El acero es una aleación compuesta principalmente de hierro (Fe) y carbono (C), pero sus propiedades pueden mejorarse significativamente mediante la adición de otros elementos químicos en pequeñas proporciones. Estos elementos adicionales se denominan aleantes y su propósito es modificar las características mecánicas, térmicas, químicas y estructurales del acero.
Cada uno de estos elementos tiene un papel específico en la mejora de las propiedades del acero. La combinación y las proporciones correctas de estos aleantes determinan el tipo de acero y sus aplicaciones específicas, desde aceros inoxidables hasta aceros de alta resistencia y herramientas de corte.
1. Carbono (C)
- Función: Es el elemento aleante primario en el acero.
- Propiedades mejoradas: Aumenta la dureza y la resistencia a la tracción. Sin embargo, un contenido de carbono excesivo puede hacer que el acero sea más frágil y menos dúctil.
- Por qué: El carbono forma carburo de hierro (Fe₃C), que refuerza la estructura del acero, pero también puede aumentar la tendencia a la fragilidad si su contenido es demasiado alto.
2. Cromo (Cr)
- Función: Es fundamental para los aceros inoxidables.
- Propiedades mejoradas: Mejora la resistencia a la corrosión, la dureza y la resistencia al desgaste.
- Por qué: El cromo forma una capa pasiva de óxido de cromo en la superficie del acero, que actúa como una barrera contra la corrosión. También contribuye a la formación de carburos que aumentan la dureza.
3. Níquel (Ni)
- Función: Se utiliza en aceros inoxidables y aceros de alta resistencia.
- Propiedades mejoradas: Aumenta la tenacidad, la ductilidad y la resistencia a la corrosión.
- Por qué: El níquel estabiliza la fase austenítica (una estructura cristalina que es dúctil y tenaz) y mejora la resistencia del acero a la corrosión, especialmente en ambientes ácidos.
4. Molibdeno (Mo)
- Función: Se utiliza en aceros aleados y aceros inoxidables.
- Propiedades mejoradas: Mejora la resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes salinos, y aumenta la dureza y la resistencia al calor.
- Por qué: El molibdeno refuerza los efectos del cromo y el níquel, especialmente en la resistencia a la picadura y la corrosión por grietas en aceros inoxidables. También forma carburos que aumentan la dureza a alta temperatura.
5. Vanadio (V)
- Función: Se utiliza en aceros de alta resistencia y herramientas.
- Propiedades mejoradas: Aumenta la resistencia a la tracción, la dureza y la resistencia al desgaste.
- Por qué: El vanadio forma carburos muy duros y finos que inhiben el crecimiento de los granos en la microestructura del acero, mejorando así su resistencia y dureza.
6. Manganeso (Mn)
- Función: Es un desoxidante y desulfurante que también mejora las propiedades mecánicas.
- Propiedades mejoradas: Incrementa la dureza y la resistencia a la tracción, y mejora la templabilidad.
- Por qué: El manganeso mejora la templabilidad del acero, lo que significa que puede endurecerse más profundamente. También neutraliza el azufre, que puede causar fragilidad.
7. Silicio (Si)
- Función: Actúa como desoxidante y se utiliza en aceros eléctricos.
- Propiedades mejoradas: Aumenta la resistencia, la elasticidad y la dureza.
- Por qué: El silicio refuerza la matriz ferrítica del acero, mejorando su resistencia sin sacrificar la ductilidad. También reduce la permeabilidad magnética en aceros eléctricos.
8. Titanio (Ti)
- Función: Se utiliza en aceros inoxidables y aceros de alta resistencia.
- Propiedades mejoradas: Previene la corrosión intergranular y mejora la resistencia a altas temperaturas.
- Por qué: El titanio se une al carbono y al nitrógeno, evitando que se formen carburos de cromo en los bordes de los granos, lo que puede llevar a la corrosión intergranular.
9. Cobre (Cu)
- Función: Se añade para mejorar la resistencia a la corrosión atmosférica.
- Propiedades mejoradas: Aumenta la resistencia a la corrosión y mejora la durabilidad en ambientes expuestos.
- Por qué: El cobre forma una pátina protectora en la superficie del acero, que protege contra la corrosión atmosférica.
10. Azufre (S) y Fósforo (P)
- Función: A menudo se consideran impurezas, pero se pueden añadir en cantidades controladas para mejorar ciertas propiedades.
- Propiedades mejoradas: En pequeñas cantidades, el azufre mejora la maquinabilidad, y el fósforo puede aumentar la resistencia.
- Por qué: El azufre forma inclusiones que actúan como puntos de rotura, facilitando el mecanizado. El fósforo refuerza la resistencia, aunque en exceso puede aumentar la fragilidad.
