Metalurgia y siderurgia: ¿en qué se diferencian? Lo explicamos
Seguramente habremos oído alguna vez usar las palabras metalurgia y siderurgia indistintamente, como si quisieran decir lo mismo. Esto es en parte normal porque la siderurgia es la parte de la metalurgia que está más extendida, porque el metal que trata es el que más se usa con diferencia en el mundo. Tanto una como […]
Última modificación: 28 octubre 2023
Seguramente habremos oído alguna vez usar las palabras metalurgia y siderurgia indistintamente, como si quisieran decir lo mismo. Esto es en parte normal porque la siderurgia es la parte de la metalurgia que está más extendida, porque el metal que trata es el que más se usa con diferencia en el mundo.
Tanto una como la otra han determinado la evolución de los seres humanos de tal manera que la sociedad no sería la que conocemos sin su aparición. En este post explicaremos cuál y hablaremos de las diferencias entre ambos términos.
La metalurgia: ¿qué es?
La metalurgia es la técnica de la extracción y transformación de los metales a partir de los minerales metálicos y no metálicos para su uso. También se encarga de la producción de aleaciones (propiedades y estructuras químicas, físicas y atómicas para formar mezclas de metales y los principios por los cuales éstos se combinan para lograrlas), del control de calidad de los procesos vinculados y la corrosión. Habitualmente se contrapone la metalurgia como ciencia a los métodos de laboratorio, por su vertiente comercial (es decir, porque es una técnica que persigue con los metales fines de uso comercial).
¿Cuál es el origen de la metalurgia?
La metalurgia ha tenido tal importancia en la historia de los seres humanos que, como sabemos, algunos de los periodos en los que se divide se refieren a los avances que se produjeron en esta ciencia. Así, la Era de los Metales, que comprendió entre 6.000 a.C.y 600/200 a.C., caracterizaba a los humanos que vivían en aquel periodo por usar metales para usos ornamentales (para distinguir los estamentos sociales más elevados) y utilitarios (inicialmente la caza, para la que anteriormente se usaban elementos como dientes o uñas).
Empezaron por el oro, ya a finales de la Edad de Piedra (hace unos 6.500 años), que se aglomeraba en piezas grandes y se martilleaba en frío, y más tarde usaron la plata y sobre todo el cobre, que marcó el paso a la Era de los Metales al descubrirse que se podía moldear y fundir en moldes para hacer formas y mezclar con otros elementos como el estaño, dando lugar a la fabricación del bronce, que dio nombre a la primera Era de los Metales, la Edad de Bronce.
A partir de ese periodo la adquisición de conocimientos metalúrgicos contribuyó enormemente a perfilar la sociedad tal y como la conocemos, ya que:
- Posibilitaron a las sociedades permanecer en el mismo lugar (se hicieron sedentarias) gracias a la fabricación de herramientas para arar la tierra y domesticar animales.
- Al requerir conocimientos para su uso, las herramientas definieron especialidades y roles nuevos.
- Al aumentar el excedente agropecuario se sucedieron los intercambios comerciales, pudiendo acceder a un más amplio abanico de bienes dando lugar a un mayor desarrollo.
- Permitieron institucionalizar la guerra, al dar lugar a la fabricación de armas cada vez más sofisticadas, y así contribuyeron a definir los países y las fronteras tal y como los conocemos.
Metales más usados en metalurgia
Hierro
Es el primer metal en uso al permitir producir acero (con carbono), el metal cuya relación tenacidad-precio es más usado del mundo y que condiciona el uso de los demás metales que se usan para aleaciones con él.
Aluminio
Es el material más usado del mundo después del acero, por su alta resistencia a la corrosión, su buena conducción de la electricidad y del calor, su fácil mecanización y su bajo precio, y es el metal más abundante en la corteza terrestre.
Cobre
Es el tercer metal más utilizado del mundo, por su buena conducción de la electricidad (es muy usado en cables eléctricos) y su capacidad de formar aleaciones, como el bronce y el latón.
Cromo
Es un metal muy usado como aditivo principal del acero inoxidable por sus propiedades anticorrosivas.
Manganeso
Se usa en aleación con acero inoxidable para prevenir la oxidación y la corrosión, a bajo coste, y también con el aluminio, para hacerlo más resistente a la corrosión (por ejemplo, en la fabricación de latas de aluminio).
Zinc
Es muy utilizado como aleación del cobre y del latón, y en procesos de zincado y galvanizado de hierro.
Titanio
Se trata de un material usado como aleación del hierro y del aluminio, entre otros, en aplicaciones donde se requiere su ligereza y resistencia (ingeniería aeroespacial, militar e industrial, indústria petroquímica, automoción, medicina, etc.), y se pueden permitir su alto precio, determinado por una extracción y transformación costosas que impiden su producción en masa.
Níquel
Se usa especialmente en aleaciones con hierro para fabricar aceros austeníticos para estabilizar la mezcla y proporcionar resistencia a la corrosión, y es esencial para el desarrollo de la industria.
La siderurgia: ¿qué es?
Ya hemos visto que el hierro es el metal más utilizado del mundo, y además con mucha diferencia: se producen 1.150.000.000 toneladas anuales según esta entrada de Wikipedia, suponiendo el 95% del volumen de la producción mundial de metal.
Su uso extensivo ya desde hace siglos ha hecho que la rama de la metalurgia que se ocupa de la extracción y transformación de este metal tenga entidad propia, y hablemos de siderometalurgia o de siderurgia para referirnos a ella. La siderurgia es, por lo tanto, la metalurgia del hierro y del acero.
¿Cuál es el origen de la siderurgia?
Sus inicios se remontan a la Era de los Metales, en la edad que lleva el nombre de este metal, que se sucedió tras la del bronce, probablemente al producirse en hornos de fundición de cobre trozos de hierro con óxido de hierro que se usaba como fundente y minerales de sulfuro de cobre que contienen hierro. Incluso hay evidencia del uso anterior del hierro, de origen meteórico en este caso.
A raíz del establecimiento de una relación causa-efecto entre el mineral usado como fundente y el el material hallado en las fundiciones de cobre nació la siderurgia como tal, con la proliferación de las fundiciones exclusivas de hierro. Este material era más fácil de transformar (en aquella época, de forjar) que el bronce al retener más tiempo el calor, se hallaba en la naturaleza de forma natural en forma de óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. (mientras que el bronce era una aleación de cobre y estaño), y pronto, con la incorporación del carbono (dando lugar al acero), podía endurecerse aún más si se enfriaba, es decir, se bajaba drásticamente su temperatura por inmersión en agua.
Los conocimientos en esta rama de la metalurgia, que usaba el hierro como material para fabricar armas y herramientas, se sucedieron en muchas partes del mundo como parte de otras transformaciones tecnológicas y culturales.
Durante siglos la principal preocupación de la metalurgia del hierro y el acero era mejorar su tecnología en la fabricación. Cabe destacar la importancia que tuvo la Península Ibérica como región siderúrgica, y la invención de la fragua catalana en Cataluña, cuyo uso se extendió posteriormente a otros lugares, como a Estados Unidos.
Pero no fue hasta el siglo XIX que la siderurgia vivió su máximo florecimiento, cuando las mejoras en los hornos permitieron fabricar y mecanizar acero barato a gran escala, hecho que hizo aumentar enormemente su uso en ingeniería y construcción. A finales de ese siglo ya había reemplazado al hierro forjado en casi la totalidad de sus aplicaciones.
Procesos de obtención del hierro en siderurgia
El hierro no se obtiene de la naturaleza en estado puro, sino que está presente en gran variedad de minerales, como la magnetita o la hematita, dos óxidos, y también la limonita y la siderita. Para fabricar el hierro debe extraerse primero el mineral y después separar el hierro del resto (llamado ganga). Esta separación puede hacerse de dos maneras:
Por imantación
Al ser el hierro magnético, la roca se pasa por un cilindro imantado para que aquellas que no contengan mineral de hierro caigan y queden aparte, mientras que las que sí lo tienen se mantienen adheridas al cilindro.
Inconveniente: La mayoría de las reservas de minerales de hierro se encuentran en hematita, que no es magnética, por lo que en estos casos el proceso no es fiable.
Por separación por densidad
En este caso se usa agua con una densidad intermedia entre el mineral del hierro y la ganga para sumergir todas las rocas extraídas, y de está manera se separa la ganga de la roca que contiene hierro.
Inconveniente: Al humedecer el mineral el proceso de siderurgia puede verse afectado negativamente.
Una vez llevada a cabo la separación del mineral de hierro, se haga por densidad o por imantación, éste pasa por un proceso por el que se forma un aglomerado de mineral, y luego se traslada a una planta siderúrgica para procesarlo en un alto horno. Allí se convertirá en arrabio y posteriormente, en acero. El hierro sin alear se suele usar poco en la industria.
Mecanizado del hierro y el acero
Las plantas siderúrgicas fabrican piezas de material no aptas todavía para uso final. Estas piezas pueden ser en forma de láminas, hilo, tubos, etc., y deben pasar por un proceso de mecanizado, es decir, por un proceso de eliminación de material de forma controlada para darle la forma y el tamaño final según las especificaciones de cada fabricación.
Entre los procesos de mecanizado más habituales, como explicamos en este post, encontramos el torneado, el fresado, el taladrado y el corte.
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