El acero es una aleación que consiste sobre todo en el hierro, con un contenido del carbón entre 0.04% por peso (C: 1000-10,8.67Fe), dependiendo del grado. El carbón es el elemento de aleación más rentable para el hierro, pero los otros elementos ligantes se utilizan por ejemplo el manganeso, el vanadio y el tungsteno . El carbón y otros elementos actúan como agente de endurecimiento, previniendo las dislocaciones en el enrejado cristalino del átomo del hierro a partir del pasado de desplazamiento uno otro. La variación de la cantidad de elementos ligantes y de la forma de su presencia en el acero (elementos del soluto, precipitada fase) controla calidades tales como la dureza, ductilidad, y fuerza extensible del acero resultante. El acero con el contenido de carbón creciente se puede hacer más duro y más fuerte que el hierro, pero es también más frágil. La solubilidad máxima del carbón en hierro (en la región de la austenita ) es 2.14% por peso, ocurriendo en 1149  °C ; concentraciones más altas de carbón o temperaturas más bajas producirán el Cementite . Las aleaciones con un contenido de carbón más alto que esto se conocen como arrabio debido a su punto de fusión más bajo. El hierro se puede encontrar en la corteza solamente conjuntamente con el oxígeno o el sulfuro . Los minerales hierro-que contienen típicos incluyen la pirita (oro de la forma de Fe₂O₃-the del óxido de hierro encontrado como el hematites mineral, y de FeS₂- del tonto). El hierro es extraído del mineral quitando el oxígeno combinándolo con un socio químico preferred tal como carbón. Este de proceso, conocido como fundición, primero fue aplicada a los metales con un más bajo que derretía puntos de . El de cobre derrite en apenas encima 1000  °C, mientras que la lata derrite alrededor de 250  °C. El hierro-hierro del molde aleó con mayor de 1.7% carbón-derrite aproximadamente 1370  °C. Todas estas temperaturas se podrían alcanzar con los métodos antiguos que se han utilizado por lo menos 6000 años (desde la edad de bronce ). Puesto que la tarifa sí mismo de la oxidación aumenta rápido más allá de 800  °C, es importante que fundiendo ocurrir en un ambiente con poco oxígeno. Desemejante del cobre y de la lata, el hierro líquido disuelve el carbón absolutamente fácilmente, de modo que la fundición dé lugar a una aleación que contiene demasiado carbón que se llamará acero.

Incluso en la gama estrecha de concentraciones que compongan el acero, las mezclas de carbón e hierro puede formar en un número de diversas estructuras, con características muy diversas; la comprensión de éstos es esencial para la fabricación del acero de la calidad. En la temperatura ambiente, la forma más estable de hierro es la ferrita cúbica Body-centered de la estructura (BCC) o α-hierro, un material metálico bastante suave que pueda disolver solamente una pequeña concentración de carbón (no más que 0.021  % peso en 910  °C). Sobre 910  la ferrita del °C experimenta una transición de fase de cúbico body-centered a una estructura cúbica Face-centered (FCC), llamada la austenita o γ-iron, que son semejantemente suaves y metálicos pero puede disolver considerablemente más carbón (tanto como 2.03 % peso de carbón en 1154  °C). Mientras que la austenita carbón-rica se refresca, la mezcla intenta invertir a la fase de la ferrita, dando por resultado un exceso de carbón. Una forma para que el carbón deje la austenita está para el Cementite al precipitado fuera de la mezcla, yéndose detrás del hierro que es bastante puro tomar la forma de ferrita, dando por resultado una mezcla de la cementite-ferrita. El Cementite es una fase estequiométrica con la fórmula química de las formas del Cementite de Fe₃C. en regiones de un contenido de carbón más alto mientras que otras áreas invierten a la ferrita alrededor de ella. Uno mismo-reforzando patrones emerger a menudo durante este proceso, llevando a acodar modelado conocido como perlita (Fe₃C: 6.33Fe) debido a su perla - como aspecto, o el Bainite similar pero menos hermoso .

Quizás la forma polimórfica más importante es la martensita, una sustancia químicamente metaestable con cerca de cuatro a cinco veces la fuerza de la ferrita.4  % peso del carbón (C: 50Fe) es necesario formar la martensita. Cuando la austenita se apaga para formar la martensita, el carbón es " frozen" en el lugar cuando la estructura de célula cambia de la FCC a BCC. Los átomos de carbón son mucho demasiado grandes caber en las vacantes intersticiales y torcer así la estructura de célula en una estructura tetragonal (BCT) body-centered. La martensita y la austenita tienen una composición química idéntica. Como tal, requiere extremadamente poca energía de activación termal formar.

El proceso del tratamiento térmico para la mayoría de los aceros implica el calentar de la aleación hasta que la austenita forme, después que apaga el de fundición en el agua o el aceite, refrescándola tan rápido que la transformación a la ferrita o a la perlita no tiene tiempo para ocurrir. La transformación en la martensita, por el contrario, ocurre casi inmediatamente, debido a una energía de activación más baja.

La martensita tiene una densidad más baja que la austenita, de modo que transformación entre ellos los resultados en un cambio del volumen. En este caso, la extensión ocurre. Las tensiones internas de esta extensión toman generalmente la forma de la compresión en los cristales de la tensión de la martensita y en la ferrita restante, con una cantidad justa de esquileo en ambos componentes. Si el amortiguamiento se hace incorrectamente, estas tensiones internas pueden hacer una pieza romper mientras que se refresca; por lo menos, causan el endurecimiento de trabajo interno y otras imperfecciones microscópicas. Es común para apaga las grietas para formar cuando agua apagada, aunque puedan siempre no ser visibles.

A este punto, si el contenido de carbón es arriba bastante producir una concentración significativa de martensita, el resultado es un material extremadamente duro pero muy frágil. A menudo, el acero experimenta el tratamiento térmico adicional en una temperatura más baja para destruir algo de la martensita (dando un plazo de bastante tiempo para el cementite etc. de formar) y del settle de la ayuda las tensiones internas y los defectos. Esto ablanda el acero, produciendo un metal más dúctil y fractura-más resistente. Porque el tiempo es tan crítico al resultado final, este proceso se conoce como que templa, que forma el acero tempered.

Otros materiales se agregan a menudo a la mezcla del hierro/del carbón para adaptar las características resultantes. El níquel y el manganeso en acero agregan a su fuerza extensible y hacen austenita más dureza químicamente estable, del cromo de los aumentos y temperatura de fusión, y el vanadio también aumenta dureza mientras que reduce los efectos de la fatiga de metal . Las granes cantidades de cromo y de níquel (el a menudo 18% y el 8%, respectivamente) se agregan al acero inoxidable de modo que un óxido duro forme en la superficie de metal para inhibir la corrosión. El tungsteno interfiere con la formación de cementite, permitiendo que la martensita forme con más lento apaga tarifas, dando por resultado el acero de alta velocidad . Por una parte el sulfuro, nitrógeno, y el fósforo hace el acero más frágil, así que éstos encontró comúnmente que los elementos se deben quitar del mineral durante el proceso.

Cuando el hierro es fundido de su mineral por procesos comerciales, contiene más carbón que deseable. Para llegar a ser de acero, debe ser derretido y ser tratado de nuevo para quitar la cantidad correcta de carbón, en cuyo punto otros elementos pueden ser agregados. Una vez que este líquido se echa en los lingotes, generalmente debe ser " worked" en la temperatura alta para quitar cuaesquiera grietas o regiones mal mezcladas del proceso de la solidificación, y para producir formas tales como placa, hoja, alambre, etc. Es entonces sometido a un tratamiento térmico producir una estructura cristalina deseable, y a menudo el " worked" frío; para producir la forma final. En acería moderna estos procesos se combinan a menudo, con el mineral entrando en un extremo de la planta de fabricación y de acero finished que viene hacia fuera el otro. Éstos se pueden aerodinamizar por un control hábil de la interacción entre el endurecimiento de trabajo y el temple.

Historia de la acería

considera también: Historia ferroso de la metalurgia

Acero antiguo

¡aparecer en artículos separados a otra parte. --> El acero era sabido en antigüedad, y pudo haber sido producido manejando el Bloomery de modo que la floración contuviera el carbón. Algo del primer acero viene de la África del Este, datando de 1400 BCE. En las armas de acero del siglo IV BCE como el Falcata fueron producidos en la península ibérica. El chino de la dinastía de Han (202 BCE - 220 CE) creó el acero derritiendo junto el hierro labrado con el arrabio, ganando un último producto de un carbón-intermedio-acero por el 1r siglo CE. Junto con sus métodos originales de acero de forja, el chino también había adoptado los métodos de producción de crear el acero, una idea de Wootz importado la India a China por el siglo V CE. El acero de Wootz fue producido en la India y el Sri Lanka de alrededor 300 BCE. Este método temprano de la acería empleó el uso de un horno de viento, soplado por los vientos de la monzón. También conocido como acero de Damasco, el wootz es famoso por su durabilidad y capacidad de llevar a cabo un borde. Fue creado original de un número de diversos materiales incluyendo los varios oligoelementos que era esencialmente una aleación complicada con hierro como su componente principal. Los estudios recientes han sugerido que los nanotubes del carbón fueron incluidos en su estructura, que pudo explicar algunas de sus calidades legendarias, aunque dado la tecnología disponible en aquel momento, ellos fueron producidos probablemente más por casualidad que por diseño. El acero de crisol fue producido en el Merv por el 9no a siglo X CE.

En el siglo XI, hay evidencia de la producción de acero en la canción China usar dos técnicas: un " berganesque" método que produjo el acero inferior, no homogéneo y un precursor al proceso de Bessemer moderno que utilizó la descarbonización parcial vía la forja repetida bajo ráfaga fría.

Acero moderno temprano

Acero de ampolla

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l proceso de la cementación El acero de ampolla, producido por el proceso de la cementación primero fue hecho en Italia en el siglo XVII temprano CE y pronto después de introducido a Inglaterra. Fue producido probablemente por la albahaca Brooke del sir en el Coalbrookdale durante el 1610s. La materia prima para esto era barras del hierro labrado . Durante el siglo XVII fue observado que el mejor acero vino del hierro de Oregrounds de una región de Suecia, norte Estocolmo . Ésta seguía siendo la materia prima generalmente en el siglo XIX, casi mientras el proceso fuera utilizado.

Acero de crisol

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l acero de crisol El acero de crisol es de acero que se ha derretido en un crisol algo que siendo forjado, con el resultado que es más homogéneo. La mayoría de los hornos anteriores no podían alcanzar arriba bastantes temperaturas para derretir el acero. La industria de acero moderna temprana de crisol resultó de la invención del Huntsman de Benjamin en el 1740s. El acero de ampolla (hecho como arriba) fue derretido en un crisol en un horno, y molde (generalmente) en los lingotes. Éste era solamente el primer de un número de métodos de producción de acero. El proceso de Gilchrist-Thomas (o el proceso de Bessemer básica) era una mejora al proceso de Bessemer, alineando el convertidor con una materia prima para quitar el fósforo. Otro era el Siemens-Martin de proceso de la acería del hogar abierto, que como el proceso de Gilchrist-Thomas complementó, algo que substituido, el proceso de Bessemer original.

Industria de acero

Debido a el papel crítico jugó por el acero en infraestructural y el desarrollo económico total, la industria de acero se considera a menudo ser un indicador del valor económico.

El boom económico en el China y el la India ha causado un aumento masivo en la demanda para el acero estos últimos años. Entre 2000 y 2005, la demanda de acero del mundo aumentó en el 6%. Desde 2000, varias firmas de acero indias y chinas se han levantado a la prominencia como el acero (que de Tata compró a grupo de Corus en 2007), el Shangai Baosteel Group Corporation y el grupo de Shagang. El Arcelor-Mittal es sin embargo el productor de acero más grande del mundo.

El que el estudio geológico británico divulga eso en 2005, China era el productor superior del acero con cerca de una mitad parte del mundo seguida por Japón, Rusia y los E.

En 2008, el acero será negociado como materia en el intercambio del metal de Londres.

considera también: La lista de los productores de acero, industria de acero global tiende el

Reciclaje

El acero es el material lo más extensamente posible reciclado Norteamérica . La industria de acero tiene sido activamente que recicla por más de 150 años, en parte grande porque es económicamente ventajoso hacer tan. Es más barato reciclar el acero que al mineral de hierro de la mina y manipularlo con el proceso de producción para formar el “nuevo” acero. El acero no pierde cualesquiera de sus características físicas inherentes durante el proceso de reciclaje, y ha reducido drástico energía y requisitos materiales que el refinamiento del hierro Oregón. La energía ahorrada reciclando reduce el consumo de energía anual de la industria por el cerca de 75%, que es bastante para accionar dieciocho millones de hogares por un año. El reciclaje de una tonelada de acero ahorra 1,100  kilogramos del mineral de hierro, 630  kilogramos del carbón, y 55  kilogramos de la piedra caliza . 76 millones de toneladas de acero fueron recicladas en 2005.

Estos últimos años, cerca de tres cuartos del acero producido anualmente se ha reciclado. Sin embargo, los números son mucho más altos para ciertos tipos de productos. Por ejemplo, en 2004 y 2005, 97.5% de vigas de acero estructurales y las placas fueron reciclados. Otros elementos de acero de la construcción tales como barras del refuerzo se reciclan a un índice de el cerca de 65%. De hecho, el acero estructural contiene típicamente el contenido de acero reciclado el alrededor 95%, mientras que es ligero calibra, acero rodado plano contiene el material reutilizado el cerca de 30%.

Porque las vigas de acero se fabrican a las dimensiones estandardizadas, hay a menudo muy poco inútil producido durante la construcción, y cualquier basura se produzca que puede ser reciclada. Para una casa de dos pisos típica, un marco de acero es equivalente a cerca de seis coches reciclados, mientras que una casa de marco de madera comparable puede requerir tanto como 40-50 árboles

La demanda global para el acero continúa creciendo, y aunque hay granes cantidades de existencia de acero, mucho de él es activamente funcionando. Como tal, el acero reciclado se debe aumentar por algún primero-utiliza el metal, derivado de las materias primas. Los productos de acero comúnmente reciclados incluyen las latas, las aplicaciones de los automóviles y la ruina de edificios demolidos. Una aplicación típica es acero del cerca de 65% por peso y los automóviles son acero e hierro del cerca de 66%.

Mientras que algo que recicla ocurre con los molinos de acero integrado y el proceso de oxígeno básico, la mayor parte de el acero reciclado se derrite eléctricamente, con un horno de arco voltaico (para la producción de acero con poco carbono) o un horno de inducción (para la producción de algunos productos ferrosos alto-aleados).

Acero contemporáneo

Los aceros modernos se hacen con combinaciones diversas de metales de la aleación para satisfacer muchos propósitos. El acero poco aleado se alea con otros elementos, generalmente molibdeno, manganeso, cromo, o níquel, en cantidades de el hasta 10% por peso para mejorar el hardenability de secciones gruesas.

Más aceros modernos incluyen los aceros de herramienta que se alean con granes cantidades de tungsteno y de cobalto u otros elementos para maximizar la solución que endurece . Esto también permite el uso de la precipitación que endurece y mejora la resistencia de la temperatura de la aleación.

Muchas otras aleaciones de alta resistencia existen, por ejemplo el acero de la Dual-fase, que es sometido a un tratamiento térmico contener una ferrita y la microestructura martensic para la fuerza adicional. El acero inducido transformación de la plasticidad (VIAJE) implica la aleación y tratamientos térmicos especiales para estabilizar cantidades de austentite en la temperatura ambiente en aceros ferríticos poco aleados normalmente austentite-libres. Aplicando la tensión al metal, el austentite experimenta una transición de fase a la martensita sin la adición de calor. El acero con 18% de níquel, 7% de cobalto y 5% de molibdeno se alea con el níquel y otros elementos, pero desemejante de la mayoría del acero no contiene casi ningún carbón en absoluto. Esto crea un metal muy fuerte pero aún maleable. El acero inducido hermanamiento de la plasticidad (TWIP) utiliza un tipo específico de tensión para aumentar la eficacia del endurecimiento de trabajo en la aleación. El acero de Eglin utiliza una combinación sobre de diversos elementos una docena en cantidades de variación para crear un metal relativamente barato para el uso en armas del tipo de la arcón. El acero de Hadfield (después Roberto Hadfield del sir) o el acero del manganeso contiene el manganeso 12-14% que cuando las formas desgastadas una piel increíble dura que resiste el usar. Los ejemplos incluyen pistas del tanque, los bordes de lámina de la niveladora y las láminas de corte en las quijadas de la vida . Una clase especial de aleación de alta resistencia, las superaleaciones conserva sus características mecánicas en las temperaturas extremas mientras que reduce al mínimo el arrastramiento . Éstos son de uso general en usos tales como láminas del motor de jet donde las temperaturas pueden alcanzar los niveles en los cuales la mayoría de las otras aleaciones llegaron a ser débiles.

La mayor parte de las aleaciones de acero más comunmente usadas son categorizadas en varios grados por organizaciones de estándares. Por ejemplo, el hierro y el instituto americanos del acero tiene una serie de los grados que definen muchos tipos de acero que se extienden del acero de carbón estándar a HSLA y al acero inoxidable. La sociedad americana para la prueba y los materiales tiene un sistema separado de los estándares, que definen las aleaciones tales como acero A36, el acero estructural más de uso general en los Estados Unidos.

Aunque no una aleación, acero galvanizado es una variedad de uso general de acero que caliente-se ha sumergido o se ha electrochapado en el cinc para la protección contra la corrosión (moho).

Métodos de producción modernos

Los hornos han sido utilizados por dos milenios para producir el hierro de cerdo, un paso crucial en el proceso de producción de acero, del mineral de hierro combinando el combustible, el carbón de leña, y el aire. Coque moderno del uso de los métodos en vez del carbón de leña, que ha demostrado ser mucho más eficiente y se acredita con contribuir a la Revolución industrial británica . Una vez que se refina el hierro, los convertidores se utilizan para crear el acero del hierro. Durante el siglo de fines del siglo diecinueve y a principios de siglo 20 había muchos métodos ampliamente utilizados tales como el proceso de Bessemer y el proceso de Siemens-Martin. Sin embargo, la fabricación de acero al oxígeno básica, en la cual el oxígeno puro se alimenta al horno a las impurezas del límite, ha substituido generalmente estos más viejos sistemas. Los hornos de arco eléctricos son un método común de tratar de nuevo la chatarra para crear el nuevo acero. Pueden también ser utilizados para convertir el hierro de cerdo al acero, pero utilizan mucha de electricidad (sobre 440  la KVH por tonelada métrica), y es así generalmente solamente económica cuando hay una fuente abundante de electricidad barata.

Aplicaciones del acero

El hierro y el acero se utilizan extensamente en la construcción de caminos, de ferrocarriles, de la infraestructura y de edificios. La mayoría de las estructuras modernas grandes, tales como estadios y los puentes de los rascacielos y los aeropuertos, son apoyadas por un esqueleto de acero. Incluso ésos con una estructura concreta emplearán el acero para reforzar. Además de uso extenso en las aplicaciones del comandante y los coches (a pesar de crecimiento en el uso del aluminio, sigue siendo el material principal para los cuerpos de coche), acero se utiliza en una variedad la otra construcción - los usos relacionados, tales como pernos, clavan, y usos comunes de los tornillos otros incluyen la construcción naval, transporte, explotación minera, aeroespacial, mercancías blancas de la tubería (eg. lavadoras), equipo pesado (eg. niveladoras), muebles de oficinas, lanas de acero, herramientas y armadura bajo la forma de chalecos o armadura personales del vehículo (más conocida como el rodó la armadura homogénea en este papel).

Históricamente

Antes de la introducción del proceso de Bessemer y de otras técnicas modernas de la producción, el acero era costoso y fue utilizado solamente donde ninguna alternativa más barata existió, particularmente para el filo de cuchillos, de maquinillas de afeitar, de espadas, y de otros artículos donde estaba necesario un filo duro. También fue utilizado por los resortes, incluyendo ésos usados en relojes y relojes.

Acero largo

Como ayudas en el concreto reforzado
El ata con alambre * pistas de ferrocarril
El acero estructural en los edificios modernos y el tiende un puente sobre

Acero de carbón plano

El cuerpo interior y exterior de los automóviles entrena a y el envía
Aplicaciones importantes * centros magnéticos

Acero inoxidable

considera también:

l acero inoxidable
Cuchillería
Reglas
Relojes * equipo quirúrgico

Ver también

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que lamina
Fundición
que trabaja a máquina libre
La industria de acero global tiende
de laminado en caliente
Hierro en mitología
que granula
Balanceo
Laminador
Acero del silicio
Acero inoxidable
Productores de acero
Molino de acero
Hojalata