Aleaciones: Usos y propiedades

¿Qué son las aleaciones?

Es posible que no sepa qué es una aleación, ¡pero probablemente haya usado una incluso hoy! Los metalúrgicos han desarrollado una amplia gama de diferentes aleaciones a lo largo del tiempo. Piensa en los diferentes utensilios que tienes en la cocina o en los empastes dentales que el dentista usa para tratar las caries, o incluso en las joyas que llevas. Todos estos son ejemplos en los que se utilizan aleaciones en nuestra vida diaria.

Una aleación consta de dos o más elementos mezclados en estado fundido. Luego se deja solidificar la mezcla en un metal o en un molde de arena. Cada aleación contiene un elemento principal, generalmente un metal, que tiene una composición porcentual que suele ser del 50% o más.

Pero, ¿por qué no usamos los metales directamente? Los metales son ciertamente útiles, pero no sirven para todos los propósitos. ¡Aleaciones al rescate! En general, se ha descubierto que las aleaciones son más fuertes y duras, menos maleables, menos dúctiles y más resistentes a la corrosión que el metal principal que hace la aleación.

Una mezcla de aleación es más fuerte porque contiene átomos de diferentes elementos que son de diferentes tamaños. La disposición atómica evita que las diferentes capas atómicas se deslicen unas sobre otras si se estiran o se doblan.

Echemos un vistazo a la composición, propiedades y usos de cuatro aleaciones muy comunes.

Ejemplos de aleación: bronce

El bronce es una aleación que tradicionalmente se compone principalmente de cobre (alrededor del 78-95%) y estaño (alrededor del 5-22%). Dependiendo del uso previsto, ocasionalmente contiene metales como manganeso, aluminio, zinc, níquel y no metales como fósforo y silicio. Históricamente, el bronce se hacía antes del 3000 a. C. cuando se mezclaba una libra de cobre con dos onzas de estaño.

La palabra ” bronce ” proviene de la palabra italiana bronzo , que significa ” campana de metal ”. Además de su calidad sonora, el bronce no genera chispas cuando se golpea contra una superficie dura, por lo que es un excelente material para campanas en escuelas e iglesias. . El bronce también se usa para hacer martillos y llaves inglesas.

Cuando se agrega una pequeña cantidad de fósforo a la mezcla de cobre y estaño, el bronce se vuelve más fuerte, más resistente a la fatiga y resistente al desgaste. El bronce fosforoso encuentra sus aplicaciones en válvulas, bujes, ejes, engranajes y cojinetes. El aluminio que contiene bronce, llamado “bronce de aluminio”, hace que la aleación sea especialmente resistente a la corrosión, con usos principales en accesorios de tubería, bombas, engranajes, hélices de barcos y álabes de turbinas.

Aleaciones de oro

El oro en su estado puro es muy suave y esto hace que el metal sea altamente maleable y dúctil. El oro se usa comúnmente en la industria de la joyería, entonces, ¿cómo se convierte el oro en cadenas, anillos o aretes? Aleándolo con otros metales como cobre, plata y zinc.

Las aleaciones de oro no solo se endurecen, sino que se pueden obtener una variedad de colores. Por ejemplo, el oro verde suave se obtiene cuando el 75% del oro y el 25% de la plata se mezclan y alean.

Las aleaciones de oro también han entrado en el mundo de la electrónica. Cuando se agregan cobre y plata al oro, se mejora su capacidad para transferir calor y electricidad.

Junto con su alta resistencia a la corrosión, las aleaciones de oro se utilizan en conectores chapados en oro como partes integrales de enchufes y enchufes para terminaciones de cables, enchufes de circuitos integrados y placas de circuitos impresos. Estos se utilizan en computadoras, naves espaciales, equipos de comunicaciones y motores de aviones a reacción.

La industria médica también utiliza aleaciones a base de oro, esta vez que contienen cantidades variables de platino, rodio, níquel, titanio y zinc. El uso más frecuente de las aleaciones de oro es en la restauración dental, como se encuentra en coronas y puentes. Las aleaciones de oro ofrecen una alta durabilidad y la menor reactividad frente a las condiciones que se presentan en la boca.

Aceros

A continuación tenemos el acero , que es una aleación de hierro. Para hacer acero, tomamos hierro puro y agregamos cantidades específicas de carbono. Esto da como resultado la formación de acero con bajo contenido de carbono y acero con alto contenido de carbono.

El acero con bajo contenido de carbono, o acero dulce, tiene una pequeña cantidad de carbono (alrededor del 0,4%), lo que significa que todavía es lo suficientemente suave como para darle forma, pero es más fuerte que el hierro puro. Los aceros con bajo contenido de carbono se utilizan para fabricar carrocerías. Los aceros con alto contenido de carbono tienen un mayor contenido de carbono (alrededor del 1% -1,5%), lo que hace que el acero sea más duro. Esto sucede porque los átomos de carbono distorsionan las capas originales de hierro y evitan que se deslicen. Los aceros con alto contenido de carbono se utilizan para hacer líneas ferroviarias.

El acero inoxidable es una aleación de hierro con algunos otros metales como el cromo, el titanio y el cobre, diseñado para evitar la oxidación. Utilizamos aceros inoxidables para la fabricación de instrumentos quirúrgicos y utensilios de cocina como cuchillos y tenedores.

Aleaciones de aluminio

El aluminio es un metal liviano y es un buen conductor de calor y electricidad, pero no es un material fuerte. Una aleación de aluminio mantiene las buenas propiedades del aluminio pero se vuelve más fuerte. Los ejemplos incluyen lo siguiente:

• Magnalium, que es 95% de aluminio y 5% de magnesio. El magnalium, duro, resistente a los impactos y muy ligero, encuentra aplicaciones en la fabricación de instrumentos científicos y armazones de aviones.
• Duraluminio, que es 92% de aluminio y 4% de cobre, con trazas de otros metales como manganeso (2%) y magnesio (2%) para aumentar su resistencia. El duraluminio fuerte y resistente a la corrosión se utiliza en la industria de la construcción para fabricar marcos de puertas y ventanas, motores de aviones y automóviles, y embarcaciones y barcos submarinos.
• Alnico, una aleación que contiene hierro, aluminio, níquel y cobalto que posee propiedades magnéticas. Se utiliza para fabricar imanes artificiales que se encuentran en altavoces, motores eléctricos y sensores.

Resumen de la lección

Bien, tomemos un momento para revisar todo lo que aprendimos sobre las aleaciones. Como aprendimos, una aleación es una mezcla de dos o más elementos, siendo al menos uno un metal. La aleación mejora las propiedades de los metales a menudo haciéndolos más fuertes y más resistentes a la corrosión. Aprendimos sobre los siguientes ejemplos de aleaciones en esta lección:

• El bronce , que es una mezcla de cobre y estaño, se usa para hacer campanas, martillos y llaves inglesas.
• Las aleaciones a base de oro encuentran sus aplicaciones en joyerías, electrónica y en el campo médico.
• Los aceros son aleaciones de hierro y se utilizan para fabricar carrocerías y vías férreas.
  
  • El acero inoxidable , una subcategoría, se ha diseñado para evitar la oxidación y se utiliza en la fabricación de diversos utensilios de cocina.
• Las aleaciones de aluminio como magnalium, duraluminio y alnico son ligeras pero fuertes. Se utilizan en la industria de la construcción, en la fabricación de aviones y en la fabricación de imanes artificiales.