Una introducción a las aleaciones metálicas 

Javier Pérez Malvido »

Monedas de plata, de cobre, tornillos, tuercas, joyas… Todos estamos familiarizados con los materiales empleados en la industria y con sus propiedades, hasta cierto punto. Si buscamos por nuestra casa materiales metálicos probablemente encontremos alguno oxidado, sabemos que la humedad corroe el hierro terminando por deteriorarlo completamente, por lo que sabios de nosotros compraremos piezas inoxidables y nos olvidaremos del problema. Todo el mundo sabe que el hierro se oxida y el acero inoxidable no. No hace falta saber más, nuestro día a día no lo exige y como consumidores quedamos suficientemente satisfechos. Pero indaguemos un poco en el mundo de las aleaciones.

Lo primero de todo: ¿qué entendemos por “aleación”?

Podemos definir una aleación como un material con propiedades metálicas (redes cristalinas, densidad elevada, ductilidad, altos puntos de fusión/ebullición…) que se compone de más de un elemento químico. Además, estos elementos pueden encontrarse en proporciones muy variables, por lo que nos encontramos con infinidad de aleaciones posibles y, cada una, con sus propiedades específicas. No obstante, uno de los elementos (metal) se encontrará en una proporción mayor y será el elemento primario.

La aleación de metales es muy importante en la actualidad, ya que es una de las principales formas de modificar las propiedades de los metales puros. Veamos el ejemplo del oro utilizado en joyería: nos encontramos con que el oro puro es demasiado blando para fabricar joyas pero, a su vez, es un metal único para este fin debido a su color característico, resistencia a reacciones químicas y facilidad de trabajo. Así, el oro es aleado con cobre y plata para formar el conocido oro de 18 quilates (75%Au, 12,5%Ag, 12,5%Cu), 7 veces más duro que el oro puro y con 10 veces mayor resistencia a la tensión.

Existen otras maneras de modificar las propiedades de un material de forma superficial, como el galvanizado, donde un metal se recubre de una capa de otro resistente a la corrosión como el Zinc (podría confundir).

¿Cómo podemos clasificar las aleaciones?

Ante la infinidad de aleaciones existentes se hace realmente necesaria una clasificación sencilla. Quizás lo más fácil puede parecer dividirlas según su elemento primario pero, ¿es realmente así?

Si quisiéramos recordar de forma aproximada las aleaciones más conocidas o si trabajáramos fundamentalmente con un determinado elemento, esto sería lo más sencillo. Por un lado tendríamos las aleaciones ferrosas (con hierro como elemento primario) y por el otro, las aleaciones no ferrosas (aleaciones de Al, Mg, Be, Ti, Ni, Co). Como curiosidad, las aleaciones de hierro, fundamentalmente los aceros, suponen más del 90% de la producción mundial de metales, debido a sus buenas propiedades de resistencia, tenacidad y ductilidad sumadas a su bajo coste (abundancia del hierro).

Las aleaciones ferrosas presentan propiedades, estructuras y métodos de preparación semejantes, pero en las no ferrosas nos encontraremos con grandes diferencias. Por ello, también podremos clasificar las aleaciones en función de su estructura, encontrando cuatro grandes grupos: aleaciones sustitucionales, intersticiales, heterogéneas y compuestos intermetálicos. Podemos considerar los dos primeros grupos como mezclas homogéneas o disoluciones sólidas (al igual que las acuosas, con soluto y disolvente).

-En las aleaciones sustitucionales, un elemento de radio atómico y características de unión similares al metal primario lo sustituirá en la red cristalina: se trata por tanto de un segundo metal aleante (soluto) con átomos que sustituyen a los de disolvente. Por lo general, son ductiles y presentan poca dureza.Tenemos el ejemplo del oro para joyería, mencionado anteriormente.

-Las aleaciones intersticiales son soluciones sólidas formadas por átomos de soluto de mucho menor radio que los átomos de disolvente. Estos pequeños átomos se cuelan entre los huecos de la red y forman enlaces covalentes con los átomos próximos del metal. Se trata por tanto de un no metal aleante (H, C, B, N, O). Estos enlaces proporcionan fuerza y dureza a la red, a la vez que disminuye su ductilidad. El ejemplo más conocido es el acero (Fe+C).

Los últimos grupos son muy diferentes: en las aleaciones heterogéneas podemos diferenciar varias fases y los compuestos intermetálicos ya no se tratan de mezclas, sino de átomos ordenados como en el Cr₃Pt, con altos puntos de fusión y gran estabilidad.

Finalmente, en la siguiente tabla se observan algunas de las aleaciones más conocidas y utilizadas en la actualidad.