L’aliatge més utilitzat a nivell mundial ésacer, un aliatge ferrós compost principalment de ferro (normalment del 98–99% en pes) amb quantitats controlades de carboni (0,02-2,14%) i rastres com el manganès, el silici, el fòsfor i el sofre. El seu domini prové d’una combinació inigualable de força, versatilitat, rendibilitat i escalabilitat, fent-la indispensable a gairebé totes les indústries.
Construcció: L’acer forma la columna vertebral de gratacels, ponts i infraestructures per la seva capacitat de suportar càrregues pesades. Reforçar les barres d’acer (REBAR) Enfortir les estructures de formigó, mentre que les bigues d’acer estructural proporcionen rigidesa en edificis a gran escala.
Automoció i transport: Des de cossis de cotxes i xassís fins a marcs de camions, vies de ferrocarril i casc de vaixells, la resistència a la tracció i la resistència a la tracció d'acer asseguren la seguretat i la durabilitat. Tot i que els materials més lleugers guanyen terreny, l’acer es manté crític per als components resistents als accidents.
Fabricació i maquinària: Els equips industrials, les eines i les peces mecàniques es basen en la duresa de l'acer i la resistència al desgast. Els acers d’aliatge (per exemple, els que tenen crom o molibdè) s’adapten a necessitats específiques, com la tolerància a alta temperatura a les turbines o la resistència a la corrosió en bombes.
Embalatge i béns de consum: Les llaunes d'acer de llauna preserven aliments i begudes resistint la corrosió, mentre que l'acer també s'utilitza en electrodomèstics, mobles i fins i tot coberts per a la seva longevitat.
La producció global de Steel, que va arribar a la producció de 1.800 milions de tones mètriques anuals, les de tots els altres aliatges combinats. La seva reciclabilitat (més del 90% de l’acer es recicla a nivell mundial) cimenten encara més el seu paper com a aliatge més utilitzat, equilibrant la demanda industrial amb sostenibilitat.
Si bé l’acer és versàtil, molts aliatges el superen en la força, sovint a causa de dissenys metal·lúrgics avançats o combinacions d’elements d’alt rendiment. Aquests inclouen:
Aliatges de titani (per exemple, TI-6AL-4V):
Els aliatges de titani se celebren per la seva proporció excepcional de força a pes. TI-6AL-4V, el grau més comú, té una resistència a la tracció de ~ 900–100 MPa (megapascals), superant la majoria dels acers de carboni (400-800 MPa) mentre que pesa només un 60% com l’acer. Això els fa ideals per a aeroespacial (components del motor de jet, fotogrames aeris), maquinari militar i equipament esportiu d’alt rendiment. La seva resistència a la corrosió i la fatiga millora encara més el seu atractiu.
Superalloys basats en níquel (per exemple, Inconel 718, Waspaloy):
Aquests aliatges (ferro de níquel-crom amb addicions com Niobium, molibdè o cobalt) excel·len amb força a alta temperatura. Inconel 718, per exemple, manté una resistència a la tracció de ~ 1.300 MPa a 650 graus (1.200 graus F) -un temperatura on l'acer perd més de la meitat de la seva força. Són crítics en motors a reacció, turbines de gas i reactors nuclears, on la força sota calor extrema no és negociable.
Aliatges de cobalt-crom (cocrmo):
Els aliatges de cobalt-crom combinen una gran resistència a la tracció (fins a 1.500 MPa) amb desgast excepcional i resistència a la corrosió. S’utilitzen àmpliament en implants mèdics (reemplaçaments de maluc/genoll) i parts mecàniques d’alta estrès (per exemple, fulles de turbina) perquè resisteixen a la càrrega cíclica millor que l’acer i resisteixen la degradació en ambients químics biològics o durs.
Els acers avançats de gran resistència (AHSS):
Mentre que tècnicament un subconjunt d’acer, AHSS (per exemple, martensític, fase de doble fase o de twip) estan dissenyats per superar la força de l’acer tradicional. L’AHSS Martensitic, per exemple, pot arribar a les forces de tracció de 1.500-2.000 MPa-FAR més alts que el tractament tèrmic de carboni convencional que crea una microstructura dura i forta. S’utilitzen en components de seguretat de l’automoció (per exemple, bigues de caiguda) on la força elevada i el pes lleuger són crítics.
Aquests aliatges solen tenir costos de producció més elevats que l’acer, limitant el seu ús a les aplicacions on la seva resistència superior, l’estalvi de pes o la resistència ambiental justifiquen la despesa com a aeroespacial, defensa i fabricació d’alta tecnologia.
