Aleaciones de Acero


Cuando entramos en el mundo del acero nos damos cuenta de que tiene una gran cantidad de aplicaciones gracias a la variedad de sus componentes.

Además, está siendo constantemente sometido a nuevos procesos de aleación con otros metales, intentando mejorar sus características para una mejor aplicabilidad. 

Pero sabemos ¿Qué son las aleaciones de acero?, ¿Qué propiedades aportan esas aleaciones? o ¿Qué aplicaciones tienen?

En este artículo vamos a dar respuesta a todas esas preguntas

¿Cuáles son las aleaciones de Acero?

Las aleaciones son mezclas sólidas y homogéneas de dos o más metales, o de uno o más metales con elementos no metálicos, y el acero, es básicamente, una aleación entre Hierro y Carbono.

Las aleaciones de acero más comunes son con estos elementos:

  • Aluminio
  • Boro
  • Cobalto 
  • Cromo
  • Estaño
  • Manganeso
  • Molibdeno
  • Níquel
  • Plomo
  • Silicio
  • Titanio
  • Tungsteno o volframio
  • Vanadio
  • Zinc

Las aleaciones son mezclas sólidas y homogéneas de dos o más metales, o de uno o más metales con elementos no metálicos, y el acero, es básicamente, una aleación entre Hierro y Carbono.

Las aleaciones de acero más comunes son con estos elementos:

  • Aluminio
  • Boro
  • Cobalto 
  • Cromo
  • Estaño
  • Manganeso
  • Molibdeno
  • Níquel
  • Plomo
  • Silicio
  • Titanio
  • Tungsteno o volframio
  • Vanadio
  • Zinc

Después de analizar cuales son las aleaciones de acero más comunes, es necesario realizar un análisis más profundo para determinar que son, que tipos hay y cuáles son sus aplicaciones.

¿Qué son las Aleaciones?

Las aleaciones son mezclas sólidas y homogéneas de dos o más metales, o de uno o más metales con elementos no metálicos.

Este resultado generalmente presenta propiedades muy diferentes de las de los elementos que lo constituyen por separado, y solo basta con añadir una muy pequeña cantidad de uno de ellos para que aparezcan. 

Esta técnica se utiliza para mejorar algunas propiedades de los metales puros, como la resistencia mecánica, la dureza o la resistencia a la corrosión.

Hay determinadas propiedades como la densidad, la reactividad, el módulo elástico o la conductividad térmica y eléctrica de la aleación, que  no se diferencian mucho de los elementos primarios. 

Algunas de las aleaciones más comunes además del acero son, el latón, compuesto de cobre y zinc, o el bronce, formado por cobre y estaño.

¿Qué Propiedades tiene el Acero Aleado?

El acero aleado es aquel que está formado por acero con el la suma de otros elementos que se utilizan para mejorar sus propiedades físicas, mecánicas o químicas especiales.

Estas aleaciones logran diferentes resultados en función de la presencia o ausencia de otros metales: la adición de manganeso le confiere una mayor resistencia frente al impacto, el tungsteno, le permite soportar temperaturas más altas. Los aceros aleados también toleran una mayor amplitud cuando realizamos tratamiento térmico.

Los efectos de la aleación son:

  • Mayor resistencia y dureza
  • Mayor resistencia al impacto
  • Mayor resistencia al desgaste
  • Mayor resistencia a la corrosión
  • Mayor resistencia a altas temperaturas

Penetración de temple (Es el incremento de la profundidad a la cual el acero se endurece)

¿Qué Propiedades aportan las Aleaciones con las que se forma el Acero?

ALEACIÓN CONPROPIEDADESFOTO
ALUMINIODesoxidante en la fabricación de aceros.
BOROMejora la templabilidad, y la capacidad de endurecimiento superficial proporcionando un revestimiento duro.
COBALTODisminuye la templabilidad. Mejora la dureza en caliente. Se usa en los aceros rápidos para herramientas.Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros
CROMOEs uno de los más comunes en la fabricación de aceros aleados.

Incrementa la dureza y la resistencia a la tracción y la tenacidad de los aceros, mejora la templabilidad.
Se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes,…
ESTAÑOEs el elemento empleado para  conformar la hojalata, recubriendo láminas delgadas
MANGANESOSe añade para neutralizar la negativa influencia del azufre y del oxígeno, actúa como desoxidante. Si no tuvieran manganeso, los aceros no se podrían laminar ni forjar.
MOLIBDENOAumenta la profundidad de endurecimiento del acero, y su tenacidad, mejorando la resistencia a la corrosión.
NÍQUELProduce gran tenacidad, es un elemento de gran importancia en la producción de aceros inoxidables, porque aumenta la resistencia a la corrosión
COBREMejora la resistencia a la corrosión
PLOMOFavorece la mecanización por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado,…) ya que es un buen lubricante de corte.Se añade a los aceros porque mejora la maquinabilidad.
SILICIOSe usa como elemento desoxidante.
TITANIOSe usa para estabilizar y desoxidar el acero.se usa para estabilizar y desoxidar el acero.
TUNGSTENOMejora mucho la dureza y la resistencia al desgaste, produce aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de corte de las herramientas.
VANADIODesoxidante, proporcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción y poder cortante en los aceros para herramientas.
ZINCEs el elemento empleado para producir acero galvanizado.

¿Cómo se forman las Aleaciones de Acero?

Tradicionalmente las aleaciones se han hecho a través del calentamiento o la fusión de los componentes consiguiendo hacer formas líquidas que permiten mezclarse en una solución sólida y homogénea.

La pulvimetalurgia, una técnica más reciente, ha conseguido una gran importancia en la preparación de aleaciones con características especiales. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusión. El resultado es una aleación sólida y homogénea. Los productos que se hacen en serie pueden conseguir reducir mucho sus costes si se realizan a través de esta técnica.

Las aleaciones pueden obtenerse a través de 4 procesos:

  • Procesos de fusión: Los materiales se calientan en un horno a una alta temperatura, mayor que  las de fusión, se consigue una mezcla homogénea y despues se reduce la temperatura hasta que solidifican de nuevo.
  • Electrólisis: Si el electrolito lleva en disolución cationes de los elementos que deseamos alear, a través del paso de una corriente eléctrica esos iones se depositarán sobre el cátodo.
  • Compresión: Es un proceso similar a la sinterización, se juntan los materiales en forma de polvo , se incrementa la presión y se calienta todo hasta temperaturas por debajo de la de fusión.

Implantación de iones: El metal, colocado en una cámara de vacío, se disparan haces de iones de carbono, nitrógeno y otros elementos para producir una capa de aleación fina y resistente sobre la superficie del metal.

¿Qué Aplicaciones tienen las Aleaciones de Acero?

Los aceros aleados son muy versátiles y pueden encontrarse en numerosas aplicaciones de diversas industrias, pero entre sus usos más comunes se incluyen:

  • Construcción: debido a su elasticidad se ha convertido en uno de los materiales más utilizados para la construcción de infraestructuras, rascacielos u otros edificios de gran envergadura y popularidad a nivel internacional.
  • Industria automotriz: proporciona una gran seguridad gracias a su absorción y desviación de choque, son materiales esenciales para la construcción de generadores y motores de los coches eléctricos, además de los semiejes y ejes de transmisión.
  • Industria aeroespacial: El acero inoxidable es altamente resistente a la corrosión y a la temperatura lo que lo hacen adecuado para una amplia gama de piezas aeroespaciales, incluyendo actuadores, sujetadores y componentes de trenes de aterrizaje.
  • Herramientas y materiales de cirugía: existe un tipo de acero llamado acero quirúrgico, se utiliza para diversos instrumentos quirúrgicos ya que no provoca reacciones alérgicas en las personas.
  • Vástagos del pistón

¿Qué es el Acero Inoxidable?

El acero inoxidable, tiene una proporción de 13% a 14% de cromo y gran resistencia a la acción de los agentes atmosféricos y químicos, es por esto que fue destinado a la elaboración de cirugía y cuchillería, siendo además algunos tipos resistentes a la acción del agua del mar.

El acero inoxidable se divide en 3 tipos: 

  • Martensítico: Estos contienen la menor cantidad de cromo, tienen una alta templabilidad y normalmente se usan para cubiertos.
  • Ferrítico: Estos contienen de 12% a 27% de cromo y generalmente se usan en automóviles y equipos industriales.

Austenítico: Estos contienen altos niveles de níquel, carbono, manganeso o nitrógeno y normalmente se usan para almacenar líquidos corrosivos y equipos de minería, químicos o farmacias.

¿Qué son los Aceros Anticorrosivos?

Este tipo de aceros tienen una alta resistencia y un bajo tenor de sus componentes de aleación, los cuales están compuestos por carbono, silicio, azufre, manganeso, fósforo, níquel o vanadio, cromo y cobre.

Aunque a la intemperie se cubren de óxido, este efecto impide la corrosión interior, permitiendo que se utilicen sin ningún otro tipo de protección.

El Fósforo, ¿un enemigo del acero?

Las aleaciones del acero existen con ciertas finalidades, por lo que no todas son aplicables para ciertos aspectos, la utilización de fósforo como aleado crea un acero menos dúctil y menos resistente al impacto.

Por otro lado, como contrapartida ofrece una mayor resistencia a la tensión. En principio parece que ofrece más desventajas que ventajas, pero existen aplicaciones que necesitan una mayor tensión, sin que importe perder para ello algo de ductilidad o resistencia al impacto.

De esta manera, y aunque su uso sea muy reducido, puede tener sentido utilizar fósforo como componente del acero que requiera alta maquinabilidad.

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