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Acero

El acero es una aleación de hierro y carbono en un porcentaje de este último elemento variable entre el 0,008% y 2,11% en masa de su composición.[1]​

La rama de la metalurgia que se especializa en producir acero se denomina siderurgia o acería.

El acero producido antes de la detonación de las primeras bombas atómicas es acero de bajo fondo, no contaminado por radionucleidos. Actualmente la principal fuente de este acero, requerido para la construcción de equipos de medición de radiación muy sensibles, son los barcos hundidos que se construyeron antes de la prueba de Trinity, siendo los más famosos los buques de guerra alemanes hundidos en Scapa Flow durante la Primera Guerra Mundial.[2]​

No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal duro y relativamente dúctil. Por su parte, el carbono es un no metal de diámetro menor (dA = 1,54 Å), blando y frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas (excepto en la forma de diamante). La difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra gracias a la diferencia en diámetros atómicos, formándose un compuesto intersticial.

La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje del carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,008 % y el 2,11%;[1]​ por encima de este porcentaje a las aleaciones se las denomina fundiciones.

Según la velocidad a la que se enfríe el metal fundido, proceso denominado templado, la microestructura del acero, cambia, y por tanto también sus propiedades mecánicas. Algunas de las fases que se pueden encontrar en el acero son martensita, perlita, cementita, bainita y ferrita. Para conocer las fases que posee un acero en función de su composición y temple se emplea un diagrama de fases hierro-carbono.

El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas. Sin embargo, si la aleación posee una concentración de carbono mayor del 2.11 %, se producen fundiciones,[1]​ que son mucho más frágiles que el acero y no es posible forjarlas, sino que tienen que ser moldeadas.

Existen muchos tipos de acero en función del elemento o los elementos aleantes que estén presentes. La definición en porcentaje de carbono corresponde a los aceros al carbono, en los cuales este no metal es el único aleante, o hay otros pero en menores concentraciones. Otras composiciones específicas reciben denominaciones particulares en función de múltiples variables como por ejemplo los elementos que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales, razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o «al carbono» que además de ser los primeros fabricados y los más empleados,[3]​ sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia».[4]​

A medida que se incrementa la resistencia del acero al añadir carbono o someterlo a diferentes tratamientos térmicos también disminuye significativamente la elasticidad y plasticidad. Por tanto, es necesario buscar un equilibrio, según la aplicación que se vaya a dar al material, entre resistencia y flexibilidad.