Ciencia de Materiales

Superaleaciones o supermetales de la Industria

Las superaleaciones son una categoría que incluye metales ferrosos y no ferrosos. Algunos son a base de hierro, otros a base de níquel y cobalto. De hecho, muchas superaleaciones contienen grandes cantidades de tres o más metales en lugar de un solo metal base más sus elementos de aleación. No es muy común que veamos estos supernaturales en la industria ya que son utilizados en aplicaciones muy concretas.

  • Sistemas de turbinas de gas
  • Motores a reacción en cohetes
  • Plantas de energía nuclear
  • Turbinas de vapor
  • Y muchas otras aplicaciones donde se necesiten altas prestaciones mecánicas y resistencia a altas temperaturas.
Superaleación

¿Qué hace tan especiales a las superaleaciones?

Las Superaleaciones son materiales de alto rendimiento capases de cumplir con exigencias muy altas en cuanto a resistencia mecánica. Las cualidades que los hacen espaciales ante otros metales son:

  • Extremadamente duros y resistentes incluso a altas temperaturas ( 1100 ºC)
  • Resistentes al desgaste y al agrietamiento
  • Resistentes a la oxidación.

Clasificación de las Superaleaciones según sus elementos principales

Generalmente, las superaleaciones se dividen en tres grupos según sus componentes principales: hierro, níquel y cobalto.

  • Aleaciones basadas en el hierro. Como elemento principal tienen hierro, en ocasiones con menos de 50% de la composición total. Los elementos comunes de aleación incluyen níquel, cobalto y cromo. 
  • Las aleaciones basadas en el níquel. Generalmente tienen mejor resistencia a las altas temperaturas que los aceros aleados. Tienen níquel como el metal base. Los elementos principales de la aleación son el cromo y cobalto; otros menores son aluminio, titanio, molibdeno, niobio (Nb) y hierro.
  • Aleaciones basadas en el cobalto. Sus elementos principales, entre 40 y 50% de cobalto y de 20 a 30% de cromo. Otros elementos de la aleación incluyen níquel, molibdeno y tungsteno.

En prácticamente todas las superaleaciones, inclusive las basadas en hierro, darle resistencia se lleva a cabo mediante endurecimiento por precipitación. Las superaleaciones con base en hierro no usan la formación de martensita para obtener su resistencia.

Mecanizado de las superaleaciones

Alguno de superaleaciones más empleadas son;

  • Inconel 718: Su denominación es ISO-S (n.º 2.4668) y es una aleación termorresistente que puede ser utilizada para trabajar entorno a los 620ºC. Su mecanizado muy complicado debido al calor que se genera y las rebabas que suele mantener el metal. Se necesitan herramientas especiales y caras que resisten las temperaturas de trabajo.
  • Hastelloy: Su denominación es C22, ISO-S (n.º 2.4602) también del grupo de aleaciones termorresistentes. Muy utilizado ya que es muy resistente a la corrosión. Es resistente al gas de cloro o el dióxido de cloro lo que lo hace muy utilizado en la industria química. También es muy utilizado en aeronáutica en la fabricación de piezas. Cuando se mecaniza también desprende muchísimo calor y se necesita mucha fuerza de corte para poder mecanizarlo.
  • Titanio: El titanio Ti6Al4V ISO S (n.º 3.7165) contiene, además de titanio, sobre todo aluminio y vanadio. Es un material con mucha tenacidad y muy resistente a la corrosión. Es utilizado en aeronáutica para fabricar álabes de compresor, carcasas o tornillería para motores. Aunque también es muy utilizado en medicina para fabricar prótesis médicas. Cuando se va a mecanizar hay que prestar atención y disponer de buena refrigeración. Se genera mucho calor al mecanizar el titanio y se generan elevadas fuerzas de corte.

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