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Steel

Of all the different metals and materials that we use in our trade, steel is by far the most important. When steel was developed, it revolutionized the American iron industry. With it came skyscrapers, stronger and longer bridges, and railroad tracks that did not collapse. Steel is manufactured from pig iron by decreasing the amount of carbon and other impurities and adding specific amounts of alloying elements.

Do not confuse steel with the two general classes of iron: cast iron (greater than 2% carbon) and pure iron

(less than 0.15% carbon). In steel manufacturing, controlled amounts of alloying elements are added during the molten stage to produce the desired composition.

The composition of a steel is determined by its application and the specifications that were developed by the following: American Society for Testing and Materials (ASTM), the American Society of Mechanical Engineers (ASME), the Society of Automotive Engineers (SAE), and the American Iron and Steel Institute (AISI).

Carbon steel is a term applied to a broad range of steel that falls between the commercially pure ingot iron and the cast irons. This range of carbon steel may be classified into four groups:

Low-Carbon Steel . . . . . . . . 0.05% to 0.30%  carbon

Medium-Carbon Steel . . . . . . 0.30% to 0.45% carbon

High-Carbon Steel . . . . . . . . 0.45% to 0.75% carbon

Very High-Carbon Steel . . . . . 0.75% to 1.70% carbon


Acero

De todos los diferentes metales y materiales que usamos en nuestro negocio, el acero es por lejos el mas importante. Cuando el acero fue desarrollado, el mismo revolucionó la industria de los Estados Unidos. Con el mismo vinieron los rascacielos, puentes mas fuertes y largos  y las vías de los ferrocarriles que no colapsaban. El acero es fabricado a partir del hierro de fundición en bruto al disminuir la cantidad de carbono y otras impurezas y agregando cantidades específicas de elementos de aleación. Con confundir el acero con las dos clases generales de hierro : el hierro fundido (mas de 2% de carbono) y el hierro puro (menos de 0,15% de carbono). En la fabricación del acero, cantidades controladas de elementos de aleación son agregadas durante la etapa de fundición para producir la composición deseada.

La composición de un acero está determinada por su aplicación y las especificaciones que fueron desarrolladas por las siguientes entidades : American Society for Testing and Materials (ASTM), la American Society of Mechanical Engineers (ASME), la Society of Automotive Engineers (SAE), y la American Iron and Steel Institute (AISI).

Carbono al acero es un término aplicado a un ámplio rango de aceros que van desde el hierro de lingotes comercialmente puro a los hierro fundidos. Este rango de acero al carbono puede ser clasificado en cuatro grupos:

Acero de bajo carbono -------- 0.05%  a 0.30%  de carbono

Acero de carbono medio ------  0.30% a 0.45%  de carbono

Acero de elevado carbono ----------- 0.45% a 0.75% de  carbono

Acero de muy elevado carbono ------- 0.75%  a 1.70% de carbono

Low-carbon steel.

Steel in this classification is tough and ductile, easily machined, formed, and welded. It does not respond to any form of heat treating, except case hardening.

Medium-carbon steel.

These steels are strong and hard but cannot be welded or worked as easily as the low-carbon steels. They are used for crane hooks, axles, shafts, setscrews, and so on.

High-carbon steel/very high-carbon steel.

Steel in these classes respond well to heat treatment and can be welded. When welding, special electrodes must be used along with preheating and stress-relieving procedures to prevent cracks in the weld areas. These steels are used for dies, cutting tools, mill tools, railroad car wheels, chisels, knives, and so on.

Low-alloy, high-strength, tempered structural steel.

A special low-carbon steel, containing specific small amounts of alloying elements, that is quenched and tempered to get a yield strength of greater than 50,000 psi and tensile strengths of 70,000 to 120,000 psi. Structural members made from these high-strength steels may have smaller cross-sectional areas than common structural steels and still have equal or greater strength. Additionally, these steels are normally more corrosion- and abrasion resistant. High-strength steels are covered by ASTM specifications.

NOTE: This type of steel is much tougher than low-carbon steels. Shearing machines for this type of steel must have twice the capacity than that required for low-carbon steels.

 

 

Acero de bajo carbono

El acero en esta clasificación es tenaz y dúctil, fácilmente maquinado, moldeado y soldado. El mismo no responde a ninguna forma de tratamiento en calor, excepto temple

Acero de carbon medio

Estos aceros son resistentes y fuertes pero no pueden ser soldados o trabajados tan fácilmente como los aceros de bajo carbono. Los mismos son usados para ganchos de grúas, ejes, vástagos, tornillos prisioneros, etc.

Acero de bajo carbono

El acero en esta clasificación es tenaz y dúctil, fácilmente maquinado, moldeado y soldado. El mismo no responde a ninguna forma de tratamiento en calor, excepto temple

Aceros de elevado carbono y muy elevado carbono

Los aceros en estas clases responden bien a los tratamiento de calor y pueden ser soldados. Al soldar, se deben usar electrodos especiales a la vez que procedimientos de  precalentamiento y alivio de tensiones para evitar roturas en las áreas soldadas. Estos aceros son usados para dados, herramientas de corte, herramientas de molienda, ruedas de vagones de ferrocarriles, escofinas, cuchillos, etc.

Aceros de baja aleación, alta resistencia, estructurales templados

Un carbón especial de bajo carbono, conteniendo pequeñas cantidades específicas de elementos de aleación, que es templado para obtener un rendimiento de resistencia de mas de 50.000 psi y resistencias de tracción de 70.000 a 120.000 psi. Los miembros estructurales hechos de estos aceros de alta resistencia pueden tener áreas transversales mas pequeñas que los aceros estructurales comunes y aún tener igual o mayor resistencia. Adicionalmente, estos aceros son mas resistentes a la corrosión y la abrasión. Los aceros de alta resistencia están cubiertos por las especificaciones ASTM.

Nota : Este tipo de acero es mas tenaz que los aceros de bajo carbono. Las máquinas de guillotina para este tipo de acero deben tener el doble de la capacidad que lo requerido para los aceros de bajo carbono.

Stainless steel.

This type of steel is classified by the American Iron and Steel Institute (AISI)

into two general series named the 200-300 series and 400 series. Each series includes several types of steel with different characteristics.

The 200-300 series of stainless steel is known as AUSTENITIC. This type of steel is very tough and ductile in the as-welded condition; therefore, it is ideal for welding and requires no annealing under normal atmospheric conditions. The most well-known types of steel in this series are the 302 and 304. They are commonly called 18-8 because they are composed of 18% chromium and 8% nickel. The chromium nickel steels are the most widely used and are normally nonmagnetic.

The 400 series of steel is subdivided according to their crystalline structure into two general groups. One group is known as FERRITIC CHROMIUM and the other group as MARTENSITIC CHROMIUM.

Ferritic Chromium.

This type of steel contains 12% to 27% chromium and 0.08% to 0.20% carbon.

These alloys are the straight chromium grades of stainless steel since they contain no nickel. They are nonhardenable by heat treatment and are normally used in the annealed or soft condition. Ferritic steels are magnetic and frequently used for decorative trim and equipment subjected to high pressures and temperatures.

Martensitic Chromium.

These steels are magnetic and are readily hardened by heat treatment. They contain 12% to 18% chromium, 0.15% to 1.2% carbon, and up to 2.5% nickel. This group is used where high strength, corrosion resistance, and ductility are required.

Alloy steels.

Steels that derive their properties primarily from the presence of some alloying element other than carbon are called ALLOYS or ALLOY STEELS. Note, however, that alloy steels always contain traces of other elements. Among the more common alloying elements are nickel, chromium, vanadium, silicon, and tungsten. One or more of these elements may be added to the steel during the manufacturing process to produce the desired characteristics. Alloy steels may be produced in structural sections, sheets, plates, and bars for use in the “as-rolled” condition. Better physical properties are obtained with these steels than are possible with hot-rolled carbon steels. These alloys are used in structures where the strength of material is especially important. Bridge members, railroad cars, dump bodies, dozer blades, and crane booms are made from alloy steel. Some of the common alloy steels are briefly described in the paragraphs below.

Acero inoxidable

Este tipo de acero está clasificado por la American Iron and Steel Institute (AISI) en dos series generales identificadas como las series 200-300. Cada serie incluye varios tipos de aceros con diferentes características.

Las series 200-300 del acero inoxidable son conocidas como austeníticos. Es tipo de acero se muy tenaz y dúctil en la condición de soldadura; por lo tanto, el mismo es ideal para soldar y no requiere recocido bajo condiciones atmosféricas normales. Los tipos mas conocido de acero en esta serie son el 302 y el 304. Estos son comúnmente identificados como 18-8 debido a que están compuestos de 18% de cromo y 8% de níquel. Los aceros al cromo níquel son los más ampliamente usados y son de propiedades no magnéticas normalmente.

Cromado ferrítico.

Este tipo de acero contiene 12% a 27% de cromo y 0,08% a 0,20% de carbono. Estas aleaciones son los grados correctos de acero inoxidable dado que no contienen níquel. Los mismos son no templables por el tratamiento por calor y son normalmente usados en la condición de recocido o blanda. Los aceros ferríticos son magnéticos y frecuentemente usados para recortes decorativos y equipos sujetos a elevadas presiones y temperaturas.

Cromado martensítico.

Estos aceros son magnéticos y son fácilmente templados por tratamiento por calor. Estos contienen 12% al 18% de cromo, 0,15% al 1,2% de carbono, y hasta 2,5% de níquel. Este grupo es usado donde se requiere alta resistencia, resistencia a la corrosión y ductilidad.

Aceros de aleaciones.

Los aceros que derivan sus propiedades primariamente de la presencia de algún elemento de aleación que no sea el carbono con llamados aleaciones o aleaciones de acero. Note, sin embargo que los aceros de aleaciones siempre contienen trazas de otros elementos. Entre los elementos de aleación mas comunes están el níquel, cromo, vanadio, silicio y tungsteno. Uno o mas de estos elementos puede ser agregado al acero durante el proceso de fabricación para producir las características deseadas. Los aceros de aleación pueden ser producidos en secciones estructurales, hojas, planchas, y barras para ser usadas en la condición de “enrolladas”. Mejores propiedades físicas pueden ser obtenidas con estos aceros que lo que es posible con los aceros al carbono enrollados en caliente. Estas aleaciones son usadas en estructuras donde la resistencia del material es especialmente importante. Parte de puentes, vagones de ferrocarril, cuerpos de volquetes, filos de topadoras, y brazos de grúas son hechos de aleaciones de acero. Algunos de los aceros de aleación mas comunes son brevemente descriptos en los párrafos siguiente.

Nickel Steels.

These steels contain from 3.5% nickel to 5% nickel. The nickel increases the strength and toughness of these steels. Nickel steel containing more than 5% nickel has an increased resistance to corrosion and scale. Nickel steel is used in the manufacture of aircraft parts, such as propellers and airframe support members.

Chromium Steels.

These steels have chromium added to improve hardening ability, wear resistance, and strength. These steels contain between 0.20% to 0.75% chromium and 0.45% carbon or more. Some of these steels are so highly resistant to wear that they are used for the races and balls in antifriction bearings. Chromium steels are highly resistant to corrosion and to scale.

Chrome Vanadium Steel.

This steel has the maximum amount of strength with the least amount of weight. Steels of this type contain from 0.15% to 0.25% vanadium, 0.6% to 1.5% chromium, and 0.1% to 0.6% carbon. Common uses are for crankshafts, gears, axles, and other items that require high strength. This steel is also used in the manufacture of high-quality hand tools, such as wrenches and sockets.

Tungsten Steel.

This is a special alloy that has the property of red hardness. This is the ability to continue to cut after it becomes red-hot. A good grade of this steel contains from 13% to 19% tungsten, 1% to 2% vanadium, 3% to 5% chromium, and 0.6% to 0.8% carbon.

Because this alloy is expensive to produce, its use is largely restricted to the manufacture of drills, lathe tools, milling cutters, and similar cutting tools.

Molybdenum.

This is often used as an alloying agent for steel in combination with chromium and nickel. The molybdenum adds toughness to the steel. It can be used in place of tungsten to make the cheaper grades of high-speed steel and in carbon molybdenum high-pressure tubing.

Manganese Steels.

The amount of manganese used depends upon the properties desired in the finished

product. Small amounts of manganese produce strong, free-machining steels. Larger amounts (between 2% and 10%) produce a somewhat brittle steel, while still larger amounts (11% to 14%) produce a steel that is tough and very resistant to wear after proper heat treatment.

Aceros al níquel

Estos aceros contienen desde un 3,5% al 5% de níquel. El níquel incrementa la resistencia y tenacidad de estos aceros. El acero al níquel que contiene mas del 5% de níquel tiene una resistencia superior a la corrosión y las incrustaciones. Los aceros al níquel son usados en la manufactura de partes de aviones, tales como hélices y partes de soporte del esqueleto de aeronaves.

Aceros al cromo .

Estos aceros tienen un agregado de cromo que mejora el temple, la resistencia al desgaste y la fuerza. Estos aceros contienen entre 0,20% al 0,75% de cromo y 0,45% de carbono o mas. Algunos de estos metales son tan altamente resistentes al desgaste que los mismos son usados para  anillos de rodadura y bolas de rodamientos antifricción. Los aceros al cromo son altamente resistentes a la corrosión y las incrustaciones.

Aceros al cromo vanadio .

 Este acero tiene la máxima cantidad de resistencia con la mínima cantidad de peso. Los aceros de este tipo contienen desde 0,15% al 0,25% de vanadio, 0,6% a 1,5% de cromo, y 0,1% a 0,6% de carbono. Los usos mas comunes son para cigüeñales, engranajes, ejes y otros productos que requieren alta resistencia. Este acero es usado además para la fabricación de herramientas manuales de alta calidad, tales como llaves de apriete y llaves tubo.

Acero al tungsteno.

Esta es una aleación especial que tiene la propiedad de resistencia al rojo. Esta es la habilidad de continuar cortando después del calor al rojo. Un buen grado de este acero contiene desde 13% a 19% de tungsteno, 1% a 2% de vanadio, 3%  a 5% de cromo, y 0,6%  a 0,8% de carbono.

Molibdeno.

Este es usado como agente de aleación para el acero en combinación con el cromo y el níquel. El molibdeno agrega tenacidad al acero. El mismo puede ser usado en lugar del tungsteno para hacer los grados mas económicos de acero de alta velocidad y en cañerías de alta presión de carbono molibdeno.

Aceros al manganeso.

La cantidad de manganeso usado depende de las propiedades deseadas en el producto finalizado. Algunas cantidades de manganeso producen aceros fuertes de libre maquinado. Mayores cantidades (entre 2% y 10%) producen un acero un poco frágil, mientras que cantidades mas grandes (11% a 14%) producen un acero que es tenaz y muy resistente al desgaste luego del tratamiento de calor apropiado.

 

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