Transcript Propiedades del Acero

Propiedades del Acero
Ricardo Herrera Mardones
Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile
Santiago, Chile
Octubre de 2006
Elaboración, guión y locución a cargo del Dpto. de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile con
coordinación del Ing. Ricardo Herrera
Propiedades del Acero
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Introducción
Proceso de fabricación
Propiedades del acero
Tipos de acero
Tipos de miembros de acero
Usos del acero
CONTENIDO
1. Introducción
¿QUE ES EL ACERO?
• 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)
ALEACIONES
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
1. Introducción
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•
•
•
Alta resistencia
Uniformidad y homogeneidad
Rango elástico amplio
Durabilidad
Ductilidad y tenacidad
Rapidez de construcción
Reciclabilidad
VENTAJAS DEL ACERO
2. Proceso de Fabricación
CONVERTIDOR DE OXIGENO
DE ALTO HORNO
Fuente: Infoacero.cl
2. Proceso de Fabricación
CONVERTIDOR DE OXIGENO
DE ALTO HORNO
Fuente: Infoacero.cl
2. Proceso de Fabricación
HORNO DE ARCO
ELECTRICO
2. Proceso de Fabricación
AFINO DEL ACERO
Y LAMINACION
Fuente: Infoacero.cl
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
4. Propiedades del acero
PROPIEDADES
FISICAS
• Estructura cristalina
Cristal cúbico de
malla centrada
Cristal cúbico de
cara centrada
4. Propiedades del acero
Propiedades metálicas características
• buena ductilidad (o maleabilidad).
• conductividad térmica elevada.
• conductividad eléctrica elevada.
• brillo metálico.
PROPIEDADES
FISICAS
4. Propiedades del acero
PROPIEDADES
FISICAS
Resistencia a la Corrosión
• Corrosión: pérdida de sección debido a reacciones
químicas o electroquímicas con medioambiente.
• Resistencia depende de:
– Composición química
4. Propiedades del acero
Ensayo a tracción
PROPIEDADES
MECANICAS
4. Propiedades del acero
PROPIEDADES
MECANICAS
Fyd
Acero dulce
Acero de alta resistencia
PROPIEDADES
MECANICAS
4. Propiedades del acero
Fu
s
Fyd
Fys
Endurecimiento
por deformación
E
e
Rango plástico
eu
Rango elástico
Curva idealizada esfuerzo-deformación del acero
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
4. Propiedades del acero
PROPIEDADES
MECANICAS
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
4. Propiedades del acero
Probeta
Máquina de Ensayo Charpy
PROPIEDADES
MECANICAS
4. Propiedades del acero
PROPIEDADES
MECANICAS
• Dureza:
Resistencia a penetración superficial.
– Métodos de ensayo
• Dinámicos: ensayo de dureza al impacto y ensayo de dureza Shore
• Estáticos: ensayo Brinell, ensayo Vickers y ensayo Rockwell
4. Propiedades del acero
•
•
•
•
•
•
Composición química
Tratamiento térmico
Estado de esfuerzos
Historia de deformaciones
Temperatura
Velocidad de carga (deformación)
FACTORES
4. Propiedades del acero
• Estado multiaxial de esfuerzos
Von Mises:
FACTORES
ESTADO DE ESFUERZOS
4. Propiedades del acero
FACTORES
HISTORIA DEFORMACIONES
s
“Strain aging”
A
C
Endurecimiento
por deformación
B
Ductilidad después de endurecimiento
por deformación y “strain aging”
e
4. Propiedades del acero
FACTORES
TEMPERATURA
4. Propiedades del acero
FACTORES
VELOCIDAD DE CARGA
4. Tipos de Acero
CLASIFICACION
SEGUN COMPOSICION
• 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.
5. Tipos de elementos de acero estructural
Angulo
Te
Canal
Barra
Placa
Perfiles Laminados
Perfil W
5. Tipos de elementos de acero estructural
Tubo circular
Tubo rectangular
Perfiles plegados y soldados
Perfiles plegados (en frío)
6. Usos del acero
• Estructuras de marco: edificios, torres, puentes,
galpones.
6. Usos del acero
• Cáscaras y membranas: estanques, silos, calderas,
cascos de barco.
6. Usos del acero
• Estructuras suspendidas: puentes, techos.