados

Los aceros se designan y clasifican según normas internacionales (AISI/SAE, EN, ASTM, JIS). Estas designaciones indican composición química y propiedades mecánicas; por ejemplo, el acero inoxidable 304 o el acero AISI 1018 en aceros al carbono.

Reciclaje y sostenibilidad

El acero es uno de los materiales más reciclados del mundo. Puede reciclarse repetidamente sin pérdida significativa de sus propiedades, lo que reduce la extracción de mineral y el consumo energético. La producción moderna combina chatarra en hornos eléctricos y procesos más limpios para disminuir la huella ambiental.

Consejos prácticos

• Al escoger un acero, considere la combinación de resistencia, ductilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión según la aplicación.
• Para piezas sometidas a desgaste superficial, valore tratamientos de superficie (carburación, nitruración, recubrimientos).
• En ambientes corrosivos, prefiera aceros inoxidables adecuados o protecciones (pinturas, galvanizado, recubrimientos).

Tipos de acero

Hay miles de tipos de acero. Cada tipo se compone de diferentes elementos químicos.

Todos los aceros tienen algunos elementos que tienen un efecto negativo, como el fósforo (P) y el azufre (S). Los fabricantes de acero eliminan la mayor cantidad posible de P y S.

Los aceros al carbono simples están compuestos únicamente por hierro, carbono y elementos no deseados. Se dividen en tres grupos generales. El acero al carbono liso con 0,05 a 0,2% de carbono no se endurece cuando se enfría rápidamente. Su soldadura es sencilla, por lo que se utiliza en la construcción naval, calderas, tuberías, alambres para cercas y otros fines en los que el bajo coste es importante. Los aceros lisos se utilizan para muelles, engranajes y piezas de motor. El acero al carbono liso, con un contenido de carbono de entre el 0,45 y el 0,8%, se utiliza para artículos muy duros, como cizallas y máquinas herramienta.

Los aceros aleados son aceros al carbono con metales como el boro (B), el manganeso (Mn), el cromo (Cr), el níquel (Ni), el molibdeno (Mo), el wolframio (W) y el cobalto (Co). Éstos confieren otras propiedades que el acero al carbono normal. Los aceros aleados se fabrican para fines especializados. Por ejemplo, se puede añadir cromo para fabricar acero inoxidable, que no se oxida con facilidad, o se puede añadir boro para fabricar un acero muy duro que tampoco es frágil.

 
Cuerda o cable de acero, formado por muchos hilos finos de acero  

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