Ing. Beliana de Cabello

METALES

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICAANTONIO JOSE DE SUCREVICERRECTORADO “LUIS CABALLERO MEJIAS”NÚCLEO CHARALLAVE

Tabla Periódica

Características

Sus electrones más externos en un átomo neutro son cedidos fácilmente.› Conductividad eléctrica› Conductividad Térmica› Brillo› Maleabilidad

Limitaciones

Blandos Propensos a la corrosión

La mayor parte de los materiales metálicos comúnmente usados son mezclas de dos o más metales elementales.

Aleación

Mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con elementos no metálicos, obtenida a temperaturas superiores a su punto de fusión.

ALEA

CIO

NES

FER

RO

SA

S

Las aleaciones ferrosas son las sustancias que tienen al hierro como su principal metal y han sufrido un proceso metalúrgico.

ALEA

CIO

NES

FER

RO

SA

S

Incluyen:

•Aceros al carbono•Aceros aleados•Aceros de herramientas•Aceros inoxidables•Hierros fundidos

ACEROS

El acero es la aleación de hierro y carbono donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%

Diagrama Hierro Carbono

El diagrama Hierro Carbono es una gráfica que representa las fases y estados en las que se encuentran dichas aleaciones para una temperatura y composición dadas.

Es importante su estudio debido a los importantes cambios en las propiedades mecánicas que pueden producirse por las transformaciones del estado sólido.

Diagrama Hierro CarbonoVista general

Líquido

Sólido

Punto de Fusión del Hierro puro

1538ºC

Diagrama Hierro Carbono

ACER

OS

FU

ND

ICIO

NES

Diagrama Hierro Carbono

AC

ER

OS

HIP

OEU

TEC

TO

IDES

AC

ER

OS

HIP

ER

EU

TEC

TO

IDES

Diagrama Hierro Carbono

1. Líquido2. Líquido + Fase 3. Líquido + Fase 4. Fase 5. Fase + Fase 6. Fase 7. Fase + Fe3C8. Fase α + Fase 9. Fase α10.Fase α + Fe3C11.Líquido + Fe3C

FasesFerrita (Fase α):

Es una solución sólida intersticial de carbono en la red cristalina del hierro BCC.

En esta fase el Carbono alcanza su máxima solubilidad de un 0.025% a 723ºC.

Se caracteriza por una baja resistencia mecánica.

FasesAustenita (Fase )

Este es el constituyente más denso de los aceros, también conocida como Hierro Gamma (), es una solución sólida intersticial de carbono en la red cristalina del hierro FCC.

Presenta mucha mayor solubilidad sólida para el carbono que la Ferrita. Su máxima solubilidad es del 2% a 1100ºC y disminuye a 0.8 a 723ºC

Cementita (Fe3C)

No constituye una FASE, es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso.

Cristaliza formando un paralelepípedo ortorrómbico de gran tamaño.

Es el constituyente más duro y frágil de los aceros,

FasesHierro (Fase )

Es una solución sólida intersticial de carbono en la red cristalina del hierro con celda BCC.

La máxima solubilidad sólida es de 0.1% a 1450ºC. esta fase sólo está presente a altas temperaturas y no se encuentra presente en los aceros a temperatura ambiente por lo que tiene poca importancia a nivel industrial.

REACCIONES

Peritéctica Eutéctica Eutectoide

REACCIÓN PERITÉCTICA

Esta reacción ocurre al 0.18% de Carbono a 1450ºC

Líquido Líquido Líquido

REACCIÓN EUTECTICA

Esta reacción ocurre al 4% de Carbono a 1100ºC

CFeLíquido 3

REACCIÓN EUTECTOIDE

Esta reacción ocurre al 0.8% de Carbono a 723ºC

CFeLíquido 3

+ Fe3C

Tratamientos Térmicos en Aceros

Recocido Templado Revenido Normalizado

RECOCIDO

Consiste básicamente en un calentamiento hasta una temperatura que permite obtener plenamente la fase estable (Austenitización) seguido de un enfriamiento tan lento como para que se desarrollen todas las reacciones completas.

RECOCIDO

Con este tratamiento se logra: Aumentar la elasticidad Disminuir la dureza facilitando el

mecanizado de las piezas Eliminar la acritud que produce el

trabajo en frío. Eliminar las tensiones internas.

RECOCIDO

TEMPLADO

Es un tratamiento térmico al que se somete al acero, concretamente a piezas o masas metálicas ya conformadas en el mecanizado, para aumentar su dureza, resistencia a esfuerzos y tenacidad.

TEMPLADO

El proceso se lleva a cabo calentando el acero en el cual la Ferrita se convierte en Austenita, después la masa metálica es enfriada rápidamente. Se pretende la obtención de una estructura totalmente Martensítica. Después del temple siempre se suele hacer un revenido.

TEMPLADO

¿Qué es la Martensita?

Martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en Ferrita. Se obtiene por enfriamiento rápido de la Austenita en los aceros. Se presenta en forma de agujas y cristaliza en el Sistema Tetragonal

Ensayo Jominy

Ensayo Jominy

REVENIDO

Es un tratamiento térmico que sigue al de templado del acero. Tiene como fin reducir las tensiones internas de la pieza originadas por el temple o por deformación en frío.

REVENIDO

Mejora las características mecánicas:

Reduciendo la fragilidad Disminuyendo ligeramente la dureza.

REVENIDO

NORMALIZADO

Tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se afina el grano disminuyendo su tamaño medio y consiguiendo al mismo tiempo mayor uniformidad en ese tamaño. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido

NORMALIZADO

ALE

AC

ION

ES

NO

FÉR

REA

S

Las aleaciones no férreas tienen grandes diferencias entre sí:

Temperaturas de fusión. Resistencias mecánicas. Densidades Peso Costo

Aleaciones de Aluminio

El aluminio es el segundo metal más abundante sobre la tierra Las aleaciones de aluminio se conocen por su baja densidad (2.7 g/cm3) que corresponde a una tecera parte de la densidad del acero aproximadamente y que es un factor clave de la popularidad de los materiales no metálicos.

Aleaciones de AluminioVentajas

Resistencia a la corrosión Conductividad eléctrica Conductividad térmica Comportamiento no magnético Fácil fabricación Fácil reciclado Apariencia Costo

Aleaciones de AluminioDesventajas

Falla por fatiga incluso en bajos esfuerzos. Temperatura de fusión relativamente baja. Baja dureza lo que lleva a una mala

resistencia al desgaste.

Aleaciones de Cobre

Desde el punto de vista físico, el cobre puro posee muy bajo límite elástico y una dureza escasa.

El cobre no aleado se usa en abundancia por su:› Conductividad eléctrica, › Resistencia a la corrosión, › Buen procesado › Costo relativamente bajo.

Aleaciones de Cobre

› El cobre unido en aleación con otros elementos adquiere características mecánicas muy superiores.

› Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas.

Latón

También conocido como cuzin, es una aleación de cobre, zinc (Zn) y, en menor proporción, otros metales.

Latón

El latón es más duro que el cobre, pero fácil de mecanizar, grabar y fundir

Es resistente a la oxidación, a las condiciones salinas

Es dúctil, por lo que puede laminarse en planchas finas.

Su maleabilidad varía según la composición y la temperatura.

Bronce

Son aleaciones en cuya composición predominan el cobre y el estaño (Sn) y son conocidas desde la antigüedad

Bronce

Es de mejor calidad que el latón, pero más difícil de mecanizar y más caro.

El bronce se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor

Algunas aleaciones de bronce se usan en uniones deslizantes

Se usa en aplicaciones donde se requiere alta resistencia a la corrosión

En algunas aplicaciones eléctricas es utilizado en resortes.

Alpaca

También llamada plata alemana es una aleación de cobre, níquel (Ni) y zinc (Zn). en una proporción de 50-70% de cobre, 13-25% de níquel, y del 13-25% de zinc.

Alpaca

Sus propiedades varían en función de la proporción de los elementos en su composición

Si se les añaden pequeñas cantidades de aluminio o hierro, constituyen aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosión marina.

Se consigue una buena resistencia a la corrosión

Buenas cualidades mecánicas.

Aleaciones de Titanio

Son aleaciones relativamente nuevas que poseen una extraordinaria combinación de propiedades. El metal puro tiene una relativamente baja densidad (4.5 g/cc) y alto punto de fusión (1668ºC) y alto modulo elástico. Las aleaciones de titanio son extremadamente fuertes y altamente dúctiles y fácilmente forjadas y maquinadas.

Aleaciones de Titanio

La principal limitación del titanio es su reactividad química con otros materiales a elevadas temperaturas, Esto hace necesario el desarrollo de técnicas no convencionales de refinado, fusión y colado. Consecuentemente las aleaciones de titanio son muy costosas.

Aleaciones de TitanioEntre sus propiedades destacan: A temperatura ambiente la resistencia

a la corrosión del titanio es inusualmente alta.

Son virtualmente inmunes al ambiente marino, y una amplia variedad de ambientes industriales..

Buenas propiedades a altas temperaturas Excelentes propiedades mecánicas

Aleaciones de Titanio