Imagine un mundo sin planchas de acero. Desde el coche que conduce hasta los puentes que cruza, estas placas sin pretensiones forman la columna vertebral de la infraestructura moderna. En este artículo, desentrañamos los diversos tipos de chapas de acero, sus variados espesores y sus aplicaciones cruciales. Descubra cómo los distintos procesos y composiciones dan lugar a chapas de acero adaptadas a todo tipo de aplicaciones, desde la construcción naval hasta los recipientes a presión. ¿Listo para explorar el material que da forma a nuestro mundo? Siga leyendo para saber cómo se clasifican y utilizan las chapas de acero en los distintos sectores.
La chapa de acero es un material plano que se vierte con acero fundido y se prensa después de enfriarse.
Las chapas de acero son planas, rectangulares y pueden laminarse directamente o cortarse a partir de bandas anchas de acero.
Las chapas de acero se clasifican por grosor: las chapas finas tienen menos de 4 milímetros (con un grosor mínimo de 0,2 milímetros), las chapas de grosor medio oscilan entre 4 y 60 milímetros, y las chapas gruesas entre 60 y 115 milímetros.
Las chapas de acero se clasifican según el proceso de laminado: laminadas en caliente y laminadas en frío.
La anchura de las placas finas oscila entre 500 y 1.500 milímetros, mientras que la de las gruesas oscila entre 600 y 3.000 milímetros.
Las chapas finas se clasifican en función del tipo de acero: acero común, acero de alta calidad, acero aleado, acero para muelles, acero inoxidable, acero para herramientas y acero resistente al calor, acero para rodamientosacero al silicio y chapas industriales de hierro puro.
También pueden clasificarse en función de aplicaciones específicas, como placas para bidones de aceite, placas esmaltadas, placas antibalas, etc.
Además, pueden clasificarse en función del revestimiento de la superficie, como placas galvanizadas, placas estañadas, placas con revestimiento de plomo, placas de acero compuesto de plástico, etc.
Las calidades de las chapas gruesas suelen ser similares a las de las chapas finas.
Sin embargo, en términos de aplicaciones específicas, hay algunas variedades de placas de acero que se utilizan principalmente para placas gruesas, tales como placas de acero para puentes, placas de acero para calderas, placas de acero para la fabricación de automóviles, acero para recipientes a presión y placas de acero multicapa para recipientes de alta presión.
Sin embargo, hay algunas variedades de placas de acero que se superponen con las placas delgadas, tales como placas de acero para vigas de automóviles (2,5-10 milímetros de espesor), placas de acero estampadas (2,5-8 milímetros de espesor), placas de acero inoxidable, placas de acero resistentes al calor, etc.
Además, las chapas de acero pueden tener diferentes composiciones de material. No todas las chapas de acero son iguales, y su uso depende de la composición del material.
Con el desarrollo de la ciencia, la tecnología y la industria, se han impuesto mayores exigencias a los materiales, como una mayor resistencia, resistencia a altas temperaturas, alta presión, baja temperatura, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y otras propiedades físicas y químicas especiales. El acero al carbono por sí solo no puede satisfacer plenamente estos requisitos.
(1) Baja templabilidad: En general, la templabilidad máxima del acero al carbono templado en agua es de sólo unos 10 mm-20 mm de diámetro.
(2) Bajo coeficiente de resistencia y rendimiento: Por ejemplo, el límite elástico (σs) del acero al carbono ordinario Q235 es de 235 MPa, mientras que el acero estructural de baja aleación 16Mn tiene un límite elástico (σs) de más de 360 MPa. La relación σs/σb del acero 40 es de sólo 0,43, muy inferior a la del acero de baja aleación 16Mn. acero aleado.
(3) Escasa estabilidad de revenido: Debido a la escasa estabilidad del revenido, cuando el acero al carbono se somete a un tratamiento de revenido, se requieren temperaturas de revenido más bajas para lograr una mayor resistencia, lo que se traduce en una menor tenacidad. Por otra parte, se requieren temperaturas de revenido más elevadas para lograr una mayor tenacidad, pero esto se traduce en una menor resistencia. Por lo tanto, la mecánica global propiedades del acero al carbono no son altos.
(4) Incapacidad de cumplir requisitos especiales de rendimiento: El acero al carbono suele carecer de buenas propiedades en cuanto a resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión, resistencia al calor, resistencia a bajas temperaturas, resistencia al desgaste y propiedades electromagnéticas especiales. No puede satisfacer las demandas de requisitos de rendimiento especiales.
En función del contenido de elementos de aleación, los aceros aleados pueden clasificarse en:
En función de los principales elementos de aleación, los aceros aleados pueden clasificarse a su vez en:
Sobre la base de la microestructura de pequeñas muestras de ensayo después de la normalización o en bruto, el acero aleado puede clasificarse en:
Según la aplicación, los aceros aleados pueden clasificarse en:
En contenido en carbono se indica mediante un valor numérico al principio del grado. En el caso de los aceros estructurales, el contenido de carbono se expresa con dos decimales como unidad de diezmilésima (por ejemplo, 45 representa un contenido de carbono de 0,0045%).
Para los aceros para herramientas y los aceros de prestaciones especiales, el contenido de carbono se expresa con un decimal como unidad de una milésima, excepto cuando el contenido de carbono es superior a 1%.
Tras indicar el contenido de carbono, se utilizan los símbolos químicos de los principales elementos de aleación para representar su contenido, seguidos de valores numéricos. Si el contenido medio es inferior a 1,5%, no se indica. Si el contenido medio está comprendido entre 1,5% y 2,49%, 2,5% y 3,49%, etc., se indica como 2, 3, etc.
Por ejemplo, 40Cr representa un contenido medio de carbono de 0,40% y un contenido de cromo inferior a 1,5%. 5CrMnMo representa un contenido medio de carbono de 0,5% y un contenido de cromo, manganeso y molibdeno inferior a 1,5%.
Para los aceros especiales, se utiliza el prefijo chino pinyin que indica su aplicación. Por ejemplo, se añade "G" antes del grado de acero para indicar el acero para rodamientos. GCr15 representa el acero para rodamientos con un contenido de carbono de aproximadamente 1,0% y un contenido de cromo de aproximadamente 1,5% (lo que constituye una excepción, ya que el contenido de cromo se expresa en milésimas).
Y40Mn representa el acero de corte libre con un contenido de carbono de 0,4% y un contenido de manganeso inferior a 1,5%.
Para el acero de alta calidad, se añade la letra "A" al final del grado del acero. Por ejemplo, 20Cr2Ni4A.
Tras añadir elementos de aleación al acero, se produce una interacción entre los elementos base de hierro y carbono y los elementos de aleación añadidos.
El objetivo de la aleación del acero es utilizar la interacción entre los elementos de aleación y el hierro-carbono, así como sus efectos sobre el diagrama de fases hierro-carbono y el tratamiento térmico, para mejorar la estructura y las propiedades del acero.
Una vez añadidos los elementos de aleación al acero, existen principalmente de tres formas: disueltos en el hierro, formando carburos, o en aceros de alta aleación, posiblemente formando compuestos intermetálicos.
1. Disuelto en hierro:
Casi todos los elementos de aleación (excepto el Pb) pueden disolverse en el hierro, formando ferrita de aleación o austenita de aleación. Según sus efectos sobre α-Fe o γ-Fe, los elementos de aleación pueden clasificarse en dos categorías: elementos que expanden la región de la fase γ y elementos que contraen la región de la fase γ.
Entre los elementos que amplían la región de la fase γ, también conocidos como estabilizadores de la austenita, se encuentran el Mn, Ni, Co, C, N, Cu, etc. Reducen la temperatura A3 (temperatura de transformación de γ-Fe en α-Fe) y aumentan la temperatura A4 (temperatura de transformación de γ-Fe). Esto amplía el rango de la fase γ.
Entre ellos, el Ni y el Mn, cuando se añaden en determinadas cantidades, pueden expandir la región de la fase γ por debajo de la temperatura ambiente, haciendo desaparecer la región de la fase α. Se denominan elementos que expanden completamente la región de fase γ.
Otros elementos como el C, N, Cu, etc., pueden expandir parcialmente la región de la fase γ pero no hasta la temperatura ambiente, por lo que se denominan elementos que expanden parcialmente la región de la fase γ.
Los elementos que contraen la región de la fase γ, también conocidos como estabilizadores de ferrita, incluyen Cr, Mo, W, V, Ti, Al, Si, B, Nb, Zr, etc. Aumentan la temperatura A3 y disminuyen la A4 (excepto en el caso del cromo, en el que la temperatura A3 disminuye cuando el contenido de cromo es inferior a 7%, pero aumenta rápidamente cuando supera 7%).
Esto contrae la región de la fase γ, ampliando la región de estabilidad de la ferrita. En función de sus efectos, pueden clasificarse a su vez en elementos que contraen completamente la región de la fase γ (por ejemplo, Cr, Mo, W, V, Ti, Al, Si) y elementos que contraen parcialmente la región de la fase γ (por ejemplo, B, Nb, Zr).
2. Los elementos de aleación que forman carburos pueden clasificarse en dos grandes grupos, en función de su afinidad por el carbono del acero: elementos formadores de carburos y elementos no formadores de carburos.
Los elementos comunes que no forman carburos son Ni, Co, Cu, Si, Al, N y B. Éstos se disuelven esencialmente en la ferrita y la austenita. Los elementos formadores de carburos más comunes son Mn, Cr, W, V, Nb, Zr, Ti, etc. (ordenados según la estabilidad de los carburos formados, del más débil al más fuerte). En el acero, una parte de ellos se disuelve en la fase matriz y otra parte forma carburos de aleación. Cuando están presentes en cantidades elevadas, pueden formar nuevos carburos de aleación.
Efectos sobre el intervalo de austenita y ferrita:
Los elementos que amplían o reducen la región de fase γ también tienen un efecto similar en la región de fase γ en el diagrama de fases Fe-Fe3C. Cuando el contenido de Ni o Mn es elevado, puede dar lugar a una estructura austenítica monofásica a temperatura ambiente (por ejemplo, el acero inoxidable austenítico 1Cr18Ni9 y el acero de alto manganeso ZGMn13).
Por otra parte, cuando el Cr, Ti, Si, etc., superan una determinada concentración, puede dar lugar a la formación de una estructura de ferrita monofásica a temperatura ambiente (por ejemplo, 1Cr17Ti de alto cromo acero inoxidable ferrítico).
Efectos sobre los puntos críticos (puntos S y E) en el diagrama de fases Fe-Fe3C:
Los elementos que expanden la región de fase γ disminuyen la temperatura de transformación eutectoide (punto S) en el diagrama de fases Fe-Fe3C, mientras que los elementos que contraen la región de fase γ aumentan la temperatura de transformación eutectoide.
Casi todos los elementos de aleación reducen el contenido de carbono en el punto eutectoide (S) y el punto eutéctico (E), desplazándolos hacia la izquierda. El efecto de los elementos formadores de carburos fuertes es especialmente significativo.
Efectos en el tratamiento térmico del acero:
Los elementos de aleación pueden influir en las transformaciones de fase que se producen durante el tratamiento térmico del acero.
1. Efectos sobre la transformación de fases durante el calentamiento:
Los elementos de aleación pueden afectar a la velocidad de formación de austenita y al tamaño de los granos de austenita durante el calentamiento.
(1) Influencia en la velocidad de formación de austenita:
Los elementos formadores de carburos fuertes como Cr, Mo, W, V forman carburos de aleación insolubles en la austenita, lo que ralentiza considerablemente la formación de austenita. Los elementos parciales no formadores de carburos, como Co, Ni, potencian la difusión del carbono, acelerando la formación de austenita. Los elementos de aleación como Al, Si, Mn tienen poco efecto sobre la velocidad de formación de la austenita.
(2) Influencia en el tamaño de los granos de austenita:
La mayoría de los elementos de aleación dificultan el crecimiento de los granos de austenita, pero en distintos grados. Elementos como V, Ti, Nb, Zr dificultan fuertemente el crecimiento del grano, mientras que elementos como W, Mn, Cr dificultan moderadamente el crecimiento del grano. Elementos como Si, Ni, Cu tienen poco efecto en el crecimiento del grano, mientras que elementos como Mn, P promueven el crecimiento del grano.
2. Efectos en la transformación de la austenita sobreenfriada:
Excepto el Co, casi todos los elementos de aleación aumentan la estabilidad de la austenita sobreenfriada, retrasando la transformación en perlita. El resultado es un desplazamiento hacia la derecha de la Curva Clo que indica una mayor templabilidad del acero.
Entre los elementos comunes utilizados para mejorar la templabilidad se incluyen Mo, Mn, Cr, Ni, Si, B. Debe tenerse en cuenta que los elementos de aleación sólo pueden mejorar la templabilidad si están completamente disueltos en la austenita. Si no se disuelven completamente, los carburos pueden convertirse en el núcleo de la perlita, reduciendo la templabilidad.
Además, la adición combinada de múltiples elementos de aleación (por ejemplo, acero Cr-Mn, acero Cr-Ni) tiene un efecto mucho mayor sobre la templabilidad que los elementos por separado.
Excepto el Co y el Al, la mayoría de los elementos de aleación disminuyen los puntos Ms y Mf. El orden de su influencia es Mn, Cr, Ni, Mo, W, Si. Entre ellos, el Mn tiene el efecto más fuerte, mientras que el Si no tiene ningún efecto práctico.
El descenso de los puntos Ms y Mf aumenta la cantidad de austenita retenida después del temple. Cuando hay una cantidad excesiva de austenita retenida, puede someterse a un tratamiento bajo cero (enfriamiento por debajo del punto Mf) para transformarla en martensita o someterse a múltiples procesos de templado.
En este último caso, la precipitación de carburos de aleación a partir de la austenita retenida puede provocar el aumento de los puntos Ms y Mf y, durante el enfriamiento, puede transformarse en martensita o bainita (proceso conocido como endurecimiento secundario).
3. Efectos sobre la transformación del temple:
(1) Mejora de la estabilidad del revenido:
Los elementos de aleación pueden retrasar la descomposición de la martensita y la transformación de la austenita retenida durante el revenido (es decir, empiezan a descomponerse y transformarse a temperaturas más altas). También elevan la temperatura de recristalización de la ferrita, dificultando la coalescencia y el crecimiento de los carburos.
Como resultado, aumenta la resistencia del acero al reblandecimiento por revenido, mejorando su estabilidad al revenido. Entre los elementos de aleación con un fuerte efecto en la estabilidad al revenido se incluyen V, Si, Mo, W, Ni, Co.
(2) Endurecimiento secundario:
En algunos aceros de alta aleación con altos contenidos de Mo, W, V, la dureza no disminuye monotónicamente con el aumento de la temperatura de revenido, sino que comienza a aumentar después de alcanzar una cierta temperatura (alrededor de 400°C) y alcanza un pico a una temperatura más alta (generalmente alrededor de 550°C).
Este fenómeno se conoce como endurecimiento secundario durante el revenido y está relacionado con la naturaleza de los precipitados que se forman durante el revenido. Cuando la temperatura de revenido es inferior a 450 °C, precipitan carburos en el acero.
Por encima de 450°C, los carburos se disuelven y precipitan carburos refractarios estables dispersos, como Mo2C, W2C, VC, lo que hace que la dureza vuelva a aumentar. Esto se conoce como endurecimiento por precipitación.
El endurecimiento secundario también puede producirse debido al enfriamiento secundario de la austenita retenida durante el proceso de enfriamiento tras el revenido.
Elementos causantes del endurecimiento secundario:
Causas del endurecimiento secundario: Elementos de aleación
Transformación de la austenita retenida: Endurecimiento por precipitación: Mn, Mo, W, Cr, Ni, Co①, V V, Mo, W, Cr, Ni, Co.
①Eficaz sólo a altas concentraciones y en presencia de otros elementos de aleación capaces de formar compuestos intermetálicos dispersos.
(3) Aumento de la fragilidad del temple:
Al igual que el acero al carbono, el acero aleado puede presentar fragilidad por temple, y a menudo es más pronunciada. Se trata de un efecto adverso de los elementos de aleación. El segundo tipo de fragilidad por revenido (fragilidad por revenido a alta temperatura), que se produce entre 450 °C y 600 °C, se asocia principalmente a una fuerte segregación de determinados elementos de impureza y de los propios elementos de aleación en los límites de grano originales de la austenita.
Suele darse en aceros aleados que contienen elementos como Mn, Cr, Ni. Este tipo de fragilidad es reversible, y el enfriamiento rápido (normalmente enfriamiento en aceite) después del revenido puede prevenir su aparición. La adición de cantidades adecuadas de Mo o W (0,5% Mo, 1% W) también puede eliminar eficazmente este tipo de fragilidad.
Efectos de los elementos de aleación en la propiedades mecánicas del acero:
Uno de los principales objetivos de la adición de elementos de aleación es aumentar la resistencia del acero. Para aumentar la resistencia, se intenta aumentar la resistencia al movimiento de dislocación.
Los principales mecanismos de refuerzo de los metales son el refuerzo por disolución sólida, el refuerzo por dislocación, el refuerzo por refinamiento de grano y el refuerzo por segunda fase (precipitado y dispersión). Los elementos de aleación aprovechan estos mecanismos de refuerzo para conseguir sus efectos de refuerzo.
1. Efectos sobre las propiedades mecánicas del acero en estado recocido:
En estado recocido, las fases básicas del acero estructural son la ferrita y los carburos. Los elementos de aleación se disuelven en la ferrita, formando ferrita aleada y consiguiendo resistencia y dureza mediante el refuerzo de la solución sólida. Sin embargo, esto también reduce la plasticidad y la tenacidad del acero.
2. Efectos sobre las propiedades mecánicas del acero en estado normalizado:
La adición de elementos de aleación reduce el contenido de carbono en el punto eutectoide, desplazando la curva C hacia la derecha. Esto aumenta la proporción de perlita en la microestructura y reduce el espaciado interlamelar, lo que se traduce en un aumento de la resistencia y una disminución de la ductilidad. Sin embargo, en el estado normalizado, el acero aleado no muestra una superioridad significativa en comparación con el acero al carbono.
3. Efectos sobre las propiedades mecánicas del acero en la templado y revenido estado:
El efecto fortalecedor de los elementos de aleación es más significativo en acero templado y revenido porque utiliza plenamente los cuatro mecanismos de refuerzo. Durante el enfriamiento, se forma martensita y, durante el revenido, precipitan carburos, lo que da lugar a un fuerte refuerzo de segunda fase.
Al mismo tiempo, mejora considerablemente la tenacidad del acero. Por lo tanto, obtener martensita y templarla es el método más económico y eficaz para el refuerzo integral del acero.
El objetivo principal de añadir elementos de aleación al acero es mejorar su templabilidad, garantizando la fácil formación de martensita durante el enfriamiento.
El propósito secundario es mejorar la estabilidad del revenido, permitiendo la retención de martensita a temperaturas más altas y posibilitando la formación de carburos precipitados más finos, uniformes y estables durante el revenido. Como resultado, el acero aleado presenta una mayor resistencia que el acero al carbono en condiciones similares.
Impacto de Elementos de aleación sobre las propiedades tecnológicas del acero
1. Impacto de los elementos de aleación en la colabilidad del acero
Cuanto menor sea la temperatura de las líneas de fase sólida y líquida y cuanto más estrecho sea el intervalo de temperaturas de cristalización, mejor será la colabilidad del acero. El impacto de los elementos de aleación en la colabilidad depende principalmente de su efecto en el diagrama de fases Fe-Fe3C.
Además, muchos elementos como Cr, Mo, V, Ti, Al forman carburos de alto punto de fusión o partículas de óxido en el acero, que aumentan la viscosidad del acero, reducen su fluidez y deterioran su colabilidad.
2. Impacto de los elementos de aleación en la conformabilidad plástica del acero
Conformado de plásticos incluye la transformación en caliente y en frío. Los elementos de aleación disueltos en solución sólida, o formando carburos (como Cr, Mo, W, etc.), aumentan la resistencia a la deformación térmica del acero y disminuyen significativamente su plasticidad en caliente, haciéndolo propenso a las grietas de forja. La procesabilidad en caliente de los aceros aleados en general es mucho peor que la de los aceros al carbono.
3. Impacto de los elementos de aleación en el Soldabilidad del acero
Los elementos de aleación aumentan la templabilidad del acero, favorecen la formación de estructuras frágiles (martensita) y deterioran el soldabilidad. Sin embargo, la presencia de una pequeña cantidad de Ti y V en el acero puede mejorar su soldabilidad.
4. Impacto de los elementos de aleación en la maquinabilidad del acero
La maquinabilidad está estrechamente relacionada con la dureza del acero, y el rango de dureza adecuado para el procesamiento de corte del acero es de 170HB a 230HB. En general, la maquinabilidad del acero aleado es peor que la del acero al carbono. Sin embargo, la adición de S, P, Pb y otros elementos puede mejorar significativamente la maquinabilidad del acero.
5. Impacto de los elementos de aleación en la procesabilidad del tratamiento térmico del acero
La procesabilidad del tratamiento térmico refleja la dificultad del tratamiento térmico del acero y la tendencia a producir defectos. Incluye principalmente la templabilidad, la sensibilidad al sobrecalentamiento, la tendencia a la fragilidad del temple y la oxidación. descarburización tendencia.
El acero aleado tiene una alta templabilidad, y puede utilizarse un método de enfriamiento relativamente lento durante el temple para reducir la deformación y la tendencia al agrietamiento de la pieza. La adición de manganeso y silicio aumenta la sensibilidad al sobrecalentamiento del acero.
El tipo de acero utilizado para fabricar importantes estructuras de ingeniería y piezas de maquinaria se conoce como acero estructural aleado. Incluye principalmente el acero estructural de baja aleación, el acero aleado de cementación, el acero aleado de temple y revenido, el acero aleado para muelles y el acero para rodamientos.
(También conocido como acero común de baja aleación, HSLA)
1. Aplicaciones
Se utiliza principalmente en la fabricación de puentes, barcos, vehículos, calderas, recipientes de alta presión, oleoductos y gasoductos, grandes estructuras de acero, etc.
2. Requisitos de rendimiento
(1) Alta resistencia: El límite elástico suele ser superior a 300 MPa.
(2) Alta tenacidad: Se requiere un índice de alargamiento de 15%-20%, con una tenacidad al impacto a temperatura ambiente superior a 600kJ/m a 800kJ/m. Para componentes soldados de gran tamaño, es necesaria una mayor tenacidad a la fractura.
(3) Buena soldabilidad y conformado en frío capacidades.
(4) Baja temperatura de transición frágil en frío.
(5) Excelente resistencia a la corrosión.
3. Características de la composición
(1) Bajo contenido en carbono: Debido a los elevados requisitos de tenacidad, soldabilidad y conformabilidad en frío, el contenido de carbono no debe ser superior a 0,20%.
(2) La adición de manganeso como elemento de aleación primario.
(3) Adición de niobio, titanioo vanadio como elementos auxiliares: Pequeñas cantidades de niobio, titanio o vanadio que forman finos carburos o carbonitruros en el acero, contribuyen a la formación de finos granos de ferrita y mejoran la resistencia y tenacidad del acero. Además, la adición de pequeñas cantidades de cobre (≤0,4%) y fósforo (alrededor de 0,1%) mejora la resistencia a la corrosión. La inclusión de elementos traza de tierras raras facilita la desulfuración y la desgasificación, purificando el acero y mejorando su tenacidad y trabajabilidad.
4. Aceros estructurales comunes de baja aleación
El 16Mn es el tipo de acero de baja aleación y alta resistencia más utilizado y producido en China. Se trata de una estructura de ferrita-pearlita con granos finos, que ofrece una resistencia aproximadamente 20%-30% superior a la de los aceros estructurales al carbono comunes. acero Q235y una mayor resistencia a la corrosión atmosférica 20%-38%.
El 15MnVN es el tipo de acero de resistencia media más utilizado. Presenta una mayor resistencia, junto con una buena tenacidad, soldabilidad y resistencia a bajas temperaturas, por lo que se utiliza mucho en la fabricación de puentes, calderas, barcos y otras grandes estructuras.
Una vez que el nivel de resistencia supera los 500 MPa, las estructuras de ferrita y perlita son insuficientes, por lo que se desarrolla el acero bainítico de bajo contenido en carbono. La adición de elementos como Cr, Mo, Mn, B ayuda a formar una estructura bainítica en condiciones de enfriamiento al aire, proporcionando una mayor resistencia, mejor plasticidad y soldabilidad, a menudo utilizado en calderas de alta presión, recipientes de alta presión, etc.
5. Características del tratamiento térmico
Este tipo de acero se utiliza generalmente en estado laminado en caliente refrigerado por aire, sin necesidad de tratamiento térmico específico. La microestructura en estado de trabajo suele ser ferrita + sorbita.
1. Aplicaciones
Se utiliza principalmente en la fabricación de piezas de maquinaria, como engranajes de transmisión en automóviles y tractores, árboles de levas y bulones de pistón en motores de combustión interna. Estas piezas soportan una intensa fricción y desgaste durante su funcionamiento, y al mismo tiempo soportan considerables cargas alternas, en particular cargas de impacto.
2. Requisitos de rendimiento
(1) La capa superficial carburizada tiene una dureza elevada para garantizar una excelente resistencia al desgaste y a la fatiga por contacto, manteniendo al mismo tiempo una plasticidad y tenacidad adecuadas.
(2) El núcleo tiene una tenacidad elevada y una resistencia suficientemente alta. Si la tenacidad del núcleo es insuficiente, puede fracturarse fácilmente bajo cargas de impacto o sobrecarga; si la resistencia es insuficiente, la frágil capa carburada puede fracturarse y desprenderse.
(3) Buena procesabilidad del tratamiento térmico. A altas temperaturas de cementación (900℃ a 950℃), los granos de austenita no crecen fácilmente y tienen buena templabilidad.
3. Características de la composición
(1) Bajo contenido en carbono: El contenido en carbono suele ser de 0,10% a 0,25%, lo que garantiza suficiente plasticidad y tenacidad en el núcleo de la pieza.
(2) Adición de elementos de aleación que mejoran la templabilidad: Las adiciones comunes incluyen Cr, Ni, Mn, B, etc.
(3) Adición de elementos para inhibir el crecimiento de granos de austenita: Esto suele implicar la adición de pequeñas cantidades de elementos formadores de carburos fuertes, como Ti, V, W, Mo, etc., para formar carburos de aleación estables.
4. Tipos y calidades de acero
El 20Cr es un acero aleado carburizado de baja templabilidad. La templabilidad de este tipo de acero es baja, con menor resistencia del núcleo.
20CrMnTi es un acero aleado carburizado de templabilidad media. Este tipo de acero tiene mayor templabilidad, menor sensibilidad al sobrecalentamiento, una capa de transición de carburación uniforme y presenta buenas propiedades mecánicas y de procesamiento.
18Cr2Ni4WA y 20Cr2Ni4A son aceros aleados carburizados de alta templabilidad. Estos tipos de acero contienen más elementos de Cr, Ni, tienen una templabilidad muy alta y demuestran una excelente tenacidad y resistencia al impacto a baja temperatura.
5. Tratamiento térmico y rendimiento organizativo
El proceso de tratamiento térmico del acero aleado carburizado suele consistir en un carburizado seguido de un enfriamiento directo y, a continuación, un revenido a baja temperatura. Tras el tratamiento térmico, la capa carburada superficial está formada por carburos de aleación + martensita revenida + una pequeña cantidad de austenita residual, con una dureza de 60HRC a 62HRC.
La estructura del núcleo está relacionada con la templabilidad del acero y las dimensiones de la sección transversal de la pieza. Cuando está totalmente templado, es martensita revenida de bajo contenido en carbono, con una dureza de 40HRC a 48HRC; en la mayoría de los casos, es bainita, martensita revenida y una pequeña cantidad de ferrita, con una dureza de 25HRC a 40HRC. La tenacidad del núcleo suele ser superior a 700KJ/m2.
1. Aplicaciones
El acero aleado templado y revenido se utiliza ampliamente para fabricar diversas piezas críticas en automóviles, tractores, máquinas herramienta y otras máquinas, como engranajes, ejes, bielas y pernos.
2. Requisitos de rendimiento
La mayoría de las piezas templadas soportan múltiples cargas de trabajo, la situación de tensión es relativamente compleja, por lo que requieren propiedades mecánicas muy completas, es decir, alta resistencia, buena plasticidad y tenacidad. Los aceros aleados templados y revenidos también necesitan tener una buena templabilidad. Sin embargo, las diferentes piezas tienen diferentes condiciones de tensión, por lo que los requisitos de templabilidad son diferentes.
3. Características de la composición
(1) Carbono medio: El contenido de carbono se sitúa generalmente entre 0,25% y 0,50%, siendo 0,4% el más común.
(2) Adición de elementos Cr, Mn, Ni, Si, etc., para mejorar la templabilidad: Estos elementos de aleación no sólo mejoran la templabilidad, sino que también forman ferrita de aleación, lo que aumenta la resistencia del acero. Por ejemplo, el rendimiento de Acero 40Cr después del temple y revenido es muy superior a la del acero 45.
(3) Adición de elementos para evitar la fragilidad por revenido de segunda clase: Las aleaciones de acero templado y revenido que contienen Ni, Cr, Mn son propensas a la fragilidad por revenido de segunda clase cuando se enfrían lentamente después del revenido a alta temperatura. La adición de Mo, W al acero puede evitar la fragilidad de segunda clase por revenido, con un contenido apropiado de aproximadamente 0,15% a 0,30% de Mo o de 0,8% a 1,2% de W.
Comparación del comportamiento del acero 45 y del acero 40Cr después del temple y revenido:
4. Tipos y calidades de acero
(1) Acero templado y revenido de baja templabilidad 40Cr: El diámetro crítico de temple en aceite de este tipo de acero es de 30mm a 40mm, utilizado para la fabricación de piezas críticas de tamaño general.
(2) 35CrMo Acero templado y revenido de aleación de templabilidad media: El diámetro crítico de temple en aceite de este tipo de acero es de 40 mm a 60 mm, la adición de molibdeno no sólo mejora la templabilidad, sino que también evita la fragilidad del revenido de segunda clase.
(3) Acero templado y revenido de aleación de alta templabilidad 40CrNiMo: El diámetro crítico de temple en aceite de este tipo de acero es de 60mm a 100mm, mayoritariamente acero CrNi. La adición de una cantidad adecuada de molibdeno al acero CrNi no sólo proporciona una buena templabilidad, sino que también elimina la fragilidad del revenido de segunda clase.
5. Tratamiento térmico y rendimiento organizativo
El tratamiento térmico final del acero aleado templado y revenido es el temple más el revenido a alta temperatura (tratamiento de temple y revenido). El acero aleado templado y revenido tiene una mayor templabilidad, normalmente templado en aceite, y cuando la templabilidad es particularmente grande, se puede utilizar incluso el enfriamiento por aire, reduciendo los defectos del tratamiento térmico.
El rendimiento final del acero aleado templado y revenido depende de la temperatura de revenido. Generalmente, se adopta el revenido a 500℃-650℃. Seleccionando la temperatura de revenido, se puede obtener el rendimiento requerido. Para evitar la fragilidad del revenido de segunda clase, el enfriamiento rápido después del revenido (enfriamiento por agua o aceite) es beneficioso para mejorar la tenacidad.
La estructura del acero aleado templado y revenido tras el tratamiento térmico convencional es sorbita revenida. Para las piezas que requieren resistencia al desgaste en la superficie (como engranajes y husillos), se lleva a cabo el temple superficial por calentamiento por inducción y el revenido a baja temperatura, y la estructura de la superficie es martensita revenida. La dureza superficial puede alcanzar de 55HRC a 58HRC.
El límite elástico del acero aleado templado y revenido tras el temple y revenido es de unos 800 MPa, la tenacidad al impacto es de unos 800 kJ/m2, y la dureza del núcleo puede alcanzar de 22HRC a 25HRC. Si el tamaño de la sección transversal es grande y no está templado, el rendimiento se reduce significativamente.
Por espesor:
(1) Chapa fina, espesor no superior a 3 mm (excluida la chapa de acero eléctrica)
(2) Placa mediana, espesor entre 4-20mm
(3) Chapa gruesa, espesor entre 20-60mm
(4) Placa extragruesa, espesor superior a 60 mm
Por método de producción:
(1) Chapa de acero laminada en caliente
(2) Chapa de acero laminada en frío
Por las características de la superficie:
(1) Chapa galvanizada (chapa galvanizada en caliente, chapa electrogalvanizada)
(2) Chapa estañada
(3) Chapa de acero compuesta
(4) Chapa de acero con revestimiento de color
Por uso:
(1) Chapa de acero para puentes
(2) Chapa de acero para calderas
(3) Chapa de acero para construcción naval
(4) Chapa de acero blindada
(5) Chapa de acero para automóviles
(6) Chapa de acero para tejados
(7) Chapa de acero estructural
(8) Chapa de acero eléctrica (Chapa de acero al silicio)
(9) Placa de acero para muelles
(10) Chapa de acero resistente al calor
(11) Chapa de acero aleado
(12) Otros
Marcas habituales en chapas de acero estructurales generales y mecánicas
1. En los materiales de acero japoneses (serie JIS), la marca del acero estructural común consta de tres partes:
Por ejemplo, SS400 - la primera S significa acero, la segunda S representa "estructura", y 400 es la resistencia mínima a la tracción de 400 MPa, representando colectivamente el acero estructural común con una resistencia a la tracción de 400 MPa.
2. SPHC - la inicial S significa Acero, P significa Chapa, H significa Calor, C significa Comercial, indicando colectivamente chapa y fleje de acero laminado en caliente de uso general.
3. SPHD - representa el uso de estampación de chapa y fleje de acero laminado en caliente.
4. SPHE - representa el uso de embutición profunda de chapa y fleje de acero laminado en caliente.
5. SPCC - representa chapa fina y fleje de acero al carbono laminado en frío de uso general. La tercera letra C es la abreviatura de Cold (frío). Para garantizar el ensayo de tracción, se añade una T al final de la marca para convertirse en SPCCT.
6. SPCD - representa el uso de estampación de chapa fina y fleje de acero al carbono laminado en frío, equivalente al acero estructural al carbono de alta calidad 08AL (13237) de China.
7. SPCE - representa el uso de embutición profunda de chapa fina y fleje de acero al carbono laminado en frío, equivalente al acero de embutición profunda 08AL (5213) de China. Para garantizar el no envejecimiento, se añade N al final de la marca para convertirse en SPCEN.
Designación del temple de las chapas y tiras finas de acero al carbono laminadas en frío: Estado recocido es A, temple estándar es S, 1/8 duro es 8, 1/4 duro es 4, 1/2 duro es 2, duro es 1.
Designación del acabado superficial: El laminado con acabado mate es D, el laminado con acabado brillante es B. Por ejemplo, SPCC-SD representa el temple estándar, laminado con acabado mate, uso general de la chapa fina de carbono laminada en frío. Otro ejemplo, SPCCT-SB representa el temple estándar, acabado brillante, que requiere propiedades mecánicas garantizadas de la chapa fina de carbono laminada en frío.
8. El método de representación de la marca de acero estructural mecánico JIS es: S + contenido de carbono + código de letras (C, CK), donde el contenido de carbono está representado por el valor medio x 100, la letra C significa carbono y la K significa acero de carburación. Por ejemplo, el acero al carbono bobinado S20C tiene un contenido de carbono de 0,18-0,23%.
Acero al silicio Marca
1. Método de representación de la marca China:
(1) Fleje (chapa) de acero al silicio no orientado laminado en frío: Método de representación: DW + valor de pérdida de hierro (valor de pérdida de hierro por unidad de peso a un flujo magnético máximo de 1,5T con una frecuencia de 50HZ y una forma de onda sinusoidal.) multiplicado por 100 + valor del espesor multiplicado por 100. Por ejemplo, DW470-50 representa el acero al silicio no orientado laminado en frío con un valor de pérdida de hierro de 4,7w/kg y un espesor de 0,5 mm, y el nuevo modelo se representa como 50W470.
(2) Fleje (chapa) de acero al silicio orientado laminado en frío: Método de representación: DQ + valor de pérdida de hierro (valor de pérdida de hierro por unidad de peso a un flujo magnético pico de 1,7T con una frecuencia de 50HZ y una forma de onda sinusoidal.) multiplicado por 100 + valor de espesor multiplicado por 100. A veces se añade una G después del valor de pérdida de hierro para representar una inducción magnética elevada.
(3) Chapa de acero al silicio laminada en caliente: La placa de acero al silicio laminada en caliente se representa por DR, y según el contenido de silicio, se divide en acero de bajo contenido de silicio (contenido de silicio ≤2,8%) y acero de alto contenido de silicio (contenido de silicio >2,8%).
Método de representación: DR + valor de pérdida de hierro (valor de pérdida de hierro por unidad de peso a un flujo magnético pico de 1,5T con una frecuencia de 50HZ y una forma de onda sinusoidal.) multiplicado por 100 + valor del espesor multiplicado por 100. Por ejemplo, DR510-50 representa una chapa de acero al silicio laminada en caliente con un valor de pérdida de hierro de 5,1 y un espesor de 0,5 mm.
La marca de la placa fina de silicio laminada en caliente para electrodomésticos está representada por JDR + valor de pérdida de hierro + valor de espesor, como JDR540-50.
2. Método de representación de la marca Japón:
(1) Fleje de acero al silicio no orientado laminado en frío: Consiste en el espesor nominal (valor multiplicado por 100) + código A + valor de garantía de pérdida de hierro (valor de pérdida de hierro a una densidad de flujo magnético máxima de 1,5T con una frecuencia de 50HZ, multiplicado por 100). Por ejemplo, 50A470 representa un fleje de acero al silicio no orientado laminado en frío con un espesor de 0,5 mm y un valor de garantía de pérdida de hierro de ≤4,7.
(2) Banda de acero al silicio orientada laminada en frío: Compuesta de espesor nominal (valor multiplicado por 100) + código G: representa material ordinario, P: representa material altamente orientado + valor de garantía de pérdida de hierro (valor de pérdida de hierro a una densidad de flujo magnético máxima de 1,7T con una frecuencia de 50HZ, multiplicado por 100). Por ejemplo, 30G130 representa una banda de acero al silicio orientada laminada en frío con un espesor de 0,3 mm y un valor de garantía de pérdida de hierro de ≤1,3.
Chapa estañada y chapa galvanizada en caliente
1. Chapa estañada: Hojalata electrolítica y tira, también conocida como hierro estañado, esta chapa de acero (tira) está recubierta de estaño en la superficie, tiene buena resistencia a la corrosión, y no es tóxica, se puede utilizar como material de embalaje para latas, revestimiento de cables, piezas de instrumentos y telecomunicaciones, batería y otros pequeños herrajes.
La clasificación y los símbolos de las chapas y bandas de acero estañado son los siguientes:
| Método de clasificación | Categoría | Símbolo |
| Por la cantidad de estañado | Estañado uniforme E1, E2, E3, E4 | |
| Por grado de dureza | T50, T52, T57, T61, T65, T70 | |
| Por estado de la superficie | Superficie lisa | G |
| Superficie con dibujo de piedra | S | |
| Superficie estampada de lino | M | |
| Por método de pasivación | Pasivado bajo en cromo | L |
| Pasivación química | H | |
| Pasivación electroquímica catódica | Y | |
| Por cantidad de aceite | Engrasar ligeramente. | Q |
| Engrase pesado | Z | |
| Por calidad de la superficie | Un juego | I |
| Grupo dos | II |
Las especificaciones para el espesor de estañado uniforme y diferencial son las siguientes:
| símbolo | Cantidad nominal de estañado, g/m2 | Cantidad media mínima de estañado g/m2 |
| E1 | 5.6（2.8/2.8） | 4.9 |
| E2 | 11.2（5.6/5.6） | 10.5 |
| E3 | 16.8（8.4/8.4） | 15.7 |
| E4 | 22.4（11.2/11.2） | 20.2 |
| D1 | 5.6/2.8 | 5.05/2.25 |
| D2 | 8.4/2.8 | 7.85/2.25 |
| D3 | 8.4/5.6 | 7.85/5.05 |
| D4 | 11.2/2.8 | 10.1/2.25 |
| D5 | 11.2/5.6 | 10.1/5.05 |
| D6 | 11.2/8.4 | 10.1/7.85 |
| D7 | 15.1/5.6 | 13.4/5.05 |
2. Inmersión en caliente chapa galvanizada: Se aplica una capa de zinc en la superficie de las chapas finas de acero y las tiras de acero mediante un proceso continuo de inmersión en caliente, que puede evitar que la superficie de las chapas finas de acero y las tiras de acero se corroan y se oxiden.
Las chapas y tiras de acero galvanizado se utilizan ampliamente en industrias como la maquinaria, la industria ligera, la construcción, el transporte, la química y las telecomunicaciones. La clasificación y los símbolos de las chapas y tiras de acero galvanizado se muestran en la siguiente tabla:
| Método de clasificación | Categoría | Símbolo | |
| Según el rendimiento de procesamiento | Uso general | PT | |
| Oclusión mecánica | JY | ||
| Dibujo profundo | SC | ||
| Embutición ultra profunda y resistencia al envejecimiento | CS | ||
| estructura | JG | ||
| En peso de la capa de zinc | zinc | 001 | 001 |
| 100 | 100 | ||
| 200 | 200 | ||
| 275 | 275 | ||
| 350 | 350 | ||
| 450 | 450 | ||
| 600 | 600 | ||
| Aleación de hierro y zinc | 001 | 001 | |
| 90 | 90 | ||
| 120 | 120 | ||
| 180 | 180 | ||
| Por estructura superficial: | Flor de zinc normal | Z | |
| Pequeña flor de zinc | X | ||
| Flor de zinc lisa | GZ | ||
| Aleación de zinc y hierro | XT | ||
| Por la calidad de la superficie: | IGROUP | I | |
| Grupo II | II | ||
| Por precisión dimensional: | Precisión avanzada | A | |
| Precisión general | B | ||
| Por tratamiento superficial: | Pasivación con ácido crómico | L | |
| Recubrimiento de aceite | Y | ||
| Pasivación de ácido crómico más revestimiento de aceite | LY |
La capa de zinc del nº 001 pesa menos de 100 g/m2.
Chapa de acero en ebullición frente a chapa de acero en calma
1. El acero de chapa en ebullición es un acero laminado en caliente de acero estructural al carbono ordinario, también conocido como acero en ebullición.
Este tipo de acero se desoxida parcialmente, utilizando sólo una cierta cantidad de desoxidante débil, lo que da lugar a un alto contenido de oxígeno en el acero fundido. Al verter el acero en la lingotera, una reacción entre el carbono y el oxígeno produce copiosos gases, provocando la ebullición del acero, de ahí su nombre. El acero en ebullición tiene un bajo contenido en carbono y un bajo contenido en silicio debido a la ausencia de desoxidación por ferrosilicio (Si<0,07%).
La capa exterior del acero de ebullición se cristaliza en las condiciones de intensa agitación provocadas por la ebullición, lo que da lugar a una superficie pura y densa de buena calidad, excelente plasticidad y rendimiento de estampación. No hay agujeros de contracción concentrados significativos, menos cabezales de corte, un alto índice de rendimiento y un bajo coste debido a los sencillos procesos de producción y al mínimo consumo de ferroaleación. Las chapas de acero de ebullición se utilizan ampliamente en la fabricación de diversas piezas de estampación, estructuras de construcción y de ingeniería, y algunas menos importantes estructura de la máquina componentes.
Sin embargo, el acero hirviendo tiene varias impurezas en su núcleo, una segregación significativa, una organización no compacta y propiedades mecánicas desiguales. Debido a su alto contenido en gas, su tenacidad es baja, presenta una alta fragilidad en frío y sensibilidad al envejecimiento, y su soldabilidad es deficiente. Por lo tanto, las chapas de acero en ebullición son inadecuadas para fabricar estructuras que soporten cargas de impacto, trabajen en condiciones de baja temperatura y otras estructuras críticas.
2. El acero laminado en caliente se obtiene a partir de acero estructural al carbono ordinario, conocido como acero calmado.
Se trata de un acero totalmente desoxidado en el que el acero fundido se desoxida a fondo utilizando ferromanganeso, ferrosilicio y aluminio antes de la colada, lo que da como resultado un bajo contenido de oxígeno (generalmente 0,002-0,003%). El acero fundido permanece tranquilo en la lingotera, sin hervir, de ahí su nombre.
En condiciones normales de funcionamiento, el acero tranquilo no tiene burbujas y su estructura es uniformemente densa. Debido al bajo contenido de oxígeno, hay menos inclusiones de óxido en el acero, la pureza es mayor, y la fragilidad en frío y la tendencia al envejecimiento son pequeñas. Además, el acero calmado tiene menor segregación, propiedades más uniformes y mayor calidad. La desventaja del acero calmado es la presencia de agujeros de contracción concentrados, un bajo índice de rendimiento y un precio elevado. Por lo tanto, los materiales de acero calmado se utilizan principalmente en componentes que pueden soportar impactos a bajas temperaturas, estructuras de soldadura y otros componentes que requieren alta resistencia.
Las chapas de acero de baja aleación son chapas de acero calmado y semicalmado. Debido a su alta resistencia, rendimiento superior y considerable ahorro de acero, que reduce el peso estructural, su aplicación se ha extendido cada vez más.
Chapas de acero estructural al carbono
El acero estructural al carbono de alta calidad es un acero al carbono con un contenido de carbono inferior a 0,8%. Este tipo de acero contiene menos azufre, fósforo y no metálico inclusiones que el acero estructural al carbono, lo que se traduce en un rendimiento mecánico superior.
El acero estructural al carbono de alta calidad se divide en tres categorías en función del contenido de carbono: acero con bajo contenido de carbono (C≤0,25%), acero con contenido medio de carbono (C=0,25-0,6%), y acero con alto contenido en carbono (C>0,6%).
El acero estructural al carbono de alta calidad se divide en dos grupos en función del contenido de manganeso: contenido regular de manganeso (manganeso 0,25%-0,8%) y alto contenido de manganeso (manganeso 0,70%-1,20%), teniendo este último mejores propiedades mecánicas y procesabilidad.
1. Placa de acero fina laminada en caliente y fleje de acero de acero estructural al carbono de alta calidad:
Se utilizan en automoción, aviación y otros sectores. Los grados de acero incluyen acero de ebullición: 08F, 10F, 15F; acero calmado: 08, 08AL, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50. Las calidades 25 e inferiores son chapas de acero con bajo contenido en carbono, y las 30 e inferiores son chapas de acero con contenido medio en carbono.
2. Placa de acero gruesa laminada en caliente y fleje de acero ancho de acero estructural al carbono de alta calidad:
Se utilizan para diversos componentes de estructuras mecánicas. Los grados de acero incluyen acero con bajo contenido en carbono: 05F, 08F, 08, 10F, 10, 15F, 15, 20F, 20, 25, 20Mn, 25Mn, etc.; acero con contenido medio en carbono: 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 30Mn, 40Mn, 50Mn, 60Mn, etc.; acero con alto contenido en carbono: 65, 70, 65Mn, etc.
Placas de acero estructural especializadas
1. Placas de acero para recipientes a presión: Se indican con una R mayúscula al final del grado, que puede ser el límite elástico o el contenido de carbono/elementos de aleación. Por ejemplo, Q345R, donde Q345 es el límite elástico. Del mismo modo, 20R, 16MnR, 15MnVR, 15MnVNR, 8MnMoNbR, MnNiMoNbR, 15CrMoR, y otros significan contenido de carbono o elementos de aleación.
2. Placas de acero para gas de soldadura cilindros: Se indican con una HP mayúscula al final del grado. El grado puede estar representado por el límite elástico como Q295HP, Q345HP, o por elementos de aleación como 16MnREHP.
3. Chapas de acero para calderas: Se indican con una g minúscula al final del grado. El grado puede indicarse por el límite elástico, como Q390g, o por el contenido de carbono o elementos de aleación, como 20g, 22Mng, 15CrMog, 16Mng, 19Mng, 13MnNiCrMoNbg, 12Cr1MoVg, etc.
4. Chapas de acero para puentes: Indicadas por una q minúscula al final del grado, como Q420q, 16Mnq, 14MnNbq, etc.
5. Chapas de acero para vigas de automóviles: Se indican con una L mayúscula al final del grado, como 09MnREL, 06TiL, 08TiL, 10TiL, 09SiVL, 16MnL, 16MnREL, etc.
Chapas de acero con revestimiento de color
Las chapas y flejes de acero con revestimiento de color son productos que utilizan como base flejes metálicos y aplican a su superficie diversos tipos de revestimientos orgánicos. Se utilizan en ámbitos como la construcción, los electrodomésticos, el mobiliario de acero, las herramientas de transporte, etc.
Las clasificaciones y códigos de las chapas y flejes de acero se ajustan a la tabla siguiente:
| Método de clasificación | Categoría | Código |
| Por uso | Construcción exterior | JW |
| Para interiores de edificios | JN | |
| Para electrodomésticos | JD | |
| Por estado de la superficie | Placa revestida | TC |
| Hojas impresas | YH | |
| Hojas en relieve | YaH | |
| Por tipo de revestimiento | Exterior Poliéster | WZ |
| Uso interior Poliéster | NZ | |
| Poliéster modificado con silicona | GZ | |
| Uso exterior Acrílico | WB | |
| Uso Interior Acrílico | NB | |
| Sol de plástico | SJ | |
| Sol orgánico | YJ | |
| Por categoría de sustrato | Fleje de acero bajo en carbono laminado en frío | DL |
| Fleje de acero plano de pequeño ángulo | XP | |
| Fleje de acero plano de gran ángulo | DP | |
| Cinta de acero aleado con cinc y hierro XT | XT | |
| Fleje de acero electrocincado DX | DX |
Acero estructural para la construcción naval
En general, el acero de construcción naval se refiere al acero utilizado para las estructuras del casco de los buques, lo que denota materiales de acero fabricados de acuerdo con las especificaciones de construcción de las sociedades de clasificación de buques. Suelen encargarse, producirse y venderse como acero específico e incluyen chapas para buques, acero estructural, etc.
En la actualidad, varias de las principales empresas siderúrgicas de nuestro país lo producen y pueden fabricar materiales de acero para la construcción naval de acuerdo con diferentes especificaciones nacionales según las necesidades de los clientes. Entre ellas figuran normas de países como Estados Unidos, Noruega, Japón, Alemania, Francia, etc. Las especificaciones son las siguientes:
| Nacionalidad | Especificación |
| China | CCs |
| Estados Unidos | ABS |
| Alemania | GL |
| Francia | BV |
| Noruega | DNV |
| Japón | KDK |
| Gran Bretaña | LR |
I. Tipos y especificaciones
El acero estructural para cascos de buques se clasifica en niveles de resistencia en función de su límite elástico mínimo: acero estructural de resistencia general y acero estructural de alta resistencia.
El acero estructural de resistencia general según la especificación estándar de la Sociedad de Clasificación de China se divide en cuatro grados de calidad: A, B, D, E. El acero estructural de alta resistencia según la especificación estándar de la Sociedad de Clasificación de China se divide en tres niveles de resistencia, cuatro grados de calidad:
| A32 | A36 | A40 |
| D32 | D36 | D40 |
| E32 | E36 | E40 |
| F32 | F36 | F40 |
II. Propiedades mecánicas y composición química
Las propiedades mecánicas y la composición química del acero estructural de resistencia general para cascos de buques son las siguientes:
| Calidad del acero | Punto de rendimiento σs (MPa) no inferior a | Resistencia a la tracción σ b (MPa) | Alargamiento σ% No menos de | Carbono C | Manganeso Mn | Silicio Si | Azufre S | Fósforo P |
| A | 235 | 400-520 | 22 | ≤ 0.21 | ≥ 2.5 | ≤ 0.5 | ≤ 0.035 | ≤ 0.035 |
| B | ≤ 0.21 | ≥ 0.80 | ≤ 0.35 | |||||
| D | ≤ 0.21 | ≥ 0.60 | ≤ 0.35 | |||||
| E | ≤ 0.18 | ≥ 0.70 | ≤ 0.35 |
Propiedades mecánicas y composición química del acero estructural para cascos de alta resistencia
| Calidad del acero | Punto de rendimiento σs (MPa) No menos de | Resistencia a la tracción σb (MPa) | Alargamiento σ% No menos de | Carbono C | Manganeso Mn | Silicio Si | Azufre S | Fósforo P |
| A32 | 315 | 440-570 | 22 | ≤0.18 | ≥0.9-1.60 | ≤0.50 | ≤0.035 | ≤0.035 |
| D32 | ||||||||
| E32 | ||||||||
| F32 | ≤0.16 | ≤0.025 | ≤0.025 | |||||
| A36 | 355 | 490-630 | 21 | ≤0.18 | ≤0.035 | ≤0.035 | ||
| D36 | ||||||||
| E36 | ||||||||
| F36 | ≤0.16 | ≤0.025 | ≤0.025 | |||||
| A40 | 390 | 510-660 | 20 | ≤0.18 | ≤0.035 | ≤0.035 | ||
| D40 | ||||||||
| E40 | ||||||||
| F40 | ≤0.16 | ≤0.025 | ≤0.025 |
III. Puntos a tener en cuenta para la entrega y aceptación del acero de construcción naval:
Revisión de la certificación de calidad:
En el momento de la entrega, la acería entregará y proporcionará sin duda certificados de calidad originales de acuerdo con los requisitos del usuario y las especificaciones acordadas en el contrato. El certificado debe incluir el siguiente contenido:
(1) Especificaciones requeridas;
(2) Número de registro de calidad y número de certificación;
(3) Número de lote y grado técnico;
(4) Composición química y propiedades mecánicas;
(5) Certificado de aprobación de la sociedad de clasificación del buque y firma del inspector del buque.
Examen físico:
En el momento de la entrega del acero para la construcción naval, los objetos físicos deben llevar, entre otras cosas, la marca del fabricante. En concreto, deben incluir:
(1) Marca de homologación de la sociedad de clasificación de buques;
(2) Marcas dibujadas con pintura o adheridas, que incluyan parámetros técnicos como: número de lote, grado estándar, dimensiones, etc;
(3) El aspecto debe ser limpio y liso, sin defectos.
(1) Debido a la gran rigidez del acero estructural formado a partir de chapas de alta resistencia, que tiene grandes momentos de inercia y un alto módulo de resistencia a la flexión, especialmente porque los requisitos de la aplicación requieren un prepunzonado antes del proceso de doblado en frío, pueden producirse diferencias en la planitud de la superficie del material y en las dimensiones de los bordes.
Por lo tanto, es necesario añadir más dispositivos de posicionamiento lateral en el diseño de taladros de doblado en frío para este tipo de placas de acero estructural de alta resistencia.
El diseño de formas de orificio adecuadas, la disposición razonable de la separación entre rodillos y la garantía de que el material que entra en cada forma de orificio no se desvía pueden mitigar el impacto de las diferencias en la planitud de la superficie del material y las dimensiones de los bordes en la forma de plegado en frío posterior.
Otra característica significativa es el grave fenómeno de springback de las chapas de acero estructural de alta resistencia. Springback puede dar lugar a bordes de arco, que requieren un sobredoblado para su corrección, y es un reto dominar el ángulo de sobredoblado, que necesita ajustes y correcciones durante la depuración de la producción.
(2) Se requieren múltiples pasadas de conformado. La principal etapa de procesamiento en el proceso de curvado en frío con rodillo es la deformación por flexión.
Aparte de un ligero adelgazamiento en el ángulo de flexión del producto, se supone que el espesor del material deformado permanece constante durante el proceso de conformado. Al diseñar la forma del agujero, es esencial distribuir razonablemente la cantidad de deformación, especialmente en las primeras pasadas y en las siguientes, en las que la cantidad de deformación no debe ser demasiado grande.
Se pueden utilizar rodillos laterales y rodillos de sobredoblado para precurvar los perfiles y alinear la línea neutra de la sección transversal del perfil con la línea neutra del perfil acabado, equilibrando las fuerzas ejercidas sobre el perfil y evitando el curvado longitudinal.
Si se detecta una flexión longitudinal durante la transformación, pueden añadirse rodillos adicionales en función de la situación, sobre todo en las fases posteriores.
Medidas como el uso de una máquina enderezadora para enderezar, la modificación de la separación entre bastidores, el uso de rodillos de apoyo y el ajuste de las separaciones entre rodillos de cada bastidor pueden minimizar o eliminar la flexión longitudinal. Debe tenerse en cuenta que se necesitan habilidades técnicas competentes para mitigar la flexión longitudinal ajustando las separaciones de los rodillos de cada bastidor.
(3) El control de la velocidad de doblado en frío del rodillo y el ajuste de la presión del rodillo de conformado deben ser adecuados para minimizar las grietas de fatiga por doblado en frío repetitivo.
Para reducir aún más la aparición de grietas por tensiones térmicas y controlar la radio de curvatura - El radio de curvatura no debe ser demasiado pequeño, de lo contrario la superficie del producto podría agrietarse fácilmente.
Para abordar el fenómeno de fractura post-elongación observado en chapas de alta resistencia durante el conformado en frío y el proceso de plegadoLa optimización de la forma de la sección, como el aumento del radio de curvatura, la reducción del ángulo de curvatura en frío o la ampliación de la forma de la sección, bajo la premisa de satisfacer los requisitos de diseño mecánico del material, es un método eficaz. Esto se recomienda para cumplir los requisitos de diseño estructural.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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