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Efectos de los elementos comunes sobre las propiedades del acero
Acero al carbono: El acero con un contenido de carbono inferior al 2,11 % y sin elementos de aleación añadidos especialmente se denomina acero al carbono, o simplemente acero al carbono.
May 27,2024
Acero al carbono: El acero con un contenido de carbono inferior al 2,11 % y sin elementos de aleación añadidos especialmente se denomina acero al carbono, o simplemente acero al carbono.
Efectos de los elementos comunes sobre las propiedades del acero
Además de los dos elementos principales del acero al carbono —hierro y carbono—, siempre hay ciertas impurezas en las materias primas utilizadas para la fabricación del acero, y algunas impurezas también se introducen durante el proceso de fundición, tales como Si, Mn, P, S, inclusiones no metálicas y oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y otros gases. Estas impurezas tienen un cierto impacto sobre el rendimiento y la calidad del acero.
(1) Manganeso (Mn). El manganeso proviene principalmente de los desoxidantes utilizados en la fabricación del acero. El manganeso que queda en el acero después de la desoxidación puede disolverse en ferrita y cementita, mejorando así la resistencia y dureza del acero. Además, el manganeso también forma MnS con el azufre, reduciendo así los efectos perjudiciales del azufre sobre el acero. Por lo tanto, el manganeso es un elemento beneficioso en el acero, y su contenido suele oscilar entre el 0,25% y el 0,80%.
(2) Silicio (Si). El silicio es un elemento que permanece en el acero tras la reacción de desoxidación con el desoxidante de ferrosilicio en la etapa posterior de la fabricación del acero. El silicio puede disolverse en la ferrita y tiene un cierto efecto de refuerzo sobre el acero; por lo tanto, el silicio es un elemento beneficioso en el acero. Sin embargo, debido a su bajo contenido, su efecto de refuerzo no es muy pronunciado y, en general, debe controlarse entre el 0,17% y el 0,37%.
(3) Azufre (S). El azufre es un elemento perjudicial que se introduce en el acero a través del arrabio y el combustible. Forma un compuesto, FeS, con el hierro presente en el acero. El FeS y el hierro forman un eutéctico (Fe + FeS) con un punto de fusión bajo (985°C). Cuando el acero se calienta a 1000-1200°C para su laminación o forjado, el eutéctico distribuido a lo largo de los límites de grano se funde, lo que provoca la ruptura de las conexiones entre los granos y, en consecuencia, la formación de grietas en el acero. Este fenómeno se denomina fragilidad térmica. Por lo tanto, el azufre es un elemento perjudicial en el acero, y su contenido no debe superar el 0,05%.
(4) Fósforo (P). El fósforo es un elemento perjudicial que se introduce en el acero mediante la arrabio. Parte del fósforo se disuelve en la ferrita formando una solución sólida, mientras que otra parte forma un compuesto muy frágil, Fe3P, durante la cristalización, lo que provoca una fuerte disminución de la plasticidad y tenacidad del acero a temperaturas bajas (generalmente inferiores a 100°C). Este fenómeno se denomina fragilidad por frío. Cuando el contenido de fósforo en el acero alcanza el 0,10%, la fragilidad por frío se vuelve grave. Por ello, el fósforo es un elemento perjudicial en el acero. Generalmente, el contenido de fósforo en el acero se limita a menos del 0,04%.
(5) Inclusion no metálica. Las inclusiones no metálicas en el acero incluyen óxidos, sulfuros y silicatos. Estas inclusiones se producen durante la reacción de fabricación del acero y no pueden eliminarse por completo; o bien son introducidas por materiales refractarios como escoria, cuerpo del horno y equipos de colada de lingotes. Las inclusiones no metálicas reducen la resistencia y la plasticidad del acero; por lo tanto, cuanto menos inclusiones haya, mejor será la calidad del acero.
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