|
Per la varietat ja apuntada i per la seva disponibilitat –els seus dos elements primordials abunden en la naturalesa facilitant la seva producció en quantitats industrials–,<ref group="nota">S'estima que el contingut en ferro de l'escorça terrestre és de l'ordre del 6% en pes ([http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/geol.html enllaç]), mentre que el [[carbó vegetal]] va poder fàcilment obtenir-se de les masses forestals per a l'elaboració de l'acer pel procediment de la [[farga catalana]]. La industrialització de l'acer va comportar la substitució del carbó vegetal pel [[carbó|mineral]] l'abundància del qual, a l'escorça terrestre, es calcula al voltant del 0,2% ([http://www.webelements.com/webelements/elements/text/C/geol.html enllaç]).</ref> els acers són els aliatges més utilitzats en la [[maquinària|construcció de maquinària]], [[eina|eines]], [[edifici]]s i [[Enginyeria civil|obres públiques]], havent contribuït a l'alt nivell de desenvolupament tecnològic de les [[industrialització|societats industrialitzades]].<ref name="enciclopèdia"> {{ref-llibre|cognom= Diversos autors|títol = Enciclopèdia de Ciència i Tècnica. Tomo 1 Acer|any = 1984|editor = Salvat Editores S.A.| isbn = 84-345-4490-3 }}</ref> Tanmateix, en certs sectors, com la construcció [[aeronàutica]], l'acer gairebé no s'utilitza a causa del fet que és un material molt dens, gairebé tres vegades més dens que l'[[alumini]] (7.850 kg/m³ de densitat enfront dels 2.700 kg/m³ de l'alumini).
== Història ==
[[Fitxer: Bessemer Converter Sheffield.jpg|thumb|Històric forn [[Procés Bessemer|Bessemer]]]]
L'acer era conegut en l'[[Edat antiga |antiguitat]], i potser podria haver estat produït pel mètode de ''boomery'' –fosa de ferro i els seus òxids en una xemeneia de pedra o altres materials naturals resistents a la calor, i en el qual es bufa aire–, perquè el seu producte, una massa porosa de ferro (''bloom'') contingui carboni.<ref>{{ref-web|cognom = Wagner|nom = Donald B.|títol = Early iron in China, Korea, and Japan|url = http://www.staff.hum.ku.dk/dbwagner/KoreanFe/KoreanFe.html|consulta = 2007.02.28}}</ref> Alguns dels primers acers provenen de l'Est d'Àfrica, datats cap al 1400 aC.<ref>[http://www.wsu.edu/~dee/CIVAFRCA/IRONAGE.HTM Civilizations in Africa: The Iron Age South of the Sahara]</ref> Al [[segle IV aC]] armes com la [[falcata]] van ser produïdes a la [[península Ibèrica]].
L'Antiga [[Xina]] de la [[dinastia Han]], entre el 202 aC i el 220 dC, va crear acer en fondre ferro forjat juntament amb ferro colat, obtenint així el millor producte de carbó intermedi, l'acer, al voltant del segle I aC.<ref name = "Needham volume 4 part 3 563g"> Needham, Volume 4, Part 3, 563 g</ref><ref name="gernet 69"> Gernet, 69.</ref> Juntament amb els seus mètodes originals de forjar acer, els xinesos també van adoptar els mètodes de producció per a la creació d'[[acer wootz]], una idea importada de l'[[Índia]] a la Xina cap al [[segle V]].<ref name = "Needham volume 4 part 1 282"> Needham, Volume 4, Part 1, 282.</ref>
L'acer wootz va ser produït a l'[[Índia]] i [[Sri Lanka]] des d'aproximadament l'any [[300 aC]]. Aquest primerenc mètode utilitzava un forn de vent, impulsat pels vents dels [[monsó|monsons]].<ref>{{ref-publicació| cognom= Juleff |nom=Gill|article= ''An ancient wind powered iron smelting technology in Sri Lanka''|publicació = [[Nature]]|volum =|exemplar= 379|pàgines = 60-63|data= 1996|doi = 10.1038/379060a0 |url=http://www.nature.com/nature/journal/v379/n6560/abs/379060a0.html |llengua=anglès}}</ref>
També conegut com a acer Damasc, l'acer wootz és famós per la seva durabilitat i capacitat de mantenir un tall. Originalment va ser creat d'un nombre diferent de materials, incloent-hi traces d'altres elements en concentracions menors a 1000 [[Part per milió|parts per milió]] o 0,1% de la composició de la roca. Era essencialment un complicat aliatge amb ferro com el seu principal component. Estudis recents han suggerit que en la seva estructura s'incloïen [[nanotub|nanotubs de carboni]], el que potser explica algunes de les seves qualitats llegendàries; encara que tenint en compte la tecnologia disponible en aquell moment van ser probablement produïts més per casualitat que per disseny.<ref>{{ref-publicació| url = http://www.nature.com/news/2006/061115/full/news061113-11.html|article= Sharpest cut from nanotub sword: Carbon NanoTech may have given swords of Damascus their edge|nom = Katharine|cognom = Sanderson|publicació= [[Nature]]|data = 15-11-2006|consulta = 17-11-2006|llengua=anglès}}</ref> L'[[acer crucible]] (''Crucible steel''), basat en diferents tècniques de produir aliatges d'acer emprant calor lenta i refredant ferro pur i carbó, va ser produït a [[Merv]] entre el [[segle IX]] i el [[segle X]].
A la Xina, sota la [[dinastia Song]] del [[segle XI]], hi ha proves de la producció d'acer emprant dues tècniques: una d'un mètode "berganesc" que produïa un acer de qualitat inferior per no ser homogeni, i un precursor del modern mètode Bessemer el qual utilitzava una descarbonització mitjançant repetits forjats sota sobtats refredaments (''cold blast'').<ref>Robert Hartwell, 'Markets, Technology and the Structure of Enterprise in the Development of the Eleventh Century Chinese Iron and Steel Industry '''Journal of Economic History'' 26 (1966). pp. 53-54</ref>
[[Fitxer: Bas fourneau.png|thumb|Gravat que mostra el treball en una [[forja|farga]] a l'[[edat mitjana]]]]
El ferro per a ús industrial va ser descobert cap a l'any [[1500 aC]], a [[Medzamor]], prop d'[[Erevan]], capital d'[[Armènia]] i de la [[muntanya Ararat]].<ref name="elgoibar"> [http://www.museo-maquina-herramienta.com/historia/tradizio-siderometalurgikoa Museu de la metal·lúrgia Elgoibar]</ref> La tecnologia del ferro es va mantenir molt de temps en secret, difonent-se extensament cap a l'any 1200 aC. Els artesans del ferro van aprendre a fabricar acer escalfant ferro forjat i [[carbó vegetal]] en recipients d'[[argila]] durant diversos dies, amb el que el ferro absorbia suficient [[carboni]] per convertir-se en acer autèntic.
Les característiques conferides pel [[Tremp (metal·lúrgia)|tremp]] no consta que fossin conegudes fins a l'[[edat mitjana]], i fins a l'any [[1740]] no es va produir el que avui dia anomenem acer. Els mètodes antics per a la fabricació de l'acer consistien a obtenir ferro dolç al forn, amb carbó vegetal i tir d'aire. Una posterior expulsió de les escòries per martelleig i carburació del ferro dolç per ciment. Després es va perfeccionar la cimentació fonent l'acer cimentat en [[gresol]]s d'argila i a [[Sheffield]] ([[Anglaterra]]) es van obtenir, a partir de [[1740]], acers de gresol.<ref name = "enciclopèdia" />
Fou [[Benjamin Huntsman]] qui va desenvolupar un procediment per fondre ferro forjat amb carboni, obtenint d'aquesta manera el primer acer conegut. El [[1856]], Sir [[Henry Bessemer]], va fer possible la fabricació d'acer en grans quantitats, però el seu [[Procés Bessemer|procediment]] ha caigut en desús, perquè només podia utilitzar ferro que contingués [[fòsfor]] i [[sofre]] en petites proporcions. En [[1857]], Sir [[William Siemens]] va idear un altre procediment de fabricació industrial de l'acer, que en l'actualitat ha caigut en desús, el [[procés Martin Siemens]], per descarburació de la fosa de ferro dolç i òxid de ferro, escalfant amb oli, gas de coc, o una barreja de gas d'alt forn i de coc.
Siemens havia experimentat en [[1878]] amb l'[[electricitat]] per escalfar els forns d'acer, però va ser el [[metal·lúrgia|metal·lúrgic]] Francès [[Paul Héroult]], co-inventor del mètode modern per fondre [[alumini]], qui va iniciar el [[1902]] la producció comercial de l'acer en forns elèctrics a arc. El mètode de Héroult consisteix a introduir en el forn ferralla d'acer de composició coneguda fent saltar un arc elèctric entre la ferralla i uns grans elèctrodes de carboni situats al sostre del forn.
El [[1948]] s'inventà el [[procés de l'oxigen bàsic LD]]. Després de la [[Segona Guerra Mundial]] es van iniciar experiments en diversos països amb [[oxigen]] pur en lloc d'aire per als processos de refinat de l'acer. L'èxit es va aconseguir a [[Àustria]] el 1948, quan una fàbrica d'acer situada prop de la ciutat de [[Linz]], [[Donawitz]], va desenvolupar el procés de l'oxigen bàsic o LD.
El [[1950]] s'aplicà el procés de [[colada contínua]] que s'usa quan es vol produir perfils laminats d'acer de secció constant i en grans quantitats. El procés consisteix a col·locar sota un gresol un motlle amb la forma pretesa, i amb una vàlvula es pot anar dosificant el material fos que va al motlle. El material fos passa pel motlle per gravetat i es va refredant amb un sistema d'aigua; com a conseqüència, es torna pastós i adquireix la forma del motlle. Posteriorment el material és conformat amb una sèrie de rodets que al mateix temps ho arrosseguen cap a la part exterior del sistema. Una vegada conformat el material amb la forma necessària i amb la longitud adequada, es talla i emmagatzema. Actualment s'utilitzen alguns metalls i [[metal·loide]]s en forma de [[Aliatge|ferroaleacions]], que, units a l'acer, li proporcionen excel·lents qualitats de [[duresa]] i [[resistència mecànica]].<ref name="elgoibar"/>
El procés de fabricació de l'acer, es completa mitjançant l'anomenada [[metal·lúrgia secundària]]. En aquesta etapa, es donen a l'acer líquid les propietats químiques, temperatura, contingut de gasos, nivell d'inclusions i impureses desitjats. La unitat més comuna de metal·lúrgia secundària és el [[forn cullera]]. L'acer aquí produït està llest per ser posteriorment colat, en forma convencional o en colada contínua.
L'ús intensiu que té i ha tingut l'acer per a la construcció d'estructures metàl·liques ha conegut grans èxits i rotunds fracassos que almenys han permès l'avanç de la ciència de materials. Així, el [[7 de novembre]] de [[1940]] el món va assistir al col·lapse del pont Tacoma Narrows en entrar en ressonància amb el vent. Ja durant els primers anys de la [[Revolució Industrial]] es van produir trencaments prematurs d'eixos de tren que van portar a [[William John Macquorn Rankine|William Rankine]] a postular la [[Fatiga mecànica|fatiga]] de materials, i durant la Segona Guerra Mundial es van produir alguns enfonsaments imprevistos dels vaixells de càrrega nord-americans [[classe Liberty|Liberty]] en trencar de manera fràgil l'acer davant la combinació de baixes temperatures, estat de traccions triaxials (per mal disseny de les soldadures) i càrregues dinàmiques.<ref>[http://www-g.eng.cam.ac.uk/125/1925-1950/tipper.html Constance Tipper], del Departament d'Enginyeria de la [[Universitat de Cambridge]], va determinar que les ruptures al [[Buc (nàutica)|buc]] dels vaixell de càrrega Liberty es devien al fet que l'acer va ser sotmès a temperatura prou baixa perquè mostrés comportament [[fragilitat|fràgil]] i establint en conseqüència l'existència d'una temperatura de transició dúctil-fràgil.</ref>
En moltes regions del món, l'acer és de gran importància per a la dinàmica de la [[Població humana|població]], [[indústria]] i [[comerç]].
== Característiques mecàniques i tecnològiques de l'acer ==
|
