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Introducción a los Materiales Ferrosos

Los materiales férricos son aquellos cuyo componente principal es el hierro, pudiendo presentar además otros elementos tanto metálicos como no metálicos. En la actualidad, el consumo industrial de estos materiales representa más del 90% del consumo total de materiales metálicos, debido a su resistencia y a su coste de obtención relativamente bajo.

Elhierro comenzó a ser utilizado por los Hititas hacía el año 1.700 a.C., reemplazando rápidamente al bronce como principal material metálico. La mayor ventaja del hierro sobre el bronce residía en el hecho de que los filones para extraer el mineral eran mucho más abundantes y por tanto más económicos en comparación con el bronce, además de tratarse de un material más resistente y duradero, no sernecesaria aleación alguna y constituir un material admirable para la fabricación de sierras, hachas, clavos, etc. Era, sin embargo, mucho más difícil de trabajar y nunca se logró obtener una temperatura suficientemente elevada durante los tiempos prehistóricos para fundir el hierro en molde. Hacía el año 600 a.C., los Celtas descubrieron los procesos de cementación, aporte de carbono al hierro,para darle mayor dureza y temple.

Hacía el año 700 d.C., surge un nuevo tipo de horno, denominado forja catalana, el cual consistía en una pequeña chimenea (de ~1.50 m de altura y 0.6 m de diámetro interior), que se cargaba con carbón vegetal y mineral de hierro. La combustión, forzada por aire a presión introducido por la parte inferior mediante un fuelle, permitía alcanzar elevadastemperaturas, reduciéndose importantes cantidades de hierro. Sin embargo, no se llegaba a fundir el hierro, y el producto obtenido era una masa pastosa que tenía que ser mejorada mediante golpes, dando lugar a un material de color negro mate, de buenas características mecánicas y resistencia a la oxidación ambiental, que se conoce como hierro forjado.

A partir del año 1.300 d.C., comienzan a utilizarsehornos similares a la forja catalana, pero de mayores dimensiones y con mejores sistemas de introducción de aire. De esta forma, el mineral de hierro permanecía más tiempo en contacto con el carbón y se alcanzaban mayores temperaturas, lo que permitía que éste absorbiera una mayor cantidad de carbono, reduciéndose el punto de fusión del metal, el cual se obtenía fundido. Este material fundido, quese depositaba en el fondo del horno, es el denominado hierro colado, que podía ser fundido de nuevo y moldeado, pero que admitía muy mal las deformaciones por ser un material duro y frágil, debido precisamente a su elevado porcentaje en carbono.

Para evitar estos inconvenientes se procedía a transformar el hierro colado en hierro fundido colocándolo en un horno de carbón vegetal y someterlo auna corriente de aire para que se oxidara parte del carbono y así reducir su porcentaje. Se obtenía así un material más dúctil y resistente, que posee una gran capacidad de conformación.

Este método era muy laborioso y costoso y fue reemplazado hacía finales del siglo XVIII por el procedimiento denominado pudelaje. Este procedimiento era mucho más rápido y eficaz, y consistía en introducir elhierro colado en un horno de reverbero. Al perder carbono el hierro colado se transformaba en una masa pastosa de hierro y escoria, la cual se eliminaba posteriormente mediante forja. El horno de reverbero consiste en un horno de dos cámaras, en una se produce la combustión, y el calor producido se refleja en el techo sobre la segunda cámara donde se encuentra el hierro colado. De esta forma elhierro colado no está en contacto con el carbón.

El siguiente paso fue dado por H. Bessemer a mediado del siglo XIX con la invención del primer convertidor para la obtención de aceros, y que será estudiado posteriormente.

El hierro

El elemento químico hierro forma parte de la corteza terrestre en un porcentaje del 5%, siendo el segundo metal más abundante tras el aluminio, aunque no se...
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