Propiedades y Clasificación del Hierro, Acero y Fundición: Metalurgia Siderúrgica

El Hierro: Propiedades, Obtención y Usos Siderúrgicos

El hierro es un metal de color grisáceo, dúctil y maleable. Es fundamental en las industrias siderúrgicas, especialmente cuando se alea con carbono para formar aceros. Posee propiedades magnéticas y se ablanda con el calor, lo que facilita su uso en procesos como la estampación.

Obtención del Hierro

El hierro se obtiene principalmente de minerales como la magnetita y el oligisto (hematita), procesados en los altos hornos.

Proceso de Extracción en Altos Hornos

El proceso de obtención del hierro sigue los siguientes pasos:

1. Lavado del mineral: Se eliminan arenas y sustancias salinas.
2. Selección y trituración: El material se selecciona para obtener tamaños uniformes; los fragmentos más grandes se trituran.
3. Tostado del mineral: Se convierte el mineral en óxido de Fe y se elimina el azufre.
4. Carga del Alto Horno: El mineral listo se mezcla con coque y piedra caliza.

Conceptos Clave en la Extracción

• Escorias: Son las gangas de las menas, minerales que no tienen interés para la producción de hierro.
• Mena: Es un mineral del cual se puede extraer un elemento, generalmente un metal.

El Acero: Aleación Fundamental de Hierro y Carbono

El acero es el producto siderúrgico más importante, resultado de la aleación de hierro y carbono. Su dureza varía en función del contenido de carbono.

Tipos de Acero según Composición

Según los elementos que lo componen, el acero se clasifica en:

• Acero Ordinario: Contiene únicamente hierro y carbono.
• Aceros Aleados o Especiales: Contienen otras sustancias añadidas para mejorar propiedades, como cromo, vanadio, etc.

Es importante destacar que los aceros pueden recibir tratamientos térmicos específicos que modifican sus características finales.

Métodos de Obtención del Acero

Los aceros se obtienen en convertidores, siendo los principales:

1. Convertidor Bessemer: Proceso que da nombre al horno utilizado.
2. Crisol: Hornos utilizados para la obtención de aceros de muy alta calidad.

Clasificación del Acero

1. Según su Composición Química

• Aceros No Aleados o al Carbono:
  • Bajo carbono
  • Medio carbono
  • Alto carbono
• Aceros Aleados:
  • De baja aleación
  • De alta aleación
  • Inoxidable

2. Según su Uso o Aplicación (Sistema de Series)

La clasificación por uso se basa en dos números clave:

• Serie de Acero: El primer número, que especifica la familia del acero.
• Grupo de Acero: El segundo número, que especifica las características técnicas.

Detalle de las Series Principales

Serie 1: Aceros al Carbono

Utilizados para la construcción en general (muelles, resortes, etc.).

Serie 2: Aceros para Usos Especiales

Incorporan elementos para mejorar sus propiedades (tornillos, motores, etc.).

Serie 3: Aceros Resistentes

Resistentes a humedades, altas temperaturas y agentes químicos (depósitos, cubertería, etc.).

Serie 5: Aceros con Tratamientos Térmicos

Obtienen mayor dureza y tenacidad (herramientas).

Serie 8: Aceros para Moldeo

Utilizados en la fabricación de piezas geométricas complicadas.

La Fundición (Hierro Fundido): Aleaciones de Alto Carbono

La fundición es una aleación de hierro y carbono con un contenido de carbono significativamente mayor (entre 2% y 6%). Se utiliza comúnmente para la fabricación de bancadas de máquinas, bloques de motores y piezas pequeñas que requieren un posterior mecanizado.

Tipos Principales de Fundición

Fundición Blanca

Presenta un color de rotura blanco. El carbono se encuentra disuelto. Es más dura que la fundición gris y muy difícil de mecanizar. Se utiliza principalmente para la obtención de piezas de segunda fusión.

Fundición Gris

Presenta un color de rotura gris. El carbono se encuentra en forma de láminas. Es soldable, tiene una baja temperatura de fusión y es de fácil mecanización. Se usa frecuentemente en bancadas y bloques de motores.

Fundición Atruchada

Posee propiedades intermedias entre la fundición blanca y la gris.

Fundición Maleable

Es dúctil y maleable. Las piezas solidificadas reciben un tratamiento térmico posterior. Es una opción económica, utilizada en objetos decorativos y pequeñas piezas fabricadas por moldeo.