Acero alto en carbono (HCS)

HCS son las siglas de high carbon steel o 'acero alto en carbono'. Se considera que un acero tiene alto contenido de carbono cuando el peso de carbono en la aleación está entre el 0.6 % y el 1.5 %.

muelle de acero alto en carbono

¿Qué tipo de material es el acero alto en carbono?

Sin carbono el hierro solo es... hierro. Para considerarlo acero, el hierro se ha de mezclar con carbono (C). En el acero este elemento químico lo aporta el carbón.

Así, la clasificación AISI distingue varios tipos de acero según el porcentaje de C:

  • Acero bajo en carbono (LCS): contiene entre un 0.05 % y un 0.25 % de carbono.
  • Acero con contenido medio de carbono (MCS): entre 0.3 % y 0.5 % de carbono.
  • Aceros altos en carbono (HCS): desde un 0.6 % hasta el 1 % de carbono.

Asimismo, el Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI) también habla del ultra-high carbon steel (que lleva hasta un 2 % de C). Otras normas, en cambio, califican como HCS a todo acero que contenga entre un 0.6 % y un 1.5 % de carbono.

HCS, el acero que emplean las cuchillerías

La mayor parte del acero empleado por las cuchillerías es alto en carbono. De igual modo, se encuentra este material en otros tantos talleres, ya que también se usa para fabricar alambre, muelles, espadas, clavos para albañilería y herramientas de corte.

La más blanda de las hojas para la sierra caladora

Si vale para fabricar cuchillos, es de suponer que el acero alto en carbono es un metal duro... ¿Verdad? Pues no tan duro, en realidad.

Es más: si encuentras las siglas HCS en la caña de una hoja para la sierra de calar, puedes afirmar sin miedo que se trata del material más blando de los usados para elaborar hojas cortantes. Entonces, ¿en qué quedamos? ¿El HCS es duro o blando?

Cortar una cebolla y serrar chapa de acero de 3 mm con la caladora son tareas muy distintas. Para llevar a cabo la segunda, por mucho carbono que tenga el hierro, la hoja de HCS es blanda.

Las características de una hoja de sierra HCS

En el contexto de las herramientas de corte, el HCS es un material blando. Es un metal flexible que se dobla sin partirse, pero corta peor y es menos duradero que otros aceros, como el acero rápido o HSS, siglas de high speed steel.

Sin embargo, si se compara con un acero bajo en carbono, se puede afirmar que el HCS es un acero más duro, aunque menos dúctil. Además, tiene peor soldabilidad y es más frágil. Su mayor ventaja es el precio. Es un material muy económico.

Puesto que su rendimiento de corte es peor que el del acero HSS, las hojas de sierra HCS se usan únicamente para cortar materiales blandos. Por ejemplo:

¿Cómo se fabrica el acero alto en carbono?

Como punto final, los siguientes párrafos describen cómo se elabora el acero alto en carbono. Para fabricar esta aleación, se parte de tres materias primas: mena de hierro, coque y piedra caliza machacada (cal).

Materias primas

El coque es una forma modificada de carbón mineral. El carbón mineral bituminoso contiene alquitrán, agua, gases, sulfuros, cenizas... Para retirar estas impurezas y materias volátiles, se calienta o destila el carbón sin contacto con el aire (a 500-1100 ºC). De ahí resulta el coque, una forma casi pura de carbono (90-95 % de C).

La cal, por su parte, elimina impurezas. Se comporta como agente de fusión o fundente.

Proceso

Se fabrica así el acero:

En primer lugar, se cargan los tres ingredientes en el alto horno y se quema el carbón. El carbono se combina así con la mena de hierro (óxido de hierro) en una reacción química de la que resulta hierro líquido y dióxido de carbono (Fe2O3 → 2Fe + 3CO2).

Este hierro líquido o arrabio sale del alto horno a una temperatura de unos 1400 ºC. El arrabio contiene entre un 3 % y un 4 % de carbono. Así que se transporta en estado líquido a la acería para reducir el porcentaje al valor deseado.

En segundo lugar, y ya en la acería, se inyecta en el hierro líquido oxígeno (O), que al combinarse con el carbono (C) lo transforma en los gases monóxido y dióxido de carbono, respectivamente, CO y CO2. De ahí resulta el HCS, una vez reducido el carbono hasta el límite de 0.7-1.5 % (en peso de la aleación). Aquí se puede ver una ilustración que muestra todo el proceso.

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