El hierro y el carbono son los materiales que más abundan en el acero. El hierro puro no es particularmente fuerte o duro por sí mismo, así que la adición del carbono es la que ayuda a dar al acero su gran resistencia.
El hierro crudo utilizado para producir acero tiene una cantidad relativamente alta de carbono. Su composición de carbono puede ascender a 2.1 %, la cantidad más grande de carbono que un material puede contener y aún ser considerado acero.
Sin embargo, el hierro puede procesarse más para reducir el carbono. Esta manipulación del carbono altera varias propiedades del material, incluyendo:
Resistencia: la carga que un material puede soportar, medida por el límite de fluencia y la resistencia a la tensión. El límite de fluencia es el punto al cual un material se deforma, pero no se quiebra, y la resistencia a la tensión es la cantidad de tensión necesaria para que un material de hecho se quiebre.
Ductilidad: la cantidad de material que puede estirarse sin volverse frágil. La ductilidad se mide por el alargamiento, el cual es el porcentaje de longitud que un material aumenta antes de quebrarse.
Dureza: la resistencia al desgaste del material y la facilidad de mecanización del material. Esta, por lo general, se mide en la escala de dureza Rockwell o la escala de dureza Brinell.
El carbono en el acero comúnmente se reduce por lo que entra en tres principales categorías de acero al carbono: acero con bajo contenido de carbono (o acero dulce), acero con contenido medio de carbono y acero con alto contenido de carbono. Cada una de estas categorías contienen diferentes niveles de carbono, como se muestra en el cuadro de abajo.
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Tipos de acero al carbono |
Composición de carbono |
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Bajo contenido de carbono/acero dulce |
0.05-0.25 % |
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Contenido medio de carbono |
0.26-0.60 % |
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Alto contenido de carbono |
0.61-1.50 % |
Este artículo analizará las propiedades, las aplicaciones y los grados comunes de placa de acero abastecidos por proveedores como Leeco® Steel en las diferentes categorías de acero al carbono.
Conocido también como acero dulce, el acero con bajo contenido de carbono tiene una baja resistencia en comparación con el acero con niveles más altos de carbono. El acero con bajo contenido de carbono también es el tipo de acero al carbono más dúctil, o maquinable.
También pueden añadirse aleaciones químicas al acero con bajo contenido de carbono para mejorar las propiedades deseadas sin aumentar el peso del material. Por ejemplo, si el acero con bajo contenido de carbono requiere mayor dureza para la aplicación deseada, puede añadirse manganeso para aumentar la dureza sin añadir peso. El acero con bajo contenido de carbono que contiene aleaciones adicionales comúnmente se denomina acero de alta resistencia de baja aleación (HSLA).
Algunos de los grados de placa de acero con bajo contenido de carbono más comunes, todos abastecidos por Leeco, incluyen ASTM A36, A572 Grados 42 y 50 y A830-1020. Cada uno de estos grados tienen una resistencia moderada, una alta ductilidad y un peso más ligero debido al bajo contenido de carbono y a la adición de otras aleaciones. Estas propiedades hacen que el acero con bajo contenido de carbono sea ideal para el uso en aplicaciones estructurales como la construcción de edificios, puentes y torres de transmisión, en las cuales los materiales deben poder soportar una alta tensión y, al mismo tiempo, amoldarse fácilmente en formas estructurales.
Composición química de los grados comunes de placa con bajo contenido de carbono
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Grado |
Carbono |
Manganeso |
Fósforo |
Azufre |
Silicio |
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A36 espesor de hasta 3/4" |
0.25 % |
N/A |
0.030 % |
0.030 % |
0.40 % |
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A36 espesor >3/4 a 1 ½” |
0.25 % |
0.80-1.20 % |
0.030 % |
0.030 % |
0.15-0.40 % |
|
A36 espesor > 1 ½ a 2 ½” |
0.26 % |
0.80-1.20 % |
0.030 % |
0.030 % |
0.15-0.40 % |
|
A36 espesor >2 ½ a 4” |
0.27 % |
0.85-1.20 % |
0.030 % |
0.030 % |
0.15-0.40 % |
|
A36 espesor >4” |
0.29 % |
0.85-1.20 % |
0.030 % |
0.030 % |
0.15-0.40 % |
|
A572 Grado 42 |
0.21 % |
1.35 % |
0.030 % |
0.030 % |
0.15-0.40 % |
|
A572 Grado 50 |
0.23 % |
1.35 % |
0.030 % |
0.030 % |
0.15-0.40 % |
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A830 Grado 1020 |
0.18-0.23 % |
0.30-0.60 % |
0.030 % |
0.030 % |
N/A |
Propiedades mecánicas de los grados comunes de placa con bajo contenido de carbono
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Grado |
Límite de fluencia |
Resistencia a la tensión |
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A36 |
36 ksi |
58-80 ksi |
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A572 Grado 42 |
42 ksi |
60 ksi |
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A572 Grado 50 |
50 ksi |
65 ksi |
El acero con contenido medio de carbono brinda un equilibrio entre el acero con bajo contenido de carbono y el acero con alto contenido de carbono, ofrece mayor resistencia y dureza que el acero con bajo contenido de carbono y, al mismo tiempo, sigue siendo más dúctil que el acero con alto contenido de carbono. El acero con contenido medio de carbono además comúnmente contiene otras aleaciones, como manganeso, que también contribuyen a sus propiedades.
En aplicaciones en las cuales se requiere mayor resistencia y dureza, la placa de acero con contenido medio de carbono puede recibir tratamientos con calor, como enfriamiento rápido y temple, que mejoran estas propiedades sin comprometer la maquinabilidad.
El enfriamiento rápido y temple es un proceso de tratamiento con calor de dos pasos. En el paso de enfriamiento rápido de este proceso, el acero se calienta a una temperatura de entre 1500 y 1650 grados Fahrenheit, y luego se enfría rápidamente con agua. En el paso de temple, el acero se vuelve a calentar a una temperatura por debajo de la crítica, entre 300 y 700 grados, y se enfría con aire. Este proceso altera la estructura de grano de cristal del acero para equilibrar la dureza y otras propiedades mecánicas.
Dos grados comunes de placa de acero con contenido medio de carbono que Leeco tiene en existencias son ASTM A516 Grado 70 y A830-1045. La composición moderada de carbono y las aleaciones adicionales les dan a estos grados, y a otros grados con contenido medio de carbono, un equilibrio de resistencia, ductilidad y resistencia al desgaste. Estas propiedades hacen que el acero con contenido medio de carbono sea ideal para el uso en aplicaciones en las cuales los materiales deben soportar grandes fuerzas sin quebrarse ni desgastarse, como partes de máquinas, incluyendo engranajes, ejes y pernos, depósitos bajo presión y partes y componentes automotores.
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Grados |
Carbono |
Manganeso |
Fósforo |
Azufre |
Silicio |
|
A516 Grado 70 espesor >2” y ≤4” |
0.30 % |
0.85-1.20 % |
0.025 % |
0.025 % |
0.15-0.40 % |
|
A516 Grado 70 espesor >4” |
0.31 % |
0.85-1.20 % |
0.025 % |
0.025 % |
0.15-0.40 % |
|
A830-1045 |
0.43-0.50 % |
0.60-0.90 % |
0.030 % |
0.030 % |
N/A |
|
Grados |
Límite de fluencia |
Resistencia a la tensión |
|
A516 |
36 ksi |
58-80 ksi |
El acero con alto contenido de carbono ofrece la mayor resistencia y dureza en comparación con la placa de acero dulce y con contenido medio de carbono. Sin embargo, el acero con alto contenido de carbono es menos dúctil que los aceros con bajo contenido de carbono, lo que significa que es mucho más duro para maquinar o moldear.
Igual que el acero con contenido medio de carbono, el acero con alto contenido de carbono también puede tratarse con calor para mejorar aún más la dureza y la resistencia al desgaste para el uso en aplicaciones en las cuales el acero enfrenta niveles de tensión particularmente altos.
La alta composición de carbono de los grados de placa con alto contenido de carbono da una gran resistencia, dureza y resistencia al desgaste, que son propiedades ideales en aplicaciones en las cuales el acero debe soportar regularmente un desgaste extremo sin quebrarse, como en herramientas de corte y cincelado.
Algunas aplicaciones requieren material de acero que pueda soportar fuerzas aún más grandes que la del acero con alto contenido de carbono. En esas aplicaciones, se utiliza el acero con un contenido muy alto de carbono, el tipo de acero al carbono más resistente. El acero con un contenido muy alto de carbono es casi imposible de soldar, maquinar o moldear debido a su increíble resistencia y es, por lo tanto, mucho menos común que los demás tipos de acero al carbono.
Al considerar una fuente para sus necesidades de placa de acero al carbono, es importante considerar un proveedor que tenga lo siguiente para asegurarse de recibir la mejor placa y atención al cliente:
Leeco Steel se especializa en placas de acero y mantiene un amplio inventario de acero al carbono en sus 11 centros de distribución estratégicamente ubicados. Leeco además cuenta con la certificación ISO 9001 en gestión de calidad, y verifica la precisión en todos los pasos del proceso de hacer un pedido para asegurarse de que sus clientes reciban productos de placa de alta calidad.
Comuníquese con Leeco para hablar de sus necesidades de placa de acero al carbono con un representante de ventas experto hoy mismo.
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