Aceros, hierro y fundición: tipos, propiedades y aplicaciones industriales

Aceros: Clasificación por aplicación

Por su aplicación (apuntes):

1. Aceros de construcción (construcción de vehículos).
2. Aceros de herramientas (herramientas de corte, de sujeción, piezas de máquinas).

Nota: Los tipos 1 y 2 pueden ser tanto aceros aleados (Fe‑C + otros elementos) como aceros no aleados (Fe‑C).

Aceros no aleados

También llamados: aceros comunes u ordinarios. Son aceros al carbono.

• Características: composición química controlada; contienen algún elemento de aleación, pero el fundamental es el carbono; no son tratables térmicamente con garantías; bajo coste.
• Aplicaciones: muy numerosas: piezas de gran tamaño (chapas, perfiles, perfiles corrugados), estructuras de naves, calderas, edificios, puentes, ferrocarriles, barcos, etc.

Aceros especiales (aleados y no aleados)

Características: composición química muy controlada; son tratables térmicamente con garantías; mayor coste.

Aceros finos de construcción y uso general

Son aceros empleados en la construcción de elementos de máquinas y mecanismos. Se clasifican en:

• Aceros al carbono: aceros bonificados. Permiten tratamientos térmicos como temple y revenido y tienen gran resistencia mecánica; son de baja aleación.
• Aceros para cementar y nitrurar: poseen gran resistencia al desgaste.
• Aceros Hadfield: alto contenido de manganeso (≈ 12 % Mn), gran resistencia al desgaste.
• Aceros para muelles.
• Aceros de fácil mecanización: alta maquinabilidad (resulfurados).
• Aceros con propiedades eléctricas específicas.

Aceros de herramientas

Acero empleados para utillaje. Una herramienta es un objeto que sirve para dar forma a otros materiales, permitiendo el conformado de piezas.

• Tienen alta resistencia mecánica, alta dureza, alta resistencia al desgaste y alta tenacidad.
• Pueden recibir tratamientos térmicos.
• Tipos habituales: aceros al carbono; aceros para trabajo en frío; aceros para trabajo en caliente; aceros rápidos o de corte rápido; aceros indeformables (buena estabilidad dimensional).

Aceros inoxidables

Resistentes a la corrosión: el acero forma una capa de óxido de cromo transparente, adherente e impermeable que protege la superficie.

Aceros refractarios

Soportan temperaturas por encima de los 600 °C. A altas temperaturas se producen problemas de oxidación y pérdida de propiedades mecánicas; tiene lugar el fenómeno de la fluencia viscosa.

Otros tipos mencionados

• Aceros austeníticos de altas prestaciones.
• Aceros al níquel.
• Aceros para válvulas, empleados en motores de combustión.
• Aceros para moldeado.

Fundición (Fe‑C)

Composición: aleación hierro‑carbono con un porcentaje de carbono entre 1,7 % y 6,67 %.

Se suele presentar más grisácea que los aceros. Entre sus ventajas se encuentra la posibilidad de obtener piezas de geometría complicada mediante procesos de colado o moldeo. Presentan mayor resistencia a la corrosión que algunos aceros y mayor facilidad de transmisión de calor.

Se emplean en máquinas o diseños sometidos a vibraciones, como bancadas y herramientas (por ejemplo en el torno). Esto se debe a que las partículas de carbono de las fundiciones interrumpen e impiden la transmisión de vibraciones, amortiguándolas.

Hierro

El hierro no se encuentra en la naturaleza en estado puro, sino combinado con otros elementos químicos formando los distintos minerales de hierro. Su color pardo o rojizo proviene de las combinaciones con otros materiales.

El hierro puro no tiene aplicaciones industriales: presenta baja resistencia mecánica y se oxida fácilmente, por lo que se combina con otros elementos para formar aleaciones como aceros y fundiciones. Aquellas aleaciones con un alto contenido de carbono convierten al hierro en un material frágil, no forjable e insoldable. La transformación del hierro puro se conoce como afino.

Acero

Se trata de una aleación hierro‑carbono con un porcentaje de carbono entre 0,1 % y 1,67 % de carbono.

Es un material de color blanco grisáceo y con fibra continua, resistente a todo tipo de esfuerzos, sobre todo a tracción; es dúctil, maleable, muy tenaz. Se puede mecanizar, soldar y forjar (densidad alta). Es idóneo para construir estructuras, máquinas y mecanismos. Es buen conductor eléctrico.

Afinado del acero: consiste en limpiarlo reduciendo las sustancias acompañantes, recarburarlo (fijar el contenido correcto de carbono) y alearlo (añadir los elementos necesarios para mejorar determinadas características).