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¿Que es el Acero?

En palabras simples, el acero no es más que una combinación de hierro y una medida de carbono; que varía entre el el 0.03 y el 1.075% del peso total de su estructura, según su grado.

No debemos confundir el hierro con el acero, pues no son lo mismo, el hierro por su parte es un mineral férrico; color gris brillante que tiene propiedades magnéticas, además reacciona formando óxidos e hidróxidos cuando es expuesto al aire.

El porcentaje de carbono es la principal diferencia entre el hierro y el acero; ya que como dijimos anteriormente éste puede variar desde el 0.03% al 1.075%.

Conservando las propiedades metálicas del hierro, agregar carbono y otros elementos como el cromo; níquel o wolframio contribuye en la mejora de sus propiedades químico-físicas, sobresaliendo su resistencia y capacidad anticorrosiva.

Los elementos añadidos a la mezcla en la fabricación del acero, definirán el tipo, usos y aplicaciones de nuestro resistente amigo; haciéndolo un material versátil que está muy presente en la vida moderna.

Reacciones químicas que subyacen al procesamiento del hierro fundido en acero

Las impurezas como el azufre y el fósforo reducen la calidad del acero al máximo. El azufre, o más precisamente el sulfuro de hierro, da fragilidad al acero durante el procesamiento en caliente (fragilidad roja) y fósforo ( V(óxido y fosfuros) da fragilidad al frío. 

Al fundir acero de hierro fundido a su composición hay impurezas nocivas: azufre, fósforo, arsénico, antimonio, plomizo, zinc, estaño. Además, en el proceso de fundición en acero se obtiene oxígeno, nitrógeno, hidrógeno. Estas sustancias gaseosas en acero líquido reaccionan entre sí o con aditivos de aleación (aluminio, silicio, manganeso); y forman compuestos químicos quebradizos (óxidos, sulfuros, nitruros), que reducen la calidad de las piezas fundidas. 

1er grupo de reacciones. Cuando se funde arrabio, se producen reacciones de reducción de hierro, y cuando el arrabio se transforma en acero, se producen reacciones de oxidación. Así como en el proceso de alto horno; hubo procesos indeseables de reducción de impurezas, así también en la fundición de acero hay una reacción indeseable: la oxidación del hierro. Cabe señalar que la atmósfera en los hornos es oxidante. Contiene aire, oxígeno y vapor de agua. Causan la oxidación del hierro, su conversión en óxido de hierro.

Está comprobado que no se forma ningún otro óxido de hierro durante la fundición. Además, si un horno de fabricación de acero pone óxidos de Fe3 O4 o Fe2 O3, contenidos en mineral de hierro o chatarra para oxidarse, reaccionan con el hierro cuando se oxidan para formar el mismo óxido de hierro.

2do grupo de reacciones. La oxidación de impurezas (silicio, manganeso, fósforo) con óxido de hierro, se realiza por tipo de sustitución. Los óxidos formados, además del CO, son sólidos porosos y, por lo tanto, flotan gradualmente hacia la superficie del acero. La oxidación del carbono provoca un efecto de ebullición en la masa fundida, que es causada por la liberación de burbujas de gas de óxido de carbono. Su movimiento juega un papel positivo, ya que promueve la mezcla del metal, la purificación de la escoria formada en él, así como de las burbujas de nitrógeno e hidrógeno.

3er grupo de reacciones. Incluye los procesos de eliminación de compuestos de azufre y fósforo por cal viva CaO. Para una unión más completa de la impureza especificada, la cal se usa no solo para el revestimiento de las superficies internas de los hornos, sino también como aditivos para el acero.

El sulfuro de calcio y el fosfato forman una escoria que flota en la superficie del acero, y el óxido de hierro FeO permanece en el acero fundido. Se elimina cuando la cantidad de carbono disminuye al valor deseado. El proceso de eliminación del óxido de FeO se llama desoxidación del acero. Esto se logra agregando al fundido tales agentes reductores, cuyo exceso no reducirá la calidad. Los desoxidantes incluyen aleaciones de hierro con manganeso o silicio, así como aluminio.

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