PROPIEDADES DE LOS ACEROS

FABRICACION DE LOS ACEROS

CALDERAS DONDE SE FABRICAN LOS ACEROS

ACEROS.

Son aquellos productos ferrosos cuyo tanto porciento de carbono esta comprendido entre 0.05% y 1.7%; el acero endurece por el temple y una vez templado, tiene la propiedad de que si se calienta de nuevo y se enfría lentamente, disminuye su dureza. El acero funde entre los 1400 y 1500°C, y se puede moldear con mas facilidad que el hierro.

Aceros se pueden clasificar según se obtengan en estado sólido: ensoldados, batidos o forjados; o, en estado liquido, en hieroos o aceros de fusión y homogéneos. También se clasifican según su composición química, en aceros originarios, al carbono y especiales.

La proporción de carbono influye sobre las características del metal. Se distinguen dos grandes familias de acero: los aceros aleados y los no aleados. Existe una aleación cuando los elementos químicos distintos al carbono se adicionan al hierro según una dosificación mínima variable para cada uno de ellos.
Por ejemplo el 0.5% para el silicio, el 0.08% para el molibdeno, el 10.5% para el cromo. De esta manera una aleación del 17% de cromo mas 8% níquel constituye un acero inoxidable. Y por eso no hay un acero sino múltiples aceros.

4.1 PROCESO DE PRODUCCIÓN Y OBTENCIÓN

El acero se fabrica par¬tiendo de la fundición o hierro colado; éste es muy impuro, pues contiene excesi¬va cantidad de carbono, silicio, fósforo y azufre, elementos que perjudican conside¬rablemente la resistencia del acero y re¬ducen el campo de sus aplicaciones.

La fabricación verdadera del acero se inició hacia 1856, cuando se introdujo en la si¬derurgia el empleo del convertidor Besse¬mer, consistente en un recipiente de gran capacidad y de forma de pera, de paredes de hierro y fondo provisto de numerosos orificios, a través de los cuales se hacía llegar una potente corriente de aire, que removía con violencia la masa de hierro colado fundido que llenaba el convertidor.

La reacción entre el oxígeno del aire y los componentes de la fundición era violentí¬sima y tal el calor desarrollado dentro del convertidor que la masa de la fundición se mantenía líquida por sí misma. En la reac-ción indicada se combinaba la mayor parte del carbono, fósforo y azufre con el oxíge¬no del aire insuflado, pero no se eliminaba el silicio, lo que constituía un grave inconveniente, razón por la cual no podían utilizarse los minerales de hierro ricos en aquél.

Por otra parte, el primitivo conver¬tidor Bessemer sólo podía utilizarse un re¬ducido número de veces, pues la fundición líquida y a elevada temperatura atacaba las paredes de hierro del aparato, Estos inconvenientes fueron subsanados por el oficinista británico Thomas, quien logró afinar el hierro colado revistiendo las paredes internas del convertidor Bessemer con una mezcla de greda y dolomita pulve¬rizada (carbonato de calcio y magnesio), y al mismo tiempo agregaba a la fundición un poco de cal viva, insuflando aire com¬primido caliente por el fondo del aparato. El silicio y gran parte del manganeso con¬tenidos en la fundición se queman con ra¬pidez y el óxido de manganeso que se forma se combina con el silicio; el silicato manganoso funde con dificultad y flota sobre la masa incandescente líquida en forma de escoria, el carbonato arde a su vez y el fósforo se combina con la cal del revestimiento del convertidor y se forma fosfato cálcico básico, el cual flota también en forma de escoria (escories Thomas) so¬bre la masa líquida, y de la cual se separa con las escorias restantes. Posteriormente mejoraron el procedimiento de afinación del acero Martín, francés, y Siemens, ale-mán; que introdujeron en la siderurgia los hornos de sus respectivos nombres. En estos hornos, calentaba la fundición o hie¬rro fundido en una atmósfera de gases de gasógeno y se le mezclan chatarra de ace¬ro viejo o de hierro dulce. Al alemán Krupp se le debe el método Industrial de obtención de aceros al crisol, que consiste en refundir el acero Martín-Siemens dentro de grandes crisoles fabricados con una mezcla de arcilla, grafito, coque y carbón vegetal en polvo, donde el acero se aflna y purifica más aún. Así se obtiene el acero fundido, empleado en la fabricación de herramientas de corte.

Más modernos aún son los aceros eléctricos, obtenidos en hor¬nos eléctricos, en éstos se afina el acero obtenido en los hornos Martín-SiemenS, y se le recarbura con carbono puro o aglo¬merados de limaduras de hierro y carbón vegetal. Las propiedades del acero se mo¬difican con relativa facilidad, calentándolo a temperatura próxima a 1.000 °C y sumer¬giéndolo con rapidez en agua, aceite o mercurio fríos (temple) se aumenta su elasticidad; si, por el contrario, se le ca¬lienta a elevada temperatura y se le deja enfriar lentamente (recocido) se obtiene acero menos elástico pero más tenaz y resistente al choque. El acero es una alea¬ción de hierro y carbono, esto, es, un carburo de hierro, por eso no existe de él un tipo único; sus propiedades (tenacidad, elasticidad, etc.) varían según el contenido de carbono y la clase empleada en su fa¬bricación (martensita, perlita, ferrita o hierro puro; también influye en él, el método seguido en su fabricación. Existen aceros duros, rápidos (resistentes a la lima), etc, el acero es de gran importancia a causa de las múltiples aplicaciones que recibe. Se pueden modificar sus propiedades aleándolo con otros metales; de este modo se obtienen los aceros especiales.
El acero líquido se elabora a partir del mineral (procedimiento de fundición) o de chatarras (procedimiento eléctrico).
A continuación, el acero líquido se solidifica por moldeo en una máquina de colada continua.

A la salida, se obtienen los SEMI-PRODUCTOS: barras de sección rectangular (desbastes) o cuadrada (tochos o palanquillas), que son las piezas en bruto de las formas finales.
Por último, las piezas en bruto se transforman en PRODUCTOS TERMINADOS mediante el laminado, y algunos de ellos se someten a tratamiento térmico. Más de la mitad de las planchas laminadas en caliente son relaminadas en frío y eventualmente reciben un revestimiento de protección anticorrosión

FÁBRICA DE AGLOMERACIÓN:

Para preparar el mineral de hierro: Éste se tritura y calibra en granos que se aglomeran (se aglutinan) entre ellos. El aglomerado así obtenido se compacta, cargándolo después en el alto horno junto con el coque. El coque es un potente combustible, que se obtiene como residuo sólido de la destilación de la hulla (una clase de carbón muy rico en carbono).

ALTO HORNO:

Se extrae el hierro de su mineral. El mineral y el coque sólidos se introducen por la parte superior del horno. El aire caliente (1200°C) inyectado en la base produce la combustión del coque (carbono casi puro). El óxido de carbono así formado reduce los óxidos de hierro, es decir, extrae su oxígeno, aislando el hierro de ese modo. El calor desprendido por la combustión funde el hierro y la ganga en una masa líquida en que la ganga, de menor densidad, flota sobre una mezcla a base de hierro, denominada "fundición". Los residuos formados por la ganga fundida (escorias) son aprovechados por otras industrias: construcción de carreteras, fabricación de cementos...

COQUERÍA:

El coque es un combustible obtenido mediante dostilación (gasificación de los componentes no deseados) de la hulla en el horno de la fábrica de coque. El coque es carbono casi en estado puro, dotada de una estructura porosa y resistente a la rotura. Al arder en el alto horno, el coque aporta el calor necesario para le fusión des mineral y los gases necesarios para su reducción.
PROCEDIMIENTO ELÉCTRICO:
La materia prima introducida en el horno puede incluir desde material en bruto (por ejemplo, piezas de maquinaria) debidamente seleccionado, hasta chatarra entregada en forma preparada, clasificada, triturada y calibrada con un contenido mínimo de hierro del 92%. La chatarra se funden en un horno eléctrico.

El ACERO LIQUIDO:

obtenido de esa manera, se somete a continuación a las mismas operaciones de afinado y de matización que en el procedimiento de fundición. La chatarra procede de envases desechados, edificaciones, maquinaria y vehículos desguazados o desechos de fundición o acero recuperados en la planta siderúrgica o de sus clientes transformadores. Cada matiz de acero requiere una elección rigurosa de la materia prima, especialmente en función de las "impurezas" que un metal determinado u otro mineral contenido en la chatarra pueda representar para un matiz.

ESTACIÓN DE AFINO:

Afino (descarburación) y adiciones químicas Las operaciones se producen en un recipiente al vacío, haciendo que gire el acero entre la cuchara y el recipiente con la ayuda de un gas inerte (argón). Se inyecta oxígeno a fin de activar la descarburación y calentar el metal. Este procedimiento permite una gran precisión en el ajuste de la composición química del acero ("matización").

COLADA CONTINUA MOLDEO DE PIEZAS EN BRUTO (semiprocesados):

Aquí: moldeo de un desbaste. El acero fundido se vierte en continuo en un molde sin fondo. Al atravesar este molde, comienza a solidificarse en contacto con las paredes refrigeradas por agua. El metal moldeado baja, guiado por un conjunto de rodillos, y continúa enfriándose. Al llegar a la salida, está solidificado hasta el núcleo. En ese momento se corta inmediatamente en las longitudes deseadas.

4.2 MÉTODOS DE REFINAMIENTO


Los materiales básicos para la fabricación de lingotes de acero es material férrico coque y caliza. El coque se quema como un combustible para calentar el horno; cuando se quema el coque, este emite monóxido de carbono que se combina con los óxidos férricos, reduciéndolos a hierro metálico, esta es la reacción química básica en el horno de la explosión; tiene la ecuación: Fe2O3+3CO = 3CO2+2Fe. La caliza en el cargo del horno se usa como una fuente adicional de monóxido de carbono y como un flujo para combinar con el sílice infusible, para formar el silicato de calcio fusible. Sin la caliza, se formarían silicatos férricos, con una perdida resultante de hierro metálico. Los silicatos del calcio mas otras impurezas forman una escoria que flota en sima del metal fundido al fondo del horno.

Los lingotes de hierro ordinario son producidos por hornos de la explosión que contiene hierro aproximadamente en un 92%, carbono 3% o 4%, silicón 0.5% a 3%, manganeso 0.25% a 2.5%, fósforo 0.04% a 2%, y un rastro de azufre. Un horno de la explosión típico consiste en una cáscara de acero cilíndrica lineada con un terco que es cualquier sustancia no metálica como ladrillo refractario. La cáscara se adelgaza a la cima y el fondo es mas ancho a un cuarto de la distancia del fondo. La porción mas baja del horno se llamo antalage de alto horno, el cual esta provisto por varias aperturas tubulares o tulleres, donde la explosión aérea es forzada. Un agujero en la parte inferior del fondo del horno, es el encargado de evacuar las escorias, o impurezas que van a afectar las características del acero.
La cima del horno esta a aproximadamente a 27 metros, contiene aberturas para el escape de los gases y un par de depósitos redondos de alimentación, estos se controlan a través de válvulas campanudas, con las que se adecua la introducción de la carga al horno.

Un desarrollo importante en tecnología de horno de explosión, es el uso de hornos presurizados los cuales se introducieron después de la segunda guerra mundial. Estos consisten en acumulación de gases, y luego su pronta liberación, pero además de eso esta técnica hace posible la mejor combustión del coque y rendimiento mas alto del lingote de acero, además de ello el rendimiento aumenta en un 25%. También es indispensable para acelerar el proceso implementar al conjunto aire y oxigeno.
Cualquier escoria que pueda fluir del horno con el metal, se desnata fuera del horno, antes de que el fluido se introduzca en el recipiente.
En resumen el refinamiento consististe, el evacuar del acero a producir, todas la impurezas que puedan afectar a este. Se comienza con la evacuación de vapores o gases dañinos, y luego con las escorias, para así tener un acero de la calidad que uno desea.

4.3 ALEACIONES

Debido a que las aleaciones han venido ganando un gran campo de acción en la Ingeniería, podíamos conocer las propiedades que caracterizan a cada tipo de aleación. La resistencia no es la única característica que nos permite decidir si el elemento tendrá un desempeño optimo. Un desempeño satisfactorio depende también de la densidad, la resistencia a la corrosión y los efectos de la temperatura, así como también de las propiedades eléctricas y magnéticas. Como ejemplo consideremos algunas partes para las cuales son especialmente apropiadas ciertas aleaciones.
Aleaciones de aluminio: partes de aviones (alta resistencia en la relación con su peso)

Aleaciones de magnesio: fundiciones para aviones (compite con el aluminio)
Aleaciones de cobre: alambres eléctricos (alta conductividad)
Aleaciones de níquel: partes para turbinas de gas (alta resistencia a temperaturas elevadas).

Encontramos que más del 95% en peso de los metales de ingeniería, utilizados en los Estados Unidos cada año son aleaciones basadas en aluminio, magnesio, cobre hierro y níquel. De hecho, más del 85% es de la familia basada en el hierro y, a pesar de que los porcentajes para las aleaciones de magnesio y níquel son pequeños, estas tiene gran importancia y sería conveniente conocer algunas de las características principales de algunos tipos de aleaciones.
ALEACIONES MARTENSITICAS.

Contienen de 12 a 20% de cromo con cantidades controladas de carbono y otros aditivos. El tipo 410 es un miembro característico de este grupo. Esas aleaciones se pueden endurecer mediante el tratamiento térmico, con un aumento en la resistencia a la tracción de 550 a 1380 Mpa ( 80000 a 200000 lbf / in2 ). La resistencia a la corrosión es inferior a la de los aceros inoxidables austeniticos y los aceros martensíticos se utilizan en general en ambientes ligeramente corrosivos ( atmosférico, agua dulce y materiales orgánicos).
ALEACIONES INOXIDABLES VACIADAS.

Se utilizan mucho en bombas, válvulas y accesorios. Esas aleaciones vaciadas se designan según el sistema de Alloy Casting lnstitute (ACI). Todas las aleaciones resistentes a la corrosión tienen la letra C más otra letra (A aN) que denota el contenido creciente de níquel. Los números indican el contenido máximo de carbono. Aunque se puede hacer una comparación aproximada entre los tipos ACl y Los AISI, las composiciones no son idénticas y los análisis no se pueden utilizar en forma intercambiable. Las técnicas de fundición requieren un rebalanceo de Las composiciones químicas forjadas. Sin embargo, ¡a resistencia a la corrosión no se ve afectada por esos cambios de composición. Los miembros característicos de este grupo son CF- similar al acero inoxidable tipo 304; CF-8M, similar al tipo 316 CD-4M Cu, que tiene una resistencia mecánica al ácido nítrico, al sulfúrico y al fosfórico.
Además de los grados °C, hay una serie de grados resistentes al calor de aleaciones vaciadas ACl, que se identifican por su similitud con los grados de resistencia a la corrosión, excepto que la primera letra es H en vez de C. Es preciso mencionar también los aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación (PH), que se pueden endurecer por medio de tratamientos térmicos a temperaturas moderadas. Muy fuertes y duros a las temperaturas elevadas, estos aceros tienen sólo una resistencia moderada a la corrosión. Un acero PH usual que contiene 17% Cr, 7% Ni 1.1% Al tiene una resistencia elevada, buenas propiedades ante la fatiga y buena resistencia al desgaste. Un número elevado de estos aceros, con composiciones variables, se encuentran disponibles comercialmente. En forma esencial contienen cromo y níquel con agentes agregados de aleación como cobre aluminio. berilio, molibdeno, nitrógeno y fósforo.

ALEACIONES MEDIAS

Un grupo de aleaciones en su mayor parte patentadas, con una resistencia ligeramente mejor a la corrosión que la de los aceros inoxidables se denominan aleaciones medias. Uno de ¡os miembros más populares de este grupo es la aleación 20, producida por ciertas compañías con diversos nombres comerciales. La aleación 20 se desarrollo originalmente para satisfacer la necesidad de un material con una resistencia al ácido sulfúrico superior a la de los aceros inoxidables.
Otros miembros del grupo de aleaciones medias son incoloy 825 y Hastelloy G-3. El lncoloy 825 forjado tiene 40% Ni, 21%Cr, 3% Mo y 2.25% Cu.
El Hastelloy 0-3 contiene 44% Ni, 22% Cr, 6.5% Mo y como máximo 0.05% C.
Estas aleaciones tienen una aplicación muy amplia en los sistemas de ácido sulfúrico. Debido a su alto contenido de níquel y molibdeno tienen mayor tolerancia a la contaminación por el ion cloruro que los aceros inoxidables estándares. El contenido de níquel disminuye el riesgo de fractura debido a la corrosión por esfuerzo. El molibdeno mejora la resistencia a la corrosión por grieta y a las picaduras.

ALEACIONES ALTAS

El grupo de materiales que se denominan aleaciones altas contienen porcentajes relativamente grandes de níquel. El Hastelloy B-2 contiene 61% Ni, y 28% Mo. Existen en la forma forjada y vaciada. El endurecimiento por trabajo presenta ciertas dificultades de fabricación y el maquinado es un poco más difícil que para el acero inoxidable del tipo 316. Se pueden utilizar métodos tradicionales de soldadura. La aleación tiene una resistencia desacostumbrada alta a todas las concentraciones de ácido clorhídrico. Las sales y los ácidos oxidantes corroen con rapidez el Hastelloy B-2; pero los álcalis y las soluciones alcalinas provocan pocos daños en él.
El Coloriste 2 tiene 63% Ni y 32% Mol y se asemeja al Hastelloy B-2. Existe sólo en forma vaciada, principalmente en válvulas y bombas. Se trata de una aleación dura, muy resistente a os choques mecánicos y térmicos. Se puede labrar con herramientas de punta de carburo y soldar con técnicas de arco metálico.
La Hastelloy 0-276 es una aleación basada en níquel que contiene cromo (15.5%), molibdeno (15.5%) y tungsteno (3%) como principales elementos de aleación. Solo se puede conseguir en la forma forjada. Esta aleación es una modificación baja en impurezas del Hastelloy C, que se puede conseguir en forma fundida. El bajo nivel de impurezas reduce substancialmente el riesgo de la corrosión en la precipitación de las superficies límites de los granos en las zonas afectadas por el calor de la soldadura. Esta aleación es resistente a las soluciones de cloruro fuertemente oxidaste, como el cloro húmedo y las soluciones de hipoclorito. Es una de las pocas aleaciones que son totalmente resistentes al agua de mar.
Hastelloy C-4 es una variación reciente, que es casi totalmente inmune a la corrosión ínter granular en las zonas afectadas por el calor de la soldadura.
Chlorimet 3 es una aleación que se consigue sólo en la forma fundida y es similar al Hastelloy C en su contenido de aleación y en resistencia a la corrosión.
lnconel 600 basado en 80% Ni. 16% Cr, 7% Fe, se debe mencionar también como aleación alta. No contiene molibdeno. El grado resistente a la corrosión se recomienda cara ambientes reductores-oxidantes, sobre todo a temperaturas elevadas. Cuando se calienta en el aíre, la aleación resiste la oxidación hasta 1100°C. La aleación es sobresaliente en su resistencia a la corrosión por gases cuando estos últimos están esencialmente libres de azufre.

Las aleaciones que se han citado son los ejemplos característicos de gran número de aleaciones altas patentadas de empleo en la industria química.

ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA.

Existen un gran núme¬ro de aceros de alta resistencia, y baja aleación cubiertos por las normas ASTM bajo varios números. Además de contener carbono y manganeso, la resistencia de estos aceros se debe a que se usan como elementos de alea¬ción al columbio, vanadio, cromo, silicio, cobre, níquel y otros. Estos aceros tienen límites de fluencia tan bajos como 42,000 psi (2,940 kg/cm2) y tan altos como 65,000 psi (4,550 kg/cm2). Estos aceros tienen mucha mayor resistencia a la corrosión que los aceros simples al carbón. En este grupo se incluyen el A529, A242, A440, A441, A572 y A588.


ACEROS ALEADOS TÉRMICAMENTE TRATADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN

Estos aceros contienen elementos de aleación en mayor cantidad que los de baja aleación y alta resistencia y además se tratan térmicamente (por revenido y templado), para obtener aceros tenaces y resistentes. Se enlistan en las normas ASTM con la designación A514 y tienen limites de fluencia de 90,000 a 100,000 psi (6,300 a 7,030 kg/cm2) dependiendo del espesor.
Se dice que existen por ahora más de 200 tipos de acero en el mercado cuyo límite de fluencia está por encima de los 36,000 psi. La industria del acero experimenta con tipos cuyos esfuerzos de fluencia varían de 200,000 a 300,000 psi y esto es sólo el principio. Muchos investigadores de la in¬dustria piensan que al final de la década de los 70 se tengan en disponibi¬lidad aceros de 500,000 psi de límite de fluencia. La fuerza teórica que liga o vincula átomos de hierro se ha estimado que está por encima de los 4000,000 psi.2

Aun cuando el precio del acero se incrementa con el aumento de su lí¬mite de fluencia, este incremento no es linealmente proporcional y puede resultar económica la utilización de estos aceros, a pesar de su costo, si el uso de ellos se realiza diseñándolos a sus máximos esfuerzos permisibles, a máxima eficiencia, sobre todo en piezas de tensión o tirantes, en vigas con patines impedidos de pandeo, columnas cortas (o de baja relación de esbeltez). Otra aplicación de estos aceros es frecuente en la llamada cons¬trucción híbrida, en donde se usan dos o más aceros de diferentes resisten¬cias, los más débiles se colocan en donde los esfuerzos son bajos y los más resistentes en donde los esfuerzos son mayores.
Otros factores que pueden conducir al uso de aceros de alta resistencia, son los siguientes:

• Superior resistencia a la corrosión.
• Posible ahorro en costo de flete, montaje y cimentación, por su me¬nor peso.
• Uso de vigas poco aperaltadas (poca altura) que permiten entrepisos menores.
• Posible ahorro en materiales de recubrimiento incombustible, ya que pueden utilizarse miembros más pequeños.
El primer pensamiento de la mayoría de los ingenieros al elegir el tipo de acero, es el costo directo de los elementos. Una comparación de costo puede hacerse fácilmente, pero la economía por el grado de acero a usar no se puede obtener a menos que se involucren: el peso, las dimensiones, deflexiones. costos de mantenimiento, fabricación, etc; hacer una compara¬ción general exacta de los aceros es probablemente imposible la menos que se tenga un tipo específico de obra a considerar.


4.4 ACEROS ESTRUCTURALES

El acero al carbono es el más común, barato y aplicable de los metales que se emplean en la industria. Tienen una ductilidad excelente, lo que permite que se utilice en muchas operaciones de formado en frío. El acero también se puede soldar con facilidad.

Los grados de acero que se emplean comúnmente en las industrias de procesos químicos tienen una resistencia a la tracción dentro de 50000 a 70000 lbf / in2 con buena ductibilidad. Es posible alcanzar niveles de resistencia todavía mas altos con trabajo en frió, con aleaciones y con tratamiento térmico.
Los aceros de alta resistencia se utilizan mucho en proyectos de ingeniería civil. Los nuevos aceros, por lo general, los introducen sus fabricantes con marca registrada; pero un breve examen de sus composiciones, tratamiento térmico y propiedades suele permitir relacionarlos con otros materiales ya existentes.
Las clasificaciones generales permiten agrupar los aceros estructurales disponibles en la actualidad en cuatro categorías principales, algunas de las cuales tienen subdivisiones. Los aceros que utilizan el carbono como elemento principal en la aleación se llaman aceros estructurales al carbono.
Dos subcategorías de pueden agruparse dentro de la clasificación general de aceros. Los aceros con bajo contenido de aleación. Los aceros con bajo contenido de aleación tienen cantidades moderadas de uno o más elementos de aleación , aparte del carbono para desarrollar resistencias más altas que las de los aceros comunes al carbono. Los aceros al columbio vanadio son metales de elevada resistencia al límite de fluencia producidos con la adición de pequeñas cantidades de estos elementos a los aceros de bajo contenido de carbono.

En el mercado hay dos clases de aceros al carbono con tratamiento térmico para usos en la construcción. Los aceros al carbono con tratamiento térmico están disponibles bien en su condición estándar o enfriados y templados; su endurecimiento se logra a base del contenido de carbono. Los aceros de aleación con tratamiento térmico para construcción son aceros enfriados y templados que contienen cantidades moderadas de elementos de aleación además del carbono.
Otra categoría general, marenvejecido, son los aceros de bajo contenido de carbono en aleación con alto contenido de níquel. Estas aleaciones se someten a tratamiento térmico para madurar la estructura de hierro-níquel. Los aceros marenvejecidos tienen una característica particular debido a que son los primeros aceros de grado para construcción que en esencia, están libres de carbono. Su alta resistencia depende de por completo de otros elementos de aleación. Esta clase de acero posiblemente ha abierto la puerta al desarrollo de toda una nueva serie de aceros libres de carbono.
La comparación de la composición química en cuanto a carbono y otros elementos de aleación, pueden utilizarse para distinguir entre sí los aceros estructurales. La mayoría de los aceros estructurales, excepto los aceros martensíticos, contienen carbono en cantidades entre 0.10 y 0.28%. Los aceros más antiguos tienen pocos elementos de aleación y suelen clasificarse como aceros al carbono. Los aceros que contienen cantidades moderadas de elementos de aleación como los aceros martensíticos con 18% de níquel, se designan aceros con alto contenido de aleación. Las composiciones químicas específicas de los aceros estructurales clasificados se indican en las especificaciones de la ASTM. Las composiciones químicas típicas de otros aceros estructurales pueden obtenerse con los fabricantes.
En ocasiones se utiliza un sistema de numeración básica para describir el contenido de carbono y de aleación de los aceros. En el sistema de numeración del American Iron and Steel lnstitute (AlSl) para aceros con bajo contenido de aleación, los dos primeros indican el contenido de aleación y los dos últimos indican el contenido nominal de carbono en fracciones de 0.01%.
También están especificados: 0.40 a 0.60% Mn ( manganeso ), 0.040% P (fósforo) máximo. 0.040% S (azufre) máximo. 0.20 a 0.35% Si (silicio).
El tratamiento térmico puede utilizarse como otro medio de clasificación. Los antiguos aceros estructurales al carbono y los aceros de alta resistencia y bajo contenido de aleación no tienen tratamiento térmico específico, pero sus propiedades se controlan por el proceso de laminación en caliente. Los aceros para construcción y los aceros al carbono térmicamente tratados, recurren a un proceso de enfriamiento y templado para desarrollar sus propiedades de alta resistencia. Los aceros ASTM A514 se someten a tratamiento térmico con enfriamiento por inmersión en agua o aceite a no menos de 1650 °F, y luego, templado a no menos de 1100° F. Los aceros al carbono térmicamente tratados se someten a una secuencia similar de enfriamiento y temple: austenización, enfriamiento con agua, y luego, temple a temperaturas entre 1000° y 1300 °F.
Él tratamiento térmico típico para los aceros marenvejecidos comprende el recocido a 1500 °F durante una hora, enfriamiento con aire a la temperatura ambiente y maduración a 900 °F durante tres horas. El tratamiento de maduración para los aceros martensíticos puede variarse para obtener diferentes grados de resistencia.