Los inventores y los materiales.

LOS INVENTORES Y LOS MATERIALES
Roger Magar

El Acero

Hemos visto que el inventor del concepto de motor de explosión de cuatro tiempo, Alphonse Beau de Rochas, no pudo construir su motor, cuando para tratar de seguir el ciclo termodinámico de Carnot, inventó el motor de 4 tiempos, pues no existía el acero comercial, que fue inventado poco después por Bessemer en Inglaterra.

 

El acero comercial actual es una aleación de hierro con menos de 1 % de carbono. En 1862 cuando de Rochas inventó su ciclo, el acero venía por caravanas desde la India, y se producía por medios secretos que no se han podido descubrir hasta ahora. En su trayecto desde la India pasaba por la ciudad de Damasco, por lo que se le conocía como acero damasquino. Dicho acero tenía casi 2 % de carbono y era mucho más duro y flexible que el acero que se produce con los métodos actuales, su precio era tal, que solo se utilizaba para construir cuchillos, sables y espadas, su apariencia es vetada, con vetas negras y grises. Para tratar de duplicar dicho acero a los aceros especiales actuales se les agrega aleantes tales como Manganeso, Vanadio, Cromo, Molibdeno, Silicio, Boro, Níquel, Cobalto, Niobio, Selenio, Plomo, Nitrógeno e incluso Tungsteno además del Carbono, un acero suave tendrá poco carbono digamos 0,05 % con el que se producirán carrocerías de automóviles y latas. Un acero de "cuerda de piano" 0,90%, las flechas, mangos de rueda y otras piezas para máquinas, autos y camiones tendrán 0,45 % de C. Un acero para rodamientos tendrá además del carbono un metal endurecedor tal como el Cromo en aproximadamente 1,5 % o el Boro y un metal estabilizador como el Vanadio. Los elementos aleantes son caros y escasos por lo que forman parte de los llamados "materiales estratégicos".

 

Las herramientas de mano finas contienen también Cromo y Vanadio. Algunos bastidores de motocicleta son construidos de acero al cromo-molibdeno. Pero el acero al Cromo-Molibdeno tal como el tipo 4140, también se usa en barras y piezas forjadas como cigüeñales, bielas pernos etc. Nuestras motos y autos modernos utilizan intensamente dicho tipo de acero. A continuación se expone el análisis del 4140.

 

Carbono 0,38 a 0,43 %

Manganeso 0,71 a 1,00 %

Cromo 0,8 a 1,1 %

Molibdeno 0,15 a 0,25 %

Silicio 0,15 a 0,35 %

Fósforo 0,035 % Máximo

Azufre 0,04 % Máximo

 

Otro acero al Cromo-Molibdeno muy usado, es el 8620 con un análisis químico similar al 4140, pero con la casi la mitad de carbono, se utiliza para la fabricación casi todos los engranes.

 

Algunos elementos tales como el Fósforo o el Azufre son nefastos para la calidad del acero, el Manganeso se agrega al acero al carbón para contrarrestar en parte dicho efecto.

 

En la fabricación de las válvula de escape se utilizan "aceros" con muy alto contenido de niquel, cobalto y tungsteno y recientemente principalmente por la empresa Yamaha aleaciones con base de Titanio, lo que será tratado en una entrega posterior.

 

Hasta 1950, salvo en la caja de velocidades y las válvulas de escape, los vehículos automotrices, incluso las motos, contenían muy pocos aceros aleados, casi todo era simple acero al carbón pero gracias a los aceros especiales hemos pasado de las 1 700 rpm del motor De Dion & Bouton de 1898 a las 14 000 o incluso más, en muchos de los motores de motos japonesas, pues probablemente, Japón y Rusia, son los países más adelantados en ciencia de materiales, aunque el último, dirige sus esfuerzos de diseño a otros productos

 

El más genial de los inventores, Leonardo da Vinci estaba más de 400 años adelantado a la disponibilidad de materiales para construir sus inventos, pues se puede decir que los inventos son arte y el desarrollo de materiales es una ciencia.

 

Mucho se ha comentado el hecho de que los orientales copian los inventos occidentales, puede ser, pero los pueden copiar - lo que en la mayoría de los casos ya no es cierto- gracias a que tienen una ciencia de materiales poderosa, pues por ejemplo en el caso de México no podemos copiar, porque no tenemos ciencia de materiales desarrollada, y nuestros gobernantes nunca han tenido una política al respecto. Una salida sería diseñar productos adaptados a la ciencia de materiales que poseemos.