propiedades del acero

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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

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Page 1: Propiedades del acero

Propiedades del Acero

Ricardo Herrera MardonesDepartamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile

Santiago, ChileOctubre de 2006

Elaboración, guión y locución a cargo del Dpto. de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile con coordinación del Ing. Ricardo Herrera

Page 2: Propiedades del acero

CONTENIDOPropiedades del Acero

1. Introducción

2. Proceso de fabricación

3. Propiedades del acero

4. Tipos de acero

5. Tipos de miembros de acero

6. Usos del acero

Page 3: Propiedades del acero

1. Introducción

• 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)

¿QUE ES EL ACERO?

Page 4: Propiedades del acero

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

ALEACIONES

Page 5: Propiedades del acero

1. Introducción

• Alta resistencia• Uniformidad y homogeneidad• Rango elástico amplio• Durabilidad• Ductilidad y tenacidad• Rapidez de construcción• Reciclabilidad

VENTAJAS DEL ACERO

Page 6: Propiedades del acero

2. Proceso de Fabricación

Fuente: Infoacero.cl

CONVERTIDOR DE OXIGENODE ALTO HORNO

Page 7: Propiedades del acero

2. Proceso de Fabricación

Fuente: Infoacero.cl

CONVERTIDOR DE OXIGENODE ALTO HORNO

Page 8: Propiedades del acero

2. Proceso de Fabricación HORNO DE ARCOELECTRICO

Page 9: Propiedades del acero

2. Proceso de Fabricación

Fuente: Infoacero.cl

AFINO DEL ACEROY LAMINACION

Page 10: Propiedades del acero

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 DELAMINACION

Page 11: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

• Estructura cristalina

PROPIEDADESFISICAS

Cristal cúbico demalla centrada

Cristal cúbico decara centrada

Page 12: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

Propiedades metálicas características• buena ductilidad (o maleabilidad).• conductividad térmica elevada.• conductividad eléctrica elevada.• brillo metálico.

PROPIEDADESFISICAS

Page 13: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

Resistencia a la Corrosión• Corrosión: pérdida de sección debido a reacciones

químicas o electroquímicas con medioambiente.• Resistencia depende de:

– Composición química

PROPIEDADESFISICAS

Page 14: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

Ensayo a tracción

PROPIEDADESMECANICAS

Page 15: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero PROPIEDADESMECANICAS

Acero dulce Acero de alta resistencia

Fyd

Page 16: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero PROPIEDADESMECANICAS

Curva idealizada esfuerzo-deformación del acero

Rango elástico

Rango plástico

u

Fyd

Fys

Fu

Endurecimientopor deformación

E

Page 17: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

• Módulo de Young

E = 200000 MPa

• Modulo de Poisson– Elástico

= 0.3 (aumento de volumen)– Plástico

= 0.5 (volumen constante)

PROPIEDADESMECANICAS

Page 18: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

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

PROPIEDADESMECANICAS

Page 19: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

Máquina de Ensayo Charpy

PROPIEDADESMECANICAS

Probeta

Page 20: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

• Dureza:

Resistencia a penetración superficial.

– Métodos de ensayo

• Dinámicos: ensayo de dureza al impacto y ensayo de dureza Shore

• Estaticos: ensayo Brinell, ensayo Vickers y ensayo Rockwell

PROPIEDADESMECANICAS

Page 21: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

• Composición química• Tratamiento térmico• Estado de esfuerzos• Historia de deformaciones• Temperatura• Velocidad de carga (deformación)

FACTORES

Page 22: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero

• Estado multiaxial de esfuerzos

Von Mises:

FACTORESESTADO DE ESFUERZOS

Page 23: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero FACTORESHISTORIA DEFORMACIONES

“Strain aging”

Ductilidad después de endurecimientopor deformación y “strain aging”

Endurecimientopor deformación

A

B

C

Page 24: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero FACTORESTEMPERATURA

Page 25: Propiedades del acero

4. Propiedades del acero FACTORESVELOCIDAD DE CARGA

Page 26: Propiedades del acero

4. Tipos de Acero

• 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.

CLASIFICACIONSEGUN COMPOSICION

Page 27: Propiedades del acero

5. Tipos de elementos de acero estructural

Perfiles Laminados

Angulo Te Canal Perfil W

Barra Placa

Page 28: Propiedades del acero

5. Tipos de elementos de acero estructural

Perfiles plegados (en frío)

Tubo circular Tubo rectangularPerfiles plegados y soldados

Page 29: Propiedades del acero

6. Usos del acero

• Estructuras de marco: edificios, torres, puentes, galpones.

Page 30: Propiedades del acero

6. Usos del acero

• Cáscaras y membranas: estanques, silos, calderas, cascos de barco.

Page 31: Propiedades del acero

6. Usos del acero

• Estructuras suspendidas: puentes, techos.