Materiales ferrosos: concepto, características, tipos, ejemplos
¿Qué son los materiales ferrosos?
Los materiales ferrosos son aquellos metales cuyo componente principal es el hierro. Es decir, un material ferroso puede ser hierro puro o una aleación de hierro con otros metales.
El hierro y los demás materiales ferrosos son los metales más utilizados en todo el mundo. Los seres humanos utilizamos el hierro desde hace miles de años, y actualmente cubre casi el 95% de la producción global de metales.
Los materiales ferrosos se utilizan en un sinfín de aplicaciones, por lo que los podemos encontrar en todas partes, desde las varillas que refuerzan las columnas de nuestros hogares, hasta las herramientas que se utilizan a diario en todo tipo de industrias.
Características de los materiales ferrosos
Tienen densidades altas y altos puntos de fusión
En general, los materiales ferrosos tienen puntos de fusión bastante altos, por encima de los 1.000 °C. También suelen tener densidades muy altas, encontrándose cerca de los 8 g/cm3 la cual es 8 veces mayor que la densidad del agua.
Tienen buena resistencia mecánica
La mayoría de los materiales ferrosos tienen la capacidad de soportar grandes fuerzas sin romperse, a lo que se le denomina resistencia mecánica. Por esta razón, se utilizan mucho en construcción y para fabricar herramientas.
Son maleables
Esto quiere decir que los materiales ferrosos se pueden aplastar y deformar hasta formar láminas delgadas sin romperse.
Son buenos conductores del calor y la electricidad
Estas son propiedades comunes en todos los metales. Al ser metales o aleaciones de diferentes metales, los materiales ferrosos son buenos conductores eléctricos y térmicos.
Se pueden reciclar fácilmente
Reciclar materiales ferrosos es muy sencillo, aunque requiere mucha energía. Solo hace falta fundirlos y volverlos a forjar.
Son atraídos por los imanes
Los materiales ferrosos son ferromagnéticos, lo que quiere decir que son atraídos por los imanes. También se pueden magnetizar para fabricar imanes nuevos.
Tipos de materiales ferrosos
Los materiales ferrosos se clasifican en dos grandes grupos: el primero corresponde a los diferentes tipos de hierros, los cuales contienen principalmente hierro casi puro, y el segundo grupo corresponde a los aceros, que contienen mezclas de hierro con otras sustancias u otros metales.
Hierros
Estos son materiales ferrosos compuestos casi exclusivamente por hierro. Se pueden dividir en tres tipos diferentes:
Hierro puro
Se le dice hierro puro al hierro con más del 99,80% de pureza. Este es un material que contiene muy pocas impurezas, en las que la máxima cantidad de carbono es de apenas 0,01%.
Cuando está tan puro, el hierro es bastante blando y maleable y se oxida fácilmente. Se utiliza normalmente como base para preparar aleaciones, en la fabricación de piezas eléctricas y en la fabricación de imanes.
Hierro forjado o hierro dulce
El hierro forjado se conoce desde hace más de 200 años. Este tipo de material ferroso contiene desde 97% hasta 99 % de hierro. Tiene muy poco carbono, generalmente menos del 0,1%. El resto está formado por impurezas pulverizadas. Es bastante económico y también algo resistente a la corrosión.
Hierro fundido o fundiciones
Las fundiciones son mezclas de hierro que contienen de 2% a 4,5% de carbono y hasta 3,5% de silicio. Hay distintos tipos de fundiciones dependiendo de cuánto carbono y silicio contienen. Existe la fundición gris, blanca, el hierro maleable y el hierro SG.
Este tipo de material ferroso se utiliza mucho para el moldeado de piezas metálicas, en especial en la fabricación de sartenes de hierro fundido.
Aceros
Los aceros son otro tipo de material ferroso que consiste en aleaciones entre hierro y otros elementos. Existen muchísimos tipos de aceros con propiedades muy diversas. Algunos aceros son muy duros, otros son inoxidables, otros son muy flexibles, etc.
Los dos tipos principales de aceros son:
Aceros al carbón
Como su nombre lo indica, estas son aleaciones de hierro con carbono. En general, contienen menos del 1% de carbono, aunque los aceros de alto carbono pueden llegar a tener cerca del 2%. Los aceros al carbono son mucho más duros y fuertes que los distintos tipos de hierros mencionados anteriormente.
Aleaciones de acero
Las aleaciones de acero son mezclas entre hierro y otros metales. Dependiendo de los metales que se agregan a la mezcla y de la cantidad que se añade, se pueden obtener aceros inoxidables, aceros para herramientas de corte, aceros de alta velocidad, entre otros.
Ejemplos de materiales ferrosos
Hierro puro
Contiene muy pocas impurezas, menos del 0,2%, y es un material de color gris claro que es bastante maleable y dúctil. Además, es muy blando, así que no sirve para fabricar clavos o herramientas. Generalmente es costoso debido a su pureza.
Ferrotitanio
Es una aleación entre hierro y titanio que contiene entre 15% y 45% de titanio. Se utiliza mucho como agente aleante, ya que facilita la preparación de aceros.
Acero de herramienta
Este material ferroso es el metal que se utiliza desde hace décadas para fabricar herramientas diseñadas para soportar grandes fuerzas y mucha fricción. En muchos casos, estos materiales son aleaciones de alto carbono con otros metales.
Acero de alta velocidad (HSS)
Este es una versión mejorada del acero de herramienta, el cual contiene aleaciones con tungsteno, molibdeno, cromo, vanadio y cobalto. Son aleaciones extremadamente duras que se suelen utilizar en brocas de corte y sierras.
Ferrovanadio
Es una aleación de hierro con vanadio, la cual posee una alta dureza y es muy resistente a la corrosión.
Fundición gris
Es el material ferroso más utilizado en el mundo. Es muy económico, fácil de obtener y no requiere de un proceso de purificación complicado.
Ferroaluminio
El ferroaluminio es una aleación que contiene hierro y entre 40% y 60% de aluminio. Esta aleación se caracteriza por su resistencia a la tensión, su dureza y por soportar altas temperaturas sin perder su fuerza.
Hierro SG
También se denomina hierro con grafito esferoidal. Es un tipo de fundición que contiene pequeñas perlas (esferitas) de grafito, lo que lo hace más fluido cuando está fundido. Se utiliza mucho en la fabricación de piezas moldeadas.
Acero inoxidable
Es una aleación de hierro con distintas cantidades de carbono y por lo menos el 10,5% de cromo. Es un material bastante duro, muy brillante y muy resistente a la corrosión.
Fundición blanca
Se llama fundición blanca, ya que al romperse presenta un color blanco brillante en la fractura. Contiene entre 1,8% y 3,6% de carbono en forma de cementita o carburo de hierro. Es un material muy duro pero muy frágil, es decir, que es muy difícil rayar su superficie pero si se golpea se puede partir.
Referencias
- Arenciba G., J. (2014, 20 marzo). 3.- Metales ferrosos. Blog de Tecnología. Tomado de gobiernodecanarias.org
- BBC. (2021). Material categories and properties – Ferrous and non-ferrous metals. Tomado de bbc.co.uk
- Cardarell, F. (2008). Ferrous Metals and Their Alloys. Materials Handbook, 59–157.
- Scallan, P. (2003). Material evaluation and process selection. Process Planning, 109–170.
- ScienceDirect. (2021). Ferrous Metal – an overview | ScienceDirect Topics. ScienceDirect.com. Tomado de sciencedirect.com