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Propiedades del acero versus el aluminio

Publicado por Luisa en

Las propiedades mecánicas y físicas del acero pueden variar enormemente dependiendo de su composición y porcentaje de impurezas (como fósforo o sulfuro).

De esta manera, cuando se quieren lograr unas mejores propiedades mecánicas y físicas sobre otras, el acero puede ser aleado con cromo, cobalto, cobre, molibdeno, níquel, nitrógeno, selenio, tántalo, titanio, tungsteno o vanadio.

La composición y propiedades del acero varían ampliamente. El acero en general tiene un contenido de carbón inferior a que se encuentra en el hierro, y un menor número de impurezas que las encontradas en otros metales.

En general, las propiedades físicas como la densidad, conductividad eléctrica y térmica no varían mayormente de una aleación a otra.

Sin embargo, las propiedades mecánicas como la resistencia, la ductilidad y la dureza dependen enormemente del tipo de aleación y composición del acero.

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Principales propiedades mecánicas del acero

1- Plasticidad

Es la capacidad que tiene el acero de conservar su forma después de ser sometido a un esfuerzo. Los aceros que son aleados con pequeños porcentajes de carbón, son más plásticos.

2- Fragilidad

La fragilidad es la facilidad con la que el acero puede ser roto al ser sometido a un esfuerzo. Cuando el acero es aleado, con un porcentaje alto de carbón, tiende a ser más frágil. 

3- Maleabilidad

La maleabilidad es la facilidad que tiene el acero para ser laminado. De esta manera, algunas aleaciones de acero inoxidable tienden a ser más maleables que otras.

4- Dureza

La dureza es la resistencia que opone un metal ante agentes abrasivos. Mientras más carbón se adiciones a una aleación de acero, más duro será (Kailas, s.f.)

5- Tenacidad

La tenacidad es el concepto que denota la capacidad que tiene el acero de resistir la aplicación de una fuerza externa sin romperse.

En el caso del acero con una concentración mediana de carbón, la tenacidad tiende a ser más alta (Chapter 6. Mechanical Properties of Metals, 2004).

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Usos del óxido de aluminio en la industria

Hay dos usos muy generalizados del óxido de aluminio en la industria.

En primer lugar el mineral de bauxita y la alúmina se emplean para producir mineral de aluminio para sus ilimitados usos posteriores.

Bajo forma de mineral de alúmina el óxido de aluminio es inerte al ataque de sustancias ácidas y alcalinas, muy buen conductor término lo que permite su uso ampliado en procesos cerámicos, máquinas térmicas, tubos laser, de gas, armadura balística y equipos de laboratorio.

Por otra parte los cristales de corindón se emplean en la producción de cerámicos, como aislante térmico y como abrasivo. La tendencia es a emplearlo como sustituto económico del diamante para usos industriales y de joyería.

El óxido de aluminio es usado para proteger recubrimientos de óxido de titanio, un compuesto que es muy usado como pigmento para pinturas y papeles plásticos.

Ayuda a prevenir las reacciones oxidativas de estos productos con la atmósfera. El óxido de aluminio también es usado para hacer rellenos en la industria de la soldadura.

La base de datos abierta de Química del NCBI de los EEUU lista nada menos que 81 usos del óxido de aluminio entre los que destacan:

  • Como materia prima del mineral de aluminio.
  • Como abrasivo en infinidad de procesos.
  • Producción de material cerámico.
  • En celdas electrolíticas como aislante térmico.
  • Como catalítico en procesos químicos.
  • Como agente oxidante y antioxidante en distintos procesos.
  • En bujías de vehículos a combustión.
  • En procesos de molienda.
  • Para fuselajes de diferentes tipos de naves y embarcaciones.
  • Elaboración de todo tipo de recipientes y utensilios domésticos de aluminio.
  • Fabricación de componentes eléctricos pasivos, resistencias y condensadores.
  • Para proteger recubrimientos de óxidos de titanio.
  • En amalgamas y cerámicos dentales.
  • Como agente dispersante en procesos de industrialización de alimentos.
  • En la ortopedia para la producción de prótesis y piezas.
  • En medicina como implante fibrovascular y reemplazos óseos.
  • Producción de pinturas para automóviles.
  • Para la producción de azufre elemental.
  • En el tratamiento de aguas residuales y acuíferos.

Definitivamente el óxido de aluminio en cualquiera de sus formas es un material fascinante.

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Principales propiedades físicas del acero

1- Cuerpo

Incluyen las propiedades relacionadas con el peso del acero, su volumen, masa y densidad.

2- Térmicas

Se refiere a tres aspectos fundamentales del acero: su capacidad para conducir la temperatura (conducción), su potencial para transferir calor (convección), y su capacidad de emanar rayos infrarrojos en el medio (radiación).

3- Eléctricas

Se refieren a la capacidad que tiene el acero para conducir la corriente eléctrica.

4- Ópticas

Estas propiedades en el caso del acero denotan su capacidad para reflejar la luz o emitir brillo. En la medida en la que el acero inoxidable es aleado con un mayor porcentaje de aluminio, mejores propiedades ópticas tendrá.

5- Magnéticas

Se refiere a la capacidad que tiene el acero para ser inducido o para inducir a un campo electromagnético.

Mientras más alto es el porcentaje de hierro en la aleación del acero, mayor será su capacidad de actuar como un imán (Sandhyarani, 2016).

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Usos del aluminio

El aluminio es un metal importante para una gran cantidad de industrias. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el hidrógeno, a continuación tienes una lista de sus posibles usos:

  • El aluminio metálico es muy útil para el envasado. Se utiliza para fabricar latas y papel de aluminio.
  • El borohidruro de aluminio se añade al combustible de aviación.
  • El cableado eléctrico se hace a veces a partir de aluminio o de una combinación de aluminio y cobre.
  • Muchos de los utensilios del hogar están hechos de aluminio. Cubiertos, utensilios de cocina, bates de béisbol y relojes se hacen habitualmente de aluminio.
  • El gas hidrógeno, un combustible importante en los cohetes, puede obtenerse por reacción de aluminio con ácido clorhídrico.
  • El aluminio de pureza extra (99,980 a 99,999% de aluminio puro) se utiliza en equipos electrónicos y soportes digitales de reproducción de música.
  • Muchas piezas de coche, avión, camión, tren, barco y bicicleta están hechos de aluminio.
  • Algunos países tienen monedas en que están hechos de aluminio o una combinación (aleación) de cobre y aluminio.
  • El aluminio es muy bueno para absorber el calor. Por lo tanto, se utiliza en la electrónica (por ejemplo en ordenadores) y transistores como disipador de calor para evitar el sobrecalentamiento.
  • Las luces de la calle y los mástiles de barcos de vela son normalmente de aluminio.
  • El borato de aluminio se utiliza en la fabricación de vidrio y cerámica.
  • Otros compuestos de aluminio se utilizan en pastillas antiácidas, purificación de agua, fabricación de papel, fabricación de pinturas y fabricación de piedras preciosas sintéticas.

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Propiedades atómicas del aluminio

La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo átomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posición donde encontrar el aluminio dentro de la tabla periódica de los elementos, el aluminio se encuentra en el grupo 13 y periodo 3. El aluminio tiene una masa atómica de 26,9815386 u.

La configuración electrónica del aluminio es 3s23p1. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio medio del aluminio es de 125 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 118 pm y su radio covalente es de 118 pm. El aluminio tiene un total de 13 electrones cuya distribución es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la segunda tiene 8 electrones y en su tercera capa tiene 3 electrones.

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Características del aluminio

A continuación puedes ver una tabla donde se muestra las principales características que tiene el aluminio.

Aluminio
Símbolo químico Al
Número atómico 13
Grupo 13
Periodo 3
Aspecto plateado
Bloque p
Densidad 2698.4 kg/m3
Masa atómica 26.9815386 u
Radio medio 125 pm
Radio atómico 118
Radio covalente 118 pm
Configuración electrónica 3s23p1
Electrones por capa 2, 8, 3
Estados de oxidación 3
Óxido anfótero
Estructura cristalina cúbica centrada en las caras
Estado sólido
Punto de fusión 933.47 K
Punto de ebullición 2792 K
Calor de fusión 10.79 kJ/mol
Presión de vapor 2,42 × 10-6Pa a 577 K
Volumen molar 10,00×10-6m3/mol
Electronegatividad 1,61
Calor específico 900 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 37,7 × 106S/m
Conductividad térmica 237 W/(K·m)

Haz click en el siguiente enlace si quieres comparar las propiedades del aluminio con otros elementos de la tabla periódica.

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Elementos relacionados con el aluminio

Los siguientes elementos están relacionados con el aluminio, bien por proximidad en su número atómico o periodo o bien por su grupo. Haz click en las siguientes imágenes para ver conocer las características de estos elementos que tienen relación con el aluminio.

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