Tipos de metales: Clasificación, propiedades y aplicaciones industriales

Clasificación de metales

Diversos metales para aplicaciones específicas. Extraídos de minerales (minería) en proceso industrial a gran escala. Antes: propiedades mecánicas comunes: dureza, resistencia fatiga (estrés repetido), ductilidad, maleabilidad. Atribuidas a defectos/imperfecciones estructura cristalina.

Por contenido en hierro

Forma común clasificar. Metales con hierro = férricos (ferrosos). Hierro aporta propiedades magnéticas y propensión a corrosión con humedad. Sin hierro = no férricos. Sin propiedades magnéticas. Ej: aluminio, plomo, latón, cobre, zinc.

Por estructura atómica

Según tabla periódica: alcalinos, alcalinotérreos, metales transición (mismo grupo → comportamiento similar reacciones → propiedades químicas similares).

Por comportamiento magnético

Reacción a imanes. Ferromagnéticos: atraen fuerte. Paramagnéticos: interacción débil. Diamagnéticos: repulsión débil.

Factores selección metal

• Punto fusión
• Coste, maquinabilidad
• Espacio disponible
• Factor seguridad suficiente
• Coeficiente temperatura
• Densidad
• Conductividad térmica/eléctrica

Principales metales y aleaciones

Hierro (Iron)

5% corteza terrestre = hierro. Parte de civilización. Hierro puro = inestable; reacciona O₂ → óxido. Extraído alto horno → arrabio (pig iron). Refinable a hierro puro. Mayormente → aceros/aleaciones. Metales férricos ~90% manufacturados.

Hierro puro: más fuerte pero sin propiedades requeridas. No resiste corrosión (propiedad básica). Evitar corrosión = coste/energía extra. Muy pesado (alta densidad) → estructuras difíciles. Solución: añadir carbono → acero al carbono (hierro + carbono límite especificado). Más fuerte + otras características.

Acero (Steel)

Alta resistencia tracción, alta relación resistencia/peso → excelente material construcción. Componentes menores y fuertes. Muy duradero: dura más, resiste factores externos. Dúctil: conformable sin perder propiedades. Por contenido carbono: 3 categorías.

Clasificación acero al carbono

Bajo carbono (Low carbon / Mild steel) - ≤0,25% C

Tubería presión moderada. Construcción: barras refuerzo, vigas I. Aplicaciones gran cantidad acero sin conformar. Ej: cascos barcos.

Medio carbono (Medium carbon) - ~0,25-0,6% C

Alta resistencia tracción y ductilidad. Engranajes, ejes, ruedas/rieles ferroviarios, vigas edificios/puentes.

Alto carbono (High carbon) - >0,6% C

Más frágil y duro. Cinceles, herramientas corte (dureza, resistencia desgaste). Prensas, brocas.

Acero aleado: elementos añadidos mejoran propiedades. Cr (corrosión), Mn (endurecibilidad, resistencia tracción).

Acero aleado (Alloy steel)

Múltiples elementos añadidos: Mn, Cu, Si, Ti, Ni, Al en distintas proporciones. Mejor: endurecibilidad, resistencia corrosión, soldabilidad, ductilidad, conformabilidad. Usos: rodamientos, resistencias, motores, muelles, tuberías, engranajes.

Acero inoxidable (Stainless steel)

Alto Cr → 200x más resistente corrosión que acero dulce. Utensilios cocina, tuberías, equipamiento dental/quirúrgico. No requiere recubrimiento; acabado atractivo.

Acero herramientas (Tool steel)

Herramientas corte/taladro (alta dureza). Contiene: Mo, V, Co, W como elementos constituyentes.

Metales no férricos

Aluminio

Mineral bauxita. Ligero, fuerte, buenas propiedades. Metal más extendido: durabilidad, ligereza, resistencia corrosión, conductividad eléctrica, aleable, no magnético, fácil mecanizado.

Cobre

No se encuentra puro en naturaleza. Extraído/fundido de mineral. Mejor conductor (tras plata) → circuitos eléctricos. Utensilios cocina (excelente conductividad térmica).

Plomo

Resistente corrosión, muy maquinable. Antidetonante gasolina, tuberías, pintura (algunos casos). Munición, baterías coche, protección radiación, vainas cables, contrapesos.

Latón (Brass)

Aleación Cu-Zn proporciones según propiedades eléctricas/mecánicas requeridas. Puede contener Al, Pb, Mn. Baja fricción: fontanería, instrumentos musicales, rodamientos, cerraduras, herramientas, accesorios. Seguridad: evita chispas → entornos inflamables.

Titanio

Ligero y fuerte. Alta estabilidad térmica (hasta 480°C). Aeroespacial, militar, médico (resistencia corrosión). Químico, artículos deportivos.

Bronce

Aleación Cu-Sn (no Zn). Puede llevar Mn, P, Si, Al. Duro, frágil, resiste fatiga. Buena conductividad térmica/eléctrica y resistencia corrosión. Espejos, reflectores, conectores eléctricos, piezas sumergidas, accesorios navales.

Zinc

Médico/industrial. Principal: galvanizar acero (protección corrosión). Fundición a presión (die casting) para eléctrico, ferretería, automoción. Bajo potencial electroquímico → aplicaciones marinas: protección cátodica (ánodos Zn sacrificados protegen válvulas, tanques, tuberías).

Conclusión

Metales: indispensables, parte civilización. Explicados: férricos/no férricos, clasificaciones, propiedades, aplicaciones.