La metalurgia es una práctica que se remonta a la Edad del Cobre, hace unos 7.000 años. Desde entonces, ha sido esencial para el desarrollo de la humanidad, ya que ha proporcionado materiales para la fabricación de herramientas, armas, edificios y maquinaria. Los avances en la fabricación de los metales han permitido la creación de aleaciones más resistentes y ligeras, así como la producción en masa de productos manufacturados.
En la actualidad, la metalurgia sigue siendo una industria importante en todo el mundo, y se espera que siga evolucionando con el uso de tecnologías emergentes como la impresión 3D y la nanotecnología, lo que permitirá crear materiales más fuertes y ligeros con un menor impacto ambiental.
Definición de metalurgia
La metalurgia es la rama de la ingeniería y la ciencia de los materiales que estudia los metales, sus aleaciones y su fabricación a partir de minerales metálicos. Se encarga del diseño, producción, tratamiento y caracterización de los metales para obtener materiales con propiedades deseadas.
¿Qué es metalurgia y para qué sirve?
La metalurgia es una ciencia y técnica que se dedica a la obtención y tratamiento de los metales a partir de minerales metálicos. Su función principal es extraer metales de los minerales, tratar física o químicamente los metales y producir aleaciones con propiedades específicas. Además, se ocupa del control de calidad de los procesos utilizados en la obtención y tratamiento de los metales.
Tiene un gran número de aplicaciones en sectores como la automoción, aeronáutica, construcción, energía, electrónica, entre otros.
Sus principales objetivos podrían resumirse en:
- Obtener metales a partir de minerales mediante procesos extractivos y de refinación.
- Diseñar aleaciones metálicas con propiedades mecánicas, físicas y químicas específicas.
- Mejorar las propiedades de los metales mediante tratamientos térmicos, termo-mecánicos y superficiales.
- Caracterizar la microestructura y propiedades de los materiales metálicos.
- Optimizar los procesos metalúrgicos en términos de costes, calidad y sostenibilidad.
Tipos de metalurgia
Tras más de 7000 años de existencia y cuatro grandes revoluciones industriales, es de esperar que existan muchas ramas dentro de la metalurgia, entre algunas de ellas:
- Extractiva: extracción y refinación de metales a partir de minerales.
- Metalurgia física: estudia las transformaciones de fase en estado sólido de los metales.
- Metalurgia mecánica: procesos de conformación en caliente y frío de metales.
- Pulvimetalurgia: procesamiento y sinterización de polvos metálicos.
- Metalurgia de recubrimientos: deposición de capas protectoras sobre sustratos metálicos.
- Metalurgia de la soldadura: estudio de los procesos de unión de metales.
- Metalurgia química: producción de sustancias inorgánicas metálicas.
- Electrometalurgia: obtención de metales por electrólisis en baños fundidos.
- Hidrometalurgia: extracción de metales en disolución acuosa.
- Pirometalurgia: extracción de metales fundidos de sus menas.
Industria metalúrgica
La industria metalúrgica abarca todas las actividades relacionadas con la producción, transformación y procesamiento de metales. Es un sector muy importante para la economía, que da soporte a múltiples industrias como la automotriz, de construcción, eléctrica, electrónica, entre otras.
Dentro de la industria metalúrgica se distinguen subsectores como:
- Siderurgia.
- Metalurgia no férrea (aluminio, cobre, zinc, estaño, etc).
- Fundición y moldeo.
- Forja y estampación.
- Mecanizado y conformado de metales.
- Recubrimientos metálicos.
- Fabricación de productos metálicos.
Actualmente, es una industria altamente tecnificada, que requiere de grandes inversiones en I+D para optimizar procesos y desarrollar nuevos materiales. La automatización y la industria 4.0 están transformando los procesos metalúrgicos y dirigiéndose hacia una mayor sostenibilidad.
Metalurgia manufacturada
La metalurgia manufacturada consiste en la transformación de metales y aleaciones en productos intermedios semielaborados o productos finales acabados listos para su uso.
Algunos ejemplos de procesos de metalurgia manufacturada son:
- Laminación: reduce el espesor del material metálico haciéndolo pasar entre rodillos.
- Forja: da forma al metal por compresión a alta temperatura en matrices o estampas.
- Extrusión: fuerza al metal a fluir a través de una matriz para darle una forma deseada.
- Trefilado: reduce el diámetro de alambres metálicos haciéndolos pasar a través de matrices.
- Estampación: transforma planchas metálicas en piezas con formas complejas presionándolas con troqueles.
- Mecanizado: corta, taladra o modifica la forma de piezas metálicas usando herramientas de corte.
- Soldadura: une piezas metálicas fundiendo localmente los bordes.
- Recubrimientos: deposita otros materiales sobre la superficie de metales.
Los productos resultantes de estos procesos abarcan desde chapas, tubos, perfiles, componentes mecánicos, hasta piezas de automoción o artículos para el hogar.
Hay muchos más procesos metalúrgicos, podemos nombrar algunos más:
- Temple: proceso de enfriamiento rápido del metal para aumentar su dureza.
- Cementación: proceso de tratamiento térmico para mejorar la resistencia a la abrasión de los metales.
- Galvanizado: proceso de recubrimiento de metales con zinc para protegerlos de la corrosión.
- Anodizado: proceso de recubrimiento de metales con una capa de óxido para mejorar su resistencia a la corrosión.
- Electrodeposición: proceso de recubrimiento de metales con una capa de otro metal mediante la aplicación de una corriente eléctrica.
- Tratamiento térmico: proceso de calentamiento y enfriamiento controlado del metal para modificar sus propiedades mecánicas y físicas.
- Refinado: proceso de purificación de los metales para eliminar impurezas y mejorar su calidad.
- Reciclaje: proceso de recuperación de metales a partir de materiales usados o desechos para su reutilización en la producción industrial.
Podríamos seguir nombrando muchos otros como el temple al agua, el recubrimiento con cerámica, el forjado en frío, el endurecimiento o la extrusión.
Metalurgia y siderurgia
Aunque están estrechamente relacionadas, no son lo mismo. La siderurgia es una rama de la metalurgia que se centra en la producción de hierro, acero y ferroaleaciones.
¿Qué es la siderurgia?
La siderurgia abarca las actividades de extracción de mineral de hierro, producción de arrabio en altos hornos, refinación del arrabio para obtener acero y conformación del acero en productos semielaborados como palanquillas, lingotes, planchas, bobinas, barras, etc.
¿Qué diferencia existe entre siderurgia y metalurgia?
La extracción y tratamiento de metales es una disciplina amplia, conocida como metalurgia, que abarca todos los metales, incluyendo aleaciones no férreas como aluminio, cobre, titanio, magnesio y níquel. Por otro lado, la siderurgia se enfoca únicamente en el hierro y el acero.
La metalurgia abarca desde la extracción de minerales hasta la elaboración de productos finales, mientras que la siderurgia se centra en la transformación del mineral de hierro en acero semielaborado.
Además, la metalurgia se dirige al desarrollo de nuevos materiales metálicos más allá del acero, mientras que la siderurgia se enfoca en optimizar los procesos siderúrgicos convencionales. También estudia un amplio abanico de procesos de conformado, tratamientos térmicos, recubrimientos, soldadura, entre otros, enfocados a todo tipo de metales.
Por lo tanto, la siderurgia es un subconjunto de la metalurgia centrado específicamente en la producción de acero.
¿Qué es la metalurgia en la edad de los metales?
La metalurgia en la prehistoria fue un factor muy importante que contribuyó al paso de la Edad de Piedra a la Edad de los Metales, revolucionando la tecnología y la sociedad de la época.
Edad de los metales
La Edad de los Metales abarca el periodo comprendido entre el 6000 a.c hasta la aparición de la escritura. Se divide en:
- Calcolítico o Edad del Cobre: surgimiento de la metalurgia del cobre.
- Edad del Bronce: aleación de cobre y estaño.
- Edad del Hierro: reducción del mineral de hierro en altos hornos rudimentarios.
Hacia el 3000 a.C. comenzó la metalurgia del bronce, una revolución tecnológica que permitió hacer armas y herramientas más resistentes. El bronce requería dominar técnicas más avanzadas de fundición y control de temperaturas.
Hacia el 1200 a.C. surgieron las primeras evidencias de producción de hierro en Oriente Medio y los Balcanes. El mineral de hierro se reducía en hornos de barro para obtener bloques de hierro esponjoso que luego se forjaban y carburaban.
El dominio de la metalurgia del hierro supuso otra gran revolución. Las armas y herramientas de hierro eran muy superiores a las de bronce en dureza y capacidad de mantener el filo.
En la Edad de los Metales surgieron así los primeros núcleos metalúrgicos especializados, controlados por una elite. La metalurgia adquirió gran importancia social y estratégica, promoviendo el comercio y circulación de metales y técnicas.
Los avances metalúrgicos permitieron un salto cualitativo en áreas como la agricultura, la guerra, la arquitectura, el transporte o la orfebrería. Sentaron las bases para el surgimiento de las primeras civilizaciones antiguas y el inicio de la historia tal y como la conocemos.
