Los metales ferrosos, también conocidos como hierro metálico, son aquellos que contienen hierro en su composición química. Esto incluye muchos metales comunes y sus aleaciones.
Además del elemento hierro, los metales ferrosos incluyen metales como el cromo, el níquel, el molibdeno, el vanadio y el tungsteno.
Tabla de contenido
Los metales ferrosos tienen buenas propiedades mecánicas, pero poca resistencia y baja conductividad en comparación con sus homólogos no ferrosos. El punto de fusión de los metales ferrosos suele ser mucho más alto que el de los no ferrosos.
Los metales ferrosos se utilizan sobre todo para fabricar clavos, pernos, tornillos, bisagras, cubiertos y otros elementos de fijación metálicos.
Los metales no ferrosos son aquellos que no son magnéticos, ya sea de forma natural o por tratamiento deliberado. Se encuentran en casi todos los usos industriales del hierro y, en consecuencia, se utilizan en una gran variedad de aplicaciones industriales.
Estructura química de los metales ferrosos y no ferrosos
Todos los metales ferrosos tienen una estructura cristalina común, llamada estructura alfa, que consiste en una o más capas de octaedros.
Los octaedros están unidos por sus aristas, que forman una red en forma de panal. La disposición hexagonal de los octaedros en esta estructura se debe a las diferentes formas de disposición de los átomos de hierro.
Los metales ferrosos son un grupo de elementos con una densidad de 8,3-8,5 g/cm3, mientras que los metales no ferrosos tienen una densidad de 7,7-8,3 g/cm3.
El punto de fusión de los metales ferrosos es de unos 1.600 °C, mientras que el de los no ferrosos es de unos 1.100 °C.
El calor de fusión de los metales ferrosos es de unos 15-30 kJ/mol, mientras que el calor de fusión de los metales no ferrosos es de unos 50-70 kJ/mol.
El calor de vaporización de los metales ferrosos es de unos 150-250 kJ/mol, mientras que el calor de vaporización de los metales no ferrosos es de unos 180-250 kJ/mol.
Las propiedades de los metales ferrosos pueden verse alteradas por la adición de metales no ferrosos. Cuando se añaden metales no ferrosos, la estructura cristalina de la aleación se altera y sus propiedades también.
Por ejemplo, la adición de níquel al hierro disminuye el punto de fusión y el calor de fusión, pero aumenta el calor de vaporización.
La adición de molibdeno y wolframio al hierro disminuye el punto de fusión y el calor de fusión, pero aumenta el calor de vaporización. La adición de níquel y cromo al hierro disminuye el punto de fusión y el calor de fusión, pero aumenta el calor de vaporización.
La mayoría de los metales ferrosos son magnéticos. Los metales son ferromagnéticos cuando tienen una baja resistividad (alta conductividad).
No son ferromagnéticos cuando tienen una alta resistividad (baja conductividad). Los metales con una resistividad inferior a 10-8 Ω-cm son magnéticos.
Metales ferrosos
Ejemplos
Los más comunes son el hierro y el acero. Los metales ferrosos se definen generalmente como el hierro o el acero con un contenido de carbono superior al 2%, ya que ésta es la concentración de carbono que permitiría la formación de carbono de endurecimiento en el acero.
Hierro
El hierro es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno. El mineral de hierro es la fuente de hierro para las aleaciones. Se encuentra en la naturaleza en forma de magnetita (Fe3O4), que es el principal mineral de hierro.
Aleaciones
Hay tres tipos principales de aleaciones:
El acero templado y revenido, que es un tipo especial de acero utilizado en la construcción, las herramientas y otras aplicaciones en las que se requiere dureza.
Acero, que es el término genérico para una familia de aleaciones que contienen hierro y carbono. El contenido de carbono del acero varía mucho, dependiendo del tipo de acero y de la cantidad de tratamiento térmico que se aplique.
La mayoría de los aceros tienen entre un 0,5% y un 3,5% de carbono, según el tipo de acero.
El acero al carbono sin tratamiento térmico se utiliza en la fabricación de edificios, barcos y otros productos. Este tipo de acero es barato y fácil de trabajar.
Se suele clasificar por la cantidad de carbono presente. El de menor contenido en carbono se conoce como acero al carbono o acero estructural.
El acero al carbono puede endurecerse, templarse o tratarse de otro modo para mejorar sus propiedades.
El acero inoxidable es un tipo de acero con bajo contenido en carbono. Es más resistente a la corrosión que el acero al carbono. Generalmente se especifica por el grado de acero inoxidable (por ejemplo, 304, 304L, 316, 316L, etc.) y la cantidad de cromo.
Aplicaciones
Las aleaciones de metales ferrosos se utilizan en muchas industrias. Se utilizan en aviones, automóviles, edificios, construcción, componentes electrónicos y otros muchos productos.
Suelen utilizarse en aceros de alta resistencia, de baja aleación y de baja aleación. A continuación se enumeran algunas de las aplicaciones más comunes de las aleaciones de metales ferrosos.
Esmalte cerámico
El esmalte cerámico es una mezcla de vidrio y óxido metálico que se utiliza como revestimiento en la alfarería y otros productos cerámicos. Puede aplicarse a la cerámica de diversas formas, como la pulverización, la inmersión, el cepillado y el esmaltado.
Se utiliza para mejorar las cualidades estéticas del producto, por ejemplo, protegiéndolo contra las manchas o la decoloración, y también haciendo que la cerámica sea más fuerte y duradera.
El óxido metálico más utilizado en los esmaltes es el óxido de cerio, que proporciona la coloración brillante y translúcida de los esmaltes.
Es un óxido ferroso. El óxido de cerio suele combinarse con otros óxidos, como el de titanio, para crear un esmalte con un color específico.
Medios de grabación magnética
Los soportes de grabación magnética, como las cintas, son una forma de medio de almacenamiento de información que se utiliza para almacenar y recuperar información digital.
Esta información se almacena en los dominios magnéticos de una aleación ferrosa, lo que se conoce como revestimiento magnético.
Acero estructural
El acero estructural es un tipo de acero utilizado para construir un edificio, un puente u otra estructura. Generalmente se especifica por su contenido de carbono, que está entre el 0,2% y el 1,6%, y su tratamiento térmico, que puede ser templado y revenido.
El acero estructural se utiliza habitualmente en la construcción. Se suele fabricar con un contenido de carbono de entre el 0,3% y el 1,0%. A menudo se endurece y se templa para aumentar su resistencia.
El acero estructural es el tipo de acero más utilizado en la construcción.
Acero de baja aleación
El acero de baja aleación es un tipo de acero utilizado en la construcción de edificios y en la fabricación de maquinaria y otros productos.
Se caracteriza por su contenido en carbono, que oscila entre el 0,05% y el 0,30%, y por su tratamiento térmico, que puede ser de temple y revenido.
Se utiliza habitualmente en la fabricación de edificios y maquinaria. A menudo se endurece y se templa para aumentar su resistencia.
Acero de alta resistencia y baja aleación
El acero de alta resistencia y baja aleación es un tipo de acero utilizado en la fabricación de maquinaria y otros productos.
Se caracteriza por su contenido en carbono, que oscila entre el 0,25% y el 1,0%, y por su tratamiento térmico, que puede ser templado y revenido.
Se utiliza habitualmente en la fabricación de maquinaria. A menudo se endurece y se templa para aumentar su resistencia.
Metales no ferrosos
Ejemplos y aplicaciones
El término metal no ferroso significa que el metal no contiene hierro. Estos metales no se magnetizan, no se oxidan fácilmente y no se utilizan en la producción de acero.
El aluminio y el magnesio son los metales más utilizados. Las propiedades más importantes de los metales no ferrosos son la dureza, la ductilidad, la maleabilidad y la resistencia a la oxidación.
La resistencia a la oxidación se mide por la temperatura a la que se oxida el metal. La temperatura a la que se oxida el metal se denomina temperatura de corrosión. Los metales no ferrosos más utilizados son el aluminio, el magnesio, el titanio y el zinc.
El aluminio se utiliza en la fabricación de aviones, latas, papel de aluminio, joyas, tubos, chapas, hojas y alambres. La aleación con mayor porcentaje de aluminio es la aleación de aluminio-litio, que se utiliza en la fabricación de aviones.
El magnesio se utiliza en la fabricación de chapas, láminas e hilos, botes, tubos, láminas y joyas.
El titanio se utiliza en la fabricación de aviones, bidones, tubos, láminas, chapas y alambres. El uso más importante del titanio es la fabricación de aviones.
El zinc se utiliza en la fabricación de chapas, láminas y alambres, botes, tubos, láminas, joyas, muebles metálicos y productos metálicos.
El estaño y el plomo son los dos metales no ferrosos más importantes. El estaño se utiliza en la fabricación de latas, chapas, hojas y alambres, láminas, joyas, tubos, chapas, hojas y alambres, y tuberías.
El plomo se utiliza en la fabricación de latas, chapas, hojas y alambres, chapas, hojas y alambres, botes, tubos, láminas, joyas, muebles metálicos, tubos, chapas, hojas y alambres, y tuberías.
El níquel se utiliza en la fabricación de latas, chapas, hojas y alambres, chapas, hojas y alambres, botes, tubos, láminas, joyas, muebles metálicos, tubos, chapas, hojas y alambres, y tuberías.