Acero al carbono vs. Acero dulce

Diferencia entre el acero al carbono y el acero dulce:
El acero al carbono es una familia extensa, mientras que el acero dulce, también conocido como acero bajo en carbono, es el miembro más común y básico de esta familia. Su relación se puede entender como: Acero al carbono > Acero dulce. Todo acero dulce es acero al carbono, pero no todo el acero al carbono es acero dulce.

Definición:
Acero al carbono (CS): Una aleación compuesta principalmente de hierro y carbono, sin la adición intencional de grandes cantidades de otros elementos de aleación (como cromo, níquel y molibdeno). Además del hierro y el carbono, el acero al carbono suele contener pequeñas cantidades de silicio y manganeso, y controla estrictamente las impurezas como el azufre y el fósforo. El contenido de carbono suele estar entre el 0,05 % y el 2,0 %.

Las propiedades del acero al carbono varían considerablemente según su contenido de carbono. A medida que aumenta el contenido de carbono, aumentan la resistencia y la dureza del acero al carbono, pero disminuyen su plasticidad y tenacidad. Además, el acero al carbono presenta buena maquinabilidad y adaptabilidad al tratamiento térmico, y puede alcanzar diferentes propiedades mecánicas mediante procesos como el temple, el revenido y el tratamiento térmico.

Acero dulce (MS): El acero bajo en carbono se refiere al acero al carbono con un contenido de carbono inferior al 0,25 %. Es blando debido a su baja resistencia y dureza, de ahí el nombre de acero dulce. Se refiere específicamente al acero al carbono con un contenido de carbono relativamente bajo (generalmente entre el 0,05 % y el 0,25 %) y es el tipo de acero más utilizado. Incluye la mayoría de los aceros estructurales al carbono comunes y algunos aceros estructurales al carbono de alta calidad. La mayoría se utiliza para componentes estructurales de ingeniería sin tratamiento térmico, mientras que algunos se someten a carburación y otros tratamientos térmicos para piezas mecánicas resistentes al desgaste.

Clasificación y diferencias de rendimiento:

El acero al carbono se suele clasificar en tres categorías según su contenido de carbono: acero bajo en carbono, acero medio en carbono y acero alto en carbono. El acero bajo en carbono (acero dulce) es una de ellas.

1. Acero bajo en carbono (acero dulce): Contenido de carbono aproximado: 0,05 % - 0,25 %.

Características de rendimiento: Presenta alta ductilidad y tenacidad, y es fácil de procesar, como doblado, estirado y conformado. Presenta excelente soldabilidad, pero menor dureza y resistencia.
Aplicaciones típicas: Carrocerías de automóviles, estructuras de edificios (barras de refuerzo, acero estructural), tuberías, carcasas, alambre, clavos.

2. Acero medio en carbono: Contenido de carbono aproximado: 0,25 % - 0,60 %.

Características de rendimiento: Buena ductilidad y tenacidad; soldabilidad moderada; requiere precalentamiento y tratamiento térmico posterior; dureza y resistencia moderadas.
Aplicaciones típicas: Piezas mecánicas (ejes, engranajes, bielas), rieles, fijaciones de alta resistencia.

3. Acero alto en carbono (acero para herramientas): Contenido de carbono aproximado: 0,60 % - 2,0 %.

Características de rendimiento: Alta fragilidad, baja ductilidad y tenacidad. Baja soldabilidad, propenso al agrietamiento. Alta dureza y resistencia, difícil de mecanizar, adecuado para aplicaciones resistentes al desgaste.
Aplicaciones típicas: Cuchillas, resortes, hachas, brocas, alambre de alta resistencia.

Cómo elegir materiales de acero al carbono?

1. Si necesita un material fácil de moldear (estampado, doblado), fácil de soldar y que requiera cierta resistencia y tenacidad para estructuras de edificios, paneles de automóviles o estructuras en general, elija acero con bajo contenido de carbono.
2. Si necesita fabricar un componente mecánico que resista altas tensiones, como un eje de transmisión o un engranaje, que requiera buenas propiedades mecánicas generales y la capacidad de ser reforzado mediante tratamiento térmico, elija acero con contenido medio de carbono.
3. Si necesita fabricar una cuchilla, un resorte o una broca, con una dureza y resistencia al desgaste extremadamente altas como requisitos principales, elija acero con alto contenido de carbono.

Acero al carbono y acero dulce: Por qué se confunden fácilmente?

Hábitos contextuales: En muchos contextos cotidianos e industriales (especialmente en el Reino Unido), el término "acero dulce" se usa ampliamente y prácticamente se ha convertido en sinónimo de acero al carbono para aplicaciones estructurales generales. Cuando se dice "dame una lámina de acero dulce", se refieren al acero bajo en carbono.

Gran cuota de mercado: Dado que el acero dulce tiene la gama más amplia de aplicaciones y el mayor volumen de producción, el término "acero al carbono" en conversaciones no profesionales suele referirse implícitamente a "acero bajo en carbono".

Aplicaciones del acero al carbono:

El acero al carbono es el acero más producido y utilizado en la industria moderna, y se utiliza ampliamente en la fabricación de maquinaria, estructuras de edificios, transporte, energía y petroquímica, y fabricación de herramientas.

1. Estructuras de ingeniería: Acero de refuerzo para edificios, puentes, tuberías, metro y estructuras de edificios de gran altura.
2. Fabricación de maquinaria: Engranajes, bielas, husillos de máquinas herramienta, recipientes a presión, implementos agrícolas y maquinaria pesada.
3. Transporte: Piezas de automoción, ruedas de ferrocarril, acopladores y componentes estructurales de barcos.
4. Fabricación de herramientas: Martillos, cinceles, herramientas de corte y herramientas de medición.
5. Energía y petroquímica: Oleoductos y gasoductos, tanques de almacenamiento y equipos a presión.

6. Campos emergentes: Economía circular (reciclaje y reutilización de chatarra de acero), fabricación digital y sistemas de mantenimiento predictivo.

Aplicaciones del acero dulce:

El acero al carbono incluye el acero dulce, el tipo más utilizado de la familia de los aceros al carbono.

El acero dulce se lamina generalmente en acero angular, acero de canal, vigas en I, tubos de acero, flejes de acero o placas de acero para la fabricación de diversos componentes de construcción, contenedores, cajas, cuerpos de hornos y maquinaria agrícola. El acero bajo en carbono de alta calidad se lamina en placas delgadas para productos de embutición profunda, como cabinas de automóviles y capós de motores; también se lamina en barras para la fabricación de piezas mecánicas con bajos requisitos de resistencia. El acero bajo en carbono generalmente no se trata térmicamente antes de su uso; El acero con un contenido de carbono del 0,15 % o superior se somete a un tratamiento de carburación o cianuración y se utiliza para piezas que requieren altas temperaturas superficiales y buena resistencia al desgaste, como ejes, bujes y ruedas dentadas.

El uso de acero dulce es limitado debido a su baja resistencia. Aumentar adecuadamente el contenido de manganeso en el acero al carbono y añadir trazas de elementos de aleación como vanadio, titanio y niobio puede mejorar significativamente la resistencia del acero. Reducir el contenido de carbono y añadir pequeñas cantidades de aluminio, boro y elementos formadores de carburo permite obtener un acero bainítico ultrabajo en carbono con alta resistencia, manteniendo una buena plasticidad y tenacidad.

El acero dulce es un material tenaz. La curva de esfuerzo-deformación del acero al carbono bajo tensión consta principalmente de cuatro etapas: etapa elástica, etapa de fluencia, etapa de endurecimiento y etapa de deformación local. En la etapa de deformación local, se observan fenómenos evidentes de fluencia y estrangulación. Inicialmente, se encuentra en la etapa elástica, obedeciendo completamente la Ley de Hooke y aumentando linealmente. Tras el límite proporcional, la deformación se acelera, pero no se observa una fase de fluencia evidente.

Las propiedades del acero al carbono se pueden ajustar mediante tratamiento térmico:

Temple: Calentar el acero por encima de la temperatura crítica y luego enfriarlo rápidamente da como resultado una estructura martensítica, lo que aumenta la dureza, pero también la fragilidad.
Revenido: Calentar a temperaturas bajas, medias o altas, seguido de enfriamiento, elimina la tensión y mejora la tenacidad.
Temple y revenido: El revenido a alta temperatura después del temple proporciona buenas propiedades mecánicas integrales.

Acero al carbono y Acero dulce: Preguntas frecuentes

1. Cuál es la relación entre el acero al carbono y el acero dulce?
R: Están relacionados. El acero al carbono es un término general, mientras que el acero dulce es un tipo de acero al carbono. La diferencia más fundamental radica en el contenido de carbono.

2. Por qué escuchamos "acero dulce" con más frecuencia en la vida diaria?
R: Porque es el más utilizado, el más económico y el más fácil de procesar.

El 60% del acero de refuerzo en la construcción es acero bajo en carbono; 

más del 70% de las piezas de la carrocería están hechas de acero bajo en carbono; 

casi todos los estantes y archivadores domésticos están hechos de acero bajo en carbono.

3. Por qué los soldadores siempre preguntan si es acero bajo en carbono?
R: Los aceros con diferente contenido de carbono tienen una soldabilidad muy diferente.

Acero bajo en carbono: Excelente soldabilidad, no requiere tratamiento especial y es menos propenso a agrietarse después de la soldadura.
Acero medio en carbono: Requiere precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura; de lo contrario, es propenso a agrietarse.
Acero alto en carbono: Difícil de soldar, generalmente no se recomienda para soldadura; solo se pueden usar soldadura fuerte o procesos especiales.

4. Cuál es la diferencia de precio?
R: Cuanto mayor sea el contenido de carbono, más caro será.

5. Se pueden sustituir entre sí durante las reparaciones?
R: En la mayoría de los casos, ¡no!

Usar acero bajo en carbono en lugar de acero alto en carbono: Los cuchillos fabricados con este material no se mantendrán afilados y los resortes perderán elasticidad.
Usar acero alto en carbono en lugar de acero bajo en carbono: No se puede doblar y se agrietará directamente durante la soldadura.
Regla de oro: Usar el material del diseño original. En caso de duda, elegir un material más blando y fácil de trabajar suele ser más seguro.

6. Se oxidará? Cómo prevenir la oxidación?

R: Todo el acero al carbono se oxida, pero la velocidad de oxidación es esencialmente la misma y todos requieren un tratamiento anticorrosivo.

Los métodos de prevención de la oxidación son exactamente los mismos: pintura, galvanizado, cromado, etc.

Conclusión: 

La principal diferencia entre el acero al carbono y el acero dulce radica en el contenido de carbono y las consiguientes diferencias de rendimiento. El acero dulce es un tipo de acero al carbono con baja resistencia, alta tenacidad, alta plasticidad y excelente soldabilidad; el acero al carbono es un término general que abarca una gama de aceros, desde blandos hasta duros y desde tenaces hasta frágiles. Al seleccionar materiales para estructuras portantes, recipientes a presión y otros componentes críticos para la seguridad, se deben utilizar materiales que cumplan con los requisitos de diseño y tengan certificación de material; nunca confíe en conjeturas basadas en la experiencia.

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