Propiedades Del Acero
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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
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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
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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?
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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
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1. Introducción
• Alta resistencia• Uniformidad y homogeneidad• Rango elástico amplio• Durabilidad• Ductilidad y tenacidad• Rapidez de construcción• Reciclabilidad
VENTAJAS DEL ACERO
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2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
CONVERTIDOR DE OXIGENODE ALTO HORNO
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2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
CONVERTIDOR DE OXIGENODE ALTO HORNO
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2. Proceso de Fabricación HORNO DE ARCOELECTRICO
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2. Proceso de Fabricación
Fuente: Infoacero.cl
AFINO DEL ACEROY LAMINACION
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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
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4. Propiedades del acero
• Estructura cristalina
PROPIEDADESFISICAS
Cristal cúbico demalla centrada
Cristal cúbico decara centrada
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4. Propiedades del acero
Propiedades metálicas características• buena ductilidad (o maleabilidad).• conductividad térmica elevada.• conductividad eléctrica elevada.• brillo metálico.
PROPIEDADESFISICAS
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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
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4. Propiedades del acero
Ensayo a tracción
PROPIEDADESMECANICAS
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4. Propiedades del acero PROPIEDADESMECANICAS
Acero dulce Acero de alta resistencia
Fyd
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4. Propiedades del acero PROPIEDADESMECANICAS
Curva idealizada esfuerzo-deformación del acero
Rango elástico
Rango plástico
u
Fyd
Fys
Fu
Endurecimientopor deformación
E
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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
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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
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4. Propiedades del acero
Máquina de Ensayo Charpy
PROPIEDADESMECANICAS
Probeta
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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
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4. Propiedades del acero
• Composición química• Tratamiento térmico• Estado de esfuerzos• Historia de deformaciones• Temperatura• Velocidad de carga (deformación)
FACTORES
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4. Propiedades del acero
• Estado multiaxial de esfuerzos
Von Mises:
FACTORESESTADO DE ESFUERZOS
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4. Propiedades del acero FACTORESHISTORIA DEFORMACIONES
“Strain aging”
Ductilidad después de endurecimientopor deformación y “strain aging”
Endurecimientopor deformación
A
B
C
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4. Propiedades del acero FACTORESTEMPERATURA
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4. Propiedades del acero FACTORESVELOCIDAD DE CARGA
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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
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5. Tipos de elementos de acero estructural
Perfiles Laminados
Angulo Te Canal Perfil W
Barra Placa
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5. Tipos de elementos de acero estructural
Perfiles plegados (en frío)
Tubo circular Tubo rectangularPerfiles plegados y soldados
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6. Usos del acero
• Estructuras de marco: edificios, torres, puentes, galpones.
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6. Usos del acero
• Cáscaras y membranas: estanques, silos, calderas, cascos de barco.
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6. Usos del acero
• Estructuras suspendidas: puentes, techos.