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Comparativa de propiedades (esfuerzo, resistencia y deformaci�n) entre el acero de bajo y alto carbono

 

Comparison of properties (strength, resistance and deformation) between low and high carbon steel

 

Compara��o de propriedades (resist�ncia, resist�ncia e deforma��o) entre a�os de baixo e alto teor de carbono

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: ezumba@espoch.edu.ec �

Ciencias T�cnicas y aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 30 de abril de 2025 *Aceptado: 26 de mayo de 2025 * Publicado: �30 de junio de 2025

 

         I.            Ingeniero de Mantenimiento, Ingeniero en Administraci�n y Producci�n Industrial, Magister en Dise�o Industrial y de Procesos, Magister en Educaci�n Tecnolog�a e Innovaci�n, Docente Investigador, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Ecuador.

       II.            Ingeniera Qu�mica - M�ster en Ciencia de los Materiales, Ecuador.

     III.            Ingeniero de Mantenimiento, Magister en Gesti�n de la Educaci�n Menci�n en Educaci�n Superior, Docente Investigador, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Ecuador.

    IV.            M�ster en Salud Ocupacional y Seguridad en el Trabajo, Especialista en Docencia Universitaria, Ecuador.

      V.            Ingeniera en Contabilidad y Auditor�a, Mag�ster en Educaci�n, Menci�n Pedagog�a, Ecuador.

Resumen

El objetivo de este estudio es realizar una comparaci�n detallada de las propiedades de tensi�n, resistencia y deformaci�n entre aceros con alto y bajo carbono para determinar su comportamiento mec�nico en diferentes aplicaciones. La investigaci�n es cualitativa, de tipo descriptiva, centr�ndose en el an�lisis te�rico de las propiedades mec�nicas del acero, lo cual se basa en la recopilaci�n de informaci�n de diferentes autores.

Se analizaron las diferencias en la microestructura y propiedades mec�nicas de los dos aceros.� Una comparaci�n de las propiedades mec�nicas del acero bajo carbono y del acero con alto contenido de carbono proporciona informaci�n valiosa para su aplicaci�n en diversos procesos industriales, permitiendo la selecci�n del tipo de acero m�s adecuado seg�n los requisitos espec�ficos de resistencia y deformaci�n. La investigaci�n encontr� que el contenido de carbono afecta significativamente la microestructura del acero y, en consecuencia, las propiedades mec�nicas. En comparaci�n con el acero con alto contenido de carbono, el acero con bajo contenido de carbono tiene menor resistencia y deformaci�n. El acero con alto contenido de carbono tiene mayor resistencia, pero tambi�n es m�s propenso a deformarse bajo ciertas cargas.

Palabras clave: acero; composici�n; carbono; propiedades; material.

 

Abstract

The objective of this study is to conduct a detailed comparison of the stress, strength, and strain properties of high- and low-carbon steels to determine their mechanical behavior in different applications. This research is qualitative and descriptive, focusing on the theoretical analysis of the steel's mechanical properties, based on the collection of information from different authors.

The differences in the microstructure and mechanical properties of the two steels were analyzed. A comparison of the mechanical properties of low-carbon and high-carbon steel provides valuable information for their application in various industrial processes, allowing the selection of the most appropriate steel type based on specific strength and strain requirements. The research found that carbon content significantly affects the steel's microstructure and, consequently, its mechanical properties. Compared to high-carbon steel, low-carbon steel has lower strength and strain. High-carbon steel has higher strength but is also more prone to deformation under certain loads.

Keywords: steel; composition; carbon; properties; material.

 

Resumo

O objetivo deste estudo � realizar uma compara��o detalhada das propriedades de tens�o, resist�ncia e deforma��o dos a�os de alto e baixo carbono para determinar o seu comportamento mec�nico em diferentes aplica��es. Esta investiga��o � qualitativa e descritiva, com enfoque na an�lise te�rica das propriedades mec�nicas do a�o, tendo por base a recolha de informa��o junto de diferentes autores.

Foram analisadas as diferen�as na microestrutura e nas propriedades mec�nicas dos dois a�os. A compara��o das propriedades mec�nicas dos a�os de baixo e alto teor de carbono fornece informa��es valiosas para a sua aplica��o em diversos processos industriais, permitindo a sele��o do tipo de a�o mais apropriado com base nos requisitos espec�ficos de resist�ncia e deforma��o. A investiga��o constatou que o teor de carbono afeta significativamente a microestrutura do a�o e, consequentemente, as suas propriedades mec�nicas. Comparativamente ao a�o de alto teor de carbono, o a�o de baixo teor de carbono apresenta menor resist�ncia e deforma��o. O a�o de alto teor de carbono apresenta maior resist�ncia, mas tamb�m � mais propenso � deforma��o sob determinadas cargas.

Palavras-chave: a�o; composi��o; carbono; propriedades; material.

 

Introducci�n

A El acero es un material importante en el mundo actual, este material es usado en los proyectos de construcci�n, automotrices, infraestructura, manufactura, maquinaria, entre otros, en donde se necesita caracter�sticas puntuales que determinaran la efectividad y eficiencia del mismo. Archer (1963)

Bajo el criterio de, Luddey� (2013) el acero es una aleaci�n de Hierro (Fe) y carbono (C), elementos que se encuentran en abundancia en la corteza terrestre.

Para ello, es indispensable manifestar que existen varias clasificaciones de tipos de aceros. Por ejemplo, acorde a Zumba-Novay (2023) la barra de acero laminado en caliente, en frio, chapa de acero inoxidable, normalizado, e inoxidable f�rrico. Sin embargo, en dependencia de la composici�n de carbono, se clasifica en acero de bajo carbono y acero de alto carbono, mientras que en dependencia del porcentaje carbono, se determina propiedades puntuales del material de manera proporcional. Fukuda (2002)

Seg�n Carrillo (2017) el acero de bajo carbono, es un tipo de acero que tiene una cantidad baja de carbono, en la que, t�picamente representa entre un 0.05% hasta un 0.3% del peso total del acero, en cambio el acero de alto carbono var�a entre 0.6% a 1.5% de contenido de carbono.

El carbono es un elemento crucial en la determinaci�n de la microestructura, en este sentido, la estructura cristalina del acero de bajo carbono y el de alto carbono contiene diferentes fases por su diferencia en composici�n. Archer (1963)

De acuerdo a, Salas (2012) una fase microestructural es una secci�n que contiene una estructura cristalina uniforme, para metales se define como diferentes arreglos at�micos en su estructura lo que conlleva a una afectaci�n en sus propiedades mec�nicas.

La relaci�n de las fases microestructurales entre estos dos aceros, es que, por la cantidad de carbono que tienen, llegar�n a diferentes fases predominantes, lo que dar� como producto propiedades espec�ficas a las cuales estos dos tipos de aceros pueden llegar. Kolenkow (2012)

Mientras que para, Askeland & Wright (2016) el esfuerzo es una medida de la intensidad de las fuerzas internas, cuando existe una carga aplicada, y para ello existen diferentes tipos de esfuerzos mec�nicos en los cuales est�n la tracci�n, torsi�n, pandeo, compresi�n y cizalladura. Nisbett (2012)

Si bien, estudios como el de Merizalde-Salas et al., (2022)han evaluado materiales alternativos al acero, como la fibra de bambo, que, adem�s, de ser amigables con el ambiente pueden reemplazar a materiales tradicionales hasta en un 20%, o el estudio de Zumba-Novay & Merizalde-Salas (2023) que sugiere el material PLA como alternativa en la producci�n industrial, para, Gere (2009) el acero en diferentes procesos debe acoplarse a diferentes tipos de esfuerzo, para que este no llegue a una deformaci�n, que es una propiedad de los materiales, no deseada, ya que esto conllevar�a a deducir que el material est� llegando a su resistencia m�xima para llegar a la rotura.

En su investigaci�n Callister (2009) afirma que, la deformaci�n es el cambio de forma como resultado de un esfuerzo mec�nico, este factor es calculable mediante la relaci�n entre la longitud inicial con la longitud final.

Bajo la interpretaci�n de, Carmo (2012) la deformaci�n que puede llegar a tener un material con respecto al esfuerzo es crucial en la evaluaci�n del tipo de acero a utilizar, lo que determinar� el factor de resistencia, para evaluar el esfuerzo m�ximo.

De acuerdo a Smith (2006) la resistencia de un material es la evaluaci�n en la m�xima tensi�n que un material puede soportar antes de romperse o llegar a una deformaci�n permanente.

El presente estudio se propone en realizar una comparativa a detalle de las propiedades de esfuerzo, resistencia y deformaci�n entre los aceros de alto y bajo carbono, para lograr identificar de manera precisa el comportamiento mec�nico de estos materiales, lo cual se puede aplicar en diferentes procesos que conlleven el uso del acero. Mott (2018)

 

Metodolog�a

El tipo de investigaci�n realizada es b�sica, porque contribuye al conocimiento referente a las propiedades mec�nicas, que depende de diferentes factores involucrados como la estructura cristalina y sus fases microestructurales. Tiene un enfoque, cualitativo, ya que la presente investigaci�n es una referencia te�rica de este tema que no involucra datos cuantitativos. La investigaci�n se realiz� a nivel descriptivo pero en algunos aspectos en un nivel explicativo, acerca de los conceptos b�sicos para entender el tema, se revisaron diferentes estudios e investigaciones previas entre aproximadamente 60 fuentes entre libros, art�culos cient�ficos y trabajos acad�micos, en sitios de alto impacto como Google Scholar, Scopus y Microsoft Academic,� entre los cuales tomamos alrededor de 40 trabajos relevantes concerniente al tema.

 

Marco te�rico

Las fases microestructurales, definen en cada una de ellas, propiedades mec�nicas espec�ficas, entre estas fases tenemos a: Ferrita (α), Perlita (), Austenita (γ), Martensita, estas fases se presentan en dependencia de su temperatura. (Sriramulu, 1990)

En su investigaci�n Fitzgerald & Ordóñez (1996) interpretan un diagrama de fases en el que se debe localizar la composici�n y temperatura en los ejes, posteriormente identificar las regiones de fase �nica o de equilibrio, y usar las l�neas de frontera para determinar las fases presentes a esas condiciones.

 

Fuente: Zumba� (2024)

Figura 1: Diagrama de fase Fe-C

 

Para Smith (2006) la ferrita es una fase que resulta en el acero suave y d�ctil, la cementita es fase que resulta en el acero duro y fr�gil, la perlita es una fase que resulta en el acero resistente y duro.

En el diagrama de fase se puede observar las diferentes fases relacionadas tanto en porcentaje de carbono como en la temperatura en la que llegan a dicha fase, por lo que se puede deducir que, la fase de microestructura del acero de bajo carbono la ferrita es fase dominante en el acero bajo carbono, lo que le hace blando y flexible, lo que le da al acero. McCormac (2012)

La capacidad de deformarse pl�sticamente y la perlita que est� compuesta por l�minas de ferrita y cementita, la perlita es m�s dura y resistente que la ferrita pura, pero a�n conserva cierto grado de flexibilidad. Robots (2006)

En cambio, en la fase de microestructura del acero de alto carbono predomina las fases de cementita en la cual, la presencia de grandes cantidades de cementita (Fe3C) aumenta la dureza y resistencia el�ctrica del acero y la martensita, fase en la cual, durante el enfriamiento, el acero con alto contenido de carbono se transforma en martensita, una fase extremadamente dura y quebradiza. Ruiz & Blanco (2014)

Por ende, el acero con bajo contenido de carbono tiene mayor ductilidad y menor resistencia, exhibiendo una curva tensi�n-deformaci�n que se extiende m�s antes de la fractura. El acero con alto contenido de carbono, por otro lado, tiene mayor resistencia, pero menor ductilidad, con una curva tensi�n-deformaci�n m�s corta y pronunciada, lo que indica que se fractura m�s r�pidamente bajo carga. Sriramulu (1990)�

Seg�n Egor & Toader (2000) la resistencia a la tensi�n de los aceros con alto contenido de carbono es significativamente mayor debido a la formaci�n de martensita o cementita, mientras que los aceros con bajo contenido de carbono, con m�s ferrita y perlita, ofrecen una mayor deformaci�n antes de romperse.

A continuaci�n, se muestra el diagrama de esfuerzo y deformaci�n del acero con bajo carbono:

 

Fuente: Zumba (2024)

Figura 2: Diagrama esfuerzo y deformaci�n

 

En la curva tensi�n-deformaci�n t�pica del acero bajo en carbono podemos ver que, en la regi�n inicial, la relaci�n entre tensi�n y deformaci�n es lineal (Ley de Hooke). Gonz�lez (2013)

Esta regi�n es reversible, lo que significa que el material vuelve a su forma original cuando se elimina la carga. Robots (2006)

En esta regi�n el m�dulo de elasticidad (m�dulo de Young) es constante, el l�mite el�stico es el punto en el que termina la regi�n el�stica y comienza la deformaci�n pl�stica. La tensi�n en este punto se conoce como l�mite el�stico; en la regi�n pl�stica, la relaci�n entre tensi�n y deformaci�n ya no es lineal. Fitzgerald (1996)

El material sufre una deformaci�n pl�stica permanente. A medida que aumenta la tensi�n, el material se deforma m�s f�cilmente. Luego de alcanzar la tensi�n m�xima (esfuerzo final), el material comienza a adelgazarse en una zona (cuello de botella) hasta fracturarse. Shackelford (2005)

En la siguiente imagen se detalla una comparacion en tensi�n de estos dos tipos de acero.

 

 

 

Fuente: Flores & Garamendi (2022)

Figura 3: Esfuerzo de tracci�n

 

Seg�n de Heredia (2004) el l�mite el�stico, o l�mite el�stico, es la tensi�n m�xima que un material puede soportar sin sufrir una deformaci�n pl�stica permanente. Para el acero, el l�mite el�stico var�a seg�n el contenido de carbono y otros factores de aleaci�n.

En general, el acero con bajo contenido de carbono tiene un l�mite el�stico t�picamente entre 200 y 350 MPa (Megapascales), siendo m�s d�ctil y menos resistente que el acero con alto contenido de carbono. G�emes (2001)

Por otro lado, el acero con alto contenido de carbono suele tener un l�mite el�stico de entre 500 y 800 MPa, lo que lo hace m�s resistente y r�gido, pero tambi�n m�s quebradizo. Estos valores son aproximados y pueden variar en funci�n de la composici�n exacta del acero y del tratamiento t�rmico que haya recibido. Nisbett (2012)

La diferencia en la deformaci�n pl�stica entre el acero con bajo y alto contenido de carbono se debe principalmente a sus propiedades mec�nicas y estructura cristalina: el acero con bajo contenido de carbono es m�s d�ctil, lo que significa que puede deformarse pl�sticamente m�s r�pido antes de fracturarse. Carmo (2012)

Esto se debe a su menor contenido de carbono, lo que le confiere una estructura m�s blanda y permite que las dislocaciones se muevan con mayor facilidad. Verdeja (1997)

A continuaci�n se muestra una imagen de una dislocaci�n en el acero.

 

Fuente: Bhadeshia & Honeycombe (2006)

Figura 4: Dislocaci�n en acero suave

 

El acero con bajo contenido de carbono puede estirarse y deformarse significativamente sin fracturarse, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren flexibilidad y absorci�n de impactos. Por otro lado, el acero con alto contenido de carbono es menos d�ctil y m�s duro. Garcia (2002)

Su mayor contenido en carbono le confiere una estructura m�s r�gida y dificulta el movimiento de las dislocaciones, lo que se traduce en una menor capacidad de deformaci�n pl�stica. Untener (2018).

Este tipo de acero tiende a ser m�s fr�gil, lo que significa que puede fracturarse con menos deformaci�n pl�stica bajo tensi�n. Si bien es m�s fuerte y resistente al desgaste, es menos capaz de absorber las deformaciones antes de la fractura. Gonz�lez (2013)

La diferencia de resistencia entre el acero con bajo contenido de carbono y el acero con alto contenido de carbono se manifiesta en diferentes propiedades mec�nicas: el acero con bajo contenido de carbono tiene una resistencia a la tracci�n generalmente entre 370 y 700 MPa, siendo menos resistente pero m�s d�ctil y maleable, lo que le permite deformarse significativamente. sin romper. Kolenkow (2012)

Por el contrario, el acero con alto contenido de carbono tiene una resistencia a la tracci�n de entre 850 y 1200 MPa, siendo m�s resistente y tenaz debido a su mayor contenido de carbono, pero menos d�ctil y m�s propenso a fracturarse bajo tensiones extremas. Quintero (1974)

A continuaci�n, se presenta una imagen de la traccion del acero:

Fuente: Shackelford (2005)

Figura 5: Cuello de botella en acero

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�En cuanto a la resistencia al desgaste, el acero con bajo contenido de carbono tiene menor resistencia debido a su estructura m�s blanda, mientras que el acero con alto contenido de carbono ofrece una mayor resistencia al desgaste y la abrasi�n, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren mayor dureza superficial. Vinnakota (2006)

En cuanto a la resistencia a la deformaci�n, el acero con bajo contenido de carbono tiene menor resistencia a la deformaci�n permanente bajo carga, pero se comporta m�s d�ctil y puede mecanizarse m�s f�cilmente. Pulido (2017)

Por otro lado, el acero con alto contenido de carbono tiene mayor resistencia a la deformaci�n debido a su mayor dureza, pero es menos maleable. Merritt (1982)

 

Ejemplos de uso del acero de bajo y alto carbono

En el campo de la ingenier�a civil y la construcci�n, el acero con bajo contenido de carbono se utiliza habitualmente para reforzar el hormig�n armado. Por ejemplo, en armaduras o �barras de refuerzo�, se prefiere el acero con bajo contenido de carbono por su ductilidad, que permite cierta flexibilidad antes de fracturarse. Salas (2012)

Esto es crucial en estructuras sujetas a cargas din�micas, como edificios en zonas s�smicas. A continuaci�n se presenta una imagen de hormig�n reforzado con acero Gonz�lez (2013)

 

 

Fuente: Sriramulu (1990)

Figura 6: Fibras de hierro- carbono

 

Por otro lado, el acero con alto contenido de carbono, aunque menos com�n en aplicaciones estructurales debido a su menor ductilidad, se utiliza en componentes espec�ficos como cables de puentes colgantes o en elementos de soporte donde se requiere una alta resistencia a la tracci�n. Larburu (2008)

 

Fuente: Merritt (1982)

Figura 7: Puente colgante

 

En la ingenier�a automotriz, el acero con bajo contenido de carbono se utiliza en la producci�n de paneles de carrocer�a debido a su facilidad de estampado y soldadura, lo que permite dise�os complejos y livianos. La ductilidad de este acero es importante para absorber energ�a en los impactos. Schafer (2013)

Fuente: Maldonado (1996)

Figura 8: Paneles de carrocer�a

Por el contrario, el acero con alto contenido de carbono se utiliza en componentes del sistema de transmisi�n, como ejes y engranajes, donde se requiere alta resistencia a la tracci�n y al desgaste. Estos componentes deben soportar cargas elevadas y fricci�n constante sin deformarse. Blanco (2014)

 

Fuente: Larburu (2008)

Figura 9: Sistema de transmisi�n

 

En ingenier�a mec�nica y maquinaria, se elige acero con bajo contenido de carbono para la construcci�n de marcos y estructuras de soporte por su facilidad de fabricaci�n y soldabilidad, lo que permite la creaci�n de estructuras grandes y complejas. Sriramulu (1990)

 

Fuente:de Heredia (2004)

Figura 10: Estructura de soporte

 

El acero con alto contenido de carbono, por su parte, es ideal para herramientas de corte, como taladros y cortadores, y para moldes de precisi�n, donde la alta dureza y resistencia al desgaste son esenciales para mantener la precisi�n y eficiencia en el trabajo. Madias (2003)

 

Fuente: Larburu (2008)

Figura11: Herramientas de corte

 

En ingenier�a de infraestructuras, el acero con bajo contenido de carbono se utiliza en la producci�n de tuber�as y tuber�as para la conducci�n de agua y gas debido a su buena soldabilidad y resistencia a la corrosi�n si se protege adecuadamente. Shaabani (2024)

 

Fuente: Kleppner & Kolenkow (2012)

Figura 12: Tuber�as de acero

 

Los rieles ferroviarios, fabricados de acero con alto contenido de carbono, son capaces de soportar el desgaste y cargas pesadas, lo cual es fundamental para la seguridad y durabilidad del sistema ferroviario. Maldonado (1996)

 

Fuente: Maldonado (1996)

Figura 14: Rieles Ferroviarios

 

En la ingenier�a aeroespacial, el acero con bajo contenido de carbono se utiliza en componentes de aeronaves no cr�ticos, donde el peso y la facilidad de producci�n son m�s importantes que la resistencia extrema. Por ejemplo, en algunas partes del fuselaje o en soportes internos. McCormac (2012)

Fuente: Archer (1963)

Figura 15: Fuselaje de un avi�n

 

Por el contrario, el acero con alto contenido de carbono se utiliza en piezas cr�ticas como el tren de aterrizaje, donde se necesita alta resistencia y tenacidad para soportar las fuerzas de impacto durante el aterrizaje. Toader (2000)

 

Fuente: Callister� (2009)

Figura 16: Tren de aterrizaje de un avi�n

 

En todas estas ejemplificaciones, se pudo establecer la relevancia en la diferencia de las propiedades de los dos tipos de acero, que dependen directamente de la cantidad de carbono.

 

Discusi�n

El acero es un material fundamental en el mundo moderno, utilizado en una amplia gama de sectores como la construcci�n, la automoci�n, las infraestructuras, la fabricaci�n y la maquinaria. Su eficacia y eficiencia dependen de sus caracter�sticas espec�ficas. Existen diferentes tipos de acero seg�n la composici�n del carbono: acero con bajo contenido de carbono y acero con alto contenido de carbono. Verdeja (1997)

Los aceros est�n involucrados con esfuerzos puntuales, a trav�s de su vida �til, por consiguiente, es necesario entender los esfuerzos mec�nicos.

 

Fuente: Mott (2018)

Figura 17: Esfuerzos mec�nicos

 

En su investigaci�n, Merritt (1982) afirma que la tracci�n es un esfuerzo axial que se produce cuando un material se somete a fuerzas opuestas que act�an a lo largo de su eje longitudinal generando una elongaci�n en el material, en cuesti�n del acero de bajo carbono tiene menor resistencia a la tracci�n, pero es m�s d�ctil y f�cil de formar, en cambio, el acero de alto carbono tiene mayor resistencia a la tracci�n y dureza, pero es menos d�ctil.

En cuesti�n de la compresi�n, para Caicedo et al., (2024), es el esfuerzo axial que se produce cuando un material se somete a fuerzas opuestas que act�an a lo largo de su eje longitudinal, generando una reducci�n en su longitud, en el contexto del acero de bajo carbono tiene menor resistencia a la compresi�n, pero es m�s d�ctil y f�cil de trabajar. En cambio, el acero de alto carbono tiene mayor resistencia a la compresi�n y dureza, pero es menos d�ctil y m�s propenso a fracturarse bajo cargas elevadas.

Para Hibbeler (2010),la torsi�n es el esfuerzo que se produce cuando un material se somete a un par de fuerzas opuestas que act�an a lo largo de su eje longitudinal, generando un giro o torsi�n en el material, en concordancia con el acero de bajo carbono tiene menor resistencia a la torsi�n pero es m�s d�ctil y f�cil de trabajar, sin embargo, el acero de alto carbono tiene mayor resistencia a la torsi�n y dureza, pero es menos d�ctil y m�s propenso a fracturarse bajo torsi�n elevada.

Mientras que para, Orna et al., (2020) la cizalladura es el esfuerzo que se produce cuando un material se somete a fuerzas opuestas que act�an en planos paralelos, generando un deslizamiento interno entre las capas del material, para el acero de bajo carbono tiene menor resistencia a la cizalladura pero es m�s d�ctil y f�cil de trabajar, por otro lado, el acero de alto carbono tiene mayor resistencia a la cizalladura y dureza, pero es menos d�ctil y m�s propenso a fracturarse bajo fuerzas de cizalladura elevadas.

Seg�n McCormac (2012), la flexi�n es el esfuerzo que se produce cuando un material se somete a fuerzas que act�an perpendiculares a su eje longitudinal, generando una curvatura o doblamiento en el material, por ejemplo en el acero de bajo carbono tiene menor resistencia a la flexi�n pero es m�s d�ctil y f�cil de trabajar, en comparativa, al acero de alto carbono tiene mayor resistencia a la flexi�n y dureza, pero es menos d�ctil y m�s propenso a fracturarse bajo cargas de flexi�n elevadas.

La cantidad de carbono determina las propiedades espec�ficas del material. El acero con bajo contenido de carbono contiene entre 0,05% y 0,3% de carbono, mientras que el acero con alto contenido de carbono oscila entre 0,6% y 1,5%. El carbono es fundamental para determinar la microestructura del acero, influyendo en sus propiedades mec�nicas. Shaabani (2024)

Una fase microestructural es una secci�n con una estructura cristalina uniforme y las diferentes disposiciones at�micas en los metales afectan sus propiedades mec�nicas. La tensi�n se define como una medida de la intensidad de las fuerzas internas cuando se aplica una carga, con diferentes tipos de tensiones mec�nicas como tensi�n, torsi�n, pandeo, compresi�n y corte. Correa (2007)

El acero debe adaptarse a estas tensiones para evitar deformaciones, una propiedad indeseable que indica que el material est� alcanzando su m�xima resistencia antes de romperse. La deformaci�n es el cambio de forma debido a un esfuerzo mec�nico, calculable a partir de la relaci�n entre la longitud inicial y final. Ray (1994)

La deformaci�n en relaci�n a la tensi�n es fundamental para evaluar el tipo de acero a utilizar y determinar su resistencia m�xima. La resistencia de un material es el esfuerzo m�ximo que puede soportar antes de romperse o deformarse permanentemente. Boh�rquez (2012)

Este estudio propone una comparaci�n detallada de las propiedades de tensi�n, resistencia y deformaci�n entre aceros con alto y bajo contenido de carbono, para identificar con precisi�n el comportamiento mec�nico de estos materiales y su aplicaci�n en diversos procesos que requieren el uso de acero. Garcia (2002)

Esta comparaci�n detallada de las propiedades de tensi�n, resistencia y deformaci�n entre aceros con alto y bajo contenido de carbono permitir� una mejor selecci�n de materiales para diversas aplicaciones industriales.

 

Conclusiones

La comparaci�n de las propiedades de tensi�n, resistencia y deformaci�n entre el acero con bajo contenido de carbono y el acero con alto contenido de carbono revela diferencias significativas que determinan su idoneidad para diversas aplicaciones industriales.

El acero con alto contenido de carbono tiene una resistencia a la tracci�n m�s alta, generalmente entre 850 y 1200 MPa, que el acero con bajo contenido de carbono, que tiene una resistencia a la tracci�n entre 370 y 700 MPa. Madias (2003)

Esta mayor resistencia hace que el acero con alto contenido de carbono sea adecuado para aplicaciones que requieren cargas elevadas y resistencia al desgaste, como componentes de transmisi�n y herramientas de corte. Sin embargo, este aumento de resistencia va acompa�ado de una menor ductilidad, lo que lo hace m�s propenso a fracturarse bajo tensi�n extrema.

El acero con bajo contenido de carbono es m�s d�ctil y permite una mayor deformaci�n pl�stica antes de la fractura. Esto se debe a su menor contenido en carbono, lo que proporciona una estructura m�s blanda y facilita el movimiento de las dislocaciones. Quintero (1974)

Esta propiedad es fundamental en aplicaciones que requieren flexibilidad y absorci�n de impactos, como barras de refuerzo en la construcci�n y paneles de carrocer�a en la industria automotriz. Por el contrario, el acero con alto contenido de carbono, con su mayor contenido de carbono, tiene una estructura m�s r�gida y una menor capacidad de deformaci�n pl�stica, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones que requieren alta ductilidad. Aguirre (2021)

La elecci�n entre acero con bajo contenido de carbono y acero con alto contenido de carbono depende de las necesidades espec�ficas de cada aplicaci�n. Se prefiere el acero con bajo contenido de carbono en situaciones donde la ductilidad y la facilidad de fabricaci�n son cruciales, como en la construcci�n de estructuras sujetas a cargas din�micas y en la producci�n de componentes automotrices que deben absorber energ�a en caso de una colisi�n. Por otro lado, el acero con alto contenido de carbono es ideal para aplicaciones que requieren alta resistencia y dureza, como rieles de ferrocarril, cables de puentes colgantes y piezas cr�ticas en ingenier�a aeroespacial.

El acero con bajo contenido de carbono y el acero con alto contenido de carbono tienen diferentes propiedades mec�nicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones. Comprender estas diferencias permite una selecci�n m�s informada y precisa del tipo de acero a utilizar, optimizando la eficiencia y eficacia en diversas industrias.

 

Referencias

      1.            Aguirre, T. (2021). ESTUDIO MICROESTRUCTURAL DE UN ACERO FUNDIDO ALTO CARBONO-ALTO SILICIO SOMETIDO A TRATAMIENTOS T�RMICOS DE AUSTEMPERADO Y Q&P.

      2.            Alberto, J., & Schafer, A. (2013). Deformaci�n el�stica, pl�stica y fatiga.

      3.            Archer, R., Cook. Nathan, & Candall, S. (1963). An Introduction to Mechanics of Solids 2.

      4.            Askeland, D. R., & Wright, W. J. (2016). Ciencia e ingenier�a de materiales 7a edici�n. http://latinoamerica.cengage.com

      5.            Bhadeshia, H. K., & Honeycombe, R. (2006). Steels Microstructure and Properties Third Edition.

      6.            Boh�rquez, C. A., Cardona, A., Kohan, P. H., Quinteros, R. D., & Storti, M. A. (2012). Influencia del Tratamiento T�rmico desde Temperaturas Intercr�ticas en las Propiedades Mec�nicas del Acero SAE 1045. Mec�nica Computacional, 31(23), 3577�3587. http://venus.ceride.gov.ar/ojs/index.php/mc/article/view/4283

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