Aleaciones ferrosas: características, tipos, ejemplos
Las aleaciones ferrosas son todas aquellas que contienen al hierro como elemento principal. Aquí la palabra ‘ferrosas’, presenta una connotación diferente a lo convencional: no tiene nada que ver con el estado o número de oxidación del hierro. Por lo tanto, no se habla del hierro como ion Fe2+, sino como átomos neutros unidos gracias al enlace metálico.
En las aleaciones ferrosas tenemos cristales de hierro que definen materiales metálicos con infinidad de propiedades mecánicas. Dentro de estos cristales, ya sea en sus redes atómicas, o en sus huecos o intersticios, pueden colarse átomos de otros elementos. Cuando se tratan de átomos de carbono, hablamos de los aceros.
Los aceros son por lejos las aleaciones ferrosas más transcendentales. Los hay dulces, medios, o altos en carbono. Asimismo, tenemos aceros inoxidables, que a su vez se clasifican en tres clases: austenita, ferrita y martensita, cada una con estructuras cristalinas y composiciones propias.
Entre las aleaciones ferrosas también se cuentan aquellas derivadas de la mezcla entre el hierro y otro metal (cromo, vanadio, níquel, tungsteno, etc.), y aquellas que se obtienen cuando el hierro se mezcla con otros elementos no metálicos a parte del carbono (silicio, fósforo y boro).
Índice del artículo
- 1 Características de las aleaciones ferrosas
- 2 Tipos de aleaciones ferrosas
- 3 Ejemplos de aleaciones ferrosas
- 4 Referencias
Cada una de las aleaciones ferrosas posee sus propias características distintivas. Sin embargo, como la base elemental es la misma, el hierro, la gran mayoría comparten algunas características en común. Entre ellas podemos mencionar las siguientes:
-Son más resistentes a la corrosión. Debido a que el hierro está acompañado de otros elementos, estos son capaces de formar una superficie que lo proteja de la oxidación y de las condiciones externas de humedad o salinidad.
-Sus coloraciones son grisáceas o plateadas.
-Presentan porcentajes de carbono que oscilan entre 0.2% a 2%. Sin embargo, algunas aleaciones, tales como las fundiciones grises o blancas, albergan todavía más carbono (2.5-4%).
-Además del carbono, se les adicionan fósforo, silicio y boro, dependiendo de cuáles sean sus aplicaciones finales.
-Contienen cantidades apreciables (10% o más) de cromo, manganeso o níquel.
-Muestran mejores resistencia y tenacidad en comparación al hierro metálico.
-Muchas aleaciones ferrosas exhiben propiedades magnéticas.
Al haber tantas aleaciones ferrosas, es probable encontrar características altamente exclusivas para alguna de ellas. Por ejemplo, el ferrocerio, una aleación entre el hierro y cerio (Fe-Ce), exhibe piroforicidad, lo que significa que es muy propensa a generar chispas ardientes cuando se le somete a grandes tensiones o golpes.
Como tal no existe una marcada clasificación para todas las aleaciones ferrosas. Sin embargo, aquí se dividirán en tres tipos en función de la mezcla de sus elementos metálicos o no metálicos.
Las aleaciones hierro-carbono son el corazón de las aleaciones ferrosas, pues constituyen varios tipos de aceros (dulces, medios, altos en carbono, inoxidables). Además de los aceros, estas mezclas abarcan las fundiciones grises y blancas, las cuales son todavía más ricas en carbono, y presentan propiedades mecánicas diferentes a las de los aceros.
Las aleaciones hierro-metal son aquellas que se obtienen cuando se mezclan el hierro con otros metales. Entre ellos podemos mencionar: cobre, níquel, niobio, vanadio, manganeso, cromo, molibdeno, aluminio, magnesio, tungsteno, titanio y uranio. Cada una de estas aleaciones tendrá composiciones oscilantes expresadas en porcentajes.
El amplio número de metales con que se alea el hierro ofrece un panorama de lo variopinta que es su metalurgia. Además de esto, cabe mencionar que los aceros también tienen como aditivos a otros metales, por lo que resultan siendo aleaciones hierro-metal-carbono. Se coloca de último al carbono, ya que es el elemento que se encuentra en menor proporción.
El hierro no solo se alea con el carbono. También puede formar aleaciones con otros elementos no metálicos, tales como el silicio (Fe-Si), fósforo (Fe-P), nitrógeno (Fe-N) y boro (Fe-B). Al igual que como sucede con las aleaciones hierro-metal, estas pueden adicionarse a los aceros para dotarlas de propiedades o características específicas.
Por ejemplo, las aleaciones Fe-B se agregan a los aceros para incrementar su templabilidad, y así endurecer sus interiores.
A lo largo de los apartados anteriores se han ofrecido ejemplos de varias aleaciones ferrosas. Algunas de ellas se enlistarán a continuación, seguidas de una breve descripción.
Como su nombre por sí solo indica, es una aleación de hierro y aluminio, Fe-Al. Se puede visualizar como un aluminio fortalecido, o un hierro emblandecido, todo dependiendo de las proporciones de Fe o Al. Las aleaciones ferroaluminios tienen bajos puntos de fusión, y se utilizan como agente reductor en los aceros.
Aleación de hierro y cromo, Fe-Cr, cuya composición en cromo suele ser superior al 50%. Por lo tanto, esta aleación es rica en cromo, por lo que se utiliza como fuente de este metal para la producción de aceros inoxidables.
Aleación de hierro y manganeso, Fe-Mn, usado en la industria de los aceros para desoxidarlos. Se obtiene calentando los óxidos de sus respectivos metales, MnO2 y Fe2O3, en presencia de coque como agente reductor.
Aleación de hierro y molibdeno, Fe-Mo, utilizado en la producción de aceros con alta resistencia a la corrosión. Nótese cómo muchas de las aleaciones ferrosas de tipo hierro-metal terminan siendo fuentes de átomos metálicos para los cristales de los aceros.
Al igual que el ferromolibdeno, el ferroniobio, Fe-Nb, tiene una alta composición de niobio (mayor a 50%) y se utiliza en la producción de aceros con alta resistencia a la corrosión.
Aleación de hierro y silicio, Fe-Si, que se prepara mezclando sílice con coque y hierro. Se utiliza para la producción de aceros destinados para aplicaciones eléctricas. Asimismo, sirve como agente reductor para la producción industrial de silicio o de metales a partir de sus menas, y también se usa para la producción militarizada de hidrógeno.
Aleación de hierro y uranio, Fe-U, cuya composición de uranio oscila entre el 35 y 50%. Actualmente no presenta demasiados usos, ya que sus sólidos funden a bajas temperaturas (inferiores a 1000 ºC), por lo que se reservan para pocas aplicaciones, tales como en herramientas de corte.
Finalmente, la aleación de hierro y fósforo, Fe-P, compuesta por fosfuros de hierro, se utiliza como una excelente fuente fósforo para la producción de polvo de acero inoxidable. Cuando se agrega al hierro fundido incrementa su fluidez. Y además, se utiliza como un agregado para robustecer los concretos y cementos.
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