Propiedades y Clasificación del Hierro, el Acero y sus Aleaciones Industriales

Historia y Origen del Hierro y sus Aleaciones

Los primeros hombres descubrieron los metales al establecerse en las arenas y encender sus lumbres; estas contenían cobre, estaño y aluminio. Esa fue la Edad del Bronce.

Características Físicas del Hierro

El hierro es el cuarto elemento más abundante sobre la corteza terrestre (representando el 5%), después del aluminio. Sus especificaciones técnicas incluyen:

• Densidad: 7.86 g/cm³
• Número atómico: 26
• Punto de fusión: 1536 °C
• Punto de ebullición: 2800 °C

El Acero y su Composición Química

El acero es una aleación de hierro y carbono que se caracteriza por su gran resistencia. Su clasificación se determina por:

• Contenido de carbono.
• Método de manufactura.
• Método utilizado para la obtención del acero.

El carbono es el elemento principal que afecta las características de los aceros.

Aceros para Herramienta

Los aceros para herramienta son aceros especiales de alta calidad con un alto contenido de carbono. Se utilizan para fabricar herramientas de corte destinadas a cortar, moldear o dar forma a otros materiales.

Clasificación y Criterios de Selección

• Medio de templado: Agua, aceite o aire.
• Contenido de aleación.
• Empleo del acero.

Método de Clasificación AISI

La AISI establece un método de clasificación para estos aceros:

• W: Templado en agua (0.6-1.4% de carbono).
• S: Resistencia al impacto.
• O, A, D: Trabajo en caliente.
• T: Alta velocidad.

Propiedades de los Aceros para Herramienta

Entre las propiedades fundamentales destacan la dureza, tenacidad, maquinabilidad, templabilidad, resistencia al desgaste, dureza al rojo y las propiedades de no deformación.

Templabilidad: Es un factor crítico, ya que los aceros se expanden y se contraen durante los procesos de calentamiento y templado.

Aplicaciones Generales

• Corte y cizallado: Requieren una alta resistencia al desgaste.
• Formado: Una herramienta de formado transfiere su forma a la pieza procesada.
• Estirado y extrusión: Requieren tenacidad y alta resistencia.
• Golpeado: Diseñados para soportar grandes cargas de impacto.

Aceros Inoxidables

El acero inoxidable es una aleación con alto contenido de cromo (su elemento principal de aleación), al cual se le adiciona níquel para mejorar significativamente su resistencia a la corrosión y la oxidación.

Sistema de Numeración

Se utiliza un sistema de tres dígitos para identificar los aceros inoxidables, donde el primero indica el grupo (las 'X' no poseen un significado específico en esta nomenclatura):

• Serie 2: Cromo, níquel y manganeso.
• Serie 3: Cromo y níquel.
• Serie 4: Cromo.
• Serie 5: Cromo.

Hierro Fundido

Los hierros fundidos son básicamente aleaciones de hierro (Fe) y carbono (C) que pueden contener entre un 2% y un 6.67% de silicio. La fundición es el único proceso aplicado a estas aleaciones, lo que les otorga su nombre genérico de hierro colado.

Tipos de Hierro Fundido según su Composición

• Gris: Contiene entre 2.5% y 4% de carbono.
• Blanco: 2.5% de carbono.
• Dúctil: Entre 2.5% y 4% de carbono.
• Maleable: Entre 2% y 3% de carbono.
• Aleado: Contiene elementos especiales para mejorar sus propiedades.