El acero al carbono es una aleación de hierro y carbono que contiene hasta un 2,1% en peso de carbono. Para los aceros al carbono, no existe un contenido mínimo especificado de otros elementos de aleación, sin embargo, a menudo contienen manganeso. 

Tipos de acero al carbono y sus propiedades.

Se puede clasificar en tres categorías según su contenido de carbono: acero con bajo contenido de carbono, acero con contenido medio de carbono y acero con alto contenido de carbono. 

1-. Acero bajo en carbono

El acero con bajo contenido de carbono es la forma de acero al carbono más utilizada. Estos aceros suelen tener un contenido de carbono inferior al 0,25% en peso. No pueden endurecerse mediante tratamiento térmico, por lo que normalmente se consigue mediante trabajo en frío. Los aceros al carbono suelen ser relativamente blandos y de baja resistencia. Sin embargo, tienen una alta ductilidad, lo que los hace excelentes para mecanizar, soldar y de bajo costo.

Los aceros de alta resistencia y baja aleación, también se clasifican a menudo como aceros con bajo contenido de carbono, sin embargo, también contienen otros elementos como cobre, níquel, vanadio y molibdeno. Combinados, estos comprenden hasta el 10% en peso del contenido de acero. Los aceros de alta resistencia y baja aleación, como su nombre indica, tienen resistencias más altas, lo que se logra mediante tratamiento térmico. También conservan la ductilidad, lo que los hace fácilmente formables y mecanizables. Los aceros de alta resistencia y baja aleación son más resistentes a la corrosión que los aceros simples con bajo contenido de carbono.

2-. Acero de medio carbono

El acero con contenido medio de carbono tiene un contenido de carbono de 0,25 – 0,60% en peso y un contenido de manganeso de 0,60 – 1,65% en peso. Las propiedades mecánicas de este acero se mejoran mediante un tratamiento térmico que implica la austenitización (formación de austenita por calentamiento de una aleación de hierro por encima de su temperatura crítica superior) seguida de temple y revenido.

El tratamiento térmico solo se puede realizar en secciones muy delgadas, sin embargo, se pueden agregar elementos de aleación adicionales, como cromo, molibdeno y níquel, para mejorar la capacidad de los aceros para ser tratados térmicamente y, por lo tanto, endurecidos.

3-. Acero de alto carbono

El acero con alto contenido de carbono tiene un contenido de carbono de 0,60 a 1,25% en peso y un contenido de manganeso de 0,30 a 0,90% en peso. Tiene la mayor dureza y tenacidad de los aceros al carbono y la menor ductilidad. Los aceros con alto contenido de carbono son muy resistentes al desgaste debido a que casi siempre están templados y revenido.

Los aceros para herramientas y los aceros para matrices son tipos de aceros con alto contenido de carbono, que contienen elementos de aleación adicionales que incluyen cromo, vanadio, molibdeno y tungsteno. La adición de estos elementos da como resultado un acero muy duro y resistente al desgaste, que es el resultado de la formación de compuestos de carburo como el carburo de tungsteno.

Producción y procesamiento

El acero al carbono se puede producir a partir de acero reciclado, acero virgen o una combinación de ambos. El acero virgen se fabrica combinando mineral de hierro, coque (producido al calentar carbón en ausencia de aire) y cal en un alto horno a unos 1650 °C. El hierro fundido extraído del mineral de hierro se enriquece con carbono del coque en combustión. Las impurezas restantes se combinan con la cal para formar escoria, que flota sobre el metal fundido donde se puede extraer.

El acero fundido resultante contiene aproximadamente 4% en peso de carbono. Este contenido de carbono se reduce luego a la cantidad deseada en un proceso llamado descarburación. Esto se logra pasando oxígeno a través de la masa fundida, que oxida el carbono en el acero, produciendo monóxido de carbono y dióxido de carbono.

Ejemplos y aplicaciones

·      Acero bajo en carbono: los aceros con bajo contenido de carbono se utilizan a menudo en componentes de carrocería de automóviles, formas estructurales (vigas en I, perfiles de hierro de canal y ángulo), tuberías, componentes de construcción y puentes y latas de alimentos.

·      Acero de medio carbono: como resultado de su alta resistencia, resistencia al desgaste y tenacidad, los aceros con contenido de carbono medio se utilizan a menudo para vías de ferrocarril, ruedas de tren, cigüeñales y engranajes y piezas de maquinaria que requieren esta combinación de propiedades.

·      Acero de alto carbono: debido a su alta resistencia al desgaste y dureza, los aceros con alto contenido de carbono se utilizan en herramientas de corte, resortes de alambre de alta resistencia y matrices.

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