Propiedades del Acero Ricardo Herrera Mardones Departamento de

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 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 • • 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 Rango plástico Rango elástico e eu 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: A 36 • Aceros aleados Contienen V, Mo y otros, además de cantidades mayores de Mn, Si y Cu que los aceros al carbono. Ejemplo: A 514 • 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: A 572, A 992. • 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.