Introducción a los cinco principales tipos de acero

Actualmente, la industria del acero principalmente divide el acero en cinco categorías, a saber, acero estructural de carbono de alta calidad, acero estructural de carbono, acero estructural de bajo contenido de aleación y alta resistencia, acero estructural de aleación y acero inoxidable (láminas de acero inoxidable, bobinas de acero inoxidable). A continuación, este artículo presentará cada una de estas categorías por separado. 

Acero estructural de carbono de alta calidad 

Este tipo de acero contiene carbono y una cierta cantidad de silicio (generalmente no más del 0,40%) para la desoxidación, así como manganeso (generalmente no más del 0,80%, con un máximo del 1,20%). Básicamente no hay otros elementos aleantes (excepto los elementos residuales). 

Este tipo de acero debe garantizar simultáneamente su composición química y propiedades mecánicas. El contenido de elementos impurezas como azufre y fósforo en el acero se controla generalmente por debajo del 0,035%. Si se controla por debajo del 0,030%, se llama acero premium de alta calidad, y su grado debe ser seguido de "A", como 20A; si el fósforo se controla por debajo del 0,025% y el azufre por debajo del 0,020%, se llama acero super premium, y su grado debe ser seguido de "E" para la distinción. Para otros elementos aleantes residuales introducidos en el acero por las materias primas, como cromo, níquel, cobre, etc., su contenido se controla generalmente en Cr ≤ 0,25%, Ni ≤ 0,30%, Cu ≤ 0,25%. También hay grados en los que el contenido de manganeso alcanza el 1,40%, que se pueden llamar aceros al manganeso. 

Debe tenerse en cuenta que este tipo de acero mejora principalmente sus propiedades mecánicas ajustando el contenido de carbono. Tiene un gran volumen de producción y se utiliza ampliamente. Por lo general, se lamina (forja) en formas como redonda, cuadrada, plana, etc., así como en placas y tuberías sin costura. Se utiliza principalmente para fabricar componentes de estructuras generales y mecánicas, así como componentes de construcción y tuberías para el transporte de fluidos. Según los requisitos de uso, a veces se requiere tratamiento térmico (normalización o templado y revenido) antes de poder utilizarse. 

Acero estructural al carbono 

Este tipo de acero generalmente se produce en convertidores o hornos de reverbero. Las principales materias primas son hierro fundido y acero chatarra. El contenido de azufre y fósforo en el acero es más alto que el de los aceros estructurales al carbono de alta calidad. Generalmente, el contenido de azufre es ≤ 0,050% y el contenido de fósforo es ≤ 0,045%. El contenido de otros elementos aleantes introducidos en el acero desde las materias primas, como cromo, níquel y cobre, generalmente no supera el 0,30%. Según los requisitos de composición y rendimiento, las calidades de este tipo de acero se representan por calidades como Q195, Q215A/B, Q235A/B/C/D, Q255A/B, Q275, etc. 

Aquí, la "Q" representa la letra inicial mayúscula del carácter chino "qu", que significa "rendimiento". Los números siguientes indican el valor del punto de fluencia mínimo (σs) de este grado. Los símbolos que siguen se clasifican en cuatro grados (A, B, C, D) en función del contenido de elementos impurezas (azufre, fósforo) en el acero, con el contenido aumentando de alto a bajo, acompañado de cambios en los elementos carbono y manganeso. 

La producción de este tipo de acero es la mayor, y sus aplicaciones son muy extensas. Se utiliza principalmente para laminar en láminas, perfiles (redondos, cuadrados, planos, rectangulares, canales, ángulos, etc.) y materiales de forma especial, así como para fabricar tuberías de acero soldadas. Por lo general, se utiliza para fabricar estructuras de edificios, como fábricas, puentes y barcos, así como tuberías generales para el transporte de fluidos. Por lo general, este tipo de acero se utiliza directamente sin tratamiento térmico. 

Acero estructural de alta resistencia de bajo contenido de aleaciones 

Este tipo de acero no solo contiene una cierta cantidad de elementos básicos como silicio o manganeso, sino también otros elementos adecuados para la situación de recursos de nuestro país. Tales elementos incluyen vanadio (V), niobio (Nb), titanio (Ti), aluminio (Al), molibdeno (Mo), nitrógeno (N) y tierras raras (RE) y otros elementos traza. De acuerdo con la composición química y los requisitos de rendimiento, sus calidades se representan por Q295A, B, Q345A, B, C, D, E, Q390A, B, C, D, E, Q420A, B, C, D, E, Q460C, D, E, etc. El significado de estas calidades es el mismo que el del acero estructural al carbono. 

En este tipo de acero están presentes elementos traza formadores de granos finos como V, Nb, Ti, Al, etc. Excepto los aceros de calidades A y B, al menos uno de estos elementos debe estar presente en las calidades C, D y E del acero; para mejorar las propiedades del acero, también se puede agregar uno de estos elementos a los aceros de calidades A y B. Además, los elementos residuales de Cr, Ni y Cu en este tipo de acero no deben exceder el 0,30% cada uno. Q345A, B, C, D y E son calidades representativas de este tipo de acero; los aceros de calidades A y B se suelen denominar 16Mn; para las calidades superiores a C, se deben agregar uno o más elementos traza, y en las propiedades mecánicas debe incluirse un ítem adicional de resistencia al impacto a baja temperatura. 

En comparación con el acero estructural de carbono, este tipo de acero tiene las ventajas de una mayor resistencia, mejores prestaciones globales, una vida útil más larga, un rango de aplicación más amplio y una mayor rentabilidad. Este acero se utiliza sobre todo para laminarlo en láminas, perfiles, tuberías sin costura, etc., y se aplica ampliamente en puentes, barcos, calderas, vehículos y estructuras de edificios importantes. 

Acero estructural de aleación 

Este tipo de acero se obtiene añadiendo una cantidad adecuada de uno o varios elementos de aleación al acero estructural de carbono de alta calidad, con el fin de mejorar las propiedades mecánicas, la tenacidad y la templabilidad del acero. Los productos fabricados con este acero suelen someterse a un tratamiento térmico (normalización o templado y revenido). Antes de poner en servicio las piezas y componentes fabricados, generalmente es necesario someterlos a un tratamiento de templado o a un tratamiento químico superficial (cementación, nitruración, etc.), templado superficial o templado por inducción, etc. Por lo tanto, dependiendo de la composición química (principalmente el contenido de carbono), el proceso de tratamiento térmico y la aplicación, este tipo de acero se puede dividir aproximadamente en tres categorías: acero cementado, acero templado y revenido y acero nitrurado. 

Este tipo de acero se lamina (forja) principalmente en secciones redondas, cuadradas, planas y tuberías soldadas. Se utiliza principalmente para la fabricación de componentes importantes y de gran tamaño en productos mecánicos, así como en tuberías de alta presión, contenedores, etc. Además, tiene propiedades mecánicas generales superiores en comparación con el acero estructural de carbono de alta calidad. 

Este tipo de tuberías soldadas de acero se utilizan ampliamente en soportes hidráulicos, cilindros de gas de alta presión, calderas de alta presión, equipos de fertilizantes, craqueo de petróleo, cubiertas de semiejes de automóvil, motores diésel, accesorios de tuberías hidráulicas y otras aplicaciones. 

Acero inoxidable

Según sus principales aplicaciones industriales, el acero inoxidable se puede clasificar en dos categorías principales: acero inoxidable resistente a ácidos y acero resistente al calor sin pelado. 

El acero inoxidable resistente a ácidos se puede dividir en dos tipos: acero inoxidable y acero resistente a ácidos. Entre ellos, el acero que puede resistir la corrosión en el aire se llama acero inoxidable; el acero que puede resistir la corrosión en varios medios altamente corrosivos se llama acero resistente a ácidos. El acero inoxidable no necesariamente resiste la corrosión por ácidos, pero el acero resistente a ácidos tiene una excelente resistencia a la oxidación. 

Este tipo de acero no solo contiene los cinco elementos principales (C, Si, Mn, P, S), sino que también contiene principalmente elementos de aleación de cromo y níquel. Por ejemplo, acero al cromo (tipo Cr13), acero al cromo y níquel (tipo 18-8); y también hay tipos que contienen uno o más elementos como molibdeno, niobio, titanio y nitrógeno sobre la base del acero al cromo y níquel. 

Los productos fabricados a partir de él, como círculos, placas, bandas, hilos, tuberías, etc., se utilizan ampliamente en equipos químicos, dispositivos médicos, equipos de la industria alimentaria, así como en gabinetes domésticos y decoraciones de hoteles y restaurantes. 

El acero resistente al calor y no pelable se divide en dos tipos: acero resistente al calor y acero no pelable. El acero que no se desprende incluso cuando se expone a medios a altas temperaturas se llama acero no pelable; el acero que puede resistir la erosión de los medios a altas temperaturas y tiene suficiente resistencia sin desprenderse se llama acero resistente al calor. 

Este tipo de acero no solo contiene los elementos de cromo y níquel que se encuentran en el acero inoxidable y resistente al ácido, sino que también incorpora uno o más de los elementos de aleación como aluminio (Al), tungsteno (W), cobalto (Co) y vanadio (V). Los productos fabricados como cilindros, placas, tiras y tuberías se utilizan ampliamente en equipos petroquímicos, calderas de centrales eléctricas, motores de turbinas, hornos de calentamiento industrial y componentes que funcionan a altas temperaturas.