Metales Férricos y No Férricos: Composición, Producción y Usos Industriales

Metales Férricos: Hierro Fundido y Acero

Los metales férricos, también conocidos como productos siderúrgicos, son aquellos que tienen el hierro como principal componente. Los más importantes son el hierro fundido (o fundición) y el acero.

El hierro puro es frágil y blando. Para mejorar sus propiedades, se utilizan las aleaciones de hierro, donde el hierro se mezcla con un elemento químico clave: el carbono. Según la cantidad de carbono que se añada al hierro, se obtiene fundición o acero. La fundición se caracteriza por tener un contenido de carbono superior al acero.

Proceso de Obtención de Fundición y Acero

La obtención de la fundición y el acero se realiza en tres fases principales:

1. Concentración: Preparación del mineral.
2. Reducción: Transformación del mineral en hierro bruto.
3. Refinamiento: Ajuste de la composición para obtener fundición o acero.

Fase de Reducción en el Alto Horno

En la fase de reducción, se introduce el mineral de hierro junto con carbón de coque y piedra caliza en un alto horno.

• El carbón de coque actúa como combustible, aportando un alto poder calorífico.
• La piedra caliza (un producto mineral) sirve para separar eficazmente las impurezas del mineral.

Productos Obtenidos en el Alto Horno

Los productos principales obtenidos en el alto horno son:

• Hierro fundido (o fundición) de primera fusión: Contiene un alto contenido de carbono y numerosas impurezas.
• Escoria: Un subproducto formado por las impurezas separadas.

Fase de Refinamiento (Afinamiento)

El hierro fundido de primera fusión contiene demasiado carbono, lo que lo hace quebradizo y difícil de trabajar. El proceso de afinamiento se realiza en hornos especiales para ajustar su composición:

• Hornos de cubilote: Utilizados para obtener fundición con propiedades específicas.
• Hornos convertidores: Empleados para transformar el hierro fundido en acero, reduciendo su contenido de carbono.

Formas Comerciales del Acero

Las formas comerciales más comunes del acero en estado sólido incluyen:

• Chapa
• Barra
• Perfil
• Tubo

Es importante destacar que tanto en las fundiciones como en las acerías, se gastan grandes cantidades de energía para fundir y mantener el metal en estado líquido. Este proceso también produce numerosos residuos, como humos y escorias, lo que implica consideraciones ambientales significativas.

Tipos de Acero

Los aceros se clasifican principalmente en:

• Aceros al carbono
• Aceros aleados

Aceros al Carbono

Los aceros al carbono son los más comunes y están compuestos fundamentalmente por hierro y carbono.

Aceros Aleados

Los aceros aleados contienen, además de hierro y carbono, otros metales que forman parte de la aleación. Un ejemplo destacado son los aceros inoxidables, que incorporan cromo y níquel, lo que les confiere una excelente resistencia a la oxidación y la corrosión.

Metales No Férricos Destacados

Además de los férricos, otros metales de gran importancia industrial son el cobre, el aluminio, el zinc, el cromo y el titanio.

Cobre (Cu)

El cobre es un metal con excelentes propiedades:

• Buen conductor eléctrico y térmico.
• Resistente a la corrosión.
• Muy dúctil y maleable.

En comparación con los metales férricos, el cobre es más denso, más blando y menos resistente mecánicamente.

Aplicaciones del Cobre

• Fabricación de cables y otros elementos eléctricos.
• Recipientes para calentar líquidos.
• Tuberías de agua y gas.
• Componentes electrónicos.

Aleaciones de Cobre

Latón (Cu + Zn)

El latón es una aleación de cobre (Cu) y zinc (Zn). Aunque pierde conductividad eléctrica en comparación con el cobre puro, gana significativamente en resistencia mecánica, dureza y plasticidad (es más fácil de moldear). Además, el latón es generalmente más económico que el cobre.

Bronce (Cu + Sn)

El bronce es una aleación de cobre (Cu) y estaño (Sn). Al igual que el latón, pierde conductividad, pero mejora en resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, dureza y facilidad para fundir y moldear. El bronce es, por lo general, más caro que el cobre.