Equipo 1 Tema 2.3 Aleaciones Ferrosas y No Ferrosas

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

INSTITUO TECNOLOGICO SUPERIOR DE MISANTLA

Aleaciones No Ferrosas

Equipo No. 1

Manuel Rosas Elvira,

Juan Gabriel Roque Peña,

Cruz Emmanuel Lormendez Sanchez

Jesus Antonio Lormendez Sanchez.

Aleaciones no ferrosas

Limitaciones de las aleaciones ferrosas:• Alta densidad• Baja conductividad eléctrica • Alta susceptibilidad a la corrosión

Aleaciones no‐ferrosas mas Importantes:

• Aleaciones base Cu • Aleaciones base Al • Aleaciones base Mg • Aleaciones base Ti • Aleaciones base Ni

Las Aleaciones se Clasifican en 2 Tipos:

1. Aleaciones forjadas (wrought alloys): son aquellas que permiten ser trabajadas mecánicamente.

2. Aleaciones para fundición (cast alloys) : son aquellas que no permiten ser trabajadas mecánicamente (frágiles) conocidas como piezas coladas

Aleaciones base Cu

• Permiten trabajado en frío (fcc).• Resistentes a la corrosión.• La mayoría son endurecidas por trabajado mecánico o por solución sólida.

Latón: Cu‐Zn

• solución sólida sustitucional,hasta 35% fase α (fcc);• blanda• dúctil• se puede endurecer portrabajado en fío.

Cu‐Zn ( latones) con mayor contenido de Zn: microestructura α ) y (fcc) + β´(bcc, B2):

• Se puede endurecer por trabajado en caliente.

Cu‐Sn bronces (permiten trabajado en frío)

Cu “puro” Tratamiento térmico: recocido (electrolítico)

Cu‐Be endurecimiento por precipitación; muy buenas propiedades:

• alta resistencia mecánica, • alta conductividad eléctrica, • alta resistencia a la corrosión, • resistencia al desgaste (con lubricante adecuado)

se puede colar, o trabajar en frío o caliente PERO… alto costo (alear con Be es caro, el Be es altamente venenoso)

Forjado, trabajado en frío y recocido (600 ° C, 1112 ° F) Cu - 10% Zn.

La estructura, que no se revela plenamente, se compone de granos alfa de la FCC y recocido de los gemelos. Original en 100X (etch dicromato de potasio).

Cartucho de Bronce forjado, Cu-30% Zn, el frío reduce en un 50%, revelando muy frío kd granos elaborados de la FCC (líneas nota de deslizamiento) y recocido gemelos. Tinte grabado con Klemm Yo reactivo (Original en 100X, cruzó la luz polarizada tinte más sensibles).

Cartucho de latón forjado, Cu - 30% Zn, fría redujo en 50%, recocido a 704 ° (1300 ° F) - 30 min. Totalmente recristalizada, y crecido, granos equiaxiales FCC con un recocido gemelos. Tinte grabado con el reactivo de Klemm III. Original en 50X, polarizado tono ligero y sensible.

Estructura dendrítica de bronce de fósforo chill-yeso (Cu - 10% Sn - 0,5% P)grabado con el reactivo de Klemm III. Original a 100X.

Forjado Phos g Phor bronce, Cu - 5% Sn - 0,15% P, estirado en frío. Muy trabajadas en frío, granos alargados de la FCC (líneas nota de deslizamiento). Tinte grabado con el II Klemm. Original en 200X, polarizado tono ligero y sensible.

Forjado, alfa elaborado recocido y frío / latón beta, Cu - 40% Zn (eje longitudinal vertical). Tenga en cuenta el alargamiento de los granos. Fue grabado con tinta que Klemm, líneas de deslizamiento son visibles. Las pruebas revelaron Knoop 178 HK en el alfa y el HK 185 en el phase. Original beta en 500X.

Nombre de AleacionNumero de

UNS Composicion

(wt % )Condicion

Ductilidad [% EL en 50 mm

(2 pulg.)]

Aplicaciones Tipicas

Electrolítico duro C11000 0.04 O Recocido 220 (32) 66 (32) 45 Alambre Conductor , remaches, ollas, clavos.Cartucho de cobre C17200 1.9 Be, 0.20 Co Precipitado 4-10 resortes, fuelles, valvulas, diafragmas

Endurecido

Cartucho de latón C26000 30 Zn Recocido 300 (44) 75 (11) 68Cuerpo de radiador automotor, componentes de municiones, cuerpos de linternas.

Trabajado en Frio (H04) 525 (76) 735 (63) 8

Del bronce de fósforo C51000 5 Sn, 0.2 P Recocido 325 (47) 130 (19) 64Fuelles, discos de embrague, resortes, barras para soldadura


de cobre-níquel C71500 30 Ni Recocido 380 (55) 125 (18) 36componentes de intercambiadores de calor, tuberias para agua de mar.


latón amarillo con plomo C85400 29 Zn, 3 Pb, 1 Sn Fundido 234 (34) 83 (12) 35Muebleria, Componentes de radiadores, portalamparas

lata de bronce C90500 10 Sn, 2 Zn Fundido 310 (45) 152 (28) 25 Rulemanes, aros de piston, engranajes

aluminio, bronce C95400 4 Fe, 11 Al Fundido 586 (85) 241 (35) 18Rulemanes, aros de piston, engranajes, asientos de valvula.

Propiedades Mecanicas

Aleaciones Forjadas ( Wrougth Alloys )

Resistencia a la

Tension [Mpa (ksi)]

Limite Elastico

[Mpa (ksi)]

Aleaciones de Fundicion ( Cast Alloys )

1140-1310(165-190)

690-860(100-125)

Aleaciones base Al (Aluminio)

Principales ventajas: • Baja densidad • Alta conductividad eléctrica y

térmica • Resistencia a la corrosión (en

ambientes comunes; p. ej al aire) • Se puede trabajar en frío (cuando

es relativamente puro)

Desventajas:• Baja temperatura de fusión limita

la máxima temperatura de trabajo.

Mecanismos de endurecimiento:

• Trabajado en frío aleado (con ambos disminuye la resistencia a la corrosión)

• Endurecimiento por solución

sólida

• Endurecimiento por precipitación (aleaciones tratables térmicamente, “heat treatable”)

Aplicaciones:

• conductor eléctrico• transporte (automóvil, tren, avión)• latas de bebidas

Aleaciones de fundición:

Ej: • 356 Al ‐7%Si ‐ 0.3%Mg • 380 Al‐ 9%Si ‐ 3.5%Cu

Aleaciones forjadas:

Ej:• 1xxx:: Al > 99% • 2xxx: Al ‐ Cu; endurecimiento por precipitación • 3xxx: Al ‐ Mn; no tratable • 4xxx: Al ‐ Si ; no tratable • 5xxx: Al ‐ Mg; endurecimiento por solución

sólida • 6xxx: Al ‐ Mg ‐ Si; endurecimiento por

precipitación • 7xxx: Al ‐ Zn; endurecimiento por precipitación

Nomenclatura de tratamientos termomecánicosos: (algunos

ejemplos)

• T2: recocido (para productos fundidos);

• T3: solubilizado y trabajado en frío;• T4: solubilizado y envejecido

naturalmente (a temperatura ambiente)

• T6: solubilizado y envejecido artificialmente

Aleación comercial base Al‐Cu (2219): 3h 190ºC. Precipitados de fase intermedia θ”. Imagen de microscopía electrónica de transmisión

Al‐Cu, 144 horas a 190ºC; fase intermedia θ´Imagen de microscopía electrónica de transmisión

Al-Mg, serie 5xxx

Aluminio Super-Puro

Granos equiaxial alfa en el interior de una muestra de aluminio súper puro anodizado k on B 'con el reactivo de Barker, 30 V CC, 2 min. Visto cruzó con luz polarizada, mástinte sensible. Original en 50 veces. Las manchas oscuras son las fases intermetálicas.

Pieza en bruto (Concast) 3105 de aluminio (Al - Mn 0,55% - 0,5% de Mg) grabado con Keller reactivo. Revela que las partículas intermetálicas entre las dendritas (no visible).

Como fundido 319 de aluminio (Al - 6.0% Si - 3 5% Cu) tinte grabado con el reactivo de Keller revelar los precipitados intermetálicos (Al-Fe-Si).

Precipitados de Al-Li-Sc

Nombre de Aleacion

Numero de UNS

Composicion (wt % )

Condicion


(2 pulg.)]


1100 A91100 0.12 Cu Recocido (O) 35-45

3003 A93003 Recocido (O) 30-40

5052 A95052 2.5 Mg, 0.25 Cr. Recocido (O) 12-18

Endurecido (H32)

2024 A92024 Tratamiento Termico 20(T4)

6061 A96061 10 Sn, 2 Zn Tratamiento Termico 22-25(T4)

7075 A97075 4 Fe, 11 Al Tratamiento Termico 11(T6)

295.0 A02950 Tratamiento Termico 8.5(T4)

356.0 A03560 10 Sn, 2 Zn Tratamiento Termico 3.5(T6)

2090 ------- Tratamiento Termico 5Trabajado en Frio (T83)

8090 ------ 10 Sn, 2 Zn Tratamiento Termico ----Trabajado en Frio (T651)

465 360 Estructuras de aviones, con alta resistencia al daño.(67) (52)

4.4 Cu, 1.5 Mg, 0.6 Mn

455 455Estructuras de aviones, tanques criogenicos

(66) (66)

Aleaciones Aluminio - Litio ( Alluminum-Lithium Alloys )

240 164Block de motor, refrigerado por agua

(33) (24)

4.4 Cu, 1.5 Mg, 0.6 Mn

221 110 Volantes, Ruedas de omnibus y aviones, camisas de piston.(32) (16)

4.4 Cu, 1.5 Mg, 0.6 Mn

Estructuras de aviones, remaches, ruedas de camion

Camiones, canoas, vagones de tren, muebles, tuberias, etc.

Componentes estructurales de aviones y otras aplicaciones con altas cargas

Aleaciones Fundidas, Termo-Tratables ( Cast, Heat-Treatable Alloys )

(35) (21)570 505(83) (73)

470 325(68) (47)240 145

195 Tanques de Combustibles Conductos para combustibles en aviones, remaches, alambre,

etc.(33) (28)

0.12 Cu, 1.2 Mn. 0.1 Zn

110 40

Aleaciones Forjadas, Termo-Tratables ( Wrougth, Heat-Treatable Alloys )


Resistencia a la

Tension [Mpa (ksi)]

Limite Elastico

[Mpa (ksi)]

Aleaciones Forjadas, no Termo-Tratable ( Wrougth, Non heat-Treatable Alloys )

(13) (5)Equipos para almacenamiento de Alimentos,

intercambiadores de calor.90 35

Utencilios de cocina, recipientes de presion, tuberias, etc(16) (6)

230

Aleaciones base Mg: Muy baja densidad, maquinabilidad

Nomenclatura de aleaciones base

Mg: • AM: Mg-Al-Mn • AZ M Al Z • AZ: Mg-Al-Zn • AS: Mg-Al-Si • ZK: Mg-Zn-Zr • HK: Mg-Zn-Th

Aleación de Mg

Microestructura de magnesio forjado - 6% Al - 0,92% Zn - 0,3% Mm grabado con ácido acético picral y examinó con luz polarizada, más tinte sensible.

Aleaciones de fundición base MgLas zonas oscuras corresponden al intermetálico

Mg-Al

Microestructuras de AM60 y la presión AZ91D fundición muestras después del grabado con el reactivo acético-glicol.

Nombre de AleacionNumero de

UNS Composicion

(wt % )Condicion


(2 pulg.)]


AZ31B M11311 Extruido 262 (38) 200 (29) 15 Estructuras y tuberias, proteccion catodica

HK31A M13310 3.0 Th, 0.6 Zr.Endurecido Parcialmente

cocido255 (37) 200 (29) 9

ZK60A M16600 5.5 Zn, 0.45 Zr. Envejecido Artificialmente 350 (51) 150 (41) 11

AZ91D M119169.0 Al, 0.15 Mn,

0.7 Zn.Fundido 230 (34) 150 (12) 3

Componentes de automoviles, aparatos electronicos

AM60A M10600 6.0 Al, 0.13 Mn Fundido 220 (45) 130 (28) 6 Ruedas de Autos

AS41A M104104.3 Al, 1.0 Si,

0.35 MnFundido 210 (85) 140 (35) 6 Aplicaciones de alta resistencia al creep

Aleaciones de Fundicion ( Cast Alloys )

3.0 Al, 1.0 Zn, 0.2 Mn

Componentes de alta resistencia en aviones


Resistencia a la

Tension [Mpa (ksi)]

Limite Elastico

[Mpa (ksi)]


Aleaciones base Ti

Ventajas:• alto punto de fusión• más liviano que el acero• alta resistencia mecánica específica (razón resistencia/peso)• aplicaciones de alta temperatura

Desventajas:• alto costo

Aleaciones de Ti

Aleaciones α: Ti-AlSe endurecen por trabajado en calienteSoldables, dúctiles

Aleaciones α / β: Ti-Al-V TT: templado desde el campo α + β y

recocido a temperatura moderada.

Tienen mayor resistencia (debido a la presencia de fase β)

Aleaciones β: Ti-VSe pueden endurecer por precipitación.Combinan alta resistencia y tenacidad

Aleaciones Ti - Alpha

Microestructura del CP Ti, ASTM F 67, Grado 4 (plano longitudinal, la muestra fue recocido a 704 ° C), preparado por el método de tres pasos y grabado con Kroll reactivo para revelar la estructura del grano.

Ti - Martensita Alpha Prime

Alfa (α ') prime (martensita en Ti - 3% Cr calienta a 1038 ° C, celebró 15 minutos, y en el agua apaga. La pieza fue grabada con Kroll reactivo y visto con campo claro y DIC Nomarski.

Aleaciones Ti - Alpha/Beta

Microestructura de forjado Ti - 8% de Al - 1% Mo - 1% V (plano transversal, se calienta a 1010 ° C, que tuvo lugar 1 hora, refrigerado por aire, recalentado a 593 ° C, que tuvo lugar de 8 horas, refrigerado por aire), preparado con los tres método de paso y grabado con el reactivo de Kroll para revelar granos primaria alfa y una estructura fina matriz de alfa-beta.

Aleaciones Ti - Beta

Microestructura de Ti - Al 3% - 8% V - 6% Cr - Mo 4% - 4% Zr con preparó el método de tres pasos y grabado con el reactivo de Kroll para revelar la estructura del grano beta. Una película de grano pocos límites de la alfa se pueden ver.

Nombre de Aleacion Numero de UNS Composicion

(wt % )Condicion


(2 pulg.)]


Comercialmente Puro

No Aleado R50500 Recocido 484 (70) 414 (60) 25

Cubiertas de motores a reacción, los casos y lapiel de fuselajes, equipos resistentes a lacorrosión marina para una industria deprocesamiento químico.

α Ti - 5 Al - 2.5 Sn (R54520)

5 Al, 2 Sn, Balance Ti

Recocido 826 (120) 784 (114) 16Motor de gas de la turbina suena una carcasa,equipo de química procesamien que requierenfuerza a temperaturas de 480 ° C (900 ° F)

Casi α Ti - 8 Al - 1 Mo - 1 V (R54520)

8 Al, 1 Mo, 1 V, Balance Ti

Recocido (duplex) 950 (138) 890 (129) 15Piezas forjadas para los componentes demotora reacción (discos de compresor, placas yconcentradores)

α-β Ti - 6 Al - 4 V (R54520)

6.0 Al, 4 V Balance Ti

Recocido 947 (137) 877 (127) 14Los implantes de prótesis de alta resistencia,Equipent químicos de procesamiento, loscomponentes del fuselaje Estructural.

α-β Ti - 6 Al - 6 V - 2 Sn (R56620)

6.0 Al, 2 Sn, 6 V, 0.75 Cu,

Balance TiRecocido 1050 (153) 985 (143) 14

Motores de cohetes aplicaciones fuselaje casode que una alta resistencia de estructuras defuselajes

β Ti-10V2Fe-3Al10 V. 2 Fe, 3 Al,

Balance TiSolucion + envejecimiento 1223 (178) 1150 (167) 10

Mejor combinación de alta resistencia ythoughness de cualquier aleación de titaniocomercial, que se utiliza para aplicaciones querequieren uniformidad de Propiedades deresistencia de una superficie y ubicaciones delos centros, los componentes de alta resistenciafuselaje

99.1 Ti


Resistencia a la

Tension [Mpa (ksi)]

Limite Elastico

[Mpa (ksi)]


Aleaciones base Ni

Ventajas:

• Resistencia a la corrosión, alta resistencia

Monel: Ni‐0,33Cu ; el Cu aumenta la formabilidad.

Aplicaciones en industria química, farmacéutica, etc.

Constantán: Ni‐55%Cu ; alta resistencia eléctrica,Aplicaciones en termopares

Nichrome: Ni‐16Cr‐24FeAplicaciones como conductores para

calefactores

Inconel: Ni‐16%Cr‐8%Fe

Inconel X: Ni‐Cr‐Fe‐Ti‐Al (endurecimiento por precipitación)

Aplicaciones de alta temperatura

Microestructura de pieza en bruto Monel, Ni - 30% Cu, grabado con el reactivo Beraha (50 ml de agua - 50 ml de HCl - 2 g NH4FHF - 1 K2S2O5 g).

Monel - Ni

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