Efectos de las aleaciones en el hierro y en el acero
Se añaden elementos de aleación al hierro y al acero con el objeto de modificar la estructura del cristal y la microestructura, produciendo así un cambio en las propiedades de estos materiales.
En general, el acero contiene pequeñas cantidades de elementos como el manganeso, silicio, azufre y fósforo así como rastros de cobre, estaño,aluminio y otros.
Estos elementos pueden estar presentes en la carga inicial de hierro o también pueden producirse como resultado de la chatarra de hierro que se recicla y que está contaminada con ellos.
Sin embargo, a menos que estos elementos excedan ciertos niveles, de ordinario se les tolera porque no es económico removerlos en su totalidad y, en el caso de las aleaciones de acero, de todas formas se añaden cantidades más grandes de silicio y manganeso.
El carbono es el elemento principal que afecta las características de los aceros. Como se estudió antes, incluso concentraciones muy pequeñas de carbón en el hierro pueden producir cambios importantes en la microestructura y a su vez, estos cambios tienen un efecto importante en el comportamiento mecánico y físico de la aleación res ultante.
Se hace una distinción entre aceros que contienen carbono y cantidades pequeñas de manganeso, además de azufre y fósforo residual y aceros que contienen otros elementos de aleación, como el níquel, cromo, silicio y molibdeno.
Al primero se le llama el grupo de los aceros al carbón “simples”, mientras que al segundo se le conoce como el de los aceros de aleación. También se puede clasificar a los aceros de aleación como de alta o baja aleación, en base al contenido total de elementos de aleación como sigue:
Aleación baja: Menos de 10% de elementos de aleación
Aleación alta: Más de 10% de elementos de aleación
Los elementos de aleación realizan muchas funciones cuando se les añade al hierro o el acero. En general, se pueden resumir estas funciones como sigue:
– Los elementos de aleación forman una solución sólida con el hierro que produce un incremento de la resistencia en la solución sólida y un aumento de resistencia a la corrosión. Los ejemplos incluyen carbono, cromo, manganeso, níquel, molibdeno, silicio y cobalto.
– Los elementos de aleación se combinan con el carbono en el acero para formar varias aleaciones de carburo además del Fe 3C. Estos carburos imparten una dureza adicional y resistencia a temperaturas elevadas. Los ejemplos incluyen al titanio, tungsteno y vanadio.
– Algunos elementos se combinan con el oxígeno en el acero líquido, con lo que se remueve el oxígeno disuelto en el material.
Esta desoxidación produce una mejora en las propiedades mecánicas del producto final. Los ejemp los incluyen al aluminio, silicio, calcio y manganeso.
– Algunos elementos de aleación permanecen sin disolverse en el acero, formando fases secundarias que propician su maleabilidad y características de amortiguamiento. Los ejemplos incluyen el plomo, azufre y fósforo.
Fuente: Apuntes de Ciencia de materiales de la UNIDEG
