Aceros microaleados es un tipo de aleación metálica que provee mejores propiedades mecánicas o mejor resistencia a la corrosión que los acero. Los aceros microaleados mi croaleados difieren de otros aceros en que no n o son fabricados para cumplir una composición química específica sino para cumplir con propiedades mecánicas específicas. Tienen un contenido de carbono entre 0,05% y 0,25%en peso para mantener la con formabilidad y la soldabilidad. Otros elementos de aleación incluyen hasta un 2,0% de Manganeso y pequeñas cantidades de Cobre Co bre ,Níque ,Ní quell ,Niobi ,Niobio, o, Nit N itróg rógeno eno ,Vanad ,Vanadio io ,Cromo ,Cromo ,Molibde ibdeno no ,Titan ,Titanio io ,Calc ,Calcio io,, tier ti erra rass rara ra ras, s, o Zirc Zircon onio io..
El Cobre, Titanio, Vanadio y Niobio son agregados ag regados para incrementar la resistencia. Estos elementos tienen por objeto alterar la microestructura de los aceros al Carbono, la cual es generalmente una mezcla de ferrita-perlita, para producir una dispersión muy fina de aleaciones de carburo sen una matriz casi pura de ferrita. Esto elimina el efecto de reducción de la tenacidad provocado por la fracción en volumen de perlita, aunque manteniendo e incrementando la resistencia del material mediante el refinamiento del tamaño de grano, el cual en el caso de la ferrita incrementa la tensión de fluencia en un50% para cada reducción a la mitad del tamaño de grano promedio. El endurecimiento por pre precipitado juega un rol menor también .La tensión de fluencia para estos aceros puede estar entre 250MPay 590 MPa. Debido a su mayor resistencia y tenacidad, los aceros microaleados suelen requerir entre un 25% y un30% más de energía para conformarse, en comparación con aceros al carbono. El Cobre, Silicio, Níquel, Cromo y Fósforo son agregados para incrementar la resistencia a la corrosión. El Zirconio, Calcio y las tierras raras son agregadas para controlar la forma delas inclusiones de sulfuros, que incrementa la conformabilidad. Son necesarios porque la mayoría de los aceros microaleados tienen propiedades altamente dependientes de la dirección considerada. La con formabilidad y la resistencia al impacto pueden variar significativamente cuando son ensayados longitudinal o transversalmente al grano. Las flexiones paralelas al grano longitudinal son más propensas a fisurarse cerca del borde externo debido a las tensiones de tracción provocadas. Esta característica direccional se ve significativamente reducida en los aceros microaleados que han sido tratados para el control de las formas de sulfuros. Son utilizados en autos, camiones ,grúas, puentes ,montañas rusas y otras estructuras que son diseñadas para manejar grandes tensiones o que necesitan una relación tensión-peso alta. Los aceros microaleados son utilizados en general con secciones que resultan entre un20% y 30% más livianas que las que corresponderían a aceros al carbono para la misma resistencia. Los aceros microaleados también son más resistentes a l a corrosión que la mayoría de los l os aceros debido a su falta de perlita - las finas capas de ferrita (casi hierro puro) y cementita. El Ángel del Nortees un ejemplo conocido de una estructura de acero microaleado sin pintar (la aleación específica utilizada se llama COR-TEN e incluye una pequeña cantidad de Cobre). Los aceros microaleados tienen densidades de alrededor de7800 kg/m³.
Características : y y y y
y y y y
Composición química y características mecánicas s/EN 10149. Buena con formabilidad en frío. Buena soldabilidad. Mejor que la correspondiente a grados de acero estructural con el mismo límite elástico, debido a su bajo contenido en carbono. Elevada resistencia a la fatiga. Buena aptitud a la galvanización. Altos valores de Resiliencia a bajas temperaturas. No aptos para ser normalizados.
En qué consiste
Consistente en 0,2 a 0,5% de carbono, 0,4 a 1,0% de manganeso, 0,008 a 0,2% de azufre, 0 a 0,7% de cromo, 0 a 0,1% de aluminio, 0 a 0,04% de nitrogeno y 0,01 a 0,05% de titanio, siendo el resto hierro e impurezas debidas a la fusion, en cuyos limites de grano se han separado sulfuros mixtos. Leyendas de la figura 1: a) tamaño de grano segun astm; b) resistencia mecanica; c) limite elastico 0,2%; d) resistencia al choque con probeta entallada (probeta dvm); e) temperatura de austenitizacion en grados centigrados ( duracion 0,5 h, enfriamiento con aire ). Los aceros microaleados son aquellos que tienen en su composición química pequeñas cantidades de elementos como el Nb, V y Ti, que se llaman elementos microaleantes (EMA). Estos elementos normalmente se tienen en el acero en porcentajes de 0.001 a 0.10 y en combinación con otros elementos (Mn, Si, Mo), y un tratamiento termomecánico adecuado son, determinantes para obtener aceros con una excelente combinación de resistencia, tenacidad, ductilidad y soldabilidad. El uso industrial de los EMA para la fabricación de acero de alta resistencia comenzó en la década de 1960, dando lugar a una gran cantidad de investigaciones sobre ésta clase de aceros
Como se fabrica
Tipos de aceros ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA. Existen un gran número de aceros de alta resistencia, y baja aleación cubiertos por las normas ASTM bajo varios números. Además de contener carbono y manganeso, la resistencia de estos aceros se debe a que se usan como elementos de aleación al columbio, vanadio, cromo, silicio, cobre, níquel y otros. Estos aceros tienen límites de fluencia tan bajos como 42,000 psi (2,940 kg/cm2) y tan altos como 65,000 psi (4,550 kg/cm2). Estos aceros tienen mucha mayor resistencia a la corrosión que los aceros simples al carbón. En este grupo se incluyen el A529, A242, A440, A441, A572 y A588. ACEROS ALEADOS TÉRMICAMENTE TRATADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN Estos aceros contienen elementos de aleación en mayor cantidad que los de baja aleación y alta resistencia y además se tratan térmicamente (por revenido y templado), para obtener aceros tenaces y resistentes. Se enlistan en las normas ASTM con la designación A514 y tienen limites de fluencia de 90,000 a 100,000 psi (6,300 a 7,030 kg/cm2) dependiendo del espesor. Se dice que existen por ahora más de 200 tipos de acero en el mercado cuyo límite de fluencia está por encima de los 36,000 psi. La industria del acero experimenta con tipos cuyos esfuerzos de fluencia varían de 200,000 a 300,000 psi y esto es sólo el principio. Muchos investigadores de la industria piensan que al final de la década de los 70 se tengan en disponibilidad aceros de 500,000 psi de límite de fluencia. La fuerza teórica que liga o vincula átomos de hierro se ha estimado que está por encima de los 4000,000 psi.2 Aun
cuando el precio del acero se incrementa con el aumento de su límite de fluencia, este incremento no es linealmente proporcional y puede resultar económica la utilización de estos aceros, a pesar de su costo, si el uso de ellos se realiza diseñándolos a sus máximos esfuerzos permisibles, a máxima eficiencia, sobre todo en piezas de tensión o tirantes, en vigas con patines impedidos de pandeo, columnas cortas (o de baja relación de esbeltez). Otra aplicación de estos aceros es frecuente en la llamada construcción híbrida, en donde se usan dos o más aceros de diferentes resistencias, los más débiles se colocan en donde los esfuerzos son bajos y los más resistentes en donde los esfuerzos son mayores. Otros factores que pueden conducir al uso de aceros de alta resistencia, son los siguientes: Superior resistencia a la corrosión. Posible ahorro en costo de flete, montaje y cimentación, por su menor peso. Uso de vigas poco aperaltadas (poca altura) que permiten entrepisos menores. Posible ahorro en materiales de recubrimiento incombustible, ya que pueden utilizarse miembros más pequeños. El primer pensamiento de la mayoría de los ingenieros al elegir el tipo de acero, es el costo directo de los elementos. Una comparación de costo puede hacerse fácilmente, pero la economía por el grado de
acero a usar no se puede obtener a menos que se involucren: el peso, las dimensiones, deflexiones. costos de mantenimiento, fabricación, etc; hacer una comparación general exacta de los aceros es probablemente imposible la menos que se tenga un tipo específico de obra a considerar. ACEROS ESTRUCTURALES El acero al carbono es el más común, barato y aplicable de los metales que se emplean en la industria. Tienen una ductilidad excelente, lo que permite que se utilice en muchas operaciones de formado en frío. El acero también se puede soldar con facilidad. Los grados de acero que se emplean comúnmente en las industrias de procesos químicos tienen una resistencia a la tracción dentro de 50000 a 70000 lbf / in2 con buena ductibilidad. Es posible alcanzar niveles de resistencia todavía mas altos con trabajo en frió, con aleaciones y con tratamiento térmico. Los aceros de alta resistencia se utilizan mucho en proyectos de ingeniería civil. Los nuevos aceros, por lo general, los introducen sus fabricantes con marca registrada; pero un breve examen de sus composiciones, tratamiento térmico y propiedades suele permitir relacionarlos con otros materiales ya existentes. Las clasificaciones generales permiten agrupar los aceros estructurales disponibles en la actualidad en cuatro categorías principales, algunas de las cuales tienen subdivisiones. Los aceros que utilizan el carbono como elemento principal en la aleación se llaman aceros estructurales al carbono. Dos subcategorías de pueden agruparse dentro de la clasificación general de aceros. Los aceros con bajo contenido de aleación. Los aceros con bajo contenido de aleación tienen cantidades moderadas de uno o más elementos de aleación , aparte del carbono para desarrollar resistencias más altas que las de los aceros comunes al carbono. Los aceros al columbio vanadio son metales de elevada resistencia al límite de fluencia producidos con la adición de pequeñas cantidades de estos elementos a los aceros de bajo contenido de carbono. En el mercado hay dos clases de aceros al carbono con tratamiento térmico para usos en la construcción. Los aceros al carbono con tratamiento térmico están disponibles bien en su condición estándar o enfriados y templados; su endurecimiento se logra a base del contenido de carbono. Los aceros de aleación con tratamiento térmico para construcción son aceros enfriados y templados que contienen cantidades moderadas de elementos de aleación además del carbono. Otra categoría general, marenvejecido, son los aceros de bajo contenido de carbono en aleación con alto contenido de níquel. Estas aleaciones se someten a tratamiento térmico para madurar la estructura de hierro-níquel. Los aceros marenvejecidos tienen una característica particular debido a que son los primeros aceros de grado para construcción que en esencia, están libres de carbono. Su alta resistencia depende de por completo de otros elementos de aleación. Esta clase de acero posiblemente ha abierto la puerta al desarrollo de toda una nueva serie de aceros libres de carbono. La comparación de la composición química en cuanto a carbono y otros elementos de aleación, pueden utilizarse para distinguir entre sí los aceros estructurales. La mayoría de los aceros estructurales, excepto los aceros martensíticos, contienen carbono en cantidades entre 0.10 y 0.28%. Los aceros más antiguos tienen pocos elementos de aleación y suelen clasificarse como aceros al carbono. Los aceros
que contienen cantidades moderadas de elementos de aleación como los aceros martensíticos con 18% de níquel, se designan aceros con alto contenido de aleación. Las composiciones químicas específicas de los aceros estructurales clasificados se indican en las especificaciones de la ASTM. Las composiciones químicas típicas de otros aceros estructurales pueden obtenerse con los fabricantes. En ocasiones se utiliza un sistema de numeración básica para describir el contenido de carbono y de aleación de los aceros. En el sistema de numeración del American Iron and Steel lnstitute ( AlSl) para aceros con bajo contenido de aleación, los dos primeros indican el contenido de aleación y los dos últimos indican el contenido nominal de carbono en fracciones de 0.01%. También están especificados: 0.40 a 0.60% Mn ( manganeso ), 0.040% P (fósforo) máximo. 0.040% S (azufre) máximo. 0.20 a 0.35% Si (silicio). El tratamiento térmico puede utilizarse como otro medio de clasificación. Los antiguos aceros estructurales al carbono y los aceros de alta resistencia y bajo contenido de aleación no tienen tratamiento térmico específico, pero sus propiedades se controlan por el proceso de laminación en caliente. Los aceros para construcción y los aceros al carbono térmicamente tratados, recurren a un proceso de enfriamiento y templado para desarrollar sus propiedades de alta resistencia. Los aceros ASTM A514 se someten a tratamiento térmico con enfriamiento por inmersión en agua o aceite a no menos de 1650 °F, y luego, templado a no menos de 1100° F. Los aceros al carbono térmicamente tratados se someten a una secuencia similar de enfriamiento y temple: austenización, enfriamiento con agua, y luego, temple a temperaturas entre 1000° y 1300 °F. Él tratamiento térmico típico para los aceros marenvejecidos comprende el recocido a 1500 °F durante una hora, enfriamiento con aire a la temperatura ambiente y maduración a 900 °F durante tres horas. El tratamiento de maduración para los aceros martensíticos puede variarse para obtener diferentes grados de resistencia. Usos
industriales
En condiciones industriales, la formación de los precipitados comienza en la fase austenítica y puede continuar durante la transformación de austenita a ferrita, si existe todavía niobio en solución sólida [5]. La cinética de la formación de los precipitados depende de las variables del proceso y la composición química del acero, pero poco se ha avanzado en comprender cómo interactúa la precipitación con la recristalización estática. Se sabe que la formación de los precipitados ocurre de manera incoherente en la fase austenítica inducida por la deformación plástica. El tamaño de los precipitados es del orden de nanómetros, con formas cúbicas o redondeadas y localizados a lo largo de la matriz y los límites de grano de la austenita original [7]. El interés principal del trabajo es el estudio de los precipitados formados durante la deformación plástica en un laminador dúo reversible. Se han empleado diversas técnicas acopladas al MET para identificar las partículas presentes, implementándose las técnicas necesarias para el adelgazamiento de muestras a los espesores adecuados para su adecuada observación. El desarrollo de los aceros microaleados ha combinado conocimientos metalúrgicos que permiten el control de las microestructuras y propiedades mecánicas, ya que los elementos se adicionan en pequeñas cantidades y se usan para formar carburos, nitruros y carbonitruros, modificando las
propiedades. La excelente combinación de propiedades mecánicas hace de estos aceros una elección atractiva para muchas aplicaciones [ 3 - 5] . Los aceros microaleados se fabrican en forma de placa, lámina, barras y otros productos, encontrando aplicación en la fabricación de puentes, edificios, barcos, tanques de almacenamiento, tuberías, estructuras marítimas y en l a industria automotriz.
Introducción
Los aceros microaleados son fundamentalmente aceros del tipo C-Mn, que se caracterizan por tener concentraciones inferiores a 0,15% de Nb, Ti, V o Al, adicionados de forma individual o combinada. Estos elementos, a causa de la gran afinidad que tienen por el C y por el N, pueden precipitar en forma de carbonitruros, carburos y nitruros dispersados en la matriz ferrítica y tienen de hecho un gran poder endurecedor. De esta forma, tanto la composición química del acero como el efecto del tipo y cantidad del elemento microaleante, así como las condiciones de operación del tratamiento termomecánico, determinan las propiedades mecánicas y la microestructura de dichos aceros directamente al final de las operaciones de conformado. En realidad, el control de las propiedades y de la microestructura se logra a través del afino de grano y del endurecimiento por precipitación durante el enfriamiento de la ferrita. Nominalmente, los aceros microaleados alcanzan características mecánicas suficientes tales, que permiten eliminar prácticamente los tratamientos de temple y revenido. Por consiguiente, el empleo de estos aceros permite reducir el coste de la fabricación en aproximadamente un 15% a 25% en función del tipo de la pieza. El desarrollo de los aceros microaleados en el decenio de los 60 tuvo como objetivo la elaboración de aceros con bajos contenidos de carbono que, aparte de sus buenas características de soldabilidad, tuviesen un límite de elasticidad elevado. Los aceros microaleados con contenido medio de carbono se desarrollaron en el decenio de los 70. Estos aceros tienen límites de elasticidad y resistencia máxima similares a los aceros de temple y revenido a niveles equivalentes de dureza.
Conclusión
El acero no es un material nuevo, se ha visto a través de la historia como se logro realizar esta aleación en el siglo XIX . La fabricación del acero comenzó por accidente ya que los expertos en la materia intentando fabricar hierro calentaron excesivamente la masa y la enfriaron muy rápido obteniendo la aleación del acero en lugar de hierro. El proceso que se necesita para lograr conseguir el acero y las complicaciones que tiene este proceso que es muy complejo. además las dificultades para lograr los diferentes tipos de acabados que se le pueden dar al acero. Los sistemas de obtención del acero son muy variados dependiendo de la cantidad del acero a obtener. La variedad de aceros es muy extensa dependiendo del método de fabricación y la cantidad de carbono que contenga. Algunos
tipos de acero pueden volverse a fundir de forma que contaminan menos al ser reciclados y vueltos a utilizar. El uso del acero en la construcción es muy importante, ya que este es que le proporciona a las estructuras el refuerzo adicional, por ende es llamado el esqueleto de las estructuras. La industria sobre el acero es muy extensa y a la vez es de mucha calidad, por eso es uno de los sectores que predomina en nuestro país desde hace mucho tiempo. Existen hoy cerca de 3000 matices (composiciones químicas) catalogadas, sin contar aquellas que son creadas a media, todo lo cual contribuye a hacer que el acero sea el material mejor situado para afrontar los desafíos del futuro.
Republica Bolivariana de Venezuela Universidad
Gran Mariscal De Ayacucho
Escuela De Ingeniería Núcleo Ciudad Guayana
Integrantes
Ampues Sarahi Suarez Mauricio
Puerto Ordaz , Abril 2011
C.I
20298615
C.I
16026043
Bibliografía
FERGUSON, Phil M. Teoría Elemental del Concreto Reforzado. México: C.E.C.S.A, 1976. 786p. GONZÁLEZ CUEVAS. Oscar M. Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado. México: Limusa, 1977. 414p. I.C.P.C. Normas Técnicas Colombianas sobre Hormigón, Cemento, Acero de Refuerzo, y agregados. Medellín: ICONTEC, 1975. 334p. McCORMAC, Jack C. Diseño de Estructuras Metálicas. México: RSI, 1975. 789p. PARKER, Harry. Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores. México: Limusa, 1972. 363p. METAL DECK. Manual técnico. Bogota: ANDES. 73p.