Aleación: concepto, propiedades, tipos, ejemplos
¿Qué es una aleación?
Una aleación es una sustancia metálica formada por la mezcla de por lo menos un metal con uno o más metales o elementos no metálicos. Las aleaciones son ejemplos típicos de soluciones sólidas, en las que el metal que se encuentra en mayor proporción actúa como el solvente y los demás componentes como solutos.
Las aleaciones se conocen desde hace siglos. Las primeras aleaciones descubiertas y utilizadas fueron el latón y el bronce. La primera es una mezcla entre cobre y cinc, mientras que la segunda está formada por cobre y estaño.
Hoy en día, las aleaciones se pueden encontrar por todas partes. Desde los tubos estructurales que forman el esqueleto de los edificios modernos, hasta en los aviones y en las naves espaciales más avanzadas.
Propiedades de las aleaciones
A continuación, se presentan algunas propiedades importantes de las aleaciones, junto con algunos ejemplos.
Punto de fusión
La mayoría de los metales se caracterizan por tener puntos de fusión altos, y lo mismo aplica para la gran mayoría de las aleaciones. Sin embargo, hay algunas aleaciones particulares que tienen puntos de fusión mucho menores incluso que cualquiera de sus componentes por separado. Este es el caso de las aleaciones fusibles o de bajo punto de fusión.
Algunas incluso tienen puntos de fusión tan bajos que son líquidas a temperatura ambiente.
Conductividad eléctrica
Al igual que los metales que los componen, las aleaciones tienen buena conductividad eléctrica.
Conductividad térmica
Al estar formadas principalmente por metales, las aleaciones también tienen buena conductividad térmica.
Ductilidad
La ductilidad es otra propiedad que se puede ajustar al gusto por medio de aleaciones. Esta propiedad se refiere a la capacidad de transformar a un material en hilos o alambres sin romperse. Muchas aleaciones tienen mejor ductilidad que los metales por separado.
Resistencia a la corrosión
La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables y de otras aleaciones es una de sus características más importantes. Esto es especialmente útil para aplicaciones en las que el material está expuesto al medio ambiente o a sustancias corrosivas.
Tenacidad
La tenacidad es la capacidad que tiene un material de absorber impactos sin romperse. Muchas aleaciones utilizadas para la fabricación de piezas de herramientas como brocas de taladros, martillos y clavos poseen una alta tenacidad.
Dureza
Muchos metales puros son bastante blandos, pero algunas de sus aleaciones pueden formularse para obtener materiales con durezas impresionantes. Las aleaciones de carburo de tungsteno son un buen ejemplo de aleaciones extremadamente duras.
Tipos de aleaciones
Las aleaciones se pueden clasificar según el número de componentes de los cuales están formadas y también según el tipo de elementos de los cuales están compuestas.
Según el número de componentes:
- Aleaciones binarias: estas están formadas por tan solo dos componentes. Uno es el metal base que hace las veces de solvente sólido, mientras que el otro se denomina aleante.
- Aleaciones ternarias: son aquellas que contienen tres componentes, es decir, un metal base y dos componentes aleantes.
- Aleaciones cuaternarias: como su nombre lo indica, estas están formadas por cuatro componentes: un metal base y tres aleantes.
- Aleaciones complejas: todas las demás aleaciones que contienen más de cinco componentes se denominan aleaciones complejas.
Según el tipo de componentes:
Dependiendo de la clase de metales que las conforman, las aleaciones pueden ser ferrosas o no ferrosas:
- Aleaciones ferrosas: son aquellas que contienen hierro como metal o componente principal. Las aleaciones ferrosas, a su vez, se dividen en aceros al carbón y aleaciones de acero.
- Aleaciones no ferrosas: estas son las aleaciones que no contienen hierro en ninguna proporción. Las aleaciones fusibles que mencionamos anteriormente normalmente son aleaciones no ferrosas.
Ejemplos de aleaciones
1. Acero de herramienta
Es una aleación ferrosa que se utiliza desde hace décadas para fabricar herramientas o piezas de herramientas que deben soportan muchas fuerzas y fricción.
2. Latón
Esta es una aleación entre cobre y cinc. Esta aleación posee un agradable color dorado y es muy resistente a la corrosión, incluso en presencia de sales, por lo que se utiliza mucho en grifería y en piezas metálicas para barcos.
3. Oro blanco
Es una mezcla de oro, cinc, cobre y níquel que se suele utilizar como un sustituto menos costoso que el oro puro en la elaboración de joyas.
4. Metal de Wood
Esta es una aleación cuaternaria que contiene bismuto como metal base y plomo, estaño y cadmio como aleantes. Es una aleación que funde a 70ºC por lo que se utiliza en soldaduras, también como válvulas fusibles en sistemas de seguridad antiincendios y más.
5. Bronce
Es una de las aleaciones más antiguas. Está formada por cobre y estaño en diferentes proporciones. Tiene un color un poco más rojizo que el latón y se utiliza mucho en la fabricación de instrumentos musicales, de piezas ornamentales y de esculturas.
6. Acero de alta velocidad (HSS)
Este una versión mejorada de acero de herramienta que contiene aleaciones con tungsteno, molibdeno, cromo, vanadio y cobalto. Son aleaciones extremadamente duras que se suelen utilizar en brocas de corte y sierras.
7. Electro
Es una aleación binaria natural entre oro y plata que se solía utilizar con mucha frecuencia en la fabricación de monedas.
8. Ferrovanadio
Es una aleación de hierro con vanadio que es muy dura y muy resistente a la corrosión. A pesar de su dureza, es un material muy frágil que suele triturarse hasta un polvo fino que se agrega a otras aleaciones como agente aleante.
9. Peltre
Este es un ejemplo de una aleación cuaternaria formada por estaño, cobre, plomo y antimonio. Se usaba para la fabricación de vajillas y recipientes para alimentos.
10. Ferroaluminio
El ferroaluminio es un tipo de 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 mantener su fuerza a altas temperaturas.
11. Galinstano
Es una aleación fusible que se derrite a -19ºC. Se utiliza en muchas aplicaciones principalmente como reemplazo del mercurio en los termómetros y en baños térmicos.
12. Hierro SG
También se denomina hierro con grafito esferoidal. Es un tipo de aleación 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.
13. Metal de Rose
Este es otro ejemplo de aleaciones fusibles que se utilizan como soldaduras de bajo punto de fusión.
14. Duraluminio
Contiene aluminio como elemento principal y magnesio, manganeso, silicio y cobre como aleantes que le proporcionan una dureza superior sin comprometer la ligereza que caracteriza al aluminio.
15. Ferrotitanio
Es una aleación entre hierro y titanio que contiene entre 15% y 45% de titanio. Se utiliza mucho como agente aleante para la fabricación de distintos tipos de acero.
16. 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.
17. Amalgama
Utilizada durante años por los odontólogos como calza para los dientes, esta aleación está formada por la disolución de metales como cobre, oro cinc y estaño en mercurio líquido.
18. Magnalio
Esta es una aleación muy liviana, dura y resistente formada entre magnesio y aluminio que se utiliza con frecuencia para la fabricación de rines de lujo para automóviles.