ALEACIONES

Introducción

Las aleaciones son productos homogéneos de propiedades metálicas, de dos o más elementos de los cuales almenas uno es un metal. Durante su fabricación se mezclan estos elementos llevándolos a temperaturas tales que sus componentes se fundan.

Para su clasificación se tiene en cuenta el elemento que se haya en mayor proporción, se pueden clasificar en aleaciones ferrosas y no ferrosas, siendo las aleaciones ferrosas aquellas que contienen un porcentaje muy alto de hierro (Fe), como el acero y los hierros fundidos, y las no ferrosas aquellas que carecen de hierro o tienen un bajo nivel de este.

Aleaciones ferrosas

Las aleaciones ferrosas tienen como elemento mayoritario el Fe y en general, son utilizadas en ingeniería por sus buenas propiedades mecánicas ya que son aleaciones fuertes y maleables, agregando su relativo bajo consto de producción.

Aunque también hay que tener en cuenta algunas limitaciones de este tipo de aleaciones ya que son materiales relativamente densos, en general malos conductores eléctricos y salvo los aceros inoxidables son materiales propensos a la corrosión, por tales motivos la industria en ocasiones utiliza aleaciones de base distinta al Fe (aleaciones no ferrosas).

Clasificación

Siendo el principal alenté de las aleaciones no ferrosas el carbono (C), se les puede clasificar según el contenido de este, dividiéndose en dos grupos principales, los aceros y las fundiciones.

Acero es la denominación que comúnmente se le da, en ingeniería metalúrgica, a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,05 y 2% en peso de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración mayor al 2% de carbono se producen fundiciones que en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

Las aleaciones conservan las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físicas y químicas, dándoles propiedades especificas dependiendo de la industria donde se aplicaran.

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Aceros

Usos y aplicaciones

Los dos componentes principales del acero se encuentran en abundancia en la naturaleza, lo que favorece su producción a gran escala. Esta variedad y disponibilidad lo hace apto para numerosos usos como la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obras públicas, contribuyendo al desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas, el acero es utilizado en todos los sectores de la industria, incluso en el aeronáutico, ya que las piezas con mayores solicitaciones (ya sea a impacto o fatiga) sólo pueden aguantar con un material como el acero.

Tratamientos

Los tratamientos del acero pueden clasificarse en dos grupos, tratamientos superficiales y tratamientos térmicos.

Los tratamientos superficiales surgen debido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmósfera o con el agua, por lo que es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de la oxidación y la corrosión, aunque muchos de los tratamientos superficiales están relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.

Los tratamientos superficiales más utilizados son los siguientes:

● Cincado: Tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico o mecánico, que consta en el recubrimiento de una pieza con un baño de cinc.

● Cromado: Tratamiento superficial por proceso de galvanoplastia, que consiste en el recubrimiento con una fina capa de cromo, en ocasiones solo con fines decorativos.

● Galvanizado: Tratamiento superficial, que consiste en cubrir un metal con otro, utilizado en la chapa de acero.

● Pavonado: Tratamiento superficial utilizado especialmente en piezas pequeñas como tornillos, consiste en la aplicación de una capa superficial de oxido abrillantado.

● Pintura anticorrosiva: Tratamiento superficial usando procesos de inmersión o aspersión, con el propósito de inhibir la oxidación y un fin estético en estructuras, automóviles, barcos, etc.

Un proceso de tratamiento térmico adecuado permite aumentar significativamente las propiedades mecánicas de dureza, tenacidad y resistencia mecánica del acero.

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Los tratamientos térmicos que pueden aplicarse al acero sin cambiar en su composición química son:

● Temple: Tratamiento térmico consistente en el rápido enfriamiento de la pieza para obtener determinadas propiedades de los materiales, comúnmente utilizado para endurecer el acero.

● Revenido: Tratamiento térmico complementario del temple, consiste en calentar el acero seguido de un enfriamiento rápido o lento según la tenacidad deseada.

● Recocido: Tratamiento térmico cuya finalidad es el ablandamiento, recuperación de estructura o eliminación de tenciones.

● Normalizado: Tratamiento térmico que se emplea para dar al acero una estructura y características, que se consideran el estado natural o inicial del material.

Además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales. Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos están aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el núcleo más blando y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al desgaste, aumentar la resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión.

Los tratamientos térmicos que pueden aplicarse al acero cambiando su composición química son:

● Cementación: El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.

● Nitruración: Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza.

● Cianuración: Endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico.

● Carbonitruración: al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos, siendo necesario realizar un temple y un revenido posterior.

Entre los factores que afectan a los procesos de tratamiento térmico del acero se

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