Los metales y sus aleaciones

Los metales y las aleaciones poseen muchas propiedades útiles en ingeniería, esto implica una extensa gama de aplicaciones en diseños de ingeniería.
El hierro y sus aleaciones (principalmente el acero) representan aproximadamente el 90% de la producción mundial de metales, fundamentalmente debido a la combinación de su buena resistencia, tenacidad y ductilidad con su relativo bajo costo.
Lasaleaciones basadas en el hierro se llaman aleaciones ferrosas, y las basadas en los demás metales se denominan aleaciones no ferrosas.

1. Producción de hierro y acero
La mayoría del hierro se extrae de los minerales en grandes hornos. En el alto horno el coque (carbón) actúa como un agente reductor para reducir los óxidos de hierro (principalmente, Fe2O3) a hierro (fundición lenta) que contieneaproximadamente un 4% de Carbono junto con algunas impurezas.
El arrabio del alto horno se transfiere normalmente en estado líquido a un horno de fabricación de acero.
Acero
Es una aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación
Se fabrican mediante técnicas de extracción, afinación, aleación y conformación relativamente económicas.Son aleaciones hierro-carbono con concentraciones apreciables de otros elementos aleantes, existen distintas composiciones o tratamientos térmicos. Las propiedades mecánicas dependen del contenido en carbono que suele ser inferior al 1%. Los aceros más comunes se clasifican según el contenido en carbono: bajo, medio y alto. Además existen subclases de acuerdo a la concentración de otros elementosde aleación.
Los aceros al carbono: solo contienen concentraciones residuales de impurezas distintas al carbono.
Los aceros aleados: sus elementos se añaden intencionalmente en concentraciones específicas.
Aceros bajos en carbono: estos son la mayoría este tipo contiene menos de 0.25%
Son blandos y poco resistentes pero con extraordinaria ductilidad y tenacidad.
Alta resistencia y bajaaleación: contiene cobre, vanadio, níquel y molibdeno en concentraciones de 10%.
Aceros medios en carbono: tiene porcentajes comprendidos entre 0.25 y 0.6%. Se utilizan para fabricar ruedas y raíles de trenes, engranajes, cigüeñales y otros componentes estructurales que necesitan alta resistencia mecánica, resistencia al desgaste y tenacidad.
Aceros altos en carbono: normalmente contienen entre 0.60y 1.4% son duros, resistentes y menos dúctiles que los otros aceros. Estos casi siempre son herramientas de corte como cuchillos, navajas, muelles e hilos de alta resistencia.
Aceros inoxidables: resisten la corrosión (derrumbe) en muchos ambientes. El cromo es el principal elemento concentrado con 11%. Este tipo de acero es muy versátil.
Los aceros inoxidables se clasifican en función de lamicro estructura constituyente: martensitica, ferritica o austenitica.

1.2 Diagrama de Fase Carbono de Hierro-Hierro
Las aleaciones de hierro y carbono tienen desde una pequeña cantidad 0.03% a un 1.2% de carbono, y de un 0.25% a un 1% de manganeso y menores cantidades de otros elementos reciben la denominación de “Aceros Ordinarios Al Carbono o De Bajo Carbono”.

En este diagrama se muestranlas fases presentes en las aleaciones hierro-carbono enfriadas muy lentamente, a varias temperaturas y composiciones de hierro con carbono hasta del 6.6%.

Fases Solidas en el Diagrama de Fases Fe-Fe3 C
Contiene las siguientes fases solidas:

• Ferrita
• Ausentita
• Cementita
• Ferrita

Ferrita α
Ferrita α: La ferrita (o hierro alfa) es, en metalurgia una de las estructuras molecularesdel hierro. Tiene propiedades magnéticas, a diferencia de la austenita. Se emplea en la fabricación de: imanes permanentes aleados con cobalto y bario; en núcleos de inductancias y transformadores con níquel, zinc o manganeso.
Las ferritas son materiales cerámicos ferromagnéticos, compuestos por hierro, boro y bario, estroncio o molibdeno.
Las ferritas tienen una alta permeabilidad magnética,...