Punto de fusión de las aleaciones de acero

En pocas palabras, el punto de fusión del acero, por ejemplo, es la temperatura a la que comienza a cambiar de un estado sólido a un líquido. A esta temperatura particular del punto de fusión, ambas fases de la sustancia están en equilibrio. Por lo tanto, para completar la transición de sólido a líquido, es necesario pasar aún más el calentamiento a través de la sustancia. El punto de fusión también se ve afectado por la presión, y adquiere un valor menor a medida que aumenta la presión. Por lo tanto, las sustancias sólidas (consideremos nuevamente el punto de fusión del acero) se licúan más fácil y rápidamente cuando se calientan a mayores presiones. Esto ocurre porque la presurización promueve y fortalece el movimiento de las moléculas y su posterior inestabilidad, que caracterizan el estado líquido de una sustancia.

Con el fin de mantener la uniformidad en la comunicación técnica, el punto de fusión nominal siempre corresponde a 1 atmósfera (100 kPa).

Simetría molecular

Desde el principio, la gente se dio cuenta de que había un vínculo entre el punto de fusión y la presión. Thomas Carnelly logró asociar la simetría molecular con un punto de fusión más alto después de examinar miles de compuestos diferentes en 1882. Esto se debe a que las estructuras simétricas pueden dispersar la fuerza de movimiento entre más nudos adyacentes y, por lo general, se caracterizan por una mayor fuerza de atracción. Hoy en día, ahora es posible predecir el punto de fusión de los aceros aleados, que nunca antes se había probado en la práctica. Estas predicciones se basan en un conjunto de datos. Corresponden a la estructura molecular del material y a cómo la amplitud de las oscilaciones térmicas le afecta a medida que aumenta la temperatura. Por ejemplo, otra cosa que puede afectar el punto de fusión de las aleaciones de acero y otros metales son las impurezas que contienen.

¿Por qué es importante el punto de fusión?

Para los fabricantes de acero y metalúrgicos, el punto de fusión y el rango son números importantes a considerar. Determinar el proceso de forjado, recocido (tratamiento térmico) y termoformado. Para los diseñadores y otras disciplinas de ingeniería, el punto de fusión es de poco valor. La integridad estructural de la pieza se ve comprometida antes de que alcance su punto de fusión. Esto se debe a que la resistencia a la tracción y la rigidez se ven afectadas negativamente por el aumento de las temperaturas.

Sin embargo, cada ingeniero puede utilizar el punto de fusión de una gama de acero como prueba para averiguar, por ejemplo, si una viga de acero es pura y hasta qué punto. Las impurezas causan defectos en la estructura molecular, por lo que el acero de mala calidad tiende a exhibir un amplio rango de fusión. Por otro lado, el acero puro tiene un rango de fusión estrecho, que es fácil de observar y evaluar.

Torres gemelas

Los ingenieros estructurales y los teóricos de la conspiración han pasado mucho tiempo tratando de encontrar el punto de fusión de los marcos de acero utilizados en las torres gemelas. Muchos creían que el punto de fusión también podría usarse en medicina forense para probar o refutar teorías de conspiración. En este caso, se trataba de acero estructural ASTM A1510 con un punto de fusión de 2750 OC (36 OF). Si examinamos la temperatura de la llama del combustible para aviones, entonces es de aproximadamente 1000 ° C, que no es suficiente para derretir el acero, pero sí para debilitarlo significativamente.

Punto de fusión de la aleación

El acero es una aleación de hierro y carbono que se formó como tal en el proceso de fundición. A través de la experimentación para crear algo mejor/más especializado, combinamos el acero con otros elementos como:

• níquel
• Manganeso para la fuerza
• Dureza de cromo y tungsteno o titanio
• Vanadio para la resistencia a la fatiga
• Molibdeno y cromo para resistencia a la corrosión.

La mezcla de estos elementos afecta las diversas propiedades de rendimiento físico y mecánico de las aleaciones de acero, y el punto de fusión no es una excepción. Los ingenieros prefieren utilizar propiedades estructurales cristalinas como austeníticas, martensíticas y ferríticas para inferir directamente algunas de las propiedades de las aleaciones de acero.

Contenido de carbono

En general, cuanto mayor sea el contenido de carbono del acero aleado, menor será el punto de fusión. Esto se debe a que cuantas más moléculas de carbono se unen covalentemente a las moléculas de carbono del hierro, más se modifica el campo eléctrico a nivel atómico. Esto afecta a la orientación, lo que afecta a la estructura molecular y reduce la simetría. Como resultado, las fuerzas entre las moléculas se debilitan y el punto de fusión disminuye. Se puede suponer que lo mismo se aplica a todos los elementos de aleación anteriores. Esto se refleja en el punto de fusión medio de los aceros de aleación “baja”, que son 1436 OC (2610 OF), y los aceros de alta tolerancia, que son 1415 OC (2600 OF).

El punto de fusión del hierro puro (Fe) es de 1535 °C, por lo que la aleación lo reduce como se describió anteriormente. El cromo y el molibdeno son dos de las pocas excepciones, y su presencia en realidad aumenta la temperatura de fusión de los aceros aleados. Sin embargo, esto no es determinista, ya que depende de muchos otros factores.

Tabla de rango de fusión de aleación de acero

El rango de fusión de las aleaciones de acero más utilizadas en grados Celsius y Fahrenheit.