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Hay básicamente 3 grados de acero (tipos de acero) que se utilizan cuando se trata de la fabricación de productos:

1. Acero al carbono
2. Acero de aleación
3. Acero inoxidable

Cada uno de estos grados de acero se compone de diferentes cantidades de hierro y carbono (los elementos básicos del acero), así como de aleaciones adicionales en algunos casos. Exploremos estos tipos de acero en detalle…

¿Qué grados de acero elegir?

Al seleccionar el metal adecuado para su trabajo, hay varios factores que debe considerar:

• Dureza- capacidad de resistir la abrasión, pero también dificultad para ser cortado o perforado
• Resistencia- la cantidad de fuerza necesaria para deformar el metal
• Dureza- capacidad de resistir la tensión (y no romperse)
• Maleabilidad- la capacidad del metal para deformarse
• Soldabilidad- capacidad de ser soldado (es una función del punto de fusión, la conductividad térmica, etc.)

Descargue una hoja de cálculo completa que explica los grados de acero populares en detalle aquí.

Vamos a repasar los 3 tipos: carbono, aleación y carbono:

Acero al carbono (grados bajos & altos)

El acero al carbono (una aleación de acero y carbono) se corroe pero es duro – cuanto más contenido de carbono, más duro es el acero. El acero con bajo contenido de carbono es fuerte y resistente y puede endurecerse si es necesario. El acero con alto contenido de carbono puede someterse a un tratamiento térmico para endurecerlo mucho más; sin embargo, en este estado, tiende a ser más frágil y más difícil de trabajar.

Aplicaciones comunes del acero al carbono:

• Tubos, placas, pernos, señales, muebles, vallas y muchas otras piezas metálicas comunes se fabrican en acero con bajo contenido de carbono (también conocido como «acero dulce»).
  
• Los cuchillos de cocina profesionales, las herramientas de corte de las máquinas CNC, las brocas, las sierras y los clavos de albañilería se fabrican con acero de alto carbono. La alta dureza da a las cuchillas y herramientas de corte un borde afilado que dura, sin embargo, con esta dureza viene la fragilidad que significa que los productos tienden a romperse más fácilmente.
  

La desventaja del acero de alto carbono es que es más caro y más difícil de mecanizar que las aleaciones con menos carbono. Es apropiado cuando la oxidación no es una preocupación y cuando el producto no necesita soportar esfuerzos de tracción (realmente no se dobla, y se rompe más fácilmente).

2. Acero de aleación

Acero de aleación (que tiene elementos químicos adicionales añadidos para mejorar ciertas propiedades) – algunos de los elementos de aleación más comunes son manganeso, níquel, cromo, molibdeno, vanadio, silicio y boro.

Las propiedades mejoradas que tienen los aceros aleados con respecto al acero al carbono son:

• Resistencia,
• Dureza,
• Dureza,
• Resistencia al desgaste,
• Resistencia a la corrosión,
• y templabilidad.

Aplicaciones comunes de los aceros aleados:

• Construcción y arquitectura, donde la fuerza, la tenacidad y la resistencia a la corrosión son un requisito previo para el material.
• La joyería, los artículos domésticos, la cubertería y la ropa de cocina se fabrican con acero aleado.

Las aleaciones de acero pueden dividirse en dos categorías, aceros de baja aleación y aceros de alta aleación. Los aceros de baja aleación tienen menos del 8% de elementos de aleación totales en la composición, estos aceros tienen mejor dureza y resistencia al desgaste que el acero al carbono pero suelen tener menos resistencia a la tracción.

Los aceros de alta aleación tienen más del 8% de elementos de aleación y tienen mejores propiedades que las de los aceros de baja aleación.

Mira este vídeo de nuestra web hermana, Sofeast, para obtener una explicación más profunda sobre los aceros al carbono y los aceros aleados:

Acero inoxidable

El acero inoxidable (una aleación de acero y cromo) no se corroe fácilmente, pero no es tan duro.

Cualquier producto que vaya a estar en contacto constante con líquidos es un buen candidato para una aleación de acero con alto contenido en cromo. El acero inoxidable es una aleación de acero con un mínimo del 10,5% y hasta el 30% de cromo que da a este acero sus propiedades únicas.

El acero inoxidable se divide en cinco categorías:

a) Austenítico – Los aceros inoxidables austeníticos se clasifican en las series 200 y 300 y los elementos de aleación son básicamente acero con un 18% de cromo y un 8% de níquel y bajo contenido de carbono. El acero más comúnmente producido es el acero inoxidable 304, comúnmente utilizado para tuberías, equipos de minería, alimentos y bebidas, utensilios de cocina y arquitectura.

b) Ferrítico – Los aceros inoxidables ferríticos son aceros inoxidables de cromo simple donde el contenido de cromo puede variar entre el 12% y el 18%, estos también tienen un bajo contenido de carbono, similar a la gama austenítica. Se clasifican como la serie 400. Esta gama de aceros inoxidables es magnética y tiene una buena ductilidad y resistencia a la corrosión. Las aplicaciones típicas son los intercambiadores de calor, las fijaciones para automóviles, las piezas de hornos y las piezas de calentadores.

c) Dúplex – Los aceros inoxidables dúplex contienen un alto nivel de cromo, entre el 18% y el 28%, así como de níquel, entre el 4% y el 8%. Este nivel de dos elementos altos da una mezcla de estructura austenítica y ferrítica, de ahí el nombre de acero inoxidable dúplex.

Los aceros inoxidables dúplex son generalmente dos veces más duros que los aceros inoxidables austeníticos o ferríticos simples. Sus propiedades de tenacidad y ductilidad son ligeramente mejores que las de los grados ferríticos, pero no son tan buenas en comparación con las de los grados austeníticos. Los grados dúplex tienen una mayor resistencia, una buena soldabilidad, una buena tenacidad y una gran resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Las aplicaciones típicas son los depósitos de agua caliente, los depósitos de cerveza, los equipos de las plantas de procesamiento y las estructuras de las piscinas.

d) Martensítico – Los aceros inoxidables martensíticos son aceros lisos al cromo que contienen entre el 12% y el 18%, además de tener un contenido relativamente alto de carbono de hasta el 1,2%. Los grados martensíticos tienen una mejor resistencia a la corrosión (no tanto como los grados austeníticos) y al desgaste que otros grados de acero inoxidable y pueden tratarse térmicamente para alcanzar altos valores de dureza. Estos grados son magnéticos en estado recocido y endurecido. Las aplicaciones típicas incluyen la cubertería, los utensilios de cocina, los instrumentos quirúrgicos y dentales, los muelles, las tijeras, las cuchillas industriales, los estampados para vehículos, los destornilladores, los alicates y las pistolas de grapas.

e) Endurecimiento por precipitación – Los aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación (PHSS) están compuestos por cromo y níquel con al menos otro elemento de aleación (cobre, aluminio, titanio, niobio o molibdeno). Los grados PHSS ofrecen una combinación óptima de propiedades de grado martensítico y austenítico. Al igual que los grados martensíticos, son conocidos por su capacidad para obtener una alta resistencia mediante el tratamiento térmico y también tienen la resistencia a la corrosión del acero inoxidable austenítico.

El acero inoxidable de endurecimiento por precipitación más conocido es el 17-4 PH. El nombre proviene de las adiciones 17% de Cromo y 4% de Níquel. También contiene un 4% de cobre y un 0,3% de niobio. El 17-4 PH también se conoce como acero inoxidable de grado 630. Las aplicaciones típicas incluyen taladros y escariadores dentales, componentes aeronáuticos, cabezales de afeitado, agujas quirúrgicas y aplicaciones aeroespaciales.

De nuevo, vea este vídeo de Sofeast para profundizar en los aceros inoxidables y sus diversas propiedades:

Grados comunes de acero inoxidable

Puede obtener un gráfico sobre estos grados, sus principales atributos y ejemplos de aplicaciones comunes, haciendo clic aquí: Tabla de aceros inoxidables.

Los tres grados de acero más comunes que encontramos en China son:

• 201 – barato y muy común
• 304 – el grado más común de acero inoxidable
• 316 – un grado más caro, con mejor resistencia a la corrosión

Unas palabras sobre el hierro inoxidable

El hierro inoxidable también se utiliza a veces. La principal diferencia con este material es que tiene menos del 0,6% de Ni o ningún elemento de Ni en él, como el 403 (12Cr12). Se utiliza mucho en la industria química y la construcción. Cualquier aleación de hierro magnético que contenga más del 12% de cromo y que tenga una estructura cúbica centrada en el cuerpo se conoce también como hierro inoxidable.

Procesos de tratamiento térmico más comunes

El tratamiento térmico es el proceso de calentamiento y enfriamiento del metal sin cambiar su forma física. Existen diferentes procesos de tratamiento térmico que cuando se aplican a diferentes aceros pueden cambiar las propiedades de ese acero, como su dureza, tenacidad e incluso ablandamiento, todo ello determinado por el cambio en la microestructura del acero.

Dureza – Un acero con suficiente cantidad de contenido de carbono puede endurecerse calentándolo y luego enfriándolo rápidamente. Este proceso crea una microestructura de austenita que puede ser ferrita, martensita o cementita.

Templado – Este proceso se lleva a cabo en aceros al carbono que han sido templados para reducir la fragilidad del acero. La temperatura de revenido dependerá del resultado deseado para la función del producto de acero, cuanto más baja sea la temperatura de revenido mejor será la resistencia y la dureza.

Recalentamiento – El recocido del acero implica calentar el acero por encima de su temperatura crítica y luego dejarlo enfriar muy lentamente. Esto hace que el acero sea más mecanizable y trabajable desde el punto de vista del conformado.

Normalización – Se trata de un proceso similar al de recocido en el que el acero se calienta y se enfría lentamente, normalmente dejándolo enfriar en aire a temperatura ambiente. De este modo, el acero adquiere una microestructura de ferrita y cementita que tiene una mayor resistencia y dureza, pero menores propiedades de ductilidad.

Carburación – La carburación también se conoce como cementación, que es un proceso de infusión de carbono adicional en la superficie del acero con bajo contenido de carbono y, a continuación, se somete al proceso de endurecimiento. El acero al carbono exterior tendrá una mayor dureza mientras que el núcleo interior seguirá siendo resistente.

¿Cómo probar un metal para asegurarse de que es el grado correcto?

Lo mejor es realizar tanto pruebas físicas como análisis químicos.

Las pruebas físicas más comunes son:

• Prueba de tracción (aplicando tensión hasta el fallo)
• Prueba de dureza (o durometría), que se puede hacer de diferentes maneras

El análisis químico se suele hacer con un probador de fluorescencia de rayos X.

Todo esto se ha explicado en este artículo que publiqué recientemente en ChinaImportal: Fabricación de piezas de acero en China: CNC, Die Casting & Grados de acero.

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