¿Sabías que el Acero Inoxidable fue creado por accidente?

¿Sabías que el Acero Inoxidable fue creado por accidente?
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¿Sabías que el Acero Inoxidable fue creado por accidente?

El hombre ha experimentado con aleaciones de acero por miles de años. Pero, no fue sino hasta 1913 que un metalurgista inglés se topó con una de las más útiles aleaciones del acero: el acero inoxidable.

El acero, como se encuentra en la naturaleza, es conocido como mineral de hierro, y es uno de los cinco elementos más abundantes en el planeta. Sólo existe mayor cantidad de aluminio (entre los metales) y constituye el 5% de la corteza de la Tierra.

Desde una perspectiva de ingeniería estructural, el mineral de hierro no es muy útil ya que es relativamente suave, no más duro que el cobre.

Los Hititas

hititasAlrededor del año 1300 AC en la zona que hoy se conoce como Turquía, los Hititas empezaron a derivar acero del mineral de hierro, empezando una rápida exportación de técnicas de metalurgia del acero por toda Europa y Asia, colaborando con la Edad de Hierro.

Las técnicas metalúrgicas anteriores consistían en calentar dos metales hasta que se volvieran líquidos y luego mezclándolos en un molde hasta que se enfriaran. Esta técnica, aplicada al hierro, resulta en un metal rígido y frágil, inútil para armas y herramientas.

Los Hititas descubrieron que el mineral de hierro podía ser reforzado y endurecido calentándolo sobre una cama de carbón. Cuando el carbón y el hierro son colocados en un horno, el carbón se une al hierro y, al enfriarse, cambia favorablemente toda su estructura cristalina.

Carbono + Hierro = Acero

Armas de aceroComo el hierro se caliente por sobre los 1,200 ºF, su forma cristalina cambia de una estructura cúbica muy unida, a una con 25% más de espacio. A estas altas temperaturas, un pequeño átomo de carbono puede caber en los pequeños espacios entre los átomo de hierro. Si esta mezcla se enfría luego rápidamente, los átomos de hierro intentarán reconfigurarse nuevamente en una estructura ajustada. La presencia de los átomos de carbono, sin embargo, crea una distorsión, lo que provoca que sea mucho más difícil doblar o romper el acero.

Crear acero a partir del hierro resultó en armas y herramientas más fuertes. Durante los siguientes miles de años los procesos de refinamiento se volvieron más avanzados.

El acero se usó para otras aplicaciones como la construcción de vías de tren y edificios. El único problema era que el acero tradicional no podía resistir la corrosión. Con suficiente aire húmero, el acero se oxidaba.

Harry Brearley, Metalurgista

Harry BrearleyEn 1908, Harry Brearley, un metalurgista inglés de 36 años, tuvo la oportunidad de ir al Laboratorio de Investigación Brown Firth en Sheffield, Inglaterra. Brearley abandonó la escuela a los 12 años. Educándose sólo, y con ayuda de la escuela nocturna, se volvió un experto en el análisis y producción de acero. En 1912, el laboratorio de Brearley recibió el encargo de investigar formas de eliminar la corrosión en los cañones de las pistolas.

Cuando un arma dispara una bala, esta baja por el barril expandiendo el gas que detona en la recámara. La fricción entre la bala y los surcos del barril provoca que la bala gire, aumentando su precisión.

La fricción, sin embargo, desgasta el barril. Eventualmente el barril se vuelve muy grande para la bala, disminuyendo la precisión. Lo que se necesitaba era un metal más fuerte que pudiera resistir temperaturas más altas.

Brearly invirtió meses experimentando con aleaciones de acero, cambiando las mezclas de acero y otros metales. Ninguna de sus aleaciones tuvo mucho éxito reduciendo la erosión en el barril, por lo que Brearley lanzaba las muestras fallidas a un bote de basura.

Eureka!

Meses después Brearley notó que una de las muestras in el bote mantenía su brillo, mientras que las demás se habían oxidado. Esta muestra tenía niveles particularmente altos de cromo, aproximadamente 12%, lo que le brindaba resistencia a la corrosión.

El cromo, el cual brinda al acero sus propiedades inoxidables, tiene una alta afinidad con el oxígeno, y cuando se presenta en cantidades suficientes en el acero, forma una capa protectora en la superficie del mismo.

Esta capa es increiblemente delgada, aproximadamente una diezmilésima parte de un centímetro de grosor. Esto es el equivalente a 30 campos de fútbol americano siendo protegidos por una capa del grosor del papel fotocopia. Aún así, esta capa microscópica se pega fuertemente al acero.

Si se daña o se elimina de forma forzosa, más cromo será expuesto al aire y más de este óxido de cromo protector será generado.

Esta característica de auto renovación hace del acero inoxidable un material ideal para miles de aplicaciones. Tiene un ciclo de vida de 100 años y no requiere mantenimiento.

“Acero Antioxidable”

Brearley llamó a su nueva invención “acero antioxidable”. Como la ciudad de Sheffield era conocida por sus cubiertos, mandó a un experto en cuchillos a que le hiciera un juego de estos.

Lamentablemente, el acero antioxidable de Brearley no iba muy bien con los cubiertos: no podía ser afilado. Mal recibido por el público, Brearley ganó muy pronto una reputación por hacer cuchillos que no cortaban. Tomaría años de refinamiento e investigación para crear un acero inoxidable que pudiera ser afilado.

El Acero Inoxidable

El nombre “acero inoxidable” (“stainless steel” proviene de stain, que significa “mancha” en inglés) se atribuye a un productor que notó que el acero no se manchaba cuando era sumergido en vinagre. Su bajo peso y alta resistencia al óxido a altas temperaturas ha tenido un efecto en casi toda la industria moderna, desde la preparación y almacenamiento de alimentos, hasta el transporte y la medicina.

Puede encontrar acero inoxidable en los buques de batalla y en agujas de coser. Se encuentra en su hogar en la forma de utensilios de cocina, en el lavatorio, y en la aspiradora. Es verdaderamente una maravilla de la tecnología.

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