Carburo de Cromo

Fórmula química: Tres modificaciones: Cr3C2, Cr7C3 y Cr23C6.

Punto de fusión: 1895 Cº

Densidad: 6.68 g/cm3

El estudio del carburo de cromo se consolidó en paralelo al desarrollo de aceros aleados en el siglo XX, cuando se reconoció que este compuesto era el principal responsable de la dureza y la resistencia a la corrosión de los aceros al cromo. Su obtención no suele realizarse como material independiente, a diferencia del carburo de wolframio que se sinteriza y comercializa en forma pura. En cambio, el carburo de cromo se genera de manera espontánea durante el proceso de colada de aceros con alto contenido de carbono, ya que el cromo posee una afinidad química mucho mayor por el carbono que el hierro. En consecuencia, los átomos de carbono se combinan preferentemente con el cromo, formando carburos intergranulares que quedan dispersos dentro de la matriz metálica. Esta transformación no solo endurece el acero, sino que también refina su tamaño de grano y actúa como desoxidante, mejorando la calidad metalúrgica del producto final.

El carburo de cromo destaca por su gran dureza y su bajo coste, lo que lo convierte en uno de los compuestos más utilizados en metalurgia. Es abundante, fácil de generar y representa el carburo metálico más extendido en la producción de aceros especiales. Aporta resistencia al desgaste y cierta protección contra la corrosión, aunque su presencia excesiva puede disminuir la capacidad del acero para formar capas pasivas protectoras. En este sentido, la relación entre carbono y cromo resulta fundamental: para que se formen carburos estables es necesario que el acero contenga al menos un 0,9 % de carbono en masa. En aceros con mayor contenido de carbono, la cantidad de cromo necesaria debe incrementarse proporcionalmente, lo que afecta directamente a la resistencia a la corrosión. Por ejemplo, el acero AISI 420 contiene cerca de un 12 % de cromo y 0,30 % de carbono, mientras que el acero AISI 440 alcanza un 18 % de cromo y un 1,25 % de carbono. Aunque el segundo posee más cromo, la mayor proporción de carbono reduce la capacidad de pasivación del metal, motivo por el cual ambos grados presentan resistencias a la corrosión similares. Este fenómeno se explica porque los átomos de cromo unidos al carbono no están disponibles para reaccionar con oxígeno en superficie y generar la capa pasiva característica de los aceros inoxidables.

El carburo de cromo es un constituyente esencial en los aceros rápidos o High Speed Steel (HSS), donde su presencia garantiza alta dureza y durabilidad frente a esfuerzos mecánicos intensivos. También es fundamental en los aceros al cromo, que no deben confundirse con los inoxidables, y en numerosas aleaciones de base cobalto y níquel. En los aceros, la proporción de carbono no debe superar el 1 %, ya que un exceso de este elemento daría lugar a la formación simultánea de ferrita con hierro y carburos de cromo, aumentando la dureza pero reduciendo la tenacidad de la aleación. En contraste, en aleaciones cobalto-cromo el límite de carbono es mayor, pudiendo alcanzar hasta el 4 %, porque el cobalto no forma carburos y actúa como matriz dúctil que retiene resistencia mecánica. En este tipo de aleaciones, cuando se busca resistencia a la abrasión, el contenido en carbono es alto, mientras que en aplicaciones como la joyería se reduce significativamente para evitar fragilidad excesiva.

En las aleaciones con níquel, como el nichrome, la situación es diferente. La presencia de carbono es mínima o incluso nula, ya que en este caso lo que se persigue no es la dureza sino la resistencia térmica y la ductilidad. El cromo se añade fundamentalmente para incrementar la resistencia a la oxidación a altas temperaturas, característica indispensable en resistencias eléctricas, hornos y componentes sometidos a ciclos térmicos continuos.

El carburo de cromo es probablemente el más influyente de todos los carburos metálicos en la ciencia de los materiales. Su relevancia no se limita a las propiedades mecánicas que confiere, sino también a su papel en la microestructura de los aceros, donde determina en gran medida la relación entre dureza, tenacidad y resistencia a la corrosión. Por su bajo coste, abundancia y facilidad de formación, se ha convertido en un pilar de la metalurgia moderna y en un objeto de estudio imprescindible para comprender los fundamentos de los aceros y de sus múltiples aplicaciones industriales.