Qué es el 'Super Acero' y en qué podría usarse: el proyecto ‘Super Steel’
Un acero de mejor calidad, resistencia, más delgado y más barato de producir. Ese es el objetivo de un estudio.
El acero es una aleación de hierro y carbono común, y lleva junto al ser humano desde hace miles de años. Hemos dominado hace mucho los secretos del acero, pero a día de hoy, en pleno siglo 21 y la búsqueda de los materiales inteligentes, encontrar una mejor aleación es el objetivo de científicos e ingenieros de materiales, que buscan continuamente desarrollar materiales de acero de nueva generación que sean más fáciles de extender y alargar (ductilidad) en diferentes formas y estructuras, más altos en resistencia a la deformación (fuerza) y a la fractura (dureza), ligeros en peso y bajos en coste de producción.
Super Steel Project
La tarea es siempre ardua y complicada. La opinión convencional es que “el aumento del rendimiento de una propiedad metálica, ya sea en cuanto a la resistencia, la ductilidad o la tenacidad, socavará una o más de las otras”. Por ejemplo, un aumento de la resistencia hará inevitablemente que el metal sea más quebradizo (lo que se conoce como la compensación entre resistencia y dureza); o menos flexible para ser extendido o alargado en diferentes formas. (compensación fuerza-ductilidad). ¿Cómo mejorar la aleación? Ese el objetivo del ‘Super Steel Project’.
El proyecto del Super Acero, dirigido por el profesor Huang Mingxin del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Hong Kong (HKU), con colaboradores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL), busca obtener un nuevo acero super D&P (producido mediante un nuevo método de deformación y partición) para mejorar enormemente su resistencia a la fractura y mantener al mismo tiempo una resistencia superfuerte para aplicaciones industriales avanzadas. Y justo en estos días, el proyecto ha hecho un gran avance.
El Super Acero
El equipo de expertos ya había elevado significativamente el rendimiento de resistencia-ductilidad del acero D&P, por lo que el acero super D&P alcanza un rendimiento mayor en las tres propiedades metálicas “a un nivel sin precedentes que ningún material de acero había alcanzado antes.” El acero de D&P demostró la mejor combinación de límite elástico, resistencia y elongación uniforme.
El equipo también ha hecho un importante descubrimiento científico en la estructura del acero super D&P: El súper acero tiene una característica de fractura única en la que se forman múltiples microfisuras debajo de la superficie de la fractura principal, a través de un novedoso mecanismo de endurecimiento "multi-delaminación inducida de alta resistencia". Estas microfisuras pueden absorber eficazmente la energía de las fuerzas aplicadas externamente, lo que da como resultado una resistencia a la dureza mucho mayor del acero en comparación con los materiales de acero existentes.
Actualmente, el acero de alta resistencia para cables de puentes tiene un límite de elasticidad inferior a 1,7 gigapascales, y una resistencia a la fractura inferior a 65 MPa m½; el acero blindado de alta resistencia que se utiliza en los vehículos blindados tiene una combinación máxima similar de resistencia y dureza. El nivel de tenacidad que puede alcanzarse con el acero D&P es de 2 gigapascales y una resistencia a la fractura de 102 MPA m½ , por lo tanto, mucho más alto que el de los materiales de acero existentes, manteniendo al mismo tiempo una resistencia superfuerte.
Más barato de producir y más eficiente
Los objetivos son siempre los mismos: más fuerte, más resistente, más ligero, más duro, más barato. El Super Acero o acero de D&P tiene otras ventajas como un procesamiento industrial sencillo y un bajo costo de las materias primas. Puede producirse mediante procesos convencionales de laminación y recocido, por lo que no se requieren rutas de fabricación complejas ni equipos especiales.
De hecho, el costo de las materias primas del acero D&P es sólo el 20% del acero martensítico (acero inoxidable con alta aleación de cromo y carbono) que se utiliza actualmente en la industria aeroespacial (por ejemplo, el Grado 300, cuya resistencia a la deformación y a la iniciación de la fractura es de 1,8 GPa y 70 MPa m½, respectivamente).
Aplicaciones del Super Acero
Por supuesto, todo esto se está llevando a cabo para mejorar las cosas. Así, ¿cuáles serían los posibles usos del Super Acero? Ya existen varias patentes presentadas en varios mercados, como los Estados Unidos, la Unión Europea y China. El equipo que está trabajando en ello ha estado en contacto con socios industriales para fabricar:
- Cables de puentes de alta resistencia
- Chalecos antibalas más livianos y resistentes
- Vehículos y automóviles más ligeros y seguros
- Vehículos para el Ejército a prueba del fuego enemigo
- Uso aeroespacial
- Tuercas, tornillos y otros materiales de construcción que resistan mucha más presión
De acuerdo a uno de los jefes del proyecto, “en este último avance en el acero súper D&P, hemos logrado una combinación sin precedentes de fuerza y resistencia que puede abordar un importante desafío en aplicaciones industriales de seguridad crítica: lograr una resistencia a la fractura ultra alta para prevenir la catastrófica fractura prematura de los materiales estructurales”.