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Metales ferrosos frente a metales no ferrosos: Guía completa para principiantes
La diferencia física básica entre los metales ferrosos y los no ferrosos es el hierro. Los metales ferrosos tienen hierro, mientras que los no ferrosos no. En los metales ferrosos, el contenido de hierro es alto. En los metales no ferrosos, el hierro es casi inexistente.
Ejemplos de son los metales ferrosos:
- Acero
- Acero inoxidable
- Hierro fundido
- y hierro forjado.
Ejemplos de metales no ferrosos:
- Aluminio
- Cobre
- Latón/Bronce
- Oro, plata y platino
- Titanio
Esta distinción es importante porque lo último que desea es elegir el metal equivocado para su proyecto. Su elección afecta a la durabilidad, el rendimiento y el coste a lo largo de toda la vida útil.
¿Qué son los metales ferrosos?
Para empezar, debe saber que los metales ferrosos son cualquier metal en el que el hierro sea el componente principal. El hierro constituye más del 50% del metal en peso. Este alto contenido de hierro confiere a estos metales su fuerza especial y sus características magnéticas.
Originalmente, la palabra “ferroso” procede del latín “ferrum”, que significa hierro. Por eso se escribe el símbolo químico del hierro como Fe en lugar de I. Verá esta raíz latina en todos los libros de ciencia y metalurgia que lea.
Propiedades importantes de los metales ferrosos
En primer lugar, los metales ferrosos tienen propiedades magnéticas. El contenido de hierro provoca esta característica. Estos metales se atraen fácilmente con imanes. El campo magnético alinea fácilmente los diminutos electrones del hierro. Por eso se utiliza un imán para encontrar un pequeño clavo en la tierra.
En segundo lugar, verá que estos metales tienen una buena resistencia y durabilidad. Consiguen una gran resistencia a la tracción. Esta resistencia hace que los metales ferrosos sean ideales para la construcción de edificios, grandes puentes y la maquinaria pesada que utilizamos en nuestros campos.
En tercer lugar, los metales ferrosos son más pesados y densos que los no ferrosos. El contenido de hierro aumenta el peso del metal. Además, el alto contenido de carbono hace que la mayoría de los metales ferrosos sean vulnerables a la oxidación.
Tipos comunes de metales ferrosos
Acero al carbono
El acero dulce contiene poco carbono, normalmente 0,05-0,25%. Este material es fácil de soldar, conformar y mecanizar. Por lo tanto, debe elegir acero dulce cuando necesite material estructural de uso general.
Mucha gente se pregunta en Reddit: “¿El acero al carbono es más fuerte que el hierro puro?”. Claro, es mucho más fuerte porque el carbono actúa como un pegamento que mantiene los átomos de hierro en su sitio.
Ahora bien, dicho todo esto, una pregunta habitual en Quora es: “¿Por qué mi acero al carbono se oxida tan rápido?”. En consecuencia, debes recordar que el acero al carbono no tiene la protección del cromo como el acero inoxidable. Por último, asegúrate de aplicar una capa de aceite o pintura para mantener la humedad alejada del metal.
Acero aleado 4140, 4130, 4340
El acero al carbono normal a veces no es suficiente para los coches y aviones muy rápidos. Para solucionarlo, se añaden elementos especiales como cromo, níquel y manganeso. Estos ingredientes cambian la personalidad del metal, haciéndolo más resistente al calor de un motor a reacción.
Grado 4140 tiene cromo y molibdeno. También tiene un mayor contenido de carbono, de aproximadamente 0.40%. El acero 4140 es la mejor elección para ejes y engranajes.
Grado 4130 tiene algo menos de carbono. Por ello, ofrece una buena soldabilidad. Se prefiere para estructuras aeronáuticas y jaulas antivuelco de coches de carreras, porque permite unir los tubos fácilmente con un soplete.
Grado 4340 suele llamarse el rey porque proporciona la mayor resistencia entre los aceros aleados comunes. Al añadir níquel a la mezcla, se obtiene una excelente tenacidad y resistencia al desgaste. La gente en Reddit pregunta a menudo: “¿Es mejor el 4340 que el 4140?” Claro, es mucho más duro, pero sólo asegúrese de que el tratamiento térmico 4340 correctamente.
Acero inoxidable 304, 316
Debe comprender que el acero inoxidable no es hierro normal. Para que sea “inoxidable”, debe añadir Cromo.
El acero inoxidable debe contener al menos 10,5% de cromo. Además, si se raya el metal, el cromo vuelve a reaccionar con el aire y “cura” la capa al instante. Por eso sus cucharas de acero inoxidable siguen brillando durante años.
Grado 304
El grado 304 contiene:
- 18% Cromo
- 8% Níquel
A cambio, se obtiene una excelente resistencia a la corrosión, conformabilidad y soldabilidad. Mucha gente en foros de mejoras del hogar pregunta: “¿Cuál es el mejor acero para un fregadero de cocina?”. Claro, la respuesta es casi siempre el grado 304. Soporta el jabón, el agua y el calor sin problemas.
Grado 316
Mientras tanto, a veces el Grado 304 no es suficiente. El Grado 316 añade un elemento especial llamado Molibdeno. Este ingrediente adicional confiere al metal una resistencia superior a la corrosión. Debería especificar 316 para aplicaciones marinas, procesos químicos e incluso implantes médicos.
Tenga en cuenta que siempre debe utilizar 316 cuando haya cloruros. El grado 304 puede sufrir pequeños agujeros llamados “picaduras” en agua salada, pero el grado 316 resiste mucho mejor los cloruros y los ácidos.
Hierro fundido
Después, la fundición contiene 2-4% de carbono. Se obtiene un material que se vierte bien para moldear formas complejas. El alto contenido de carbono hace que la fundición sea quebradiza en comparación con el acero, pero excelente para la carga de compresión.
La fundición gris contiene escamas de grafito que le confieren buenas propiedades amortiguadoras. Encontrará este material en bloques de motor, bases de máquinas herramienta y tapas de alcantarilla.
La fundición dúctil ofrece una ductilidad mejorada gracias a un tratamiento especial. Se consiguen propiedades más parecidas a las del acero manteniendo la colabilidad. Este material sirve en tuberías, piezas de automoción y piezas de aerogeneradores.
Hierro forjado
Por su parte, el hierro forjado contiene muy poco carbono, a menudo menos de 0,08%. Se trabaja con hierro casi puro mezclado con inclusiones fibrosas de escoria.
Las fibras de escoria crean un aspecto de veta de madera al fracturarse. Se consigue una gran ductilidad y tenacidad. El hierro forjado resiste mejor que el acero el agrietamiento por fatiga. Sin embargo, sacrifica dureza y resistencia en comparación con el acero.
Acero para herramientas
Por último, el acero para herramientas representa los aceros de alto contenido en carbono y aleados. Se obtienen valores de dureza superiores al 60 HRC después del tratamiento térmico. Esto permite que las herramientas mantengan los bordes afilados bajo grandes esfuerzos.
Las calidades de acero para herramientas incluyen aceros templables al agua, al aceite, al aire y de alta velocidad. La elección depende de los requisitos de la aplicación. Los templables al agua cuestan menos, pero se agrietan con más facilidad.
El acero rápido contiene tungsteno, molibdeno, cromo y vanadio. Se consigue una dureza roja, lo que significa que el material se mantiene duro incluso a altas temperaturas.
¿Qué son los metales no férreos?
Los metales no férreos representan materiales sin un contenido significativo de hierro. Se trabaja con metales que contienen menos de 1% de hierro o ningún hierro. En su forma elemental pura, todos los metales excepto el hierro se consideran no ferrosos.
El descubrimiento del cobre hacia el año 5000 a.C. puso fin a la Edad de Piedra y dio comienzo a la Edad del Cobre. Después llegó la Edad de Bronce, en torno al 3300 a.C., cuando se aprendió a alear el cobre con el estaño.
Propiedades importantes de los metales no férreos
En primer lugar, los metales no férreos resisten la corrosión de forma natural. Esto los hace ideales para aplicaciones marinas y al aire libre.
En segundo lugar, estos metales no son magnéticos. Puede utilizarlos cerca de componentes electrónicos sensibles sin interferencias magnéticas. Esto resulta útil para el cableado, los componentes informáticos y las piezas científicas.
En tercer lugar, los metales no férreos suelen pesar menos que los férreos. El aluminio pesa aproximadamente un tercio que el acero.
Tipos comunes de metales no férreos
Aluminio y aleaciones de aluminio
Para empezar, el aluminio es el metal no férreo más utilizado en la actualidad. El aluminio puro es blando, pero se refuerza notablemente mediante aleaciones.
El grado 6061 contiene magnesio y silicio. Se consigue una buena soldabilidad, conformabilidad y resistencia moderada. Después, puede extrudir 6061 en perfiles complejos.
El grado 7075 incorpora zinc para obtener la máxima resistencia. Se sacrifica algo de resistencia a la corrosión a cambio de unas propiedades mecánicas superiores.
El aluminio forma de forma natural una capa protectora de óxido. Evita la oxidación incluso en entornos duros. El material admite el anodizado para mejorar la protección contra la corrosión. Poco después de la exposición al aire, esta capa de óxido se desarrolla automáticamente.
Cobre y aleaciones de cobre
Además, el cobre ofrece la mejor conductividad eléctrica de todos los metales comunes, excepto la plata. Obtendrá una conductividad 100% IACS en cobre puro.
El material presenta un color rojizo anaranjado característico. El cobre se identifica fácilmente a simple vista. Con el tiempo, el cobre desarrolla una pátina verde cuando se expone a la atmósfera. Esta pátina protege contra la corrosión posterior.
El cobre es muy dúctil y maleable. El material acepta fácilmente las operaciones de conformado, doblado y embutición.
Latón
El latón es una aleación. El latón combina cobre con zinc, normalmente 60-70% de cobre y 30-40% de zinc.
La adición de zinc es muy inteligente porque aumenta la resistencia del metal y reduce el coste en comparación con el uso de cobre puro.
Además, el latón se puede mecanizar fácilmente en el taller. Este material es uno de los favoritos de los maquinistas porque admite operaciones de roscado, torneado y fresado sin problemas. Deja un excelente acabado superficial, brillante y profesional.
Bronce
Mucha gente se confunde y pregunta: “Señor, ¿es ¿es lo mismo el bronce que el latón?” Mientras que el latón utiliza zinc, Bronce contiene cobre aleado principalmente con estaño. Este pequeño cambio supone una gran diferencia. Se obtiene un material aún más duro y resistente a la corrosión que el latón.
Plomo
El plomo es un metal muy diferente. Es muy blando. También es muy denso y pesado, con un punto de fusión muy bajo.
La mejor propiedad del plomo es su alta densidad. Esta densidad le permite bloquear muy eficazmente los rayos X y la radiación gamma.
El plomo se funde a sólo 621°F. Por ello, puede fundirse fácilmente en moldes con un equipo básico. Es mucho más fácil de fundir que el acero o el cobre.
Zinc
El zinc funciona principalmente como revestimiento protector. Sumergimos el acero en un baño de zinc líquido. El zinc se adhiere al acero para evitar la oxidación.
El zinc tiene un punto de fusión bajo, de unos 787°F. En consecuencia, la fundición a presión de zinc se utiliza para producir formas complejas como carburadores o pequeños juguetes de forma muy económica.
Estaño
El estaño metálico es muy especial porque tiene una baja toxicidad.
Ten el revestimiento del acero se utiliza para fabricar las “latas de estaño” que usamos para envasar alimentos. La fina capa de estaño impide que el hierro del acero entre en contacto con los alimentos. Sin estaño, nuestras frutas y judías enlatadas sabrían a metal y se estropearían por el óxido.
Titanio
El titanio es el rey de los metales no ferrosos: El titanio. Se trata de un metal de alto rendimiento que enamora a los ingenieros.
Además, el titanio forma instantáneamente una “capa de óxido tenaz” cuando entra en contacto con el aire. Esta capa es incluso mejor que la del acero inoxidable.
Sin embargo, el titanio cuesta bastante más que el acero o el aluminio. El material es muy difícil de extraer de la tierra y muy difícil de mecanizar en el taller.
Níquel
Por consiguiente, el níquel puede utilizarse como metal puro y como elemento de aleación. Se añade níquel al acero para crear acero inoxidable y mejorar la resistencia a la corrosión. El níquel puro resiste muchas sustancias químicas corrosivas y altas temperaturas.
Las aleaciones de níquel pueden enfrentarse a condiciones extremas. El Inconel contiene níquel, cromo y hierro para motores a reacción y reactores nucleares. Con el niquelado se protege el acero de la corrosión.
Oro, Plata, Platino
El oro muestra una excelente resistencia a la corrosión y nunca se empaña. El oro se utiliza en joyería, electrónica y reservas monetarias.
La plata ofrece la mayor conductividad eléctrica y térmica de todos los metales. Consigue el mejor rendimiento para contactos eléctricos de alta corriente.
El platino resiste temperaturas extremas y la corrosión. El platino se utiliza en catalizadores, equipos de laboratorio y aparatos médicos. Este material es más caro que el oro, pero ofrece una buena resistencia química.
Fabricación de metales ferrosos y no ferrosos
Mecanizado CNC
Los metales ferrosos suelen ser más difíciles de mecanizar que los no ferrosos. El desgaste de la herramienta aumenta al cortar acero y hierro. Debe utilizar herramientas cerámicas o herramientas de corte de carburo para el mecanizado de producción. como fresa de metal duro, brocas de carburo
El latón plomado mecaniza mejor que cualquier otro metal. Se consiguen altas velocidades con excelentes acabados superficiales. Las partículas de plomo rompen las virutas y lubrican la herramienta de corte..
El aluminio se mecaniza fácilmente con herramientas de acero rápido y metal duro. Se mecaniza más rápido que con acero. Sin embargo, el material blando puede atascar los filos de corte sin una geometría de herramienta y un fluido de corte adecuados.
Herramientas diamantadas, concretamente Fresas PCD, Taladros PCDy Escariadores PCD, ofrecen la solución perfecta para el procesamiento de alta precisión de metales no ferrosos.
Soldadura
A continuación, la soldadura de acero es un proceso bien entendido. Puede elegir entre numerosos métodos, como la soldadura con electrodo, MIG, TIG y arco con núcleo de fundente. El material acepta fácilmente estos procesos con las técnicas adecuadas.
La soldadura del aluminio requiere más cuidado. Debe eliminar la capa de óxido y utilizar gas de protección inerte. Los procesos TIG o MIG con equipos especializados funcionan mejor. La alta conductividad térmica exige más aporte de calor que el acero.
La soldadura del acero inoxidable requiere atención para evitar el agotamiento del cromo. Sin las técnicas adecuadas se corre el riesgo de sensibilización y reducción de la resistencia a la corrosión. Los materiales de aportación especiales y el control del calor mantienen las propiedades en la zona de soldadura.
Moldear y dar forma
Por su parte, el acero dulce admite el conformado en frío para radios de curvatura moderados. Las chapas de acero se pueden estampar, laminar y frenar. El material se endurece durante el conformado, lo que aumenta la resistencia en las zonas dobladas.
La conformabilidad de las aleaciones de aluminio varía mucho. Se consiguen excelentes resultados con las aleaciones 3003 y 5052. Sin embargo, la 7075 de alta resistencia requiere calentamiento para curvados severos. El material se agrieta si se moldea demasiado a temperatura ambiente.
El cobre y el latón se moldean excelentemente en frío. Se pueden crear formas embutidas y curvas cerradas. Estos materiales admiten la hilatura y otras operaciones de conformado especializadas. Su gran ductilidad evita la formación de grietas durante la deformación severa.
Conclusión
Se eligen metales férreos cuando se necesita resistencia y bajo coste para grandes estructuras. Los metales no férreos se eligen cuando se necesita protección contra el óxido o ligereza para la electrónica. Comprender estos dos grupos le ayudará a construir cosas duraderas. Ahora puede ver cualquier metal y diferenciar fácilmente los metales ferrosos de los no ferrosos.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cuáles son los 5 metales no férreos?
- Aluminio
- Cobre
- Plomo
- Níquel
- estaño, titanio y zinc
2. Diferencia entre metales ferrosos y no ferrosos en forma tabular
Característica | Metales ferrosos | Metales no ferrosos |
Composición primaria | Contienen hierro | No contienen hierro |
Magnetismo | Magnético | No magnético. |
Resistencia a la corrosión | Propenso a oxidarse | Alta resistencia a la oxidación |
Peso | Generalmente pesado | Normalmente ligeros |
Resistencia a la tracción | Muy alta | Varía |
Conductividad | Baja | Excelente |
Costo | Generalmente más barato | Más caro |
3: ¿Cómo saber si un metal es ferroso o no?
He aquí las cuatro formas más fiables de diferenciar un material férreo de uno que no lo es:
- La prueba del imán. Es el método más rápido
- Inspección visual
- La prueba de la chispa
- Peso y sonido
