La espada ropera

Wilhelm Keitel
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Decurión
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Ostras Hartmann, creo que la ciencia de materiales se te han mezclado un poco en la cabeza:

El acero no es un compuesto, es una solución sólida de carbono en hierro. Para conseguir la dosis justa es necesario "exprimir" la mezcla para que expulse el exceso de carbono (batido a martillo, prensado o laminado a rodillo), según el porcentaje de carbono se clasifica en:

Hierro dulce (P.Ej.: alambre de fardo)

Martensita (acero muy flexible, Ejemplo: Cables de teleférico)

Austenita (acero rígido, Ejemplo: agujas hipodérmicas)

Lo que hacían los artesanos de Damasco era batir pequeños trozos (láminas) hasta conseguir un buen acero y luego unir las láminas en una pieza mayor. En este proceso de soldado se disuelven porciones de una lámina en otra y, al enfriarse, queda todo como una única pieza (eso explica la terminación rayada del acero damasquino).

El acero Toledano se fabricaba según un proceso similar y acá quiero llegar. Estas espadas tenían núcleo de hierro dulce, cuerpo de Martensita y filos de Austenita. Se conseguían los distintos tipos de acero y se añadían por capas, batiendo a martillo sin que el exceso de carbón del núcleo contaminara las finas capas de martensita (lo cual la haría perder elasticidad) ni migrara el carbón de la martensita a los filos austénicos (que aparte de hacerle perder dureza volvería quebradiza la martensita de base). Todo esto hecho a martillo y sin más instrumento de medición que el ojo.

Si esto les parece un poco complicado añado que las características mecánicas también están condicionadas por el templado, es decir por la temperatura final del temple (medida a ojo por el color que adquirió la pieza) como por la velocidad de enfriado (dada por la experiencia de que solución da mejor resultado) y finalmente el revenido (de nuevo calentar hasta el color conveniente y enfriar a la velocidad adecuada, pero ahora al aire o en cal).

 

    La martensita (creo que esto ya lo había dicho antes) es una de las variedades del acero, en este caso, una variedad metaestable, a diferencia de la austenita, que es estable (está presente en el diagrama estable del Fe-C). Su estructura está formada por agujas (de ahí que se denomie comúnmente acicular) de hierro alfa sobresaturado de carbono. Esta característica la convierte en la segunda especie más dura del acero, sólo por detrás de la cementita, que no es una solución sólida ya, sino un verdadero compuesto. Por ello, la martensita no se utiliza en aplicaciones que exijan comportamiento tenaz o maleable, pero sí en elementos superficiales de corte (es muy conocido el temple superficial en herramientas de corte). En este caso, son los bordes de la espada donde se utilizaría martensita. Si intentaras fabricar cables con martensita no darías hecho ni uno, se te romperían todos en el trefilado.

  La austenita no es estable de manera normal a temperatura ambiente (se puede ver perfectamente en el diagrama estable), por ello es imposible que el acero de Toledo fuera austenítico a temperatura ambiente (exceptuando trazas de austenita retenida que pueden quedar dentro de la estructura martensítica (de manera no deseada). Actualmente existen aceros inoxidables austeníticos o incluso dúplex (estructura formada por austenita y otro microconstituyente) pero la permanencia de la fase austenítica a temperatura ambiente sólo es posible mediante la adición de elementos gammágenos, como el Niquel o el Manganeso en grandes cantidades (+ de un 15- 20%). Y de hecho, aún en estos casos, se trata de aceros de los que no se busca una gran dureza sino precisamente unas buenas propiedades mecánicas (tenacidad básicamente) o químicas (resistentes a la corrosión).

   Las aleaciones hierro-carbono se clasificacan, en función de su contenido en carbono. Se considera hierrro alfa (o hierro a secas) hasta un 0,006%, desde ahí hasta un 2,1% es acero (eutectoide o hipereutectoide) y más allá se considera fundición (blanca o gris). La máxima solubilidad del C en Fe es 6,67% correspondiente a la cantidad de C presente en la cementita.

   Sólo se utiliza con fines estructurales el acero, porque el hierro es demasiado blando y la fundición, generalmente demasiado frágil (hay usos excpecionales como tuberías de fundición dúctil).

   En general, una mayor cantidad de carbono conlleva mayor dureza y más fragilidad (aunque hay excepciones). Por ello, como digo, se utiliza martensita en filos y otra especie (ferrita, austenita, perlita) en el núcleo. Por cierto, si no es descortesía preguntar, ¿en qué acería trabajaste?

 

  Un saludo!

Flavius Stilicho
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Buff, me temo que me pierdo un poco en los aspectos metalúrgicos pero os animo a seguir hablando del tema.

He encontrado este video respecto a lo que menciona Hartmann del acero del Titanic.

 

Muy curioso que durante la SGM y después continuara el problema.

Saludos.

Wilhelm Keitel
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Desde: 17 Ago 2009

 Huy, ya está discovery chanel otra vez timando a la peña...

   No, veréis, el problema de los cargueros Liberty eran las soldaduras más que el acero en sí. Es un tema que ya conocía de antes, y el caso es que, si os fijáis en alguna foto de las susodichas fragatas, veréis que las fracturas están siempre en las juntas de los bloques o de las planchas, extendiéndose en la dirección de las mismas.

   Lo que pasó es que hasta la IIGM la construcción naval se hacía en base a pernos, remaches u otros elementos de sujección similares. Cuando los americanos empezaron a utilizar de forma extensiva la soldadura (precisamente con esta línea de fragatas) no tuvieron en cuenta que el calor producido por el cordón creaba un estrés térmico enorme sobre las zonas próximas, cuando no las templaba directamente, causando fragilidad debido a la aparición de estructuras aciculares en el acero.

 De hecho, si os paráis a pensar un poco, con todos los barcos que botaba anualmente EEUU, si, como asegura el  narrador, todos estuviesen hechos de mal acero se partirían todos, y no los de un tipo en particular.

 El tema del azufre, debería mirar mis apuntes, pero por la cronología y tal, es posible que se deba al uso de hornos ácidos que no permiten la eliminación de este elemento. El horno Bessemer fue el primer horno industrial de obtención de acero, y era ácido. Puede que el problema del azufre venga de aquí.

  un saludo!

Hartman
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El problema del acero viene de la calidad del carbón que se use. Hasta el siglo XVIII era carbón vegetal. En el siglo XIX era hulla. En Inglaterra hay hulla "seca" (cabón de piedra) que soporta el peso del mineral, pudiendo hacer un alto horno. En Alemania esa hulla escasea, es hulla "grasa" y se aplasta. Hasta que se inventó el Coque (si mal no recuerdo fue un inglés). A fines del s XIX-principios del XX no se le prestaba atención al contenido de azufre del carbón. Según el documentalista (del Titanic), hasta le agregaban azufre.

Con respecto al tema austenita-martensita, dame tiempo, hace veinte años que me fui de la acería y veinticinco que rendí Quimico-Física (eso me pasa por atropellado y escribir de memoria ;(, mea culpa) si invertí los términos mil perdones. Si no los invetí también, debí tomarme mi tiempo antes.

.......................

Acá estoy de vuelta. Sin mis libros (aún) pero con una forma muy simple de verificarlo. Busqué un catálogo de acero quirúrgico, es martensítico, tienes razón, soy un burro (y menos mal que no hice esto en Santa Rosa, el puntapié me hubiese hecho morir de hambre en el aire).

Por cierto la acería se llamaba Santa Rosa y era francesa. Cambió de manos tres veces pero sigue existiendo bajo otro nombre (ahora es de Arcelor-Mittal). Sólo quedan tres empresas aceristas por acá (así que espero que no la cierren)

Otro tema:

No puedo ver el video (está filtrado por mi cortafuegos) pero infiero por la respuesta de Keitel que habla de barcos soldados que se partían. Hay una página española muy interesante "Acero y Vapor" donde se reseña la evolución del los barcos soldados. Fueron declarados "inviables" porque se partían. Los Alemanes mientras tanto, hicieron los acorazados de bolsillo, soldados (no escuché que se partiera ninguno), lo cual te muestra que el problema era la tecnología (el saber hacer) del soldado.

Hartman
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Me olvidaba,

En Santa Rosa usabamos horno eléctrico para fundir y horno "cuchara" para afinar la masa antes de hacer los lingotes

Wilhelm Keitel
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Decurión
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Desde: 17 Ago 2009

   Es que a mí esto de la metalurgia siempre me resultó muy interesante... incluso históricamente tiene mucho que ver tanto con desarrollo tecnológico como con las guerras mundiales. Precisamente un cambio de la IGM a la IIGm fue las propiedades del acero de los blindados.

  En la IGM se utilizaban aceros muy duros, pero por tanto muy frágiles (gran contenido en carbono). SIn embargo, al poco se dieron cuenta de que esto no era operativo, y utilizaron aceros menos duros pero más resistentes. Porque ése es otro detalle; si miras el diagrama de tensión de un acero y lo comparas con el de una fundicion verás que el acero es capaz de absorber mucha más energía antes de romperse que la fundición, pese a ser más blando.

  Otra cosa que no sé si he dicho es que el proceso de temple se puede ver modificado por la composición del acero. En general los aceros de alto contenido en carbono son más templables. De ahí que una posible interacción, alto contenido en C-proceso de soldadura descuidado-falta de tratamiento térmico posterior sea la causa más probable de los problemas de las Liberty.

 

 Respecto del azufre del Titanic, es posible que fuese añadido para mejorar la maquinabilidad (mejorar la capacidad de ser cortado) del acero, debido probablemente a su dureza. Hoy en día se utilizaría plomo, que tiene comportamiento parecido y no causa fragilidad.

  Un saludo!

Hartman
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¡Tengo que aprender a usar este editorrrr!!!!!!

Sigo sin poder citar (y es culpa exclusivamente mía)

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Wilhelm Keitel dijo:

En la IGM se utilizaban aceros muy duros, pero por tanto muy frágiles (gran contenido en carbono). SIn embargo, al poco se dieron cuenta de que esto no era operativo, y utilizaron aceros menos duros pero más resistentes

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Esto es a lo que me refería con respecto a los espaderos del sXV-XVI, ellos sabían que el acero duro se rompía y desarrollaron una tecnología que les permitió hacer piezas grandes, livianas y muy resistentes.

A fines del sXIX, comienzos del XX, Inglaterra consideraba sus aceros insuperables. Había impuesto el "made in" confiando en que la gente iba a abalanzarse sobre productos marcados "made in England". Ni se imaginaron que podían aprender algo de los alemanes, mucho menos de toledanos del sXV.

En cuanto a los alemanes, desarrollaron de modo científico y sistemático la metalurgia del acero. Les costó más o menos treinta años y una guerra llegar a las mismas conclusiones de los espaderos.

En cuanto a los barcos soldados que se parten, al soldar dos piezas estás pasando a líquido un pedazo de ambas esperando que se disuelvan una en otra. Usualmente no puedes juntarlas tanto como para hacerlo así que aportas otro material (el electrodo en la soldadura de arco, el alambre en la autógena), así que los problemas de soldadura pueden resumirse muy sinteticamente en:

  1. Perdida del tratamiento térmico de la pieza (en los bordes soldados, se fundió y enfrió al aire)
  2. Distinta solubilidad del material de aporte en el metal soldado
  3. Si la pieza es gruesa, distinta temperatura en una parte de la soldadura respecto a la otra
  4. Si es una costura, una parte se enfrió cuando estás soldando en la otra
  5. Como al enfriarse se contrae, aparecen grietas
  6. El metal de aporte se contrae a distinta velocidad que las piezas a soldar
  7. Si la pieza es fina, deformación por la dilatación y posterior enfriamiento a diferente velocidad.
  8. Cinco o Seis hojas de etceteras :)

A fines del sXIX todo esta tecnología tenía un aire esotérico, por eso Wagner le dedica una parte de "Sigfrido" a la reparación de la espada. Un tema no menor, ya que era imposible soldarla. Sigfrido la reduce a virutas y la vuelve a forjar. Si lo piensas un poco, es el proceso del acero de Damasco. Pequeñas escamas de acero de gran calidad, forjadas y luego templadas. Ignorancia total sobre cómo soldar (¿quién rayos puede soldar un acero de corte?). El primer gran éxito en el arte de costuras de piezas gruesas fueron los acorazados de bolsillo.

Hoy en día, con más de 80 años de experiencia a nivel mundial, un soldador de costuras gruesas debe hacer un curso de selección de materiales de aporte y mecanizado de costuras. Durante el auge de los ochenta llegaron a cobrar u$s 1.000 por día (soldadores de Techint para instalaciones petroleras de Perú).

Así que, mirando una hoja de Toledo, uno podría escribir un cuento de ciencia ficción. Un viajero en el tiempo explicandole los secretos metalúrgicos de la segunda mitad del sXX a herreros del sXV (¡que con menos se han escrito muchos libros !)

Si a alguien le gusta el tema de construcción naval, vuelvo a recomendar la web Acero y Vapor. En poco lugar un paneo de los barcos de batalla desde mediados-fines del sXIX a la actualidad.

Wilhelm Keitel
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Decurión
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Desde: 17 Ago 2009

   Suscribo lo dicho por Hartmann... Muy buena descripción de los problemas de soldadura, de hecho no recuerdo ningún otro problema común asociado con la soldadura, salvo el cambio en la estructura a acicular (que provoca fragilidad) que ya hemos comentado previamente ambos.... En su momento, tuve la oportunidad de soldar (bueno, técnicamente gastar electrodos, soldar bien no es cosa que se aprenda en dos días), en la principal empresa naval de nuestro país (la conocida anteriormente como Bazán, después Izar y ahora Navantia) y bueno, si no lo veis, no os hacéis una idea de lo que se calienta una pieza al echar un cordón... Durante el proceso se ve perfectamente un auténtico río de metal fundido (y la escoria sobrenadando), tal cual como si fuera agua, pero a unos 2500-3000ºC.

  Ahora cuesta creer que en su momento pensaran que eso no tenía porqué afectar al metal de la pieza

   Un saludo!

Flavius Stilicho
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Desde: 23 Ene 2011

¡Tengo que aprender a usar este editorrrr!!!!!!

Sigo sin poder citar (y es culpa exclusivamente mía)

 

  Me temo que en un artículo web no se puede citar directamente como en el foro. El proceso indirecto es:

  • Copiar y pegar el parrafo a citar.
  •  Seleccionar el párrafo de la cita y darle al botón de las comillas ("cita") que está por la mitad de la segunda línea de comandos.
  • Si vas a escribir después de la cita,  después de darle a Enter tienes que deseleccionar el comando "cita" ya que se queda marcado por defecto.
  •  Si uno es puntilloso puede añadir manualmente quién dijo la cita

 Hartman dijo:

¡Tengo que aprender a usar este editorrrr!!!!!!

Sigo sin poder citar (y es culpa exclusivamente mía)

Saludos.

africanus34
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Equite
Desde: 19 Oct 2010

Fantástica la información y los vídeos.

Hasta ahora únicamente había visto el típico asalto a tocar filo para entretener a los niños de las ferias medievales. Practico esgrima deportiva, y algo que se hecha de menos es algo de realismo, pero cada uno con lo suyo.