ACERO, LA ETERNA SEGUNDA PIEL

He caído en la cuenta de que prácticamente nadie habla de aceros de blindaje en internet. Mucha gente da por sentado que el acero es acero y punto, y que además está ya obsoleto como defensa ya que tiene que competir con los nuevos materiales avanzados que se supone que son más duros, resistentes y ligeros. Pero esta gente no tiene ni idea, lo lamento. Se podrían escribir libros (y los hay) del acero de blindajes, pero yo me voy a limitar a explicar un poco como funciona y qué lo diferencia del acero normal.

Placas corporales de acero de blindaje

Para empezar, no todos los aceros que se utilizan en blindajes actualmente son el mismo. Presentan diferente composición, tratamientos, presentaciones y espesores en función de la amenaza que pretenden contrarrestar.

El acero, lejos de ser un material obsoleto, es aún hoy en día sujeto de muchas investigaciones. Los aceros modernos no tienen nada que ver con los que se emplearon hace veinte años, y de hecho algunos aceros especiales compiten con materiales avanzados en el blindaje de carros de combate. Tradicionalmente la chapa de acero de blindaje tenía un estándar, el RHA: Rolled Homogeneous Armour. Con este acero se fabrica el blindaje central de carros de combate (de blindados suele ser aluminio) y de muchas protecciones corporales (cascos y placas pectorales). Este acero tiene una composición variable y alcanza una dureza que ronda los 500 HB y una tensión de rotura de 1500 MPa. Hasta la Segunda Guerra Mundial este acero era lo único que se interponía entre la tripulación y el proyectil, y la única protección efectiva para la infantería. Actualmente, los aceros de blindaje se clasifican en su mayoría por la dureza que alcanzan, siendo los aceros del tipo 500, 550, 600... Así hasta los 700 HB, aproximadamente. Para que se hagan una idea, el hierro normal (dulce) tiene una dureza de unos 50-150 HB, el acero inoxidable 300-350 HB y el vidrio común tiene de 400 a 500 HB. Sin embargo con respecto a la dureza hay que tener en cuenta que se producen aceros de blindaje con una dureza de 350 Brinell (HB) en adelante, y no sólo a partir de 500 HB.

Diagrama de fases de hierro-carbono. Muy útil para la elaboración de los aceros

El acero, con sus 7.8 g/cm3 de densidad es pesado en comparación con otros materiales de blindaje, mucho más blando que las cerámicas tenaces y además sufre desconchamientos en su cara interna ante impactos potentes aunque no haya penetración. Así que, ¿por qué usarlo como blindaje? La razón principal es el precio. Resulta mucho más barato que cualquier blindaje compuesto: unas 20 veces más barato que los blindajes cerámica-plástico y 15 veces más que cerámica-aluminio. Pero también hay otras razones: el espesor de un blindaje de acero siempre será mucho menor que el de uno compuesto (entre 2.5 y 4 veces) contra determinadas amenazas. También cabe señalar que el acero se puede reparar con facilidad, sin embargo resulta imposible reparar un blindaje compuesto, que debe ser sustituido por uno nuevo. Otra ventaja es que soporta varios impactos, incluso en el mismo punto sin perder eficacia. Esto no ocurre con los compuestos, que sólo pueden detener un número máximo de disparos por unidad de área.

Pero no es tan sencillo fijarse en la dureza y ya está, dado que cuando el acero alcanza esas durezas tan elevadas se vuelve tan frágil como el vidrio, hasta el punto de que al caerse al suelo se parta en pedazos. La tenacidad es la característica que le va a conceder absorber energía del impacto y la dureza la característica que le proporciona la capacidad de detener munición perforante. Si conseguimos un acero de 700 HB pero está tan mal fabricado que se rompe con mirarlo, no es de utilidad, ya que erosionará el proyectil, pero no absorberá suficiente energía como para que éste continúe con su trayectoria. Si por el contrario contamos con un acero  muy tenaz pero poco duro, se deformará con mucha facilidad ante cualquier amenaza, convirtiéndolo en una defensa inútil. Por ello se busca tener aceros homogéneos (ya que varias capas no son igual de efectivas que una maciza del grosor equivalente) que tengan una gran dureza pero que conserven la tenacidad suficiente para no resquebrajarse y detener el proyectil.

Torreta de un MBT de la Segunda Guerra Mundial, perforado y castigado.
Se puede apreciar el grosor del blindaje, que está enteramente compuesto por RHA

ALEANTES Y TIPOS DE ACERO.

Como todo el mundo sabrá, el acero es una aleación de hierro y carbono, el cual es el principal responsable de la dureza pero también de la fragilidad. En función de su contenido en carbono los aceros se clasifican en hierros, aceros y fundiciones. Hasta aquí lo que sabemos todos, ahora lo que la mayoría desconoce: las fases estructurales del hierro-carbono:

-Ferrita. Es una cantidad minúscula de carbono disuelto en hierro alfa todo ello sólido. No es útil en los aceros de blindaje.

-Cementita. Es la fase más dura del acero y alcanza los 700 HB, sin embargo también es la más frágil. Es altamente magnética hasta los 200 ºC.

-Perlita. Es una mezcla de cementita y ferrita y alcanza los 200 HB.

-Austenita. Se trata de la fase más densa de entre los aceros. Es una solución sólida de mucho carbono (hasta 1.8 %) en hierro gamma.

-Martensita. Es el segundo constituyente más duro de los aceros. Se trata de una disolución sobresaturada de carbono en hierro alfa. Se obtiene al templar, esto es, enfriar muy rápido desde altas temperaturas un acero austenítico.

-Bainita. Se forma enfriando rápidamente la austenita hasta 250-500 ºC y manteniendo esa temperatura constante después. También se trata de una mezcla de cementita y ferrita y es resistente, considerablemente dura y dúctil.

-Troostita.  Se produce a partir de austenita isotérmicamente entre 500 y 600 ºC. Alcanza los 450 HB.

-Sorbita. De una dureza de 350 HB,  se forma enfriando la austenita a una velocidad inferior a la crítica.

Como aleantes, los más comunes son los siguientes:

-Cromo. Aumenta la dureza y la resistencia a la oxidación (normalmente junto con níquel). Los aceros de blindajes contienen de 0.8 a 1.5% típicamente. Además favorece la difusión de carbono durante procesos como la cementación.

-Níquel. Agente que protege frente a la oxidación, principalmente. Se encuentra entre 2 y 2.5%.

-Molibdeno. Utilizado por su dureza y resistencia. Comprende del 0.7 al 0.8% de las aleaciones.

-Boro. Porcentajes pequeñísimos de Boro (0.005% en el límite de solubilidad) aumentan brutalmente la dureza del acero.

-Manganeso. Utilizado principalmente como agente para la supresión del indeseado azufre.

-Silicio. Aporta dureza y tenacidad al acero, al mismo tiempo que le confiere una gran elasticidad. Su contenido suele ser de 0.5 a 0.7% en aceros de blindaje.

-Fósforo y Azufre. Indeseados en la producción de acero, se les considera impurezas a minimizar. Lo máximo aceptable de fósforo ronda el 0.015% y de azufre 0.005%.

-Cobalto y Tungsteno (Wolframio). En poca cantidad aumentan notablemente la dureza gracias a la formación de carburos de wolframio con una matriz de cobalto. No están presentes en muchas de las aleaciones de blindajes.

-Carbono. Su composición varía a lo largo del espesor de la pieza, pero suele estar comprendido entre 0.3 y 0.8%, teniendo el mayor porcentaje en la cara del impacto.

La mayoría de los aceros de blindaje se utilizan como elemento principal de protección cuando se preveen amenazas de proyectiles blindados, es decir, semiperforantes. En estas situaciones las aramidas (Kevlar) y polietilenos son inútiles, y el peso de un conjunto alúmina-aluminio es similar al del acero a igualdad de protección, con la salvedad de que el acero es mucho más barato y fácil de instalar. Este tipo de amenazas donde el acero es útil cubre la práctica totalidad de la munición de fusiles ligeros y medios (con la excepción de las perforantes), por lo que se utiliza en el blindaje de vehículos de valores, de policía, y como refuerzo de búnkeres y casamatas. Asimismo existen vehículos ligeros militares que utilizan aceros como blindaje principal, sin embargo es más bien la excepción que la norma. También se siguen comercializando placas corporales "StandAlone" (sin necesidad de más blindajes posteriores) de aceros de blindaje capaces de detener diferentes amenazas. Los grosores más comunes de acero 500 o 550 HB son: 2.3-3 mm (NIJ IIIA) para la detención de munición hasta .44 Magnum (incluyendo el 9mm Parabellum, .357 Magnum y .45 ACP), 4 mm (cubre la NIJ IIIA) en caso de municiones de las anteriores pero perforantes y 6-6.5 mm (cubre la NIJ III) en el caso de munición de fusil no perforante. Para el caso de munición perforante de acero del 7.62x51 nos vamos ya a grosores de 14.2 mm, perforante de acero de 5.56x45 corresponde con un espesor de 9.2 mm y el potentísimo 7.62x51 con penetrador de carburo de wolframio corresponde con un grosor de detención de 25.1 mm.  Estos últimos espesores son imposibles de llevar por una persona debido al enorme peso, por lo que en el caso de tener que blindar infantería contra proyectiles perforantes hasta del 7.62 se recurre a blindaje compuesto por cerámica-plástico, siendo el más caro (pero también el más eficiente) el carburo de boro-polietileno).

Sin embargo, si que resulta viable emplear acero en los carros de combate, tanto los ligeros como los MBT (Main Battle Tank), es decir, los más pesados. En este caso el acero es el blindaje principal, y se sitúa tras placas de cerámica-aluminio. Cuando el proyectil ha sido erosionado y desestabilizado por la cerámica-aluminio resulta mucho más sencillo detenerlo con acero. De esta forma resulta un blindaje con una gran capacidad de detención, moderado precio y relativa ligereza.

Munición APFSDS, la más cabrona de las perforantes, solo disparado por
cañones de medio y gran calibre, es el terror de los blindajes monolíticos de acero.

Pero el acero no solo es buen protector frente a proyectiles modernos, también lo es frente a impactos con armas contundentes o armas blancas perforantes. Es el caso por ejemplo de funcionarios de prisión, cuyos chalecos protectores llevan cota de malla de acero o placas del mismo material, ya que es lo más efectivo frente a cuchillos, punzones (picahielos, estiletes) y armas tipo aguja. Estas armas están compuestas por aceros muy duros exteriormente y de núcleo tenaz y rígido, por lo que no se detienen frente a chalecos antibala convencionales (contra pistola y subfusil), sino que apartan las fibras o las cortan (cizalla) alcanzando de pleno al objetivo. La cota de malla, de escamas o de plaquitas de acero recubre el chaleco convencional otorgando protección contra estas amenazas sin restar movilidad o flexibilidad a cambio de incrementar moderadamente el peso. Existen otras alternativas anti arma blanca que no comprenden elementos de acero o aluminio, pero no gozan de gran profusión ya que son muy recientes y algunas están en período de prueba. Dos de ellas que cabe destacar son: la inclusión de sílice en polietilglicol en un tejido de aramida que impide la penetración, y la otra consiste en un impregnado con cerámica pulverizada varias capas de tejido de aramida. En ambos casos los resultados que van arrojando los experimentos son de lo más increíbles y satisfactorios.

Con esto ya creo que he explicado lo básico de los blindajes modernos de acero, otro día iremos profundizando y ampliando, pero ya está bien por hoy.