Los metales resistentes a altas temperaturas están diseñados para aplicaciones donde la temperatura es suficiente para fundir materiales de calidad regular.
Casi todos los metales que pueden soportar temperaturas de 500 ℃ y superiores son aleaciones de alta temperatura. Estos materiales son una combinación de metales y elementos adicionales que se seleccionan por características de propiedades específicas, que en este caso es la resistencia al calor. Las aleaciones de alta temperatura se utilizan con frecuencia en la industria aeroespacial, aplicaciones militares y aplicaciones electrónicas, así como aplicaciones en otros entornos de calor extremo.
Los metales resistentes a altas temperaturas también se conocen como metales refractarios. Estos metales son mucho más duros a temperatura ambiente y normalmente tienen un punto de fusión más alto. El término «refractario» se utiliza en campos específicos, sobre todo en la ciencia de los materiales.
Los metales están diseñados para su entorno de servicio, en el que el calor es solo uno de los muchos factores. El calor en una atmósfera de oxígeno es muy diferente al calor en una atmósfera de hidrógeno. Por lo tanto, los parámetros de resistencia al calor dependen en gran medida del entorno en el que se utilizan los materiales.
Muchas piezas de motores a reacción están hechas de una aleación a base de níquel con tántalo, titanio y niobio. Estas aleaciones se agregan para mejorar la fuerza y la resistencia en el tipo de atmósfera rica en oxígeno caliente que existe dentro de un motor a reacción. La superficie del metal forma una capa protectora de óxido con estos elementos de aleación que protege el metal a altas temperaturas. En refinerías y reactores nucleares, las aleaciones a base de circonio son más adecuadas para los tipos de entornos de alta temperatura que crean estos megalitos.
Hay varios metales adecuados para aplicaciones de alta temperatura, pero la mejor elección para cada uno depende de varios factores. A continuación se presentan algunos de los mejores metales y aleaciones resistentes al calor disponibles, y las características que los hacen deseables.
Aleaciones resistentes al calor no refractarias
Nombre Punto de fusión (℃)
| Níquel | 1453 |
| Acero inoxidable | 1510 |
Si bien tanto el níquel como el acero inoxidable tienen puntos de fusión relativamente altos, es mejor usarlos como aleaciones con otros metales mencionados en las dos secciones siguientes. A continuación se presentan algunas características que hacen que las aleaciones de níquel y acero sean materiales buscados para aplicaciones de alta temperatura.
Aleaciones de níquel
Las aleaciones de níquel son materiales resistentes a la oxidación y la corrosión adecuados para entornos extremos. Proporcionan una excelente resistencia mecánica y tienen una buena estabilidad superficial. Las aleaciones de níquel se utilizan comúnmente en las industrias aeronáutica y aeroespacial.
Aleaciones de acero
Las aleaciones de acero inoxidable resisten la corrosión, mantienen su resistencia a altas temperaturas y son fáciles de mantener. Estas aleaciones generalmente se fabrican combinando acero con cromo, níquel y molibdeno, y se producen como láminas con diferentes espesores.
El acero inoxidable resistente al calor se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:
- Industria automotriz
- Industria aeroespacial
- Industria cerámica
- Industria del vidrio
- Industria química y petroquímica
- Endurecimiento de plantas
- Plantas de incineración
- Calderas de vapor
Metales refractarios de bajo punto de fusión
Aleación de metal
Punto de fusión (℃
| Titanio | 1670 |
| Cromo | 1860 |
El titanio tiene la relación resistencia-peso más alta de todos los metales. Su alta resistencia a la corrosión, resistencia a la fatiga y capacidad para soportar altas temperaturas lo convierten en una sustancia ideal para las industrias aeroespacial, militar y marina. El titanio se utiliza para trenes de aterrizaje, sistemas hidráulicos y construcción de barcos navales.
El cromo es un metal que se usa más comúnmente en aceros inoxidables y aleaciones de titanio como agente de aleación. Este metal duro y quebradizo debe su amplio uso, especialmente el de revestimiento, a su alta resistencia a la corrosión, que es el resultado de su fina capa superficial de óxido.
El cromo y el molibdeno (que se describen a continuación) a menudo se alean con acero para su uso en una serie de aplicaciones e industrias. Estas aleaciones normalmente se agrupan juntas, con nombres como cromo, croalloy, chromalloy, moly o CrMo. El cromo se usa comúnmente en las industrias de la construcción, la energía y la automoción.
Metales puros menos conocidos
Metal / aleación Punto de fusión (℃)
| Niobio (Columbio | 2470 |
| Molibdeno | 2620 |
| Tantalio | 2980 |
| Tungsteno | 3400 |
El niobio, también conocido como columbio, es menos denso que todos los demás metales de esta lista. Es un metal dúctil utilizado principalmente en aleaciones de acero, ya que mejora significativamente las propiedades de resistencia al calor del acero. Por lo general, se alea con tungsteno (mencionado a continuación) para aplicaciones de uso intensivo de calor, como turbinas de aviones, reactores nucleares y motores a reacción. Sin embargo, debido a su naturaleza liviana y confiable, se usa principalmente en aplicaciones médicas y quirúrgicas.
El molibdeno es un metal abundante y rentable conocido por su resistencia y estabilidad en aplicaciones de altas temperaturas. Más suave y más dúctil que el tungsteno, a menudo se alea con otros compuestos, más comúnmente acero, para mejorar la resistencia a la corrosión y la resistencia a altas temperaturas. El molibdeno se usa con mayor frecuencia en la industria militar y en talleres de maquinaria especializados.
Como el niobio, el tantalio es un metal refractario tolerante al calor con una excelente resistencia a la corrosión. A menudo aleado con otros metales, el tantalio se utiliza para fabricar superaleaciones, que son materiales que se utilizan en entornos extremos, como plantas de procesamiento químico, motores a reacción y reactores nucleares. Sus propiedades de oxidación también lo convierten en una excelente opción para muchas aplicaciones electrónicas sensibles al calor, incluidos condensadores electrolíticos y resistencias de alta potencia.
El tungsteno tiene el punto de fusión más alto de todos los metales y, a temperaturas superiores a 1650 ° C, la resistencia a la tracción más alta. Su tasa de expansión térmica es similar a la del vidrio de borosilicato y el silicio. Su dureza y alta densidad lo hacen ideal para aplicaciones militares, boquillas de cohetes y álabes de turbinas, y también se usa en emisores de electrones, bobinas calefactoras, tubos de rayos catódicos y una variedad de aplicaciones de alta temperatura. Junto con el punto de fusión más alto, el tungsteno también tiene el coeficiente más bajo de expansión térmica, la presión de vapor más baja y la resistencia a la tracción más alta de todos los metales en forma pura.
El tungsteno por sí solo no es un gran material, ya que es más frágil que el vidrio, incluso con su punto de fusión extremadamente alto. Debe alearse con otros materiales para aprovechar sus propiedades inherentes de resistencia al calor.
Haciendo uso de metales resistentes a altas temperaturas
Existen varias aplicaciones en ingeniería y diseño de productos para este tipo de metales.
En la industria del cemento, los hornos cilíndricos giratorios requieren materiales resistentes a altas temperaturas, y la construcción de hornos industriales requiere estos materiales para el tratamiento térmico de bobinas y alambres. También son cruciales para los sistemas de incandescencia de acero y los sistemas de escape en la industria automotriz.
Estos metales son omnipresentes e importantes, desde la industria alimentaria hasta la industria de la pulpa y muchos otros.
* Este artículo es obra del autor invitado que se muestra arriba. El autor invitado es el único responsable de la veracidad y legalidad de su contenido. El contenido del artículo y las opiniones expresadas en el mismo pertenecen únicamente a este autor y no reflejan las opiniones de Matmatch ni de ningún empleador actual o pasado, instituciones académicas, sociedades profesionales u organizaciones con las que el autor está actualmente o estuvo afiliado anteriormente.
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