Unidad I

Los metales no ferrosos

La clase:

Tema 1 Introducción de los no metalesTema 2 Aluminio y aleacionesTema 3 Magnesio y aleacionesTema 4 Cobre y AleacionesTema 5 Níquel y aleaciones

Introducción

Los metales no ferrosos

se caracterizan por:

• Su resistencia a la

corrosión

• Alta conductividad

térmica y eléctrica

• Baja Densidad

• Facilidad de fabricación

Se les llama a menudo:

Metales Nobles: oro,

platino

Metales de la era espacial:

Titanio, columbio

Aluminio El más abundante

MagnesioEl mas ligero

CobreAlta conductividad eléctrica y calórica

TitanioLa mas alta

relación resistencia peso

Metales refractari

os

Molibdeno, niobio, tungsteno y tantalio

Metales preciosos

Oro, plata y platino

Superaleaciones

Contra corrosión, temperaturas elevadas. A base de hierro, cobalto y níquel

Aluminio

• Es un metal blanco o blanco grisáceo si está oxidado en su superficie• Su oxido impide el avance de la corrosión• Peso de 168 lb/ft 3 (487 lb/ft3 para el acero)• El aluminio puro funde a 660 °C.

Ventajas:Resistencia a la corrosión a ciertos productos químicosAlta conductividad térmica y eléctricaAlta relación resistencia-peso en aleaciones y aluminioAtoxicidadReflectividadAparienciaFormabilidadMaquinabilidadNo son magnéticos

Proceso Bayer Bauxita

Porque no reemplaza al acero?

Por el alto costo para producirlo, debido a querequiere varios procesos en la primera fase y un altoconsumo de energía eléctrica en la segunda.

Principales usos

Principales usos

Principales usos

•Incrementa la resistencia mecánica.

•Combinado con Mg, mayor resistencia mecánica.

•Incrementa las propiedades mecánicas, reduce la resistencia a la corrosión.

•Incrementa las propiedades mecánicas, cambia la calidad de la embutición

•Alta resistencia tras el conformado en frío.

•Mayor resistencia combinado con elementos como Cu, Mn, Mg.

•Mayor resistencia.

•Reduce la resistencia a la corrosión.

•Elementos de las aleaciones para conseguir determinadas propiedades

Existen varios sistemas de clasificación para identificar el aluminio y sus aleaciones:• Militar• Federal EEUU• SAE• ASTM• AA (Aluminum Association)*• UNS *

Clasificación del Aluminio

Según AISI-SAELas aleaciones que no reciben tratamiento térmico solamente pueden ser trabajadas en frío para aumentarsu resistencia.Ejemplo:21402-Principal aleación es el cobre1-Cualquier modificación hecha a la aleación original , en este caso es 0.10% de cobre40 Identifican cualquier otro aleante adicional y no tiene importancia numérica.

Según UNSConsta de una letra que indica la clase de aleación seguida de cinco números que identifican su composiciónquímica. E l aluminio es «A».

Ej. Aleación 2024 es A92024

Aleaciones de aluminio forjado sin tratamiento térmico

Aleaciones 1xxx. Son aleaciones de aluminio puro, al 99,99% siendo sus principales impurezas el hierro y el silicio. Se les aporta un0,12% de cobre para aumentar su resistencia. Se utilizan principalmente par trabajos de laminados en frío.

CaracterísticasExcelente resistencia a la corrosión, alta conductividad eléctrica y térmica, buena capacidad de trabajo, baja resistencia, no tratabletérmicamente.

Aplicaciones típicas1100 (A91100): Lamina metálica, artículos huecos producidos por rechazado.

Aleaciones 3xxx. Elemento aleante es el manganeso (Mn) en un 1,2% y tiene como objetivo reforzar al aluminio. Se utilizan encomponentes que exijan buena mecanibilidad.

CaracterísticasBuena capacidad de trabajo, resistencia moderada, no tratable térmicamente.

Aplicaciones típicas3003 (A93003): Utensilios de cocina, equipo químico, recipientes de presión, trabajos de láminas metálicas, artículos paraconstructores, tanques de almacenamiento.

Aleaciones 5xxx. El magnesio es el principal componente aleante, entre el 2% al 5%. Esta aleación se utiliza para conseguirreforzamiento en solución sólida.

CaracterísticasBuena resistencia a la corrosión y soldabilidad, resistencia de moderada a elevada, no tratable térmicamente.

Aplicaciones típicas5052 (A95052): Trabajos de láminas metálicas, tubos hidráulicos, y artículos domésticos, autobuses, camiones y usos marinos.

Designación por dureza

Para aquellas aleaciones no tratables térmicamente, su designación por temple es la siguiente :

-F Como se fabrica. Ningún control especial sobre el endurecimiento por deformación ni la designación por temple

-O Productos recocidos, maleables recristalizados únicamente. Temple suave.

-H Productos maleables endurecidos únicamente por deformación. La resistencia mecánica aumenta por el endurecimiento por trabajo.

El símbolo H va seguido por dos o mas dígitos. -H1 Endurecido únicamente por deformación-H2 Endurecido por deformación y parcialmente recocido-H3 Endurecido por deformación y recocido

El segundo digito denota el grado final de endurecimiento por deformaciónDureza 2 ¼Dureza 4 ½Dureza 6 ¾Dureza completa 8Dureza extra 9

Ejemplo:

3003-H16 significa una aleación de aluminio –manganeso endurecida por deformación a temple de dureza de ¾.

Aleaciones de aluminio forjado con tratamiento térmico

Algunas aleaciones pueden reforzarse mediante tratamiento térmico en un proceso de precipitación. El nivel de tratamientotérmico de una aleación se representa mediante la letra T seguida de un número por ejemplo T5. Hay tres grupos principalesde este tipo de aleaciones.

Aleaciones 2xxx: El principal aleante es el cobre (Cu) del 2% al 8%. , aunque también contienen magnesio Mg Algunas deestas aleaciones se denominan duraluminio.

CaracterísticasAlta relación resistencia-peso. Baja resistencia a la corrosión, tratable térmicamente

Aplicaciones típicas2024 (A92024): Ruedas para camiones, productos para maquinas roscadoras, estructuras para aeronaves.

Aleaciones 6xxx. Los principales elementos aleantes de este grupo son magnesio y silicio.

CaracterísticasResistencia media, buena formabilidad, maquinabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión, tratable térmicamente.

Aplicaciones típicas6061 (A96061): Estructuras de trabajo pesado con resistencia a la corrosión, camiones, carros de ferrocarril y estructurasmarinas. Muebles, ductos, pasamanos de puentes, tubería hidráulica.

Aleaciones 7xxx. Los principales aleantes de este grupo de aleaciones son Zinc, magnesio y cobre.

CaracterísticasResistencia moderada a muy elevada, tratable térmicamente.

Aplicaciones típicas7075 (A97075): Aeronaves y otras estructuras, llaves, accesorios hidráulicos.

Aleaciones 8xxx. Otros elementosAleaciones 9xxx. No usados o no asignados

Clasificación de los tratamientos térmicos

Se utiliza la letra «T» que sigue al número de cuatro dígitos, los números dos al diez le siguen para mostrar la secuencia del tratamiento.

-T2 Recocido (productos vaciados únicamente)-T3 Tratamiento térmico por solución y trabajo en frío-T4 Tratamiento térmico por solución, con envejecimiento natural-T5 Envejecimiento únicamente artificial. -T6 Tratamiento térmico por solución y envejecimiento artificial-T7 Tratamiento térmico por solución y estabilización-T8 Tratamiento térmico por solución, trabajo frío y envejecimiento artificial-T9 Tratamiento térmico por solución, envejecimiento artificial y trabajo en frío.-T10 Envejecimiento artificial y luego trabajo en frío.

Ejemplo:El remache de aluminio de aleación 2024-T4 (Al-Cu). Se trata térmicamente por

solución, se remacha en el sitio (trabajo en frío) y se envejece naturalmente.

El temple es medido por Durometros, con la unidad de medida llamada Webster o grados Websters.

Aleaciones de aluminio fundido

Este tipo de aleaciones para vaciado se dividen generalmente en tres categorías:

• Aleaciones para vaciado en arena• Aleaciones para molde permanente• Aleaciones para vaciado en matrices a presión.

Se utiliza un sistema de clasificación similar a los aluminios maleables

1xx.x 99% aluminio2xx.x Cobre3xx.x silicio con Cu y/o Mg4xx.x Silicio5xx.x Magnesio6xx,xZinc7xx.x Estaño8xx.x Series no usada9xx.x Otras aleaciones principales

El segundo y tercer digito indican el contenido mínimo de aluminio, al igual que el aluminio forjable. Para las otrasseries, el segundo y tercer digito no tienen importancia númerica. El cuarto digito indica la forma la forma del producto.

Denominación del templeF-Como se fabricaO-RecocidoH-Endurecido por deformación mediante trabajo en frioT- :.Tratado térmicoW-Solo tratado con soluciones

Magnesio• Es un metal blando, blanco plateado parecido al aluminio.• Séptimo elemento mas abundante en la Tierra (2%)• Está protegido por una fina capa de óxido, la cual es bastante impermeable y difícil de

sacar.• Es mas ligero que el aluminio• Peso de 108 lb/ft 3 (168 lb/ft3 aluminio, 487 lb/ft3 para el acero)• El magnesio es extremadamente inflamable, especialmente si está pulverizado. El fuego

se apaga con arena seca, cloruro de sodio o extintores de clase D.

Ventajas:Al alearse tiene una excelente relación resistencia-peso. Sobre todo con el aluminio.Buena resistencia a la corrosión y a la fatigaBuenas características de acabadoPlena capacidad de reciclajeEl polvo de magnesio se utiliza para los fuegos artificiales.El hidróxido de magnesio, Mg(OH)2 es comúnmente utilizado como antiácido o como laxante.

Proceso de obtención

Magnesio en agua de mar Dolomita

Magnesita

Principales usos

Suele utilizarse en la industria mecánica en forma de aleaciones existiendo aleaciones de magnesio paraforja, compuestas por magnesio y un 1 o 2 % de manganeso (Magmanz) o compuesta por 8 o 9 % de aluminiode un 1 % de zinc y un 0.2 % de manganeso y el resto de magnesio (magal), esta última tiene mayor resistenciaa la tracción que la primera, pero tiene el inconveniente de no ser soldable.Las aleaciones de magnesio debido a su ligereza ( nunca sobrepasan 1.8 Kg./dm3) son muy utilizadas en la industria aeronáutica.

Clasificación del magnesio

El magnesio se clasifica :

• Una o dos letras que indican los principales elementos de aleación• Dos o tres números que indican el porcentaje de los distintos aleantes• Una letra del alfabeto (salvo I y O) que indican la aleación normalizada con variaciones

menores en la composición• Un símbolo para el temple del material, similar al del aluminio.

EjemploAZ91C-T6Aluminio al 9% Zinc al 1% siendo la tercera aleación normalizada. Tratada con solución y envejecida artificialmente.

Aplicaciones típicasAZ31B-F y H24: Extrusiones , laminas, placasAZ80A-T5: Extrusiones forjasHK31A-H24: Laminas y placasZK60A-T5: Extrusiones y forjas

Cobre• Es un metal blando, rojizo, brillo metálico.

Ventajas:Es uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata).Alta ductilidadAlta maleabilidadSe puede reciclar sin perder gran parte de sus propiedades.Aleaciones principales, Bronce (Cu + y Sn) Latón (Cu + Zn), Alpaca (Cu-Ni-Zn)

Proceso de obtención

Clasificación del cobre

El cobre y sus aleaciones se clasifican según la UNS con la letra «C». Reemplaza a laobsoleta numeración de tres dígitos del CDA. (Cooper Development Association).

Se identifican por su composición, aunque también se denominan por varios nombres. Alagregarle ciertos elementos y tratamientos térmicos, pueden mejorar sus características.

Por su temple (1/2 duro, duro, extra elástico, etc.) Bronces como el bronce de aluminio,(Cu+Al), Bronces de estaño. Cobre Berilio (Bronce de berilio), Bronce de fosforo (pararesortes y rodamientos). Los cuproniqueles y niqueles de plata.

Aplicaciones típicas

C11000 (cobre electrolítico) Cu-O: Tubos de bajada, canales, techados, juntas, radiadores automotrices, barras deautobuses, clavos, rodillos de impresión.

C23000 (Latón rojo) Cu-Zn: Conduits, zocalos, sujetadores, extintores de incendio, tubería para condensadoreseintercambiador de calor.

C26000 (Latón para cartuchos) Cu-Zn: Nucleos de radiadores y tanques, cubiertas para luces de destello, soportes delampara, sujetadores, candados, bisagras, componentes de municiones, accesorios de plomería

C36000 (Latón libre maquinado) Cu-Pb-Zn: Engranes, piñones, partes de maquinas roscadoras de alta velocidad.

C46400 a C46700 (Latón naval) Cu-Zn-Sn: aeronaves, tambores tensores, bolas, pernos, accesorios marinos, flechaspara impulsores, remaches, vástagos de valvulas, placas de condensadores

Aplicaciones típicas de los Bronces

C38500 (Bronce arquitectónico) Cu-Pb-Zn: Extrusiones arquitectónicas, marquesinas, remates, juntas, travesaños,bisagras.

C51000 (Bronce al fosforo) o 5% A Cu-Sn-P: Fuelles, Discos para embragues, pasadores de retención, diafragmas,sujetadores, brochas de alambre, equipo químico, maquinaria textil.

C54400 (Bronce al fosforo libre maquinado) Cu-Pb-Zn-Sn: Rodamientos, bujes, engranes, piñones, flechas, rondanas, deempuje, partes para valvulas.

C65100 (Bronce de bajo silicio) Cu-Si: Líneas de presión hidráulica, pernos, accesorios marinos, conduits eléctricos,tubería para intercambiadores de calor.

C74500 (Níquel plata) 65-10 Zn-Ni: Remaches, tornillos, sujetadores para diapositivas, artículos huecos, placas deequipos.

Níquel• Es un metal blando, blanco plateado, brillo metálico.

Utilizado en gran parte de las aleaciones ya que imparte resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión.

Sus aleaciones se utilizan en aplicaciones de alta temperatura. Equipos de manejo de alimentos. Aplicaciones marinas.Ventajas:

MagnéticoAlta resistencia a la corrosión a alta temperatura.

Usos del niquel

Clasificación del níquel

El níquel se clasifica en base a la UNS, se representa con la letra «N», aunque seles denomina de varias maneras.

Aplicaciones típicasNO2200 Niquel 200: Industria química y de procesamiento de alimentos, equipo aeroespacial, partes electrónicas.

N03301 Duranickel 301: Resortes, equipo para extrusión de plásticos, moldes para vidrios, diafragmas.

N04405 Monel R-405 (laminado en caliente) y UNS N05500 Monel K-500: Productos para maquinas de tornillos, partes para medidor de agua, Flechas para bombas, vástagos de válvulas, resortes

N06600 Inconel 600 (recocido) : Partes para turbinas de gas, equipo para tratamiento térmico, partes electrónicas, reactores nucleares.

N06455 Hastelloy C-4 (tratado con solución y enfriado): Partes que requieren estabilidad en alta temperatura y resistencia al agrietamiento por esfuerzo-corrosión.

Bibliografía

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Propiedades de los metales http://www.arqhys.com/construccion/metales-propiedades.html visto el 28 de enero de 2011

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Usos y aplicaciones del magnesio http://www.magnesium.com/w3/ visto el 14 de febrero de 2011.

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