Fundamentos de la Metalurgia: Propiedades, Corrosión y Tratamientos Térmicos del Acero

Defectos, Porosidad y Comportamiento en Fundición

Los defectos de cristal y desorden permiten trabajar, pero producen fallos en la fundición, reducción de volumen y fisuras. El enfriamiento rápido da mayores granos, resistencia a la tracción y dureza.

Clasificación según Porosidad

• FN (Efervescente): No apto.
• FV (Semicalmado): Apto.
• FF (Calmado): El más usado.

Propiedades Físicas y Mecánicas de los Materiales Metálicos

Características Físicas

• Densidad: 7-9 g/cm³.
• Conductividad Térmica: Q = [lnd(t1-t2)S]/e.
• Dilatación Lineal: ΔL = coeficiente × Δt × Lo.
• Transmisión: Transmisores del sonido.
• Soldabilidad: Soldables con o sin aporte, a presión, a calor o ambos, en estado plástico, utilizando resistencia eléctrica.

Propiedades Mecánicas

• Doblado: A 180° en estructuras y a 90° en perfiles y chapas.
• Dureza (Resistencia a ser rayado o penetrado):
  • Brinell (bola)
  • Rockwell (cono)
  • Vickers (pirámide)
• Tracción: Elasticidad, remanencia del 0.2% (según Módulo de Young), fluencia y plasticidad. Resistencia máxima = Carga máxima / Sección. Con amplitud plástica, son moldeables y dúctiles. Alargamiento con marcas cada 50 mm.
• Estricción: Mínima sección recta tras la rotura.
• Esfuerzos Repetidos:
  • Alternativos (tracción-compresión)
  • Intermitentes y pulsatorios (nunca nulos)

  El límite de fatiga se alcanza con repeticiones infinitas.

• Tenacidad: Energía absorbida por el metal antes de la rotura.
• Resiliencia: Energía absorbida hasta el límite elástico.

Corrosión y Protección de Materiales Metálicos

Oxidación y Tipos de Corrosión

Oxidación: Pérdida de electrones que puede ser benigna.

Corrosión: Destrucción por oxidación.

Tipos de Corrosión

• Generalizada: Reducción uniforme de la sección.
• Localizada: Por impurezas superficiales o heterogeneidad (picaduras).
• Intercristalina: No visible, causada por bajo contenido de cromo.
• Galvánica: Por aireación diferencial y contacto de metales (con agua); se corroe el metal más electropositivo.

Métodos de Protección

Prevención: Evitar impurezas, retenciones y contacto galvánico.

Protección Activa y Pasiva:

• Con pinturas e inhibidores (capas).
• Galvanizado o recubrimientos.
• Protección anódica (creación de óxido protector).
• Protección catódica (aplicación de corriente).

Metalurgia y Siderurgia: Estructura y Procesos

Procesos Metalúrgicos

• Forja: Presión en estado plástico.
• Laminación: Proceso que puede provocar fragilidad.
• Fundiciones: Uso de moldes y mecanizado.

Siderurgia y Aleaciones de Hierro-Carbono

El hierro (Fe) presenta fases alfa, gamma o delta en función de la temperatura (°C). Las aleaciones son: acero (0-2% de carbono) y fundiciones (hasta 6.67%).

Fases Microestructurales

• Ferrita: Poco carbono, baja resistencia y dureza.
• Austenita: Buena resistencia, dureza media.
• Cementita: Resistente a la compresión, poca tracción y frágil.
• Perlita: Carbono al 0.8%, usada en edificación, buena tracción con alargamiento medio.
• Ledeburita: Frágil, resistente a la compresión.

Eutéctico: Aleación que funde bien a baja temperatura (°C), sin estado viscoso.

Obtención y Afino

La obtención se realiza con carbón (*Coke*) y castina (caliza estabilizadora). Se suelen producir impurezas insoldables o desoxidantes. El afino es el proceso para quitar impurezas.

Aceros Especiales e Inoxidables

• Aceros especiales: Manganeso (Mn) para mayor resistencia; Cromo (Cr) para menor corrosión; Níquel (Ni) (ej. acero *Invar*) para menor corrosión.
• Aceros Inoxidables: Cromo-Níquel (Cr-Ni) en proporciones 18-8 y en aceros marinos 12-22. Normativa UNE de AENOR (copia de AISI americana).

Tratamientos Térmicos

El enfriamiento rápido se utiliza para aumentar la dureza.

• Recocido: Calentar por encima de la temperatura crítica con enfriamiento lento para ablandar.
• Normalizado: Enfriar algo más rápido que el recocido.
• Temple: Frío rápido para crear *martensita* (dura y resistente).
• Revenido: Tras el temple, para reducir tensión y fragilidad.
• Austempering: Proceso donde se condensan las propiedades de la Austenita.