¿Qué metal es adecuado para piezas mecánicas que trabajan a alta temperatura?
Producir el tipo adecuado de material para trabajos mecánicos en diferentes industrias requiere procedimientos específicos. Algunos tienen que pasar por moldeo a alta presión, mientras que otros requieren fundición a altas temperaturas para obtener el producto deseado. Se pueden encontrar algunas de todas estas propiedades en un metal o más. Las aleaciones presentan una mayor resistencia al calor y se utilizan mucho en la producción de piezas mecánicas.
Si busca metales adecuados para piezas mecánicas que trabajen a altas temperaturas, aquí tiene toda la información que necesita:
Metales utilizados en la fabricación de piezas mecánicas para altas temperaturas
La producción de algunas piezas mecánicas requiere metales que puedan soportar altas temperaturas teniendo en cuenta los procesos en los que intervienen. Aunque el cobre, el hierro y el acero inoxidable se utilizan habitualmente en la fabricación de piezas mecánicas, los siguientes metales son aptos para soportar altas temperaturas:
- Níquel
- Acero
- Cromo
- Titanio
- Tántalo
- Niobio
- Molibdeno
- Tungsteno
Níquel
El níquel se utiliza en el acero inoxidable y otras aleaciones para hacerlas más resistentes en la fabricación de piezas mecánicas. Exponerlas a temperaturas extremas requiere un material capaz de soportar el calor y la brusquedad. Las aleaciones de níquel se suelen utilizar en la producción de turbinas de gas, piezas de aviones y otras aplicaciones de la aviación y la industria aeroespacial. La utilización del níquel en la fabricación de este tipo de material se debe a su resistencia a la tracción y a la corrosión.
Acero
El acero inoxidable también es uno de los metales más utilizados en la industria aeroespacial por sus propiedades de resistencia al calor y a la corrosión. Se compone de hierro y cromo junto con otros metales como níquel y molibdeno con distintos tipos de grosor. El acero es fácil de mantener y conserva su resistencia y ductilidad a altas temperaturas. También se utiliza en la fabricación de calderas, turbinas de vapor y sistemas de tuberías.
Cromo
El cromo es otro agente de aleación utilizado en el titanio y el acero inoxidable para mejorar su resistencia. El cromo suele combinarse con otras aleaciones para crear metales más potentes empleados en distintas industrias. Posee propiedades como fragilidad, dureza y resistencia a la corrosión, y se utiliza en chapado. Otras aplicaciones son las industrias del automóvil y la construcción. El cromo se utiliza en combinación con el molibdeno, denominándose Croalloy, Cromo y CrMo, etc.
Titanio
El titanio y las aleaciones de titanio se utilizan para fabricar piezas mecánicas para altas temperaturas, ya que pueden soportar temperaturas elevadas. El titanio posee la mayor relación resistencia/peso entre los metales y se emplea fácilmente en la fabricación de piezas mecánicas en los sectores militar, aeroespacial y naval. Su gran resistencia a la fatiga, las altas temperaturas y la corrosión lo hacen adecuado para sistemas hidráulicos, trenes de aterrizaje y equipos marinos. El titanio soporta temperaturas de hasta 600 grados y no le afectan el calor ni los productos químicos. Además, es fácil de fabricar y soldar.
Tántalo
El tántalo es un metal refractario muy utilizado en la fabricación de equipos por su capacidad para soportar altas temperaturas. Se combina con otros metales para producir superaleaciones utilizadas en plantas de procesamiento químico y reactores nucleares. La película oxidada de la superficie del tántalo lo hace resistente a la corrosión, por lo que resulta adecuado en los procesos de fabricación de aparatos sensibles al calor, como resistencias de alta potencia y condensadores electrolíticos. Dada su resistencia, también se utiliza en la fabricación de motores de aviación.
Niobio
El niobio es un metal dúctil que se utiliza para fabricar aleaciones de acero, a veces combinado con wolframio. Es menos denso que otros metales y se utiliza para mejorar las propiedades termorresistentes del acero gracias a su ductilidad. El niobio, también conocido como columbio, también se utiliza en la fabricación de equipos quirúrgicos por su ligereza y fiabilidad, así como en motores a reacción y turbinas de aviones.
Molibdeno
Molibdeno es un metal refractario económico en comparación con otros y posee un alto grado de estabilidad y resistencia, lo que aumenta la resistencia al calor y la elasticidad de las aleaciones. Además de mejorar la resistencia, también aumenta la resistencia al calor, la tenacidad y la templabilidad de ese metal. Propiedades del molibdeno como la ductilidad y la suavidad lo convierten en la elección adecuada para maquinaria especializada y la industria militar, ya que ayuda a mejorar la dureza.
Tungsteno
El wolframio, un metal blanco plateado de gran utilidad, se alea con otros metales. Posee el punto de fusión más alto junto con la mayor resistencia a la tracción, a 1650°C. Cuando no se combina con otros materiales, es más frágil que el vidrio. Sin embargo, se utiliza para fabricar equipos de gran resistencia para soportar temperaturas extremas cuando se alea y posee la menor presión de vapor y el menor coeficiente de dilatación térmica. El wolframio no se dilata mucho al interactuar con el calor y se utiliza en piezas de cohetes, calefactores de cabinas de aviones, camisas de combustión, etc.
Factores que afectan a la resistencia térmica de los metales
Cada metal tiene sus propiedades específicas cuando se combina para formar aleaciones. Cuando se decida por una aleación para fabricar a altas temperaturas, compruebe las características que busca. Sin embargo, al elegir un material resistente al calor para piezas mecánicas, recuerde tener en cuenta otras propiedades como la ductilidad y la resistencia. Otras propiedades que debe tener en cuenta al elegir una aleación metálica son:
- Resistencia a la oxidación
- Resistencia a la corrosión
- Estabilidad metalúrgica del metal
- Propiedades mecánicas de la aleación a una temperatura determinada
Preguntas frecuentes
¿Cambia la composición de la aleación con la temperatura?
El módulo de elasticidad tiene mayor estabilidad que la elasticidad a alta temperatura y disminuye el límite elástico y la resistencia a la tracción a altas temperaturas.
¿Qué materiales se consideran de alta temperatura?
Las aleaciones que pueden soportar temperaturas de 500 °C o más se denominan aleaciones de alta temperatura. Suelen utilizarse en la fabricación de equipos y piezas que deben soportar temperaturas extremas.
¿Qué aleaciones altamente resistentes al calor son las más utilizadas?
Las aleaciones resistentes al calor más utilizadas son el níquel, el cromo y el hierro, mientras que las basadas en níquel, cromo y cobalto están menos extendidas.
¿Por qué se prefieren las aleaciones de Ti para aplicaciones de alta temperatura?
El titanio posee una elevada relación resistencia/densidad, lo que lo convierte en una aleación adecuada para la fabricación de motores aeronáuticos y otras aplicaciones de alta temperatura.
Palabras finales
Cuando busque piezas mecánicas que funcionen a altas temperaturas, tenga en cuenta las aleaciones que pueden resistir altas temperaturas y también hacer que otros metales resistan altas temperaturas. Busque otras propiedades como la ductilidad y la resistencia a la tracción. Todas estas propiedades, combinadas con la resistencia a la corrosión, determinan la elección correcta del metal que necesita.
