Fundamentos de Metalurgia: Aceros Aleados, Aleaciones No Ferrosas y Polímeros

Conceptos Fundamentales en la Ciencia de Materiales

Aceros Aleados y sus Componentes

11. Definición de Aceros Aleados

Se refiere a los aceros que contienen, además de hierro (Fe) y carbono (C), otros elementos en proporciones controladas, tales como:

• Cromo (Cr)
• Níquel (Ni)
• Molibdeno (Mo)
• Vanadio (V)
• Manganeso (Mn)
• Silicio (Si)

12. Diferencia entre Oxidación y Corrosión

Es crucial distinguir entre estos dos procesos:

• Oxidación: Es una reacción química específica del metal con el oxígeno, resultando en la formación de óxidos. Ejemplo: El hierro forma óxido férrico (herrumbre).
• Corrosión: Es un proceso más amplio que incluye la oxidación junto con la acción de la humedad o agentes químicos (sales, ácidos, etc.). Implica una destrucción progresiva del metal en su entorno.

Nota importante: Toda corrosión implica oxidación, pero no toda oxidación resulta en corrosión destructiva.

13. Aceros Inoxidables

Los aceros inoxidables son aquellos que poseen un contenido de cromo (Cr ≥ 12%), usualmente acompañados de níquel (Ni) y, en ocasiones, molibdeno (Mo). Su principal propiedad es la resistencia a la oxidación y corrosión.

Efectos de Elementos de Aleación Específicos

15. Características de Aceros Aleados con Cromo (Cr) y Vanadio (V)

La adición de estos elementos confiere propiedades específicas al acero:

Efectos del Cromo (Cr):

• Aumenta la dureza y la resistencia al desgaste.
• Mejora la templabilidad y la resistencia a la oxidación.

Efectos del Vanadio (V):

• Refina el tamaño de grano, lo que resulta en mayor tenacidad y resistencia mecánica.
• Incrementa la dureza a altas temperaturas.

Características Generales del Acero Cr–V:

• Alta dureza y resistencia al desgaste.
• Buena tenacidad y estabilidad térmica.
• Excelente templabilidad.
• Aplicaciones: Herramientas de corte, muelles, engranajes y aceros rápidos.

16. Aceros Aleados Especiales

Son aceros diseñados para aplicaciones exigentes. Contienen proporciones más elevadas o combinaciones complejas de elementos aleantes (Cr, Ni, Mo, V, Co, W, Si...), superando las composiciones estándar.

Aleaciones No Ferrosas: Cobre y Aluminio

19. Composición de Bronces y Latones Ordinarios

Estas aleaciones se basan en el cobre (Cu):

• Bronces ordinarios: Cobre (Cu) + Estaño (Sn), con un contenido de Sn entre el 5% y 30%.
• Latones ordinarios: Cobre (Cu) + Cinc (Zn), con un contenido de Zn entre el 5% y 50%.

20. Comparativa de Dureza entre Bronces y Latones

El bronce es generalmente más duro que el latón, especialmente si su contenido de estaño es mayor. A mayor porcentaje de Sn, aumenta la dureza y la fragilidad del bronce. En contraste, el latón (Cu–Zn) es más dúctil y maleable, pero presenta menor resistencia al desgaste.

21. Tipos de Bronce Empleados en Mecanizado y Fabricación Mecánica

Los tipos más utilizados en la industria son:

1. Bronce al estaño: Destaca por su gran resistencia al desgaste y buena maquinabilidad. Se utiliza en cojinetes y engranajes.
2. Bronce al aluminio: Muy resistente a la corrosión. Empleado en válvulas, hélices y elementos marinos.
3. Bronce al plomo: Posee propiedades autolubricantes. Ideal para casquillos y cojinetes antifricción.
4. Bronce al fósforo: Caracterizado por ser resistente y elástico. Usado en coronas y engranajes.

22. Aleaciones Ligeras Basadas en Aluminio

• Elemento base: Aluminio (Al).
• Elementos aleantes comunes: Cu, Mg, Mn, Si, Zn.
• Propiedades destacadas: Ligeras, resistentes, anticorrosivas y con buena conductividad.
• Aplicaciones: Automoción (pistones, culatas, chasis), Aeronáutica (fuselajes, alas) y Construcción (puertas, ventanas, estructuras ligeras).

23. Distinción entre Aleaciones Ligeras y Ultraligeras

La diferencia radica en su composición y densidad:

• Aleaciones Ligeras: Basadas en aluminio. Son resistentes, anticorrosivas y de baja densidad, comunes en automoción y aeronáutica.
• Aleaciones Ultraligeras: Basadas en magnesio o titanio. Son aún más ligeras y ofrecen una excelente relación resistencia/peso. Su mayor coste y dificultad de fabricación las restringe a sectores de alta tecnología como el aeroespacial o el deportivo.

Materiales Poliméricos y Metales Especiales

24. Definición de Materiales Plásticos

Los materiales plásticos son sustancias orgánicas sintéticas o semisintéticas. Están formados principalmente por resinas poliméricas derivadas del petróleo, a las cuales se añaden aditivos (colorantes, plastificantes, estabilizantes, cargas, etc.) para optimizar sus propiedades y facilitar su transformación industrial.

En otras palabras: Son materiales que, bajo la acción del calor y la presión, pueden moldearse fácilmente en casi cualquier forma, manteniendo dicha forma de manera estable una vez enfriados.

25. El Titanio (Ti)

El titanio (Ti) es un metal de transición de color gris plateado. Se caracteriza por ser ligero, resistente y altamente resistente a la corrosión. Es muy valorado en la industria aeroespacial, médica y química debido a su excelente relación entre resistencia mecánica y peso.