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    ALEACIONES LATON (COBRE-ZINC)

    Las aleaciones de Cobre Zinc (Latones) estn ampliamenteextendidas. Los latones constituidos a partir de mayoritariamentefase , son muy buenos para ser deformados en fro. As mismo, los

    constituidos de fase , !ue contienen plomo como rela"adores detensi#n, tienen una excelente capacidad de mecani$ado. %s di&na demenci#n tambi'n su eleada resistencia a la corrosi#n.

    La denominaci#n de Lat#n* se da, se&+n la norma - /0/1, a todaslas aleaciones Cobre Zinc con ms del 234 de cobre en peso.Adems de cobre y $inc pueden contener 5asta un 64 en peso deplomo. Las aleaciones de eleado contenido en cobre (por encima deun 074) tambi'n son conocidas como 8omba9.

    el dia&rama Cobre Zinc ('ase apartado ia&rama de fases) se

    puede percibir !ue las aleaciones se pueden clasi:car se&+n sumicroestructura en tres &rupos; Latones con un contenido decobre por encima del

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    >nicamente las aleaciones Cobre ? Zinc con ms de un 264 en pesode cobre son t'cnicamente importantes. @or lo tanto, en la ima&ens#lo se describe la parte rica en cobre del dia&rama de fase Cu Zn.@or encima de la lnea A en la re&i#n de la me$cla fundidapredomina disoluci#n total de los dos componentes, cobre y $inc. %n

    la parte i$!uierda del dia&rama, 5asta un

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    al exceder la lnea J% se olieran a formar cristales fase . %stoimplica !ue el dia&rama de fase no s#lo es importante a la 5ora deseleccionar la aleaci#n, sino tambi'n es importante para sumanipulaci#n en caliente y su traba"o posterior.

    Dna aleaci#n cobre $inc compuesta +nicamente de cristales fase (-ma&en superior i$!uierda) se puede deformar bien en fro, aun!ueson problemticos para el mecani$ado. @or otro lado, el mecani$adoresulta excelente en lat#n totalmente compuesto de fase (-ma&ensuperior derec5a), aun!ue difcilmente se puede deformar en fro. Ladeformaci#n en caliente del lat#n resulta muc5o ms problemtica!ue la del lat#n tipo . Como se e en las im&enes, se distin&uen de

    forma clara los tipos de cristales en la microestructura. @ara loscristales fase son caractersticas las lneas de macla.

    Aun!ue la lnea de saturaci#n de los cristales fase se extiende del

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    ALEACION ZA'A

    La aleaci#n Zama9 se atac# con 734 M 734 NF y

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    .robeta Z *, 'oldeado, *// 0

    %l Zn, !ue presenta una relaci#n entre los parmetros cQa R /,11/, porconsi&uiente, mayor !ue /,

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    .robeta Z *, 'oldeado, *// 0

    %l Zn apenasad!uiere acritudpordeformaci#n en froya !ue, al i&ual!ue el @b, restauraatemperaturaambiente. @ara el

    Zn muy puro, latemperatura de

    recristali$aci#n es inferior a la temperatura ambiente. @or lo cual, elZn puro, despu's de deformado en fro, se autorecueceespontneamente. La presencia en el Zn de impure$as naturales, pore"emplo, oluntariamente introducidos o por impure$as !ue lleaane"o el propio metal, elea la temperatura de recristali$aci#nM por lo

    cual la dure$a y resistencia de los Zinc menos puros puedenaumentarse por deformaci#n en fro li&eramente.

    La resistencia a la tracci#n del Zn es del orden de /6 T&Qmm 7M sulmite elstico 0 T&Qmm7 y su densidad 0,/67. @or consi&uiente, suresistencia mecnica es pe!uePa y tambi'n es pe!uePa la relaci#nentre la resistencia y el peso. %l peso at#mico es

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    recubrimiento, en ocasiones presentan esos compuestosntermetlicos obtenidos por difusi#n, o formados durante una difusi#n!ue acompaPa al tratamiento t'rmico de recocido.

    %n &ran parte, es el carcter del estrato de aleaci#n el !ue determina

    las propiedades tpicas del recubrimiento. %se estrato est constituidoprincipalmente, en su mayor proporci#n, por un compuestointermetlico de eleado contenido en Zn (e Zn/F) y por compuestosntermetlicos de eleado contenido en e (e Zn0 y eFZn/3) en lasproximidades de la interfase del e y del recubrimiento.

    %n comparaci#n con el Zn, estos compuestos son duros y fr&ilesM y elestrato en el !ue estn presentes for$osamente tendr estas mismaspropiedades en un &rado muy acusado. @or e"emplo, losrecubrimientos &ruesos, en los !ue los estratos de aleaci#n estn biendesarrollados por 5aber permanecido muc5o tiempo en contacto el econ el baPo de Zn, suelen desprenderse fcilmente de la base de5ierro cuando 'sta se somete a una acci#n deformante intensa.@arece ser !ue la super:cie exterior del estrato de aleaci#n e"erce unefecto muy pronunciado sobre la fra&ilidad de un recubrimientoobtenido por inmersi#n en caliente y sometido a deformaci#n. %n losensayos de los recubrimientos en los !ue la forma cristalina delestrato de aleaci#n est bien desarrollada, como es el caso de lamestra Z1, se pone de mani:esto la naturale$a fr&il del estratode aleaci#n. @or otra parte, en cambio, los recubrimientoselectropla!ueados de Zn estn constituidos, esencialmente, por elmetal puroM aun!ue pueden contener tra$as de otros metales ensoluci#n s#lida y como inclusiones. O, al re's de lo !ue ocurre en losrecubrimientos obtenidos por inmersi#n, la estructura del Znelectropla!ueado es 5omo&'nea, ya !ue en este caso no se formanin&+n estrato de aleaci#n.

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    2e

    Diagrama Al - Zn

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    .robeta Z 1, Re!brimiento 2e Zn, 3//0

    Ie&uimos con la obseraci#n micro&r:ca. La %robeta Z4es $incfor"ado. Comprese su tamaPo de &rano con el de la probeta Z/. Ntraaplicaci#n importante, !ue ocupa el se&undo lu&ar en la demanda de

    $inc, es la fundici#n inyectada. ecamos !ue, aproximadamente, un63 o un F24 se utili$a para el &alani$ado. @ues bien, un 724aproximadamente se utili$a para fundici#n inyectada. %l n+mero dealeaciones de Zn es muy pe!uePo.

    Las principales aleaciones son aleaciones del sistema ZnAl. oconfundir este tipo de aleaciones, !ue se llaman Zama9, con lasaleaciones de base Al y ba"o contenido en Zn o $icrales, !ue se 5ansePalado a prop#sito de las aleaciones de Al. U'ase el sistema binarioZnAl. @uede obserarse !ue, para 64 de Al, la aleaci#n solidi:cadando soluci#n s#lida de aluminio en el $inc y una eut'ctica formada

    por y . A 707 C, durante el enfriamiento en estado s#lido, sedescompone en un constituyente notablemente ms rico en Zn ysoluci#n s#lida de Zn en el Al. %l constituyente ms rico en Zn es,tambi'n, soluci#n s#lida de Zn en Al !ue cristali$a en el sistemac+bico de caras centradas, al i&ual !ue .

    %sta reacci#n recibe el nombre de descomposici#n espinodal. O enconcreto, en el caso de ZnAl, esta reacci#n eutectoide no puedeimpedirse ni si!uiera por temple en a&ua, y a acompaPada de unacontracci#n relatiamente rpida de la masa metlica; tarda 6 a 2

    semanas a temperatura ambiente 5asta al&unas 5oras a /33 C. %lfen#meno de descomposici#n de esta fase se produce i&ualmenteen todas las aleaciones ternarias !ue contienen dic5a fase .

    .robeta Z 4,*//0

    La%robeta 56es unaaleaci#n de Zn yAl, !uecontiene 6,/14 de Al y !ue 5a sido moldeada a presi#n. %sta aleaci#n

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    recibe el nombre de aleaci#n Zama9, Zama9 F. A /33 x pueden ersedendritos de soluci#n s#lida en una matri$ eut'ctica de ( = ). Lafase clara de la eut'ctica es la soluci#n s#lida . La fase &ris de laeut'ctica es la soluci#n s#lida . 8e#ricamente, deberan erseprecipitados de formados por p'rdida de solubilidad en el interior de

    los dendritos de fase , e i&ualmente debieran aparecer precipitadosen la !ue forma parte de la eut'ctica. Los Zama9 se utili$an para lafabricaci#n de accesorios de autom#il, carburadores, contadores deelocidad, para artculos dom'sticos, para "u&uetes, para lafabricaci#n de cpsulas de tap#n de las botellas de butanoM y la seriede aleaciones Zama9 consiste en tres aleaciones con 64 de Al ycontenidos ariables en Cu.

    .robeta 5 6,*//0

    Iu

    denominaci#n Zama9, industrialmente extendida, proiene delnombre comercial dado por la eV Wersey Zinc Corporation, !ue pusoa punto, 5acia /BF3, un procedimiento de fabricaci#n de Zn de pure$aBB,BB4, !ue permite la fabricaci#n de aleaciones insensibles a lacorrosi#n intercristalina, dado !ue estas aleaciones tienen una ciertapropensi#n a la corrosi#n intercristalina. %l inter's prctico de laadici#n de Al ? Zn proiene de !ue el Al a:na el &rano del Zn, lo !uetrae como consecuencia una sensible me"ora de las caractersticasmecnicas del Zn. %l Al di:culta tambi'n la &ran facilidad a lacorrosi#n !ue experimenta el Zn en contacto con el e, por e"emplo,en los moldes de acero o en los moldes de fundici#n empleadas comoco!uilla para esta fundici#n inyectada. @or otra parte, tambi'n el A lame"ora la colabilidad del Zn. Las aleaciones clsicas de los Zama9 son;Zama9 F, la probeta !ue 5emos obserado, cuyos contenidos en Aloscilan entre 6,F y F,BM contenido en E& comprendidos entre 3,3< y3,3F y el resto ZnM Zama92, es otro tipo de Zama9 con Al como en elcaso anterior, E& como en el caso anterior y, adems, Cucomprendido entre /,72 y 3,02. %l tercer tipo de Zama9 es el !uerecibe el nombre de Zama97, cuyo contenido en Al oscila entre 6,F y

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    F,B, i&ual !ue en los dos casos anterioresM E& tambi'n como en loscasos anterioresM y Cu, superior al de Zama92, concretamente Cucomprendido entre F,2 y 7,2. @ara aluminio superior a 6,24 laresiliencia entonces de las pie$as moldeadas es sensiblemente ba"a. Ocomo !uiera !ue la colabilidad es mxima para tantos por ciento de Al

    de 6,3 a 6,24, por tratarse de la eut'ctica, por esta ra$#n, !uedan enparte "usti:cadas las composiciones de Al en los Zama9. Dna di:cultadde estas aleaciones es, como decamos, su propensi#n a la corrosi#nintercristalina sobre todo en atm#sfera 5+meda. %n este caso el #xidoy el carbonato de $inc formados proocan tal aumento de olumen!ue las pie$as coladas se deforman excesiamente, y pueden inclusofra&mentarse. o confundir esta ariaci#n dimensional con otra, de la!ue, a continuaci#n, 5ablaremos.

    La oxidaci#n selectia de las aleaciones ZnAl es tanto ms rpida y

    tanto ms profunda, cuanto mayor es el contenido en impure$as de@b, Cd, Ji, In, etc., presentes en el Zn empleado. %l Cu, y sobre todoel E&, con un contenido mximo de 3,3F, son antdotos para lacorrosi#n intercristalina. %l Cu, adems de me"orar el comportamientoa corrosi#n, me"ora tambi'n las caractersticas mecnicas del ZnAl.@resenta como di:cultad, en cambio, la ariaci#n dimensional !ueexperimentan las pie$as al cabo del tiempo como resultado detransformaciones !ue tienen lu&ar el sistema ZnAlCu.Concretamente, en el n&ulo correspondiente al Zn en el sistema ZnAlCu puede erse !ue las aleaciones de muy alto contenido en Zn,

    como las Zama9 terminan su solidi:caci#n en una eut'ctica ternaria!ue se presenta a F02 C; l!uido para dar ( = = X)M siendo lasoluci#n s#lida rica en Al !ue cristali$a en el c+bico centrado en lascarasM la soluci#n rica en Zn !ue cristali$a en el sistema 5exa&onalcompactoM y X, el compuesto intermetlico rico en Zn, !ue cristali$a enel sistema 5exa&onal. La composici#n de la eut'ctica ternaria es0,324 de Al, F,124 de Cu y 1B,/34 de ZnM y las fases en e!uilibrioson l!uido (04 de Al, F,B4 de Cu y resto Zn), fase (/,F4 Al, 7,B4Cu)M fase (/B,24 Al, /,14 Cu, resto Zn) y la fase X (/,64 Al, /2,74Cu y el resto Zn). urante el enfriamiento, se obseran dos

    fen#menos !ue tienen prcticamente lu&ar los dos a 702 C; @rimero,la soluci#n s#lida se descompone parcialmente, de modo espinodal,como 5emos indicado, y la descomposici#n implica una contracci#n.espu's, tiene lu&ar una transformaci#n peritectoide; reacciona conX para dar y un compuesto intermetlico llamado YM y esatransformaci#n ori&ina un aumento de olumen. La transformaci#n, aeces dura meses, y al formarse Y, !ue es un sistema c+bico centradoen el cuerpo se produce un aumento de olumen, posterior a lacontracci#n !ue 5abamos sePalado en la primera transformaci#n !uetiene lu&arM y el resultado de estas transformaciones es !ue se

    producen unas ariaciones dimensionales con el tiempo, !ue son unasde las di:cultades de tipo prctico !ue estas aleaciones presentan.

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    Las tres aleaciones Zama9 !ue 5emos citado presentan propiedadessimilares; el Zama97 se distin&ue por su dure$a, por su resistencia atracci#n, pero ene"ece con el tiempo con ariaci#n dimensional yapreciable p'rdida de resiliencia. @or este motio se utili$a poco, apesar de sus interesantes caractersticas de colabilidad, ya !ue tiene

    una composici#n pr#xima a la eut'ctica ternaria del sistema ZnAlCu,!ue funde a F02 C, en tanto !ue la eut'ctica binario ZnAl funde aF17 C. %l Zama9F, !ue es la aleaci#n !ue 5emos estadoobserando, y !ue podemos er tambi'n a 233 x, para tratar deapreciar el carcter discontinuo de la fase eut'cticaM el Zama9F, al notener Cu, presenta me"or estabilidad dimensional con el tiempo, y suresiliencia es buena. %l Zama92 tiene una composici#n intermediaentre la F y la 7, como 5emos isto, y es una soluci#n satisfactoria !uere+ne buenas caractersticas mecnicas y una estabilidad casiperfectaM y estas son prcticamente las aleaciones de ZnAlM yconcretamente tambi'n las aleaciones de Zn, de base ZnM puesto !ueprcticamente las otras, a excepci#n de latones !ue se puedenconsiderar propiamente aleaciones base Cu con adiciones de Zn,estas aleaciones ZnAl son, como decamos, prcticamente lasespec:cas aleaciones de base Zn.

    %xiste un tipo de aleaci#n, concretamente la aleaci#n eutectoide delsistema AlZn, la de 014M !ue, recientemente, 5a empe$ado autili$arse por su carcter superplstico. La superplasticidad es unacapacidad !ue poseen ciertos materiales metlicos de soportar

    alar&amientos extraordinariamente eleados en el ensayo de tracci#n,sin romperse, cuando las condiciones del ensayo de tracci#n sonpeculiaresM es decir, cuando la secci#n iene condicionada por laelocidad de deformaci#n y el material tiene una respuesta faorablea este tipo de comportamiento.

    Los primeros materiales superplsticos, 5ist#ricamente descubiertos,lo fueron en /BF6M concretamente fue la aleaci#n eut'ctica delsistema @bIn, con la cual pueden lle&ar a obtenerse, siempre !ue lascondiciones de tracci#n en temperatura y en elocidad de aplicaci#nde la car&a sean adecuadas, alar&amientos del orden del /3334. %lt'rmino superplasticidad apareci# por primera e$ en /B62M y 5asta5ace unos /7 aPos los +nicos materiales superplsticos caractersticoseran; la eut'ctica del sistema AlCu (Al ? FF4 de Cu), la eut'ctica AlIi, !ue tambi'n 5emos isto o eremos en la obseraci#n micro&r:caen el curso de estas @rcticasM el eut'ctico @bIn, tambi'n obseradaal microscopio, y el eutectoide del sistema AlIiN7. %st fuera de lu&aren estos momentos explicar cules son las caractersticas !ue debenreunir los materiales metlicos para !ue puedan ser clasi:cados comosuperplsticos. %n realidad, aun!ue 5aba !ue exponerlo con detalle

    (se 5ar en su momento) el carcter superplstico a li&ado al alordel coe:ciente m y del coe:ciente n del ensayo de tracci#n

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    &enerali$ado. Cuando el coe:ciente n est comprendido entre 3,3F y3,F y cuando el coe:ciente m es superior a 3,F se dice !ue el materiales superplstico.

    @ara terminar, y aun!ue la muestra oler a ser obserada a

    prop#sito de la prctica de recubrimientos metlicos, acompaPamosuna %robeta Z3, obtenida por inmersi#n prolon&ada (durante unas/3 5oras) en Zn fundido. %l metal introducido es Cu, y como resultadode esta permanencia, se aprecia en la muestra, desde la periferia5asta el n+cleo, todos los constituyentes del sistema ZnCu.Concretamente en el centro puede erse la soluci#n s#lida M acontinuaci#n, una banda estrec5a del constituyente M otra banda delconstituyente , duro y fr&ilM otra banda del constituyente X, tambi'nfr&il y duroM y, finalmente, la soluci#n s#lida [, o ms bien la reacci#nperit'ctica producida por el l!uido y X para dar [ !ue contornea a la

    X. %sta muestra nos recuerda !ue otra de las aplicaciones importantesdel Zn, aproximadamente un 734 de la producci#n del Zn, se utili$apara la fabricaci#n de latones, !ue son aleaciones CuZn, cuyocontenido en Zn es inferior al 234 para !ue ten&a inter's industrialM yde Alpax (Al Ii).

    Sesumiendo, el consumo de Zn aproximadamente se reparte entreF24 para &alani$adoM 724 para fundici#n inyectadaM 734 para lat#ny otras aleaciones denominadas alpacas, !ue tambi'n obseraremosMy /34 para Zn laminadoM utili$ndose para pinturas y otrasaplicaciones el resto, 5asta otro /34. Euc5as &racias por su atenci#n.

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