Metales Comunes en la Industria: Propiedades, Usos y Características Clave

Introducción: qué define a un metal

Un metal es un elemento/aleación con alta conductividad eléctrica y térmica, brillo metálico, maleabilidad (laminable), ductilidad (estirable en hilos), alta temperatura de fusión y resistencia mecánica superior a polímeros/cerámicos. Existen miles de aleaciones; aquí se describen los metales y aleaciones industriales más relevantes.

Hierro y aceros (ferrosos) — la base de la industria

Hierro (Fe) — formas comerciales

• Hierro de primera fusión (pig iron): 3,8–4,7% C, Si, Mn, P, S. Frágil, no estructural. Materia prima para acería (convertidor LD, horno arco).
• Fundición (cast iron): 1,7–4,5% C + Si, Mn, P, S. Tipos: gris (grafito laminar, amortiguación, maquinabilidad), nodular/ductil (grafito esférico, tenacidad), blanco (cementita, dureza extrema), maleable (recocido). Bloques motor, cajas, frenos, tuberías.
• Hierro forjado (wrought iron): <0,08% C + escorias fibrosas. Dúctil, soldable, resistente corrosión. Barandillas, mobiliario, restauración histórica. Sustituido por acero dulce.

Aceros (Fe-C < 2%)

• Acero al carbono (carbon steel): C 0,05–1,5%. Bajo (dulce, <0,25% C: conformable, soldable, estructural), medio (0,25–0,6%: ejes, engranajes), alto (>0,6%: herramientas, muelles, cuchillas). Base barata, versátil.
• Acero aleado (alloy steel): + Cr, Ni, Mo, V, W, Mn, B. Mejora: templeabilidad, tenacidad, dureza al calor, resistencia desgaste/corrosión. Tubos petróleo (Cr-Mo), engranajes aeronáuticos (Ni-Cr-Mo), herramientas (W-Cr-V).
• Acero inoxidable (stainless steel): ≥10,5% Cr → capa pasiva Cr₂O₃. Familias: austeníticos (304, 316: no magnéticos, conformables, criogénicos, alimentación, farma), ferríticos (430: magnéticos, decorativos, escape auto), martensíticos (420, 440: templables, cuchillería, turbinas), dúplex (2205: alta resistencia + corrosión), endurecidos por precipitación (17-4 PH: aeroespacial).
• Acero para herramientas (tool steel): W, Cr, V, Mo, Co. Alta dureza/tenacidad a temperatura. Troqueles, matrices, brocas, fresas (HSS, PM).

Metales no ferrosos estructurales

Aluminio (Al) y aleaciones

Densidad 2,7 g/cm³ (⅓ acero), Pt 660 °C, alta conductividad térmica/eléctrica. Puro: blando. Aleado (Cu, Mg, Si, Zn, Mn, Li) → resistencia 200–700 MPa. Series: 1xxx (puro), 2xxx (Cu, aero), 3xxx (Mn, latas), 4xxx (Si, soldadura), 5xxx (Mg, marino), 6xxx (Mg+Si, extrusión estructural), 7xxx (Zn, aero alta resistencia), 8xxx (Li, aero). Fundición, forja, extrusión, laminado, mecanizado excelente. Transporte, construcción, envase, electricidad.

Magnesio (Mg) y aleaciones

Metal estructural más ligero (1,74 g/cm³). Aleaciones (Al, Zn, Mn, RE) → 200–350 MPa. Fundición a presión (portátiles, carcasa herramientas, auto, aero). Mecanizado fácil, inflamable en polvo/viruta fina. Protección catódica, recubrimientos.

Titanio (Ti) y aleaciones

Densidad 4,5 g/cm³, resistencia = aceros aleados, excelente corrosión, biocompatible. Ti Gr2 (puro comercial), Ti-6Al-4V (90% mercado: aero, médico, auto, marino, químico). Alta reactividad en caliente → atmósfera inerte soldadura. Coste alto.

Metales de alta conductividad / eléctricos

Cobre (Cu)

Conductividad eléctrica 100% IACS (referencia), térmica 398 W/m·K. Dúctil, maleable. Aleaciones: latón (Cu-Zn), bronce (Cu-Sn), alpaca (Cu-Ni-Zn), berilio-cobre (alta resistencia + conductividad). Cableado, transformadores, motores, intercambiadores calor, tubería agua/gas.

Plata (Ag)

Máxima conductividad eléctrica/térmica. Contactos eléctricos finos, contactos interruptores, pastas conductoras, joyería, fotografía (histórico), paneles solares, antibacteriano. Coste alto.

Oro (Au)

Inerte, no se oxida, conductividad 70% IACS, dúctil extremo (1 g → hilo 2 km). Contactos críticos (conectores aeroespaciales, semiconductores, medicina), joyería, reserva valor, electrónica fina (bonding wires).

Metales de aleación y recubrimiento

Zinc (Zn)

Pt 420 °C, frágil a Tª ambiente, dúctil 100–150 °C. Galvanizado (inmersión caliente, electrolítico) → protección catódica acero. Aleaciones fundición a presión (Zamak: Zn-Al-Cu-Mg) → carburadores, pomos, carcasa electrónica. Latón (Cu-Zn).

Níquel (Ni)

Ferromagnético, alta Tª Curie, resistencia corrosión/ácidos, base superaleaciones (Inconel, Hastelloy, Nimonic) para turbinas gas, reactores nucleares, aero. Recubrimiento decorativo/protector (Ni-Cr). Baterías (NiMH, NiCd, Li-ion NMC/NCA).

Cobalto (Co)

Similar Ni, mayor Tª Curie. Superaleaciones base Co (turbina gas, implantes), aceros rápidos (HSS-Co), carburo cementado (binder Co), imanes (AlNiCo, SmCo), baterías Li-ion (LCO, NMC). Radioactivo ⁶⁰Co: radioterapia, esterilización.

Estaño (Sn)

Bajo Pt (232 °C), blando, dúctil, no tóxico. Soldaduras (Sn-Ag-Cu, Sn-Pb histórico), recubrimiento alimentación (hojalata), aleaciones cojinetes (Babbitt: Sn-Sb-Cu), ITO (óxido indio-estaño: pantallas táctiles).

Plomo (Pb)

Denso (11,34), blando, Pt 327 °C, tóxico (restringido RoHS). Baterías Pb-ácido (automoción, UPS), blindaje radiación, soldadura blanda (fase out), contrapesos, cables submarinos.

Metales refractarios y de alta temperatura

Tungsteno (W)

Pt más alto (3422 °C), densidad 19,25 (≈ Au, U). Filamentos lámparas, electrodos TIG, contactos, blindaje radiación, aleaciones pesadas (cinética penetradores, contrapesos), carburo cementado (WC-Co: herramientas corte).

Molibdeno (Mo) — mención

Pt 2623 °C, buena conductividad, resistencia fluencia. Electrodo vidrio, hornos alta Tª, aleaciones acero (mejora templeabilidad), catalizadores.

Tantalio (Ta) — mención

Inerte químicamente (≈ Pt), alta capacitancia/volumen → condensadores electrónicos (smartphones, auto), implantes, reactores corrosivos.

Silicio (Si) — metaloide industrial

2º elemento corteza. Semiconductor intrínseco; dopado → electrónica (chips, solar). Metalúrgico (Si 98%): aleaciones Al-Si (fundición), silicones, aceros eléctricos (Si-Fe: transformadores). Bloques motor, culatas (Al-Si).

Tabla resumen: propiedades clave

Metal / Aleación	Densidad (g/cm³)	Pt (°C)	Resist. Mecánica	Conduct. Eléctrica	Aplicaciones Principales
Acero carbono	7,85	1500	Alta	Baja	Estructuras, máquina, auto, herramientas
Acero inox 304	7,9	1400	Media-Alta	Baja	Alimentación, farma, arquitectura, químico
Al 6061-T6	2,7	600	Media	40% IACS	Estructural, aero, auto, marino, consumo
Ti-6Al-4V	4,43	1660	Muy Alta	Baja	Aero, implantes, auto alta gama, marino
Cobre (ETP)	8,96	1085	Media	100% IACS	Eléctrico, térmico, tubería, antimicrobiano
Latón (CW614N)	8,4	900	Media	28% IACS	Válvulas, racores, decoración, munición
Bronce (CuSn12)	8,8	950	Alta	15% IACS	Cojinetes, engranajes, marino, artístico
Ni (puro)	8,9	1455	Media	22% IACS	Recubrimiento, baterías, superaleaciones base
W (puro)	19,25	3422	Muy Alta (Tª amb.)	30% IACS	Filamentos, electrodos, carburo, blindaje

Conclusión

La selección del metal/aleación es una decisión de ingeniería que equilibra propiedades mecánicas, físicas, químicas, fabricabilidad, coste, disponibilidad, normativa (RoHS, REACH, conflict minerals) y ciclo de vida. El conocimiento de esta "paleta metálica" permite al diseñador innovar, al comprador especificar y al fabricante producir con confianza.