Acero aleado vs acero al carbono: ¿cuál es la diferencia?

Hay aproximadamente 36 millones de tipos diferentes de acero.

Probablemente puedas imaginar de dónde saqué ese número. (Pista: desde algún lugar detrás de mí) Pero entiendes la idea.

A primera vista, todos los diferentes tipos de metales pueden parecer bastante abrumadores.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre el acero al carbono y el acero aleado?

El acero al carbono es hierro con carbono añadido, mientras que el acero aleado también incluye otros elementos para modificar las propiedades del metal.

Eso no quiere decir que el acero al carbono sea puro carbono y hierro. Todo tendrá impurezas. Pero estos elementos adicionales no constituyen una parte importante de la lista de ingredientes. Al menos, no están lo suficientemente presentes como para cambiar mucho el acero al carbono.

Incluso dentro de estas dos categorías de acero, existen grandes variaciones. Echemos un vistazo a cuáles son, qué propiedades tienen estos metales y para qué aplicaciones se utilizan.

Acero carbono

Aparte del hierro, el elemento principal de este acero es el carbono. Probablemente ya te hayas dado cuenta de eso.

Cuanto menor es el contenido de carbono, más dúctil es el metal. Cuanto mayor sea el contenido de carbono, más se puede tratar con calor y endurecer el metal.

Un mayor contenido de carbono también dificulta la soldadura.

El acero al carbono generalmente se divide en tres categorías:

Acero bajo en carbono

AKA acero dulce, donde el contenido de carbono está entre 0,05 y 0,25%, con un contenido máximo de manganeso de 0,4%.

Esto es algo barato.

Es el tipo de acero más común que encontrará en aplicaciones que no tienen requisitos particulares, como alta resistencia o resistencia al desgaste.

Este es un acero común para que lo usen los aficionados. Lo encontrará en sistemas mecánicos simples.

Es muy soldable y maquinable. En general, muy fácil de trabajar.

La única forma de aumentar su dureza mediante el tratamiento térmico es mediante el endurecimiento superficial. Este es un proceso que agrega carbono a la superficie, lo que crea una capa exterior dura y un núcleo blando.

Acero al Carbono Medio

El contenido de carbono es de 0,29%-0,54% de carbono, con un contenido de manganeso de 0,6%-1,65%.

Este es un acero más fuerte con buena resistencia al desgaste, pero es un poco más complicado de moldear, soldar y cortar.

Los aceros de medio carbono pueden ser tratados térmicamente y templados.

Acero de alto carbono

El contenido de carbono es de 0,55%-0,95% de carbono, con un contenido de manganeso de 0,30%-0,90%.

Esto es meterse en cosas bastante especializadas. Por lo general, esto solo se usa cuando realmente lo necesita, ya que no es fácil trabajar con él.

Es muy fuerte. Este es un acero común que se usa para resortes y alambres, ya que se necesita mucha compresión para obtener una deformación plástica (cuando el metal no vuelve a saltar).

Los cuchilleros también adoran este acero.

Uno popular para cuchillos grandes es 1075 (0,75% de carbono). Es lo suficientemente suave como para que no se rompa por la mitad cuando lo cortas, pero aun así mantendrá un buen borde.

En el extremo superior del espectro, tiene acero 1095 (0,95 % de carbono). Tiene un muy buen borde, pero también es fácil de romper. Eso significa que es bueno para cuchillos más pequeños que no cortarán mucho.

Muy tratable térmicamente, pero difícil de mecanizar y soldar. Por lo general, deberá recocerlo antes de poder cortarlo mecánicamente, a menos que tenga algún equipo y herramientas costosos y especializados.

Técnicamente, hay otra categoría aquí: acero con alto contenido de carbono.

No es muy probable que te encuentres con esto muy a menudo. El contenido de carbono es 0.96%-2.1%. Súper duro, súper quebradizo. Piensa en vidrio.

Realmente es difícil trabajar con él, por lo que es prácticamente solo para aplicaciones especializadas.

Aleación de acero

Esto es realmente donde se pone divertido.

En general, hay dos categorías de acero aleado: baja aleación y alta aleación.

Todo lo que tenga menos del 8 % de elemento de aleación se etiqueta como de baja aleación, todo lo que supere el 8 % es de alta aleación.

Los aceros de baja aleación son, con mucho, los más comunes.

La aleación de diferentes elementos cambia las propiedades del acero de forma bastante drástica.

Por ejemplo, puede cambiar la resistencia, la dureza y la resistencia a la corrosión ajustando estos elementos de aleación.

Repasemos cuáles son algunos de los elementos de aleación comunes y qué efecto tienen sobre el metal.

Elementos de aleación

Manganeso

Técnicamente, verá esto en cantidades notables en acero al carbono, pero en cantidades más altas con acero aleado.

La razón principal para agregar esto es ajustar los requisitos de tratamiento térmico.

Normalmente, el acero necesitará un enfriamiento rápido desde una temperatura alta a una temperatura muy baja para endurecerse.

Lo complicado es que cuanto más rápido se apaga, mayor es el riesgo de que se agriete.

El manganeso permite una velocidad de enfriamiento más lenta. En lugar de enfriar en agua, por ejemplo, puede enfriar en aceite tibio. Con algunos aceros especializados, incluso puede enfriar con aire a temperatura ambiente.

Un buen ejemplo de un acero de enfriamiento rápido es el acero para herramientas A4. Tiene 1,8%-2,2% de manganeso.

Todo lo que necesita hacer es calentarlo lo suficiente, luego un aire frío lo endurecerá hasta 63 Rc. Es muy recomendable que lo atemperes un poco para estabilizar el acero y reducir el riesgo de agrietamiento, pero de cualquier manera, se vuelve muy duro.

Cromo

Cuando tiene más del 11% de cromo, puede obtener acero inoxidable. Esto aumenta drásticamente la resistencia a la corrosión.

También afecta dramáticamente otras propiedades del metal, como la resistencia, la dureza y el tratamiento térmico.

Aquí hay algunos ejemplos de dónde verá mucho cromo:

El acero inoxidable 309 tiene un 23 % de cromo y está diseñado para resistir la corrosión a altas temperaturas.

D2 es en realidad un acero para herramientas. Este es interesante porque tiene 11%-13% de cromo, pero solo se considera «semi-inoxidable».

El acero D2 se oxidará más que el acero inoxidable normal (como el muy común 304), pero no tanto como los aceros al carbono normales.

Utiliza una combinación de cobalto y cromo para lograr una resistencia al desgaste realmente alta.

Se usa comúnmente para aplicaciones como formar o cortar troqueles, cuchillas de corte de neumáticos y punzones.

Molibdeno

Dado que es un bocado tan grande, mucha gente simplemente lo llama «moly» (suena como molly).

Esto también puede aumentar la resistencia a la corrosión hasta cierto punto. Funciona junto con el manganeso para reducir la tasa de enfriamiento requerida.

Por ejemplo, ese acero para herramientas A4 que mencioné antes tiene tanto molibdeno como manganeso. Tiene aproximadamente la mitad de la cantidad de molibdeno, entre 0,9% y 1,4%.

Esto también aumenta realmente la tenacidad y la resistencia a la tracción del acero. Lo verá en algunas aplicaciones de carga pesada.

Tal vez uno de los lugares más comunes en los que verá acero con molibdeno es el acero 4140. Tiene una combinación de cromo y molibdeno. Mucha gente se refiere a esto como acero «cromoly».

Verá 4140 por todas partes en aplicaciones industriales. Engranajes pesados, ejes grandes, este es el caballo de batalla del mundo del acero.

Vanadio

Esto realmente entra en juego con el tratamiento térmico: ayuda a controlar el tamaño de grano del metal.

Aquí hay un curso intensivo sobre el tratamiento térmico para que pueda entender esto:

Cuando trata el acero con calor, esencialmente está tratando de reducir el tamaño del grano del metal.

Si lo miras bajo un microscopio, verás pequeñas células de metal que están muy apretadas. Con metales blandos, estos «granos» son grandes.

Cuando tratas el metal con calor, cambia la estructura cristalina y hace que el grano sea pequeño y parejo.

Grano pequeño y parejo = acero realmente duro.

El vanadio ayuda a mantener ese grano pequeño e incluso cuando lo trata con calor. Forma carburos que impiden que el grano se vuelva demasiado grande.

Básicamente, se vuelve más difícil y más fuerte.

Verá esto mucho en aceros para herramientas como O1 y D2.

Níquel

Verás esto en los aceros inoxidables. Una aplicación particular es con acero inoxidable austenítico, que es el tipo más común de acero inoxidable (como el 304).

Cuando el cromo es 18% o más, y el níquel es +8%, se obtiene acero inoxidable austenítico.

Esto realmente aumenta la resistencia a la corrosión (antióxido) y aumenta la tenacidad y la resistencia al impacto.

Básicamente, no se oxidará y cuando lo golpees con un martillo, se multiplicará un poco en lugar de romperse en dos pedazos.

Ok, entonces ahora has sido expulsado y puedes sonar inteligente frente a tus amigos.

Realmente todo lo que necesitas saber es esto:

Acero al carbono = hierro + carbono

Aleación de acero = hierro + carbono + otras cosas

El resto fue solo una bonificación.

Si usted es el tipo de persona a la que le gusta imprimir cosas y pegarlas en su caja de herramientas, esta es para mí: