¿En qué se diferencia el acero del hierro o el hierro forjado?

Entonces, lo primero es lo primero: el hierro y lo que comúnmente se llama hierro forjado son cosas diferentes.

“Hierro” es el término utilizado para describir el elemento en la tabla periódica que tiene 26 protones. El hierro elemental no se encuentra naturalmente en la tierra, pero puede ser hecho por el hombre. El acero es técnicamente cualquier aleación de hierro que tiene menos de alrededor del 2% de carbono (hay algunas excepciones a esto, pero eso no es importante).

El “hierro forjado” no es una aleación específica, es un producto hecho por un determinado proceso. Forjado implica que está forjado, prensado o enrollado en lugar de fundición (te daré una bonificación y te confundiré aún más con hierro fundido en un momento). Pero espera un minuto! Muchos aceros son forjados / laminados / prensados. ¿Por qué no son de hierro forjado? ¡Es por eso que usar términos históricos para procesos reales puede ser confuso!

Primero, el mineral de hierro se funde en hierro fundido. El hierro fundido generalmente tiene entre 2% y 5% de carbono con una pizca de silicio. La mayoría del hierro fundido tiene 4% de carbono, y esto se debe a que este es el hierro fundido más fácil de producir. En un material típico, si comienza con un líquido y lo enfría lentamente, en realidad formará pequeños cristales en su interior. Simplemente flotan allí y a medida que el material se enfría aún más, se forman más y más cristales hasta que no queda más líquido. Este es más o menos el proceso de solidificación de la gran mayoría de los materiales cristalinos con los que trata regularmente. Sin embargo, a veces, un material con una química muy específica tendrá algo llamado eutéctico, un punto donde el material no forma pequeños cristales dentro del líquido primero, gira a la derecha de líquido a sólido.

Si observa todas las aleaciones de carbono y hierro, se encuentra un eutéctico justo después del 4%. También notará que si rastreamos ese punto eutéctico hasta el eje Y, vemos que tiene una temperatura de fusión mucho más baja que una aleación con 2% de carbono. Una temperatura de fusión más baja significa que requiere menos calor para derretirse. Entonces, allí tenemos hierro fundido.

Mencioné antes que el hierro fundido generalmente tiene algo de silicio. El hierro fundido histórico tenía silicio por dos razones: primero, el mineral que contenía el hierro a fundir probablemente tenía un poco de sílice y, segundo, se usó vidrio para ayudar a purificar el hierro fundido a medida que se fundía. El cuarzo y la arena son principalmente sílice o dióxido de silicio, y lo creas o no en un baño de hierro fundido, generalmente hay una capa de vidrio fundido en la parte superior. Dentro de ese horno tenemos el carbono del carbón / carbón, el oxígeno del aire que sopla hacia el horno y el metal fundido. Utiliza esa capa de vidrio para proteger la masa fundida de la atmósfera rica en oxígeno del horno

Una de las formas comunes de hacer hierro forjado era con algo llamado “charco de hierro”. En este proceso, comienza a agregar mucho más oxígeno de lo normal al horno y comienza a agitar el hierro fundido. Dentro del horno, el oxígeno comenzará a extraer los átomos de carbono ubicados en el hierro fundido, reduciendo efectivamente la cantidad de carbono en el metal. Si mantenemos la temperatura en el horno igual, esto significa que el material realmente comenzará a solidificarse a medida que se extraiga más carbono.

A medida que se solidifica, en realidad se vuelve “pegajoso” y dado que es pegajoso, terminas mezclando parte de ese vidrio desde la parte superior con el metal mientras lo agitas, atrapando la escoria dentro de esta “masa”. Luego, una vez que se vuelve demasiado pegajoso para removerlo, puede comenzar a forjarlo / presionarlo / girarlo para darle forma, convirtiéndolo en “hierro forjado”.

Notarás que en ningún lugar dije nada sobre la composición real del hierro forjado. Eso es porque no hay uno. El hierro forjado puede ser alto en carbono, puede ser bajo en carbono, puede tener muchas inclusiones de escoria o no puede tener ninguna. Puede contener algo de azufre, tal vez algo de manganeso o aluminio. No es la composición química que definió qué es el hierro forjado, sino el proceso utilizado para hacerlo.

El acero, el hierro y el hierro forjado son diferentes entre sí.

El hierro es un elemento, mientras que el acero y el hierro forjado son aleaciones de hierro con otros elementos.

El hierro forjado es una aleación de hierro con muy bajo contenido de carbono.

El acero es una aleación de hierro con otros elementos principalmente carbono.

El acero es hierro solo con carbono I entre algunos de los átomos para dar elasticidad, mayor resistencia a la tracción o dureza. Básicamente es hierro con un poco de carbono.