Acero carbono. El acero con un contenido de carbono inferior al 2,11% y sin la adición de elementos de aleación especiales se denomina acero al carbono o, para abreviar, acero al carbono.
Influencia de elementos comunes en las propiedades del acero.
Además de los dos elementos principales contenidos en el acero al carbono: hierro y carbono, ciertas impurezas siempre están presentes en las materias primas siderúrgicas. Durante el proceso de fundición también se introducen algunas impurezas, como Si, Mn, P, S e inclusiones no metálicas. y oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y otros gases. Tienen un cierto impacto en las características operativas y la calidad del acero.
(1) Manganeso (Mn). El manganeso proviene principalmente de desoxidantes de la siderurgia. El manganeso que queda en el acero después de la desoxidación puede disolverse en ferrita y cementita, aumentando la resistencia y dureza del acero. Además, el manganeso también forma MnS con azufre, reduciendo así los efectos nocivos del azufre sobre el acero. Así, el manganeso es un elemento útil en el acero y su contenido suele estar entre el 0,25% y el 0,80%.
(2) Silicio (Si). El silicio es el elemento que permanece en el acero después de una reacción de desoxidación con un desoxidante de ferrosilicio durante las últimas etapas de la fabricación del acero. El silicio se disuelve en ferrita y tiene un cierto efecto fortalecedor sobre el acero. Por tanto, el silicio es un elemento útil en el acero. Sin embargo, debido a su pequeño contenido, su efecto potenciador es pequeño y generalmente debe controlarse entre 0,17% y 0,37%.
(3) Azufre (S). El azufre es un elemento nocivo que el hierro fundido y el combustible introducen en el acero. Forma un complejo FeS con hierro en acero. El FeS y el hierro forman un eutéctico con un punto de fusión bajo (985°C) (Fe+FeS). Cuando el acero se calienta a 1000-1200 °C para laminar o forjar, el eutéctico distribuido a lo largo de los límites de los granos se funde y las uniones entre los límites de los granos se destruyen, lo que provoca el agrietamiento del acero. Este fenómeno se llama fragilización térmica. Por tanto, el azufre es un elemento nocivo en el acero y su contenido no debe superar el 0,05%.
(4) Fósforo (P). El fósforo es un elemento nocivo que el hierro fundido introduce en el acero. Parte del fósforo se disuelve en ferrita para formar una solución sólida, y parte del fósforo durante la cristalización forma un compuesto muy frágil Fe3P, lo que provoca una fuerte caída en la ductilidad y tenacidad del acero a bajas temperaturas (generalmente por debajo de 100°C). . Este fenómeno se llama fragilidad en frío. Cuando el contenido de fósforo del acero alcanza el 0,10%, la fragilidad en frío se vuelve grave. Por tanto, el fósforo es un elemento nocivo en el acero. En general, el contenido de fósforo del acero se limita a menos del 0,04%.
(5) Inclusiones no metálicas. Las inclusiones no metálicas en el acero incluyen óxidos, sulfuros y silicatos. Estas inclusiones se forman como resultado de reacciones de fabricación de acero y no se pueden eliminar por completo, o provienen de materiales refractarios como escorias, cuerpos de hornos y equipos de fundición de lingotes. Las inclusiones no metálicas reducen la resistencia y ductilidad del acero, por lo que cuantas menos inclusiones, mejor será la calidad del acero.
