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Propiedades del Acero Ricardo Herrera Mardones Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile Santiago, Chile Octubre de 2006 Elaboración, guión.

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1 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

2 CONTENIDO Propiedades 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

3 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?

4 1. Introducción ElementoEfecto COBREMejora resistencia a corrosión atmosférica. MANGANESODesoxidante, neutraliza azufre, facilitando trabajo en caliente. Mejora la resistencia SILICIOSe emplea como desoxidante y actúa como endurecedor en el acero de aleación. FOSFORO Y AZUFREPerjudican la tenacidad del acero ALEACIONES

5 1. Introducción Alta resistencia Uniformidad y homogeneidad Rango elástico amplio Durabilidad Ductilidad y tenacidad Rapidez de construcción Reciclabilidad VENTAJAS DEL ACERO

6 2. Proceso de Fabricación Fuente: Infoacero.cl CONVERTIDOR DE OXIGENO DE ALTO HORNO

7 2. Proceso de Fabricación Fuente: Infoacero.cl CONVERTIDOR DE OXIGENO DE ALTO HORNO

8 2. Proceso de Fabricación HORNO DE ARCO ELECTRICO

9 2. Proceso de Fabricación Fuente: Infoacero.cl AFINO DEL ACERO Y LAMINACION

10 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

11 4. Propiedades del acero Estructura cristalina PROPIEDADES FISICAS Cristal cúbico de malla centrada Cristal cúbico de cara centrada

12 4. Propiedades del acero Propiedades metálicas características buena ductilidad (o maleabilidad). conductividad térmica elevada. conductividad eléctrica elevada. brillo metálico. PROPIEDADES FISICAS

13 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 PROPIEDADES FISICAS

14 4. Propiedades del acero Ensayo a tracción PROPIEDADES MECANICAS

15 4. Propiedades del acero PROPIEDADES MECANICAS Acero dulceAcero de alta resistencia F yd

16 4. Propiedades del acero PROPIEDADES MECANICAS Curva idealizada esfuerzo-deformación del acero Rango elástico Rango plástico u F yd F ys FuFu Endurecimiento por deformación E

17 4. Propiedades del acero Módulo de Young E = MPa Modulo de Poisson –Elástico = 0.3 (aumento de volumen) –Plástico = 0.5 (volumen constante) PROPIEDADES MECANICAS

18 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 PROPIEDADES MECANICAS

19 4. Propiedades del acero Máquina de Ensayo Charpy PROPIEDADES MECANICAS Probeta

20 4. Propiedades del acero 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 PROPIEDADES MECANICAS

21 4. Propiedades del acero Composición química Tratamiento térmico Estado de esfuerzos Historia de deformaciones Temperatura Velocidad de carga (deformación) FACTORES

22 4. Propiedades del acero Estado multiaxial de esfuerzos Von Mises: FACTORES ESTADO DE ESFUERZOS

23 4. Propiedades del acero FACTORES HISTORIA DEFORMACIONES Strain aging Ductilidad después de endurecimiento por deformación y strain aging Endurecimiento por deformación A B C

24 4. Propiedades del acero FACTORES TEMPERATURA

25 4. Propiedades del acero FACTORES VELOCIDAD DE CARGA

26 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. CLASIFICACION SEGUN COMPOSICION

27 5. Tipos de elementos de acero estructural Perfiles Laminados AnguloTeCanalPerfil W BarraPlaca

28 5. Tipos de elementos de acero estructural Perfiles plegados (en frío) Tubo circularTubo rectangular Perfiles plegados y soldados

29 6. Usos del acero Estructuras de marco: edificios, torres, puentes, galpones.

30 6. Usos del acero Cáscaras y membranas: estanques, silos, calderas, cascos de barco.

31 6. Usos del acero Estructuras suspendidas: puentes, techos.


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