ALEACIONES MATERIALES

Click here to load reader

  • date post

    21-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    27
  • download

    3

Embed Size (px)

description

ALEACIONES MATERIALES

Transcript of ALEACIONES MATERIALES

Diapositiva 1

ALEACIONESUnaaleacines unamezclahomognea, de propiedades metlicas, que est compuesta de dos o ms elementos, de los cuales, al menos uno es un metal.

Las aleaciones estn constituidas por elementos metlicos: Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo). Pueden tener algunos elementos no metlicos, como: P, C, Si, S, As. Para su fabricacin se mezclan llevndolos a temperaturas tales que sus componentes se fundan.

ALEACIONESCLASIFICACIN DE ALEACIONESPor su composicinTiene en cuenta el elemento que se halla en mayor proporcin (aleaciones frricas, aleaciones base cobre, etc.). Cuando los aleantes no tienen carcter metlico suelen hallarse en muy pequea proporcin, mientras que si nicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares.

PROPIEDADES DE LAS ALEACIONESLas aleaciones presentan brillo metlico y altaconductividad elctricaytrmica, aunque usualmente menor que los metales puros. Las propiedades fsicas y qumicas son, en general, similares a la de los metales, sin embargo las propiedades mecnicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad y otras pueden ser muy diferentes, de ah el inters que despiertan estos materiales.

Las aleaciones no tienen una temperatura de fusin nica, dependiendo de la concentracin, cada metal puro funde a una temperatura, coexistiendo simultneamente la fase lquida y fase slida como se puede apreciar en losdiagramas de fase. Hay ciertas concentraciones especficas de cada aleacin para las cuales la temperatura de fusin se unifica. Esa concentracin y la aleacin obtenida reciben el nombre de eutctica, y presenta un punto de fusin ms bajo que los puntos de fusin de los componentes. PROPIEDADES DE LAS ALEACIONES

Laplata fina, el oro de 18quilates, eloro blancoy elplatino iridiadoson aleaciones de metales preciosos. La aleacin antifriccin, el latn, el bronce, el metal Dow, la plata alemana, el bronce de torpedo, el monel, el peltre y la soldadura son aleaciones de metales menos preciosos. Debido a sus impurezas, el aluminio comercial es en realidad una aleacin. Las aleaciones de mercurio con otros metales se llaman amalgamas.

PROPIEDADES DE LAS ALEACIONESALEACIONES MAS COMUNESLas aleaciones ms comunes utilizadas en la industria son:Acero: Es aleacin de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,008 y el 1,7% en peso de su composicin, sobrepasando el 1.7% (hasta 6.67%) pasa a ser una fundicin.Alnico: Formada principalmente de cobalto (5.24%), aluminio (8-12%) y nquel (15-26%), aunque tambin puede contener cobre (6%), en ocasiones titanio (1%) y el resto de hierro.

Alpaca: Es una aleacin ternaria compuesta por zinc (8-45%), cobre (45-70%) y nquel (8-20%)Bronce: Es toda aleacin metlica de cobre y estao en la que el primero constituye su base y el segundo aparece en una proporcin del 3 al 20 por ciento.Constantn: Es una aleacin, generalmente formada por un 55% de cobre y un 45% de nquel.

ALEACIONES MAS COMUNESCupronquel: Es una aleacin de cobre, nquel y las impurezas de la consolidacin, tales como hierro y manganeso.Magal: Es una aleacin de magnesio, al que se aade aluminio (8 o 9%), zinc (1%) y manganeso (0.2%).Magnam: Es una aleacin de Magnesio que se le aade Manganeso, Aluminio y Zinc.Nicrom: Es una aleacin compuesta de un 80% de nquel y un 20% de cromo.

ALEACIONES MAS COMUNESNitinol: Es una aleacin de Nquel y Titanio.Oro blanco:(electro): Es una aleacin de oro y algn otro metal blanco, como la plata, paladio, o nquel.Peltre: Es una aleacin compuesta por estao, cobre, antimonio y plomo.Plata de leyZamak: Es una aleacin de zinc con aluminio, magnesio y cobre.Latn o Cuzin: Es una aleacin de cobre y zinc.

ALEACIONES MS COMUNESDIAGRAMAS DE FASEGran parte de la informacin acerca del control de la estructura de las fases en un determinado sistema se presenta de manera simple y concisa en lo que se denomina un diagrama de fases, tambin denominado diagrama de equilibrio.

CONCEPTOS FUNDAMENTALESFase (F):Es una porcin homognea de un sistema caracterizado por una estructura y una organizacin atmica constante y por tanto con caractersticas fsicas y qumicas uniformes. Esta regin aparece limitada por una superficie a travs de la cual las propiedades cambian bruscamente

CONCEPTOS FUNDAMENTALESComponentes (C):Son el nmero mnimo de especies qumicas necesarias para determinar la composicin de las fases. Por ejemplo en una aleacin de cobre y cinc (latn) los componentes son el cobre y el cinc. Sin embargo en el agua, existe un nico componente (H2O) y no dos (H y O) ya que, por tratarse de un compuesto qumico , las proporciones entre H y O se mantienen constantes

CONCEPTOS FUNDAMENTALESEquilibrio de fases

Un sistema est en equilibrio si la energa libre es mnima en condiciones especficas de temperatura, presin y composicin.

Soluto: Componente o elemento de una disolucin presente en una composicin menor. Se disuelve en el disolvente.

Solvente: Componente o elemento de una disolucin presente en una composicin mayor. El solvente disuelve al soluto.

Limite de solubilidad: Es la concentracin mxima de soluto que se puede aadir sin que se forme una nueva fase.

Disolucin slida: Consiste en tomos de por lo menos dos tipos diferentes, en donde los tomos de soluto ocupan posiciones sustitucionales o intersticiales en la red del disolvente, conservando la estructura cristalina del disolvente.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

EQUILIBRIO Y DIAGRAMAS DE FASESLa determinacin de los diagramas de fases o diagramas de equilibrio se realiza por va terica y/o experimental. Ahora bien, la falta de datos termodinmicos es la causa de que la gran mayora de los diagramas de fases de los que disponemos, se hayan caracterizado por va experimental.

ALOTROPA Y POLIMORFISMODependiendo de las condiciones de temperatura y presin muchos elementos metlicos pueden existir en formas cristalinas alternativas. Este fenmeno se denomina alotropa o polimorfismo (ver tema 1 para el caso de la alotropa del carbono).

MICROESTRUCTURAEl estado de los metales obtenidos industrialmente es micro cristalino, es decir, formado por pequeos cristales cada uno de ellos con una estructura atmica peridica, que por tanto se puede caracterizar en trminos de los conceptos de red y base estructural.

Ejemplo sencillo: Diagrama de fases del sistema agua--azcar

OBTENCIN EXPERIMENTAL DEL DIAGRAMA DE FASESETAPAS A SEGUIR

Etapa 1. Se preparan varias soluciones lquidas de ambos materiales, con distintos porcentajes en peso de nquel, fundindolos a temperaturas por encima de los 1455C (punto de fusin del nquel).Etapa 2. Cada una de las soluciones se somete a un proceso de enfriamiento controlado hasta temperatura ambiente, en el que se mide simultneamente la temperatura (T) y el tiempo (t) de enfriamiento. Adems, durante dicho enfriamiento, se puede observar mediante un microscopio adecuado la micro estructura de la aleacin.OBTENCIN EXPERIMENTAL DEL DIAGRAMA DE FASES

INFORMACIN QUE SE OBTIENE DEL DIAGRAMA DE FASES1) Fases presentesPara identificar las fases presentes basta con localizar el punto definido por la temperatura y la composicin, y el diagrama nos suministra, directamente, las fases presentes en dicho punto.

INFORMACIN QUE SE OBTIENE DEL DIAGRAMA DE FASES2) Determinacin de composiciones de fasesCuando slo existe una fase, su composicin es la misma que la de la aleacin. Cuando se encuentran presentes dos fases: se traza una recta horizontal por el punto que ndica la temperatura de la aleacin (lnea de reparto)

INFORMACIN QUE SE OBTIENE DEL DIAGRAMA DE FASES3. Determinacin de la proporcin de fases

EJEMPLOSConocido el diagrama de fases de la aleacin cobre-nquel determinar la composicin de cada fase en una aleacin con una composicin nominal de Ni del 40 % a: 1300C, 1270C, 1250C y 1200C. La figura 6.6 ilustra el diagrama de fases para este sistema as como los valores de composicin de nquel en las curvas liquidus y solidus a las temperaturas mencionadas.

Temperatura: 1300C En este punto del diagrama el sistema se encuentra en estado lquido (una fase), con una composicin igual a la de la aleacin: 60% Cu, 40% Ni.Lgicamente el 100% del sistema est en la fase lquida.EJEMPLOS- Temperatura: 1270CPara esta temperatura coexisten dos fases, L y . En la fase lquida existe un 37 % de nquel (y por lo tanto un 63% de Cu) y en la fase slida existeun 50% de nquel y como consecuencia un 50% de Cu. - Temperatura: 1250C Tambin en esta situacin coexisten dos fases, las fases L y .. En la fase lquida existe un 32 % de nquel (y por lo tanto un 68% de Cu) y en la fase slida un 45% de nquel y como consecuencia un 55% de Cu. - Temperatura: 1200C A esta temperatura la aleacin ha solidificado completamente y se encuentra en la fase , con una composicin igual a la nominal de la aleacin: 60%Cu y 40%Ni.

DESARROLLO DE MICROESTRUCTURAS EN ALEACIONES ISOMRFICAS

DIAGRAMAS EN LOS QUE EXISTE UNA SOLUBILIDAD PARCIAL:Cuando se excede el lmite de solubilidad, se produce una aleacin en la que coexisten dos fases en estado slido (ver posteriormente el diagrama de fases en sistemas eutcticos).

Opcin 1: la aleacin est compuesta por una fase continua, que usualmente est presente en mayor cantidad, y que se denomina matriz, y por una segunda fase, en menor proporcin, denominada precipitado. Da lugar al endurecimiento por dispersin.

Opcin 2: Se forman las dos fases simultneamente; la mezcla ntima de ambas se denomina entonces micro constituyente.ENDURECIMIENTO POR DISPERSIN O PRECIPITACIN. REACCIONES DE TRES FASES

SISTEMAS EUTCTICOS BINARIOS: DIAGRAMA DE FASES EUTCTICO BINARIO

DESARROLLO DE MICROESTRUCTURAS EN ALEACIONES EUTCTICAS

DESARROLLO DE MICROESTRUCTURAS EN ALEACIONES EUTCTICAS

3. Aleaciones hipereutcticasSi el contenido de Sn est entre un 61 y un 97.5% la al