acero

1. Propiedades del Acero
Ricardo Herrera Mardones
Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile
Santiago, Chile
Octubre de 2006

2. CONTENIDO
Propiedades del Acero
1. Introducción
2. Proceso de fabricación
3. Propiedades del acero
4. Tipos de acero
5. Tipos de miembros de acero
6. Usos del acero

3. 1. Introducción
• 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 elementos de aleación pueden modificar
propiedades del acero.
• Carbono Equivalente
(CE%) = C% + (Mn%/6) + ((Cr%+Mo%+V%)/5)
+ ((Ni%+Cu%)/15)
¿QUE ES EL ACERO?

4. 1. Introducción
Elemento Efecto
COBRE Mejora resistencia a corrosión atmosférica.
MANGANESO Desoxidante, neutraliza azufre, facilitando
trabajo en caliente. Mejora la resistencia
SILICIO Se emplea como desoxidante y actúa como
endurecedor en el acero de aleación.
FOSFORO Y AZUFRE Perjudican la tenacidad del acero
ALEACIONES

5. 1. Introducción
• Alta resistencia
• Uniformidad y homogeneidad
• Rango elástico amplio
• Durabilidad
• Ductilidad y tenacidad
• Rapidez de construcción
• Reciclabilidad
VENTAJAS DEL ACERO

6. 2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
CONVERTIDOR DE OXIGENO
DE ALTO HORNO

7. 2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
CONVERTIDOR DE OXIGENO
DE ALTO HORNO

8. 2. Proceso de Fabricación HORNO DE ARCO
ELECTRICO

9. 2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
AFINO DEL ACERO
Y LAMINACION

10. 2. 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
PROCESOS DE
LAMINACION

11. 4. Propiedades del acero
• Estructura cristalina
PROPIEDADES
FISICAS
Cristal cúbico de
malla centrada
Cristal cúbico de
cara centrada

12. 4. Propiedades del acero
Propiedades metálicas características
• buena ductilidad (o maleabilidad).
• conductividad térmica elevada.
• conductividad eléctrica elevada.
• brillo metálico.
PROPIEDADES
FISICAS

13. 4. Propiedades del acero
Resistencia a la Corrosión
• Corrosión: pérdida de sección debido a reacciones
químicas o electroquímicas con medioambiente.
• Resistencia depende de:
– Composición química
PROPIEDADES
FISICAS

14. 4. Propiedades del acero
Ensayo a tracción
PROPIEDADES
MECANICAS

15. 4. Propiedades del acero PROPIEDADES
MECANICAS
Acero dulce Acero de alta resistencia
Fyd

16. 4. Propiedades del acero PROPIEDADES
MECANICAS
Curva idealizada esfuerzo-deformación del acero
s
e
Rango elástico
Rango plástico
eu
Fyd
Fys
Fu
Endurecimiento
por deformación
E

17. 4. Propiedades del acero
• Módulo de Young
E = 200000 MPa
• Modulo de Poisson
– Elástico
n = 0.3 (aumento de volumen)
– Plástico
n = 0.5 (volumen constante)
PROPIEDADES
MECANICAS

18. 4. Propiedades del acero
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
PROPIEDADES
MECANICAS

19. 4. Propiedades del acero
Máquina de Ensayo Charpy
PROPIEDADES
MECANICAS
Probeta

20. 4. Propiedades del acero
• Dureza:
Resistencia a penetración superficial.
– Métodos de ensayo
• Dinámicos: ensayo de dureza al impacto y ensayo de dureza Shore
• Estaticos: ensayo Brinell, ensayo Vickers y ensayo Rockwell
PROPIEDADES
MECANICAS

21. 4. Propiedades del acero
• Composición química
• Tratamiento térmico
• Estado de esfuerzos
• Historia de deformaciones
• Temperatura
• Velocidad de carga (deformación)
FACTORES

22. 4. Propiedades del acero
• Estado multiaxial de esfuerzos
Von Mises:
FACTORES
ESTADO DE ESFUERZOS

23. 4. Propiedades del acero FACTORES
HISTORIA DEFORMACIONES
s
e
“Strain aging”
Ductilidad después de endurecimiento
por deformación y “strain aging”
Endurecimiento
por deformación
A
B
C

24. 4. Propiedades del acero FACTORES
TEMPERATURA

25. 4. Propiedades del acero FACTORES
VELOCIDAD DE CARGA

26. 4. Tipos de Acero
• 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.
CLASIFICACION
SEGUN COMPOSICION

27. 5. Tipos de elementos de acero estructural
Perfiles Laminados
Angulo Te Canal Perfil W
Barra Placa

28. 5. Tipos de elementos de acero estructural
Perfiles plegados (en frío)
Tubo circular Tubo rectangular
Perfiles plegados y soldados

29. 6. Usos del acero
• Estructuras de marco: edificios, torres, puentes,
galpones.

30. 6. Usos del acero
• Cáscaras y membranas: estanques, silos, calderas,
cascos de barco.

31. 6. Usos del acero
• Estructuras suspendidas: puentes, techos.