Materiales Metálicos: Propiedades Clave, Procesos de Fabricación y Protección Anticorrosión

Materiales Metálicos: Propiedades Fundamentales y Procesos

Propiedades Genéricas de los Metales

Los materiales metálicos poseen un conjunto de propiedades intrínsecas que los hacen indispensables en diversas aplicaciones:

• Magnífica relación resistencia-volumen: Ofrecen una alta resistencia mecánica en relación con su volumen.
• Capacidad importante para soportar esfuerzos mecánicos: Son capaces de soportar cargas y tensiones significativas, incluso aquellas que son antagónicas.
• Buen comportamiento ante acciones externas: Responden favorablemente a fuerzas y condiciones ambientales.
• Dureza característica: Presentan una resistencia notable a la deformación plástica, la abrasión y la penetración.
• Deformabilidad fundamental: Poseen una gran capacidad de deformación, tanto elástica (recuperación de la forma original) como plástica (deformación permanente).

Propiedades Específicas de los Metales

Además de las propiedades genéricas, los metales exhiben características específicas cruciales para su aplicación:

• Maleabilidad: Capacidad de un material para deformarse plásticamente y extenderse en láminas delgadas sin romperse.
• Ductilidad: Propiedad que permite a un material deformarse plásticamente y estirarse en hilos finos sin fracturarse.
• Tenacidad: Energía de deformación interna que un material puede absorber antes de fracturarse, especialmente por tracción.
• Acritud: Aumento de la resistencia mecánica y dureza de un material cuando se deforma plásticamente en frío.
• Fragilidad: Tendencia de un material a fracturarse con poca o ninguna deformación plástica.
• Dureza: Capacidad de un material para resistir la deformación plástica, la abrasión o la penetración superficial.
• Soldabilidad: Facilidad con la que un material puede unirse a otro de forma permanente mediante soldadura.
• Oxidabilidad: Tendencia de un material a reaccionar con el oxígeno, formando óxidos.
• Conductividad eléctrica: Capacidad de un material para permitir el paso de corriente eléctrica.
• Conductividad térmica: Capacidad de un material para transferir calor.
• Compacidad estructural sólida: Alta densidad y estructura interna compacta.
• Opacidad y brillo: Características ópticas distintivas de los metales.

Formado de Materiales Metálicos

Los metales pueden adquirir diversas formas mediante procesos específicos:

• Forja: Proceso de dar forma a un material mediante golpes o presión, comúnmente aplicado a hierros dulces.
• Laminación: Proceso más usual que utiliza un par de rodillos para reducir el espesor de un material o darle una forma específica.
• Trefilado: Proceso de estirar un metal, en frío o en caliente, a través de una matriz para reducir su sección transversal y obtener hilos o barras.
• Moldeo: Proceso de fundir un material para verterlo en un molde con la forma deseada y esperar su enfriamiento y solidificación.

Acero: Tratamientos y Propiedades

Tratamientos Mecánicos del Acero

Los tratamientos mecánicos son procesos que utilizan herramientas para dar una forma adecuada al material. Pueden realizarse en frío (a una temperatura inferior a la de recristalización) o en caliente (a una temperatura superior a la de recristalización). Los tipos principales incluyen:

• Forja: Se da forma al material mediante golpes o presión.
• Laminación: La pieza se pasa entre dos rodillos para reducir su espesor o darle una forma específica.
• Trefilado: Proceso de estirar el metal, en frío o en caliente, a través de una matriz para obtener hilos o barras.
• Moldeo: El material líquido se vierte en un molde para que adquiera la forma deseada al solidificarse.

Tratamientos Térmicos del Acero

Los tratamientos térmicos consisten en calentar y/o enfriar el material siguiendo ciclos controlados, con el fin de modificar su microestructura, tamaño de grano y, consecuentemente, sus propiedades mecánicas. Los tipos más comunes son:

• Normalizado: Se calienta el acero a una temperatura superior a la de austenización y se enfría al aire libre. El objetivo es refinar el grano y obtener una estructura más homogénea, resultando en un material más blando y dúctil.
• Temple: Se calienta el acero a una temperatura superior a la de austenización y se enfría rápidamente (en agua, aceite o sales). Esto aumenta significativamente su dureza y resistencia a la tracción.
• Recocido: Se calienta el metal a una temperatura específica y se enfría muy lentamente (generalmente dentro del horno). Su objetivo es ablandar el material, aliviar tensiones internas y mejorar su maquinabilidad.
• Revenido: Se realiza después del temple. Consiste en calentar el acero templado a una temperatura inferior a la crítica y enfriarlo lentamente. Su propósito es reducir la fragilidad del acero templado, aumentar su tenacidad y ajustar su dureza.

Tratamientos Superficiales del Acero

Los tratamientos superficiales modifican las propiedades de la superficie del material mediante procesos que pueden incluir calentamiento y/o la aplicación de productos químicos, mejorando características como la dureza, resistencia al desgaste o a la corrosión.

Corrosión y Oxidación de Metales

Tipos de Corrosión

La degradación de los metales puede manifestarse de diferentes maneras:

• Corrosión Electroquímica o Húmeda: Se produce cuando el metal está en contacto con un electrolito, como agua, soluciones salinas o ácidos, formando una celda electroquímica.
• Corrosión u Oxidación Seca: Es la reacción directa de los metales con gases del ambiente (sin la intervención de un electrolito líquido), como el oxígeno de la atmósfera, a menudo a altas temperaturas.

Métodos de Protección contra la Corrosión

Estos métodos buscan proteger los metales del medio agresivo, aprovechando al máximo sus propiedades intrínsecas. Incluyen la selección adecuada del metal, el uso de aleaciones anticorrosivas y la garantía de que los materiales sean homogéneos y sin discontinuidades para evitar puntos débiles y prolongar su vida útil.