HISTORIA DEL ACERO 

Se tiene constancia del uso de aleaciones de Hierro de origen meteórico desde al menos 2000 años antes de Cristo en regiones próximas a la actual periferia de naciones Arábigas (antigua Sumeria), la India y China. Las antiguas civilizaciones no disponían de la tecnología suficiente como para poder alcanzar la temperatura requerida ni la técnica para reducir los minerales ferrosos hasta la obtención del metal en un grado de pureza aceptable, pero sí para fundir las aleaciones metálicas de Hierro-Níquel nativas provenientes de meteoritos. Los objetos más antiguos de aleaciones de Hierro que han llegado hasta nuestros días dan prueba de que el metal se conocía más por su origen meteórico (en compañía de pequeñas dosis de Níquel) que como constituyente de minerales como la Hematita o la Magnetita. El llamado “metal del cielo”, probablemente Taenita o Kamacita (dependiendo de la cantidad de Níquel) era apreciado sobre el resto de metales previamente conocidos (Cobre, Plomo, Plata y Oro) debido a su extraordinaria tenacidad y dureza en comparación a los metales previamente mencionados. 

Las armas y herramientas más antiguas de “Hierro” son por tanto objetos forjados a partir de meteoritos que contenían algo de Níquel, metal que proporciona una ligera resistencia a la corrosión, suficiente como para que hayan llegado hasta nuestros días algunos objetos de civilizaciones prehistóricas. La obtención del Hierro metálico a través de un método tradicionalmente empleado como para obtener Bronce o metales preciosos (Plata y Oro) en un horno típico de las eras antiguas era sencillamente imposible por varias razones, entre las cuales obvia el hecho del parcial (o total) desconocimiento del cómo proceder para obtener un “Acero” de calidad a partir de los minerales típicos de Hierro, que por cierto, siempre han sido abundantes a lo largo de la historia; basta decir que el Hierro elemental es al peso el metal de transición más abundante de la corteza terrestre y el elemento químico más abundante, por peso, en todo el Planeta (incluyendo manto y la doble-capa del núcleo) sin embargo, incluso hasta en la época del cénit del Imperio Egipcio en su máximo esplendor, los objetos de Hierro/Acero eran tan, tan escasos, que su precio se equiparaba al del Oro. Se ha atribuido dicha valía a dos factores fundamentales: el hecho de que el “Hierro” cayese (literalmente) del cielo en forma de meteoritos le confería un caché “místico” superior al resto de metales (incluyendo al Oro – las “lágrimas del Sol”), y era al mismo tiempo mucho más fuerte, rígido y duradero que el mejor de los Bronces producidos por Egipto y otras civilizaciones que le sucedieron, como la Persa, la Babilónica y un largo etcétera hasta los tiempos de la Antigua Roma, en los que la propiedad de una mera espada de Acero de mala calidad era, lo crea usted o no, un escaso privilegio sólo al alcance de las élites militares. Otro problema más importante y de fácil comprensión era el de la tecnología del momento. Hoy en día disponemos de la capacidad para fundir Wolframio mediante fusión por haz de electrones rápidos, pero en aquella época, las cosas eran radicalmente distintas. Se ha dicho que el Acero no se conocía durante la época Romana, por ejemplo, esto es una mentira. Por supuesto que se tenía constancia del metal, y todavía más en regiones al este como en la antigua Persia y demás imperios/naciones de estas regiones actualmente situadas en la periferia Arábiga. El problema era que la producción del metal a larga escala era muy complicado y costoso. Para los metalúrgicos de la época, era mucho más fácil producir Bronce que Acero o Fundición, entre otras cosas porque el Bronce no tenía (ni tiene) una composición específica: un Bronce típico de 12% Estaño con base de Cobre no difiere mucho de uno con un 10% de Estaño, ¿se entiende, no? Pero en el caso del Hierro es completamente distinto, ya que incluso pequeñas cantidades de Fósforo, Azufre y por supuesto, Carbono, afectan sus propiedades enormemente. Hoy en día la producción del Acero de calidad es masiva. Se han establecido grados específicos (normalmente regidos por la AISI) que formulan no solamente la composición química de cada grado de Acero sino también cómo producirlos y tratarlos térmicamente, en caso de ser posible. Claro que, no siempre fue así. De hecho, en un contexto histórico, el Acero moderno es relativamente joven en comparación a los metales antiguamente conocidos por los hombres como el Cobre, el Estaño, los metales preciosos y sus respectivas combinaciones. En la Antigüedad, cuando un herrero era capaz de forjar espadas más tenaces que otro, entonces adquiría una gran reputación. Se decía, por ejemplo: “El acero de fulano es de una calidad que sólo Hefestos (dios griego de los herreros) podría igualar”, luego, este hombre ganaría fama sobre sus compañeros de gremio debido a que, “por alguna razón”, sus objetos eran mecánicamente superiores a los producidos por el resto. Entonces se hablaba de “Acero de fulano”, “Acero de mengano”, todos los herreros y artesanos querían desarrollar la aleación de mayor calidad posible. Se hacían pruebas de todo tipo, justo como hoy en día. Flexibilidad, tenacidad, dureza, fuerza... lo que cambia entre aquellos héroes y el metalúrgico medio de hoy en día es que ellos conseguían grandes cosas a ciegas, con hornos muy rústicos, pobremente elaborados en comparación a las moles con las que contamos hoy en día. Esto es interesante cuando uno lo piensa detalladamente, porque cuando se trata de metales no hay engaño posible. Si va a Extremadura y encarga un jamón de pata negra de cerdo ibérico, le aseguro que no encontrarás nada parecido en (probablemente) ninguna otra región de Europa, ¿porqué? Pues por muchísimos factores. La crianza del animal, lo que come, el clima, etc... sin embargo, cuando compra un cuchillo de grado AISI 440 ya sea en China, Uzbekistán, Rusia, Colombia o Malasia, tendrá la seguridad de que más allá de las apariencias, la calidad es prácticamente igual. Esto se debe a que, sin importar el fabricante, el Acero sigue siendo el mismo. No hay ninguna diferencia entre un “pedazo de Hierro” de Chile a uno de Alaska: son exactamente iguales, siempre y cuando la “receta” (composición química) sean iguales. Por eso no importa dónde usted compre o a quién compre un martillo, una navaja... si el fabricante es serio y no le tima, tiene usted exactamente lo mismo que tengo yo o cualquier otro en mi casa, no sé si me explico. No hay engaño posible con los metales hoy en día, o son buenos o no lo son. Pero en el pasado las cosas no eran tan fáciles. No habían reglas claras ni manuales o enciclopedias y cada uno hacía el Acero lo mejor que podía para ganarse la vida. En Japón, por ejemplo, país donde se ejercía una devoción absoluta por las katanas en la época feudal (para un Samurai su katana era parte de su cuerpo – era algo más que material, era espiritual) la reputación del artesano lo era todo. Si el “señor Kokoto” (por poner un ejemplo ficticio) tenía fama de forjar buenas katanas, luego es normal que sus precios y clientela fuesen más elevados hasta llegar a la nobleza. Los Emperadores, por ejemplo, tenían sus propios artesanos, y de seguro eran los mejores en toda la nación, aunque la espada nunca entrase en combate, “estaba allí” simplemente, pero él (o ella) se sentía especial porque -sabía- que tenía una gran calidad. Hoy en día es difícil encontrar objetos de Acero hechos a mano por diversas razones. La mayoría de objetos de Acero se fabrican a larga escala en cadenas de producción masivas que abaratan el precio de cada unidad, y todos tienen la misma calidad, y esta calidad es por regla lógica superior a la obtenible por un artesano de la Edad Media, no importa el tesón que le pusiera, pero como ya he dicho, no siempre contamos con los grandes hornos, no siempre tuvimos la oportunidad de comprar trece metros de cadena para fabricar un pozo por menos de quinientos euros. No hay que remontarse muy atrás para darse cuenta de que la realidad era muy distinta a la actual; el Acero era un bien material de lujo, al alcance de muy pocos. Producirlo en gran medida era virtualmente imposible, y quien tuviese un hacha o una espada cuidaría de ella con tanto esmero que llegaría a transmitirle cierto valor espiritual que con el paso de las generaciones se volvería cultural. Apuesto a que la famosa Excalibur, de haber existido realmente, estaba hecha de de un Acero de gran calidad. 

Primeros intentos

El Acero tal como lo conocemos no es tan antiguo en el mundo occidental. De hecho, la periferia Europea tuvo que esperar varios siglos para conocer el Acero de una forma relativamente frecuente, gracias a las importaciones traídas de las regiones actualmente identificadas con los países Árabes o de herencia Persa-Sumeria como Irán, Iraq, Paquistán, Uzbekistán, etc... los cuales a su misma vez lo importaban de la India, y ojo al dato, es aquí donde debemos situar, siendo justos y nobles, al verdadero nacimiento de lo que podríamos llamar un Acero muy parecido a los modernos. En efecto, aproximadamente seis siglos antes de Cristo, ya existía en la India un comercio más que  decente de piezas de ésta aleación que era obtenida no solamente del Hierro nativo procedente de meteoritos sino también de sus propios minerales (Óxidos) como la Hematita. La piedra se colocaba en un horno cerámico y se acompañaba de Coque u otra forma de Carbono (se utilizaba frecuentemente bambú) y una fuente de Carbonato de Calcio, luego, se accedía a prender fuego a la base para el ascenso gradual de temperatura hasta que el Oxígeno comenzase a reaccionar con el Carbono, liberando CO y CO2, dejando tras de sí un Acero (en realidad Fundición) que era muy rígido y frágil, aunque también duro. El “metal” resultante se purificaba luego a través del re-fundido varias veces mediante el batido del mismo al rojo, es decir, cuando la pieza de Fundición resultante de la reducción química del mineral ferroso con el Carbono era re-calentada hasta volverse roja (sobre los 900 Cº aproximadamente) tras lo cual comenzaba a -batirse- con un martillo (lo cual es irónico teniendo en cuenta que el martillo era de Acero bueno) repetidamente para que el Hierro “escupiera” literalmente el exceso de Carbono que había absorbido en el momento de su primera fundición, de ahí viene el nombre en castellano. La fundición, por cierto, sigue siendo a día de hoy el primer producto directo que se obtiene al reducir ya sea Hematita, Siderita o Magnetita (minerales de Hierro) con Carbono o al menos, una fuente de éste elemento (pudiendo ser madera de cualquier tipo). Los Indios (de la India) tienen mucho mérito al respecto del Acero ya que a pesar de ser un pueblo eminentemente pacífico a lo largo de la historia fueron de los primeros en forjar espadas, cuchillos, lanzas y flechas de un Acero lo suficientemente tenaces como para poder utilizarse con éxito. A los Indios (o Hindúes – intento no provocar confusiones con los nativos precolombinos) también le atribuimos el mérito de explorar y poner en práctica el hecho de que para facilitar la producción del metal en bruto debía ser suministrado con una fuente de Oxígeno continua, en otras palabras, también fueron pioneros en incluir el hecho de “satisfacer” la reacción química necesaria para la obtención del metal al aplicarle Oxígeno gaseoso de manera rústica (abanincando o insuflando el gas a través de objetos peculiares como bombas de aire primitivas fabricadas con vejigas y/o estómagos de grandes animales), detalle que no solamente elevaba la temperatura del horno sino que facilitaba la reacción, como ya he expuesto. 

Otro detalle a tener en cuenta es que, de manera consciente o semi-consciente, los Indios utilizaban maderas particularmente ricas en Fósforo, elemento que es vital para todos los seres vivos y que en el caso del Acero facilita la refinación de éste (en bajas dosis) además de elevar ligeramente la resistencia a la corrosión de los mismos (véase Pilar de Hierro de Delhi como ejemplo). El proceso necesario para obtener un Acero de calidad era muy dificultoso, pero era de gran recompensa. Había nacido un nuevo oficio, muy distinto al del típico artesano o joyero que trabajaba sólo con metales nobles o semi-nobles como el Cobre, Plomo, Estaño, Plata y Oro, para convertirse en una de las profesiones más reclamadas y apreciadas en la antigüedad. Puede que esté siendo Chauvinista aquí, pero quienes introdujeron a la sociedad el Acero no fueron los abogados, ni los médicos ni los políticos, sino los hombres que se dejaban la piel martillando, trabajando y domando el metal más importante de toda la Tabla Periódica. Con los Indios comenzó el comercio que luego se extendería de cara al oeste y al norte (Arabia y China, respectivamente) y luego a más países, a modo de expansión, como un árbol de conocimientos y esfuerzo que echa sus ramas por todo el mundo conocido en aquel momento. De todos los usuarios de los que se tiene constancia, usaron el Acero en gran medida antes que nadie, destacan por encima de todos, los Antiguos Sumerios y sus sucesores inmediatos, Persas y Árabes, no obstante, impera aclarar que su dominio de la aleación fue una herencia de la semilla que ya sembraran los primeros, en ningún caso al revés, y por muy sorprendente que parezca, en el cénit del Imperio Romano el Bronce seguía siendo lo común hasta para fabricar espadas ya que contrariamente a lo que se suele pensar, el Acero era muy, muy caro, y en la mayoría de los casos, importado. 

El cómo fabricarlo era un secreto bien guardado, cualquier hombre medio con los recursos económicos suficientes podía intentarlo, pero el poder producir un Acero de calidad era privilegio de unos pocos. En África, por ejemplo, las tribus del pasado (y algunas del presente) consideraban a los herreros como parte de la élite social, se trata de un oficio viril, noble, propio de las castas más altas, relacionado desde sus primeros años con el heroísmo militar, la cultura e idiosincrasia propias de un país o nación, en definitiva, una dedicación a la materia que por desgracia no tiene el reconocimiento que debería tener a día de hoy en nuestro mundo moderno.

En la época medieval, cénit de los héroes patrios de cada nación Europea, el culto a la espada y por ende al Acero/Hierro tuvo tal nivel que en torno a el se elaboró poesía y fue establecida una larga cadena de elementos y símbolos culturales y hasta religiosos que aún a día de hoy perduran en lo que es la Era del hombre cibernético que, a pesar de sentirse omnipotente, sigue dependiendo del Acero.  

El conocimiento de la aleación iría expandiéndose conforme el paso del tiempo, pero aunque suene difícil de creer, no evolucionó mucho durante siglos y siglos hasta que a mediados del XIX con el invento del químico inglés Henry Bessemer el Acero podría ser producido en masa a un precio -relativamente- asequible. 

Producción en masa del Acero. Fin de la Era de Bronce, larga vida a la Era de Acero

Heme aquí dolido al tener que decir una verdad tan sólida como lo es el material del que estoy escribiendo ahora mismo, porque nunca nadie que yo haya conocido en vida, incluyendo eruditos y maestros, ha sido capaz de hacer un inciso en la importancia del dominio del Acero a gran escala. Del mismo modo, se me parte el corazón al tener que decir esto, pero prefiero ser sincero aún si haciéndolo toco el orgullo de a quienes vendo mis conocimientos adquiridos a través de los años, pero la supremacía militar y socioeconómica de países como Inglaterra o Alemania a la cabeza y también de el por aquel entonces joven Estados Unidos de América se debe única y exclusivamente al Acero. 

Más allá de las políticas, más allá del comercio y los muchos arreglos tanto políticos como éticos, cuando nos vamos a la física, a lo que realmente importa, al desarrollo... tenemos que atendernos al Acero. El dominio de este material supuso (y supone) el dominio militar. Más Acero se traducía en Barcos más grandes, destructores de Acero con varias capas de refuerzo para resistir fogueo, tanques, cañones, fusiles, ametralladoras... eso sólo en el plano militar, que es al fin y al cabo el músculo de todos los pueblos. El que tiene más tanques, barcos y aviones (aunque éstos últimos sean de Aluminio el motor – el corazón sigue siendo de Acero) es el que goza del dominio del mundo. Esto es así, y el que no lo quiera ver que mire para otra parte. Ahora, si nos salimos del plano militar y nos vamos a los tiempos de paz, de nuevo, el Acero es un eje central de cualquier sociedad. ¿Qué era el mundo de nuestros antepasados sin el Ferrocarril, algo que ahora nos parece rudimentario? Ahora a nadie le importa el Ferrocarril. Todo el mundo va en coche o en avión, pero hubo una época en la que el Ferrocarril se elevó hasta el Olimpo de las cosas más apreciadas y desde luego valoradas como producto del ingenio humano, y digo humano porque quiero que mi libro se venda en España e Iberoamérica, pero es el ingenio inglés y alemán en primer lugar el que merece los créditos, pero ah, todos somos políticos, todos mentimos cuando nos conviene. Yo tengo que ser sincero conmigo mismo y contigo aún si eso me causa más de un problema, porque el ego colectivo es muy, muy sensible a los hechos, pero no hay en mí ánimo de ofensa: las cosas son como son, como ya he dicho antes. La revolución industrial fue posible gracias a la puesta en marcha de los primeros grandes hornos, primero en Inglaterra y luego en Alemania... ¿no te parece casualidad que sesenta años más tarde, en plena Primera Guerra Mundial, fueran los países con más potencial? El mundo en el que vivimos se rige por el Acero, no por las éticas ni políticas ni el Oro mismo dicho sea de paso, que sólo sirve para comprarlo o venderlo (al Acero, digo). El que domina el Acero es capaz de dominar cualquier cosa, porque es la aleación más completa y está presente en todas las facetas de la vida moderna. Con ella vinieron los trenes, y los barcos acorazados, las grandes fábricas, la producción en cadena, los automóviles y motocicletas, las grandes estructuras (estadios, edificios rascacielos), absolutamente todo lo que nos hace sentirnos parte del mundo actual, todo proviene de ésta aleación. Y ésta aleación, aunque no fue invención de Bessemer ni de Siemens o Krupp, fue generada en masa por estos hombres y sus respectivas compañías/inventos. Así lo dice la historia y es sencillamente imposible obviar esto. 

Si es que acaso he despertado animosidad, recuérdese que también yo soy Latino, y que hablo el Español con la cabeza muy alta, y que como a cualquier aficionado a la metalurgia pocas cosas me duele más que mirar en todos los registros y no encontrar una sola referencia a una posible contribución importante de alguien que no tuviese sangre del norte. Hablo del norte auténtico, Islas Británicas, Península Escandinava, Alemania, Francia y en menor medida, Holanda. Si quieres odiarme, hazlo. Estás en tu libertad. Lo digo porque sé que alguien inteligente no se tomaría esto a pecho, pero no siempre es el caso, y sé a lo que me enfrento. No hay en mí deseo de generar chispas sobre el asunto, tan sólo refiero lo que es cierto. 

Vivimos en la Era del Acero, a pesar del moderno Titanio, el Aluminio y la Fibra de Carbono, y seguiremos con ella durante siglos y siglos por una sencilla razón: es la aleación al peso más abundante del planeta, la más polivalente y más importante de todas, con diferencia. 

Explicación de la aleación. Mecanismo del Acero

El Acero es una aleación bastante sencilla de entender, a pesar de lo que he contado previamente, basta con ponerle ganas. Empezaré diciendo que el Hierro elemental es un metal de transición que adopta una estructura cristalina cúbica centrada en el espacio, la cual es medianamente dura, dúctil y maleable. No tanto como los metales que presentan la estructura cristalina cúbica centrada en las caras, pero lo suficiente como para ser trabajado con facilidad. El Hierro metálico es, entre todos los metales de la tabla periódica, el único que ve sus propiedades mecánicas afectadas en un valor de miles de veces su fuerza mecánica inicial conforme se aumenta el contenido del elemento no-metal Carbono en su masa. El Acero es una aleación compleja de entender en comparación a la mayoría de aleaciones que ya le he mostrado previamente, no le voy a engañar, pero no abandone todavía, otórguele una oportunidad. 

Dada la posición en la tabla periódica del Hierro, su radio atómico y naturaleza física, es el último metal del período 4 en poder disolver Carbono dentro de su matriz metálica, formando dislocaciones en su cristal inicialmente puro de fase alfa (Hierro de gran pureza – 99,999% o superior) que sacrifican su ductilidad y maleabilidad características para otorgarle una tenacidad, robustez y dureza muy superiores. El truco está en controlar la cantidad del Carbono y entender lo que éste hace una vez unido al metal en el momento de la fusión. 

Lo que hace el Carbono una vez entra en contacto con el Hierro en estado líquido es disolverse uniformemente dentro de su masa y formar compuestos eutécticos o intermetálicos/cerámicos (Cementita) dependiendo de varios factores como la temperatura, la cantidad de Carbono añadida y el trabajo físico al que se ve sometido, como por ejemplo al ser batido físicamente por un herrero. El Acero es una aleación curiosa ya que se obtiene como subproducto de la propia reducción de los minerales de Hierro. Cuando el mineral en cuestión (ya sea Magnetita Fe3O4 o Hematita Fe2O3) se ve sometido a una temperatura de más de 1400 Cº en presencia de Carbono u otro elemento de sacrificio como el Aluminio (método Termita), el Oxígeno comienza a “desprender” del mineral, ligándose al Carbono suministrado ya sea en forma de Coque, Carbón, Hulla o incluso madera “cruda” y formando monóxido (CO) o dióxido (CO2) de Carbono, gases que salen expelidos de cara a la atmósfera mientras se obtiene un proto-Acero conocido como Fundición que, debido al elevado contenido de Carbono presente en el momento de la reacción (nótese que el Hierro se contamina fácilmente incluso con gases que contengan Carbono) presenta un contenido de éste cercano al 2%, con la dificultad añadida en el sentido del entendimiento que de este 2% en masa, no todo el Carbono se ha disuelto, sino que simplemente ha quedado “atrapado” a nivel atómico dentro de los cristales (estructura cristalina) de átomos de Hierro sin combinarse. Este porcentaje de Carbono no-combinado recibe el nombre de Grafito ya que como sucede con el Plomo y el Cobre, no se alea con el Hierro sino que simplemente queda “enjaulado” dentro de la masa metálica. Otra parte del Carbono, la que sí se ha disuelto, ha formado una solución eutéctica (la verdadera aleación de Acero), y por último, el resto ha formado un compuesto cerámico conocido como Cementita, el Carburo de Hierro con fórmula Fe3C. 

En estado crudo, la Fundición es muy dura y rígida, pero extremadamente frágil. Se puede pulverizar al golpe de un martillo, y tiene muy pocas utilidades prácticas, aunque por increíble que parezca, se sigue utilizando en algunas aplicaciones donde no se espera que el material sea necesariamente fuerte como por ejemplo la fabricación de sartenes. En el pasado, se utilizaba la Fundición directamente (sin refinar) para la elaboración de objetos que como ya he dicho no tuvieran que ser mecánicamente fuertes, como los calienta-camas, planchas de ropa, herramientas para el cultivo de la tierra, etc. El Hierro metálico puede disolver un máximo de 2.1% de Carbono sobre el rango de los 910 – 1400 Cº, aproximadamente, ya que la estructura cristalina del Hierro pasa de ser cúbica centrada en el espacio (Ferrita) a cúbica centrada en las caras (Austenita). Esta transición (o dislocación) de fases permite la entrada o absorción de más Carbono que la fase natural, Ferrita, debido a que su estructura es más “abierta” a nivel atómico, por así decirlo, permitiendo a los átomos de Carbono “filtrarse” a través de las celdas compuestas por los átomos de Hierro, ahora colocados en una disposición que permite entrar más átomos de Carbono que la fase alfa, o sea Ferrita (cúbica centrada en el espacio). A partir de los 1400 Cº, la Austenita vuelve a transformarse y pasa a ser Ferrita de nuevo, por lo que parte del Carbono es expulsado inevitablemente: una parte es expelida en forma de gas, otra parte queda “atrapada” dentro de la matriz metálica sin combinarse (Grafito), otra parte forma Cementita y finalmente, una pequeña parte de ese 2%-2.1% inicial de Carbono en masa queda disuelto en la Ferrita, dependiendo del proceso de fabricación. El problema, claro, es que no se puede controlar el contenido de Carbono que el Hierro disuelve solamente ajustando la temperatura ya que la Austenita se encuentra a camino entre la fase sólida y líquida del Hierro (puro). Para mayor complejidad, cabe decir que la transición alfa-gamma o lo que es lo mismo, estructura cristalina cúbica centrada en el espacio (Ferrita) a la cúbica centrada en las caras (Austenita) se ve afectada por el contenido de Carbono en compuestos (sean Fundiciones o Aceros). 

En la Antigüedad, para convertir la Fundición en Acero, se procedía a batir físicamente la pieza mientras ésta estaba al rojo vivo para que “escupiese” el exceso de Carbono, entonces, de forma inconsciente, el herrero “jugaba” con las transiciones de fases del material para poder rebajar el contenido de Carbono lo suficiente como para que la aleación resultante fuese dura y tenaz, pero al mismo tiempo maleable, lo suficiente como para ser forjada a mano: fabricación de armas, herramientas, etc. El hecho de que éste fuese virtualmente el único método de obtener Acero de calidad fue el que impidió la producción masiva de la aleación durante siglos ya que, antes de Bessemer, todos los grandes hornos de refinamiento eran o poco prácticos o demasiado caros, o sencillamente, inservibles. Esta parte del capítulo es escencial para poder entender porqué digo que el invento del horno de Bessemer y los posteriores (Siemens, Krupp) darían a las naciones anglosajonas una ventaja brutal en el plano económico y militar con respecto a otras naciones Europeas y del continente Americano, si bien holga decir que los Norteamericanos “recogerían el guante” rápidamente y aplicarían esta tecnología en su beneficio, levantando los primeros cimientos del Imperio que conocemos hoy en día como Estados Unidos. Literalmente, todas las potencias occidentales que dieron de sí imagen de supremacía desde antes de la Primera Guerra Mundial del pasado siglo deben su ventaja al Acero. No a los filósofos, no a los intelectuales, no a los políticos, no a los que edictaban las leyes, ni a los biólogos. Se deben a tipos como Bessemer y Krupp, no a nadie más. 

Perdóneme, quizás me haya desviado del hilo principal, es sólo que me parece injusto que no se reconozcan sus nombres a lo largo de la historia. Y ahora, sigamos:

Producción del Acero. Primeros pasos

El Acero es una aleación muy diferente a las conocidas por los metalúrgicos del pasado. Consta de muchas etapas, que iré describiendo poco a poco en este capítulo, empezando desde ya. Para obtener la aleación necesitamos de Hierro y Carbono, pero también de otros elementos, en la literatura del Acero siempre relegados a un papel muy discreto, cuando en realidad son indispensables para el poder generar una aleación con buenas propiedades mecánicas. El proceso para obtener Acero de calidad en masa se debe a varios factores, no solamente al control químico de los ingredientes, sino también al ajuste de la temperatura del horno refractorio en la que la reacción tome lugar y finalmente, el tratamiento térmico que se emplee en su fabricación final, si posible. Y digo “si posible” porque no todos los Aceros pueden ser tratados térmicamente. Pero de momento, centrémonos. Paso por paso.

Tostación de los minerales ferrosos

La materia prima fundamental del Acero es, cómo no, los minerales que contengan el metal. Se utilizan los dos minerales capitales del Hierro, la Hematita (Fe2O3) y la Magnetita (Fe3O4) o un compuesto intermediario de ambas. Otras fuentes importantes son la Siderita (FeCO3) y por último y no menos importante, la chatarra del Acero, o lo que es lo mismo, Acero para reciclado. Dado que el Hierro es un elemento químico muy abundante en la corteza terrestre son muchas los minerales que lo contienen en mayor o menor medida, pero intrínsecamente, son las cuatro primeras fuentes citadas las principales vías de suministro para el alto horno en donde tomará lugar la primera etapa de la creación de la aleación. Otros minerales, como por ejemplo la Pirita (FeS2) contienen grandes cantidades de Hierro, pero al tratarse de un sulfato del metal, o lo que es lo mismo, una fuente secundaria del indeseable elemento Azufre, no se suele utilizar en la medida en la que lo hacemos con los Óxidos (Hematita y Magnetita) y el Carbonato (Siderita). 

Los minerales se muelen para facilitar la fusión por una sencilla razón: es más fácil fundir una tonelada de gravilla de Hematita que una tonelada de Hematita formada por rocas grandes debido al hecho de la distribución del calor y por supuesto, a que no es igual de fácil transportar un pedrolo grande como el amor que profeso hacia mis padres a una “arenisca” de color rojo parduzco sobre una cinta transportadora que los llevará directos a ese magnífico infierno conocido como horno refractorio. 

Después de machacar las rocas que primeramente se han extraído de la madre naturaleza, se vierten dentro del alto horno en presencia de Carbono, que actuará en dos vías distintas: la primera, como reductor: convertirá los Óxidos en Hierro impuro (Fundición) y en segundo lugar, actuará como aleante de forma inevitable: se unirá al Hierro que queda tras la liberación del Oxígeno siempre y cuando se halle en una cantidad suficiente. 

Explicación

Partiendo de la base de que el Hierro (ya entre puro o en forma mineral en la reacción) absorberá hasta un 2.1% de Carbono (máximo) en masa, buscamos pues, reducir esta cantidad hasta el punto que se busque. Para ello, es necesaria la inclusión de terceros elementos químicos que ayudarán a controlar el exceso de Carbono, bien ayudando a que desprenda o simplemente facilitando su inclusión en la matriz metálica de modo que no tenga un efecto perjudicial en la misma. 

Rebajando el contenido de Carbono de la Fundición

Si diésemos como terminado y bueno el trabajo al haber obtenido Fundición en un alto horno, estaríamos en la época medieval. No hemos acabado, ni muchísimo menos. Justo hemos hecho que empezar. Nuestro “proto-acero” es aún demasiado impuro, una aberración para los amantes y entendidos del arte del fundidor. Necesitamos rebajar la cantidad excesiva de Carbono que ha quedado como fruto de la reducción de los minerales de Hierro con los que hemos empezado el procedimiento. La forma más directa y usada para reducir la cantidad de Carbono que el Hierro disolvió en el momento de la primera fusión obedece al suministro continuo de una fuente de Oxígeno (elemental). Para esto, se le proporciona al horno de una fuente de gas continuo que evite la disolución en exceso del Carbono en el Hierro mientras éste se hayan en estado líquido. ¿Cómo? Sencillo: la afinidad Carbono-Oxígeno es muy superior a la del Carbono-Hierro. De hecho, el Hierro no es un buen formador de Carburos, a pesar de que irónicamente sea el metal que más asociamos con éste elemento, debido precisamente al Acero. Otros metales de mayor radio metálico como el Vanadio, el Cromo y los miembros de su familia (Niobio, Molibdeno, etc) tienen mayor afinidad por el Carbono que el propio Hierro, lo cual significa que de estar presentes en el momento de la reacción, “robarán” al Hierro los átomos de Carbono, permitiendo así que los cristales de Hierro puro permanezcan inalterados (sin dislocar), no obstante, centrémonos de momento solamente en la relación Hierro – Carbono. 

La presencia de una fuente de Oxígeno que lo suministre en dosis suficientemente altas como para controlar con eficacia la cantidad de Carbono que entra en fusión con el Hierro es también problemática ya que, como se habrá figurado a estas alturas, existe la posibilidad de que el Oxígeno también quede “atrapado” en forma de burbujas dentro de la matriz metálica en el estado fluente del metal, consiguiendo así una aleación porosa (recuérdese que los poros son internos y pueden no ser detectados a simple vista) lo cual nos deja un segundo problema: si usamos el Oxígeno para controlar el contenido de Carbono, entonces también debemos “domar” al Oxígeno para que éste nos haga el favor y no la desgracia, por así decirlo. En este momento es cuando entran en juego los elementos desoxidantes de los que muy raramente se habla. De todas las enciclopedias que me he leído en castellano (sean Españolas o Sudamericanas) ninguna hace un inciso en esto al hablar del Acero. Por eso, le repito lo que le he dicho en otras ocasiones a lo largo de mi libro: éste es el compendio de artículos sobre metales más completo, del mundo, en la lengua castellana. Por eso se llama Metalpedia. 

Sigamos...

Controlando el Oxígeno

Oxígeno, ¿amigo o enemigo? Lo que da de ventaja al controlar la cantidad de Carbono la equilibra luego al fragilizar la estructura interna de la aleación. Para evitar que esto ocurra, tiramos de elementos químicos que tengan una afinidad especial por el, de modo que no afecte directamente a nuestra aleación. Los elementos desoxidantes no reaccionan necesariamente con el Carbono, pero sí con el Oxígeno y con el propio Hierro. Se añaden en pequeños porcentajes para evitar la oxidación in-situ de la matriz del metal en el momento de la fusión. Los elementos típicos son, en orden de importancia: Manganeso, Silicio, Fósforo y muy raramente, Aluminio. Los tres primeros son de tal importancia, que no existe -hasta donde sé- ningún grado de Acero comercial de calidad en el que no estén presentes en al menos un 0.01%, lo cual parece poco, pero en el caso del Hierro, un metal que responde bruscamente ante la menor presencia de casi cualquier elemento químico, son notables sus efectos. En el caso del Acero moderno, el Fósforo tiende a evitarse, ya que a diferencia de cómo sucede en el caso de las aleaciones basadas en el Cobre, el Fósforo tiene un efecto perjudicial en el Acero. El Silicio, en cambio, puede añadirse hasta en un 1% ya que tiene múltiples efectos beneficiosos, entre los que destacan su efecto principal, el de desoxidar, la reducción de grano y la -homogeneización- de la estructura interna de la aleación. El Aluminio se usa muy poco porque su solubilidad en el Acero fundido es leve y no tiende a producir buenos resultados. Aunque es más barato que el Silicio de grado “metálico” no se utiliza casi nunca, como cabría de esperar en teoría ya que sus efectos no son mejores a los logrados con el Silicio. De hecho, es muy, muy extraño encontrar Aceros que contengan siquiera un 0.001% de Aluminio, en masa. Finalmente, y más importante, el Manganeso. Lo he reservado para el final de este epígrafe de los llamados “elementos desoxidantes” ya que es el más beneficioso de todos por dos razones, cada una de ellas más importante que la anterior. Primero, el Manganeso es un desoxidante óptimo. Al ser menos noble químicamente que el Hierro, se une al Oxígeno en detrimento del Hierro, segundo, reduce el tamaño del grano, lo cual se traduce en una mayor tenacidad y tercero y más importante, el Manganeso es un fijador del Azufre. Esto, que a estas alturas del capítulo no parece muy importante, es de hecho una de las razones por la que el famosísimo Buque Titanic se quebró tan violentamente hace ya más de un siglo. Ahora que hemos resuelto el Carbono y el Oxígeno, debemos atendernos a otros elementos que, en forma de impureza no deseada, bajan la calidad de nuestra aleación. 

Controlando el Azufre y otras impurezas

Casi cualquier persona que viva en un país del primer o segundo mundo puede ir a una ferretería y comprarse un martillo, un alicate, o cualquier herramienta del tipo sabiendo que en todo caso gozará de gran calidad. Esto, no obstante, no fue siempre así, como ya he dicho repetidamente a lo largo de este capítulo. Justo hace unos momentos, le he mencionado el caso del Titanic y el porqué la mala calidad de su Acero pudo en menor medida afectar aún más a su estrepitoso final. 

Lo que pasa con el Hierro (elemental) es que se “contamina” con mucha facilidad. Es un metal innoble, muy reactivo, que forma compuestos con casi todos los no-metales y también con algunos metaloides, aunque ése no es realmente su problema, no. El verdadero problema es que, aún en dosis tan bajas como un 0.1% los elementos “indeseables” trastocan por completo las propiedades de una aleación a otra. Pongamos un ejemplo práctico. 

En un lado tenemos un Acero al Carbono con contenido de éste en un 0.5% y en otro lado, un Acero con exactamente la misma cantidad de Carbono, pero con un 0.1% de Azufre. ¿Cree usted que serán iguales mecánicamente hablando? La respuesta más obvia es que no, claro, pero... ¿hasta que punto son distintos? Esa es la verdadera pregunta. Lo que intento explicarle es que en el caso de los Aceros, incluso una cantidad tan discreta como un 0.1% ya afecta enormemente a las propiedades de la aleación final. Es por esto que el Acero debe ser generado con mucha cautela y precisión, de otro modo, la calidad entre un fabricante y otro se verán afectadas. No basta simplemente con añadir los ingredientes químicos exactos, sino que debemos tener en cuenta muchos factores. Por ejemplo, cuando usted visita una refinería de Acero, no puede ver el Azufre. Tampoco yo puedo. No está presente en la cantidad suficiente como para ser detectado, pero está presente. ¿Cómo? Pues en forma de gases o en pequeñas dosis sólidas no apreciables a simple vista. ¿Recuerda cuando le mencioné el Pilar de Hierro de Delhi? Aún no hemos hablado de el, pero si no recuerda mal, ya dije previamente que los metalúrgicos Indios ya fuera de manera deliberada (consciente) o semi-inconsciente, utilizaban maderas ricas en Fósforo que, una vez quemadas liberaban este no-metal hacia la atmósfera, con el detalle de que -parte- de ese Fósforo que salía despedido era “atrapado” (disuelto) por el Hierro que se hallaba en estado líquido. Pues bien, lo mismo pasa con el Azufre. No es que las materias primas sean de mala calidad: incluso con los mejores materiales de partida, la presencia de Azufre será inevitable ya que es un elemento muy, muy abundante no solamente en todos los seres vivos (recuérdese que al quemar madera básicamente quemamos algo que una vez estuvo vivo) sino también en todas las grandes fábricas e industrias, rara vez en estado elemental, frecuentemente en estado gaseoso o líquido. Dado que el Hierro (metal) puede disolver bastante Azufre (justo como hace con el Carbono), hay que evitar la formación in-situ de Sulfatos/uros del Hierro durante la colada. Para esto, el metal de transición que precede al propio Hierro en la tabla periódica, el Manganeso, es el más utilizado ya que al ser más reactivo forma sulfatos volátiles que -fijan- el exceso de Azufre, liberando al Hierro de esta “carga” adicional. Como ve, muchos de los elementos químicos que se agregan al Acero tienen un papel fundamental. Todo el mundo dice, “El Acero es toda aleación Hierro-Carbono...” pero rara vez toman en cuenta la presencia de Silicio, Manganeso, y las llamadas impurezas no deseadas como el Carbono en exceso, el Fósforo y el Azufre. Éste último particularmente, porque sus efectos en la aleación reina son muy perjudiciales.

¿Porqué el Manganeso? ¿Porqué no el Cobre o el Wolframio?

Ningún metal o elemento químico (en general) podría suplir la funcionalidad del Manganeso como desoxidante y como elemento para evitar los efectos nocivos del Azufre con semejante relación calidad-precio. Intento hacerle un pedestal al Manganeso, como es obvio, no por ninguna extraña razón, no está entre mis metales favoritos ni de lejos, pero sin el, el Acero de calidad, el bueno, no sería posible de fabricar. Una curiosidad con respecto a ésto es que dadas las similitudes entre los átomos de Manganeso y Hierro el primero suele aparecer junto al segundo en sus minerales principales en pequeñas dosis, lo cual significa que incluso si no se agrega de forma deliberada, casi siempre habrá un pequeño porcentaje de Manganeso presente en masa. Después del Carbono, es el elemento químico por definición más importante de todos los Aceros, no importa su tipo o familia. 

La aleación final

El Acero resultante de un laborioso proceso que conlleva la quema de mucho combustible y esfuerzo humano es la última etapa de un largo procedimiento que como ha visto, conlleva diversas etapas que convierten una piedra como la Hematita en algo más que una gema semipreciosa de la que probablemente habrá oído hablar, y la transforman con mucho tesón primero en un Hierro muy impuro (Fundición) que luego es refinado durante varias etapas hasta que llega a su punto álgido y se convierte en Acero. Claro que, yo he resumido en pocas palabras un trabajo que lleva, incluso a día de hoy, meses de trabajo, desde que se extrae el mineral hasta que se obtienen las barras, ocurren tantas cosas responsables de grandes genios y trabajadores del ayer y del hoy mismo que no puedo si no quitarme el sombrero que no tengo y decir: chapeau.