CAPITULO 12: El Acero

** EL ACERO **

I. EL ACERO

El término acero sirve comúnmente para denominar, en ingeniería metalúrgica, a unamezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,14 % se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal duro y relativamente dúctil, condiámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1535 °C y punto de ebullición2740 °C.

• Aleación de Fe y C (~0.05,2%)
• Puede contener otros elementos como Mn, Ni, Nb, Cr, V, P, S, Si, Cu, etc.
• Porcentaje y lementos de aleación pueden modificar propiedades del acero.
• carbono equivalente.

1.1. ALEACIONES 

 ELEMENTOS:

• COBRE: 

Efecto: Mejora resistencia a corrosión atmosférica.

• MANGANESO:

Efecto: Desoxidantes, neutralizante, azufre, facilitando trabajo en caliente, mejora la resistencia.

• SILICIO: 

Efecto: Se emplea como desoxidante y actúa como endurecedor en el acero de aleación.

• FÓSFORO Y AZUFRE:

Efecto: Perjudican la tenacidad del acero

1.2. VENTAJAS DEL ACERO

• Alta resistencia
• Uniformidad y homogeneidad
• Rango elástico amplio
• Durabilidad
• Ductilidad y tenacidad
• Rapidez de construcción
• Reciclabilidad

1.3. PROCESO DE FABRICACIÓN

PROCESOS DE LAMINACIÓN:

Proceso de Fabricación Procesos de laminado en caliente 

• Laminado en caliente tradicional. 

• Laminación controlada. 

   – Laminado de normalización (N) 

   – Laminación termomecánica controlada 

      * Enfriamiento acelerado 

      * Temple y autorrevenido

1.4. PROPIEDADES DEL ACERO

A. PROPIEDADES FÍSICAS

Propiedades metálicas características 

• buena ductilidad (o maleabilidad).
• conductividad térmica elevada.
• conductividad eléctrica elevada.
• brillo metálico.

Resistencia a la Corrosión

• Corrosión: pérdida de sección debido a reacciones químicas o electroquímicas con medioambiente. 
• Resistencia depende de: Composición química

B. PROPIEDADES MECÁNICAS

Resistencia a la fractura (tenacidad) 

• Imperfecciones son microgrietas. 
• Inclusiones y dislocaciones dependen de la composición, el proceso de laminación y el tratamiento térmico.
• Grietas generan concentración de tensiones.
• Existe longitud crítica de grieta que inicia la propagación de la grieta
• Dureza: Resistencia a penetración superficial. 

– Métodos de ensayo

* Dinámicos: ensayo de dureza al impacto y ensayo de dureza Shore

* Estáticos: ensayo Brinell, ensayo Vickers y ensayo Rockwell

C. FACTORES

• Composición química
• Tratamiento térmico
• Estado de esfuerzos
• Historia de deformaciones
• Temperatura
• Velocidad de carga (deformación)

1.5. TIPOS DE ACERO

CLASIFICACIÓN SEGÚN COMPOSICIÓN 

• Aceros al carbono 

Contienen diversas cantidades de C y menos del 1,65% de Mn, el 0,60% de Si y el 0,60% de Cu. Ejemplo: A36

• Aceros aleados 

Contienen V, Mo y otros, además de cantidades mayores de Mn, Si y Cu que los aceros al carbono. Ejemplo: A514

• Aceros de baja aleación y alta resistencia 

Contienen cantidades menores de aleación. Tratados para obtener resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Ejemplo: A572, A992.

• Aceros inoxidables 

Contienen Cr, Ni y otros para resistir oxidación.

1.6.TIPOS DE ELEMENTOS DE ACERO ESTRUCTURAL

II. USOS DEL ACERO

2.1 ACERO GRADO 60°

A. ACEROS AREQUIPA

• DENOMINACIÓN:

 Fierro Corrugado ASTM A615-GRADO 60.

• DESCRIPCIÓN: 

Barras de acero rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.

• USOS: 

Se utilizan en la construcción de edificaciones de concreto armado de todo tipo: en viviendas, edificios, puentes, obras industriales, etc.

• NORMAS TECNICAS:

Composición Química, Propiedades Mecánicas y Tolerancias dimensionales:

- ASTM A615 Grado 60

- Norma Técnica Peruana 341.031 Grado 60.

- Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú.

• PRESENTACION: 

Se produce en barras de 9 m y 12 m de longitud en los siguientes diámetros: 6 mm, 8 mm, 3/8", 12 mm, 1/2", 5/8", 3/4", 1" , 1 3/8". Previo acuerdo, se puede producir en otros diámetros y longitudes requeridos por los clientes.

Se suministra en paquetes de 2 toneladas y en varillas. Las barras de 6 mm también se comercializan en rollos de 550 Kg.

• BENEFICIOS:

1. Para las viviendas y construcciones del Perú, ofrecen gran seguridad frente a los sismos porque cumplen todas las exigencias delReglamento Nacional de Edificaciones del Perú y son fabricadas con la más avanzada tecnología, bajo un estricto control de calidad.
2. Sus buenas corrugas aseguran una gran adherencia al concreto haciendo que las construcciones sean más fuertes.
3. Aceros Arequipa asegura que el 100% de las barras tengan el peso y medidas exactas.

• FICHA TÉCNICA:

B. SIDER PERÚ

Barras de Construcción

• Descripción: 

Son barras rectas de acero cuyos resaltes permiten una alta adherencia con el concreto.Cumplen con la norma ASTM A615. Antisísmica Grado 60.

Norma NTP 341.031-2008 especificación normalizada para barras de acero con resaltes y lisas para hormigón (concreto) armado.

• Aplicación: 

En el sector de la construcción, como refuerzo de concreto en estructuras con diseño sismo resistente. 

• Características Dimensiones:

• Ficha técnica:

• Estructuras de marco: Edificios, torres, puentes, galpones.

• Cáscaras y membranas: Estanques, silos, calderas, cascos de barco.

• Estructuras suspendidas: Puentes, techos.

III. ENSAYOS MECÁNICOS DEL ACERO

Cuando un técnico proyecta una estructura metálica, diseña una herramienta o una máquina, define las calidades y prestaciones que tienen que tener los materiales constituyentes. 

Como hay muchos tipos de aceros diferentes y, además, se pueden variar sus prestaciones con tratamientos térmicos, se establecen una serie de ensayos mecánicos para verificar principalmente la dureza superficial, la resistencia a los diferentes esfuerzos que pueda estar sometido, el grado de acabado del mecanizado o la presencia de grietas internas en el material , lo cual afecta directamente al material pues se pueden producir fracturas o hasta roturas...