MATERIALES INDUSTRIALES IMATERIALES INDUSTRIALES I

Capitulo 6Capitulo 6

Aleaciones no ferrosasAleaciones no ferrosas

��cobrecobre

�Estructura FCC

�Peso específico: 8,96 g/cm3

�Temperatura de fusión: 1083 ºC

�Tensión de rotura : aprox. 240 MPa y 40% de alargamiento

�Criogénico ( mantiene sus propiedades a -190ºC )

�Buena resistencia a corrosión en agua de mar�Pasivado por capa de oxido cuproso ( violáceo) > cúprico ( ennegrece )

con mucho tiempo > carbonato cúprico ( color verde )

�Muy buena conductividad eléctrica ( solo superada por la Plata )

�Muy buena conductividad térmica

��cobre y cobre aleadocobre y cobre aleado

Del mineral de Cu ( en general sulfuros ) se obtiene cobre blister con mas del

98% de Cu denominado Cobre comercial ordinario

Afinado por arco eléctrico se obtiene Cobre comercial ordinario electrolítico

( ETP ) con 99,5 % de Cu .Mediante tratamiento metalúrgico se obtiene el Cu

99,99% libre de Oxígeno (OFHC certificado)

LatonesLatones

Aleaciones de cobre

Aleaciones de Cobre con Zinc

Latones α desde 5% a 20% de Zn ( latones rojos )

Latones α + β desde 20 a 36% de Zn ( latones amarillos )

Bronces Bronces Aleaciones de Cobre con Estaño

Otras aleaciones de Cobre , por Ej. con Be , Si , Pb , etc.

��diagrama cobre zincdiagrama cobre zinc

��latones sus usoslatones sus usos

LatLatóón 80n 80--20 ( lat20 ( latóón n αα ))

Estructura FCC , de color parecido al oro y muy utilizado en joyería para

bijuterie

LatLatóón 70n 70--30 ( lat30 ( latóón n αα ))

Conocido como latón de cartuchería .

Por su alta ductilidad es muy utilizado para fabricar munición

La fase α presenta muy buenas propiedades para ser trabajado en frío.

Relativamente blandos , dúctiles y fáciles de deformar plásticamente.

LatLatóón 60n 60--40 40 ( lat( latóón n αα + + ββ))

Conocido como metal Muntz .

Mas resistencia y dureza que los anteriores

Usos: radiadores de automóviles, instrumentos musicales, monedas

��latones sus usoslatones sus usos

LatLatóón navaln naval

Se le agrega aprox. 10% de Sn para evitar la corrosión

Otros latones:Otros latones:

Para mejorar las propiedades mecánicas se les agregan también: Pb , Al o Ni.

No hay aleaciones comerciales de latones con mas del 50% de Zn debido a su

alta fragilidad, por la presencia de la fase γ , que lo hace una aleación sin

interés industrial.

��diagrama cobre estadiagrama cobre estaññoo

��bronces sus usosbronces sus usos

�Hasta 8% de Sn : láminas , alambre , monedas . Fácil trabajo en frío

�Entre 8% y 12% de Sn : engranajes , partes de maquinas , cojinetes .

�Entre 12% y 20% de Sn: cojinetes y casquillos

�Entre 20% y 23% . Campanas es muy duro y frágil

�Con el agregado de P ( 0,03% a 0,3% ) que forma un precipitado duro ( Cu3P)

distribuido en la matriz de la fase α en bronces con 1 a 10% de Sn

��diagrama cobre beriliodiagrama cobre berilio

��cobre beriliocobre berilio

�Aleaciones que se pueden endurecer hasta obtener una resistencia muy alta

�Con aprox. 2% de Be se puede llegar a superar los 1000 MPa mediante

tratamiento de solución y posterior envejecido

�Tienen muy buena resistencia a la fatiga y desgaste

�Muy usada en resortes y para la fabricación de contactos eléctricos,

engranajes y válvulas

�Fabricación de herramientas de seguridad contra chispa para ambientes con

peligro de explosión ( algunas petroquímicas , industrias del gas y del

petróleo)

��diagrama cobre siliciodiagrama cobre silicio

��cobre siliciocobre silicio

�Aprox. 3 a 5% de Silicio

�Muy buena resistencia a la corrosión casi equivalente al Cu

�Buena resistencia a la corrosión de ácidos orgánicos y agua de mar.

�Usos en equipos marinos , calderas , bombas y ejes

��endurecimiento por precipitaciendurecimiento por precipitacióón y envejecidon y envejecido

��endurecimiento por precipitaciendurecimiento por precipitacióón y envejecidon y envejecido

En varias clases de aleaciones de ingeniería como ser las de aluminio . cobre ,

níquel y magnesio el efecto de la disminución de la solubilidad sólida se usa

para producir un material mas fuerte.

�1ra etapa: Tratamiento de soluciTratamiento de solucióónn - calentar hasta tener una sola fase

�2da etapa: TempleTemple que produce una sol sol sobresaturada de la fase αα

�3ra etapa : Envejecido Envejecido precipitación de partículas sub. microscópicas de la

fase θ ( en este caso CuAl2) en la matriz αα . Puede ser . Puede ser Natural o artificialNatural o artificial..

Condiciones para poder llevarlo a cabo:Condiciones para poder llevarlo a cabo:

��1. Curva de Solvus pronunciada 1. Curva de Solvus pronunciada

��2. Dos fases a temperatura ambiente2. Dos fases a temperatura ambiente

��3. Precipitados coherentes3. Precipitados coherentes

��aluminioaluminio

�Estructura FCC

�Peso específico: 2,7 g/cm3

�Temperatura de fusión: 660 ºC

�Tensión de rotura : aprox. 100 MPa

�Buena resistencia a corrosión , excepto soluciones alcalinas

�No toxico�Pasivado por capa de oxido de Al

�Buena conductividad eléctrica ( menor al Cu )

�Muy buena conductividad térmica

�Mala resistencia al desgaste por fricción

��aluminio y sus aleantesaluminio y sus aleantes

�Aluminio mínimo 99% o mas 1XXX

�Cobre 2XXX

�Manganeso 3XXX

�Silicio 4XXX

�Magnesio 5XXX

�Magnesio y Silicio 6XXX

�Zinc 7XXX

F: tal como se fabricó. Sin control de cantidad de endurecimiento

O: Recocido y recristalizado

H: Endurecido por deformación

T: Tratado térmicamente

Los grupos 2XXX , 6XXX y 7XXX son endurecibles por sol y envejecido

��aluminio y sus aleantesaluminio y sus aleantes

H representa Endurecido por deformaciH representa Endurecido por deformacióónn

H1 : trabajado en frío

H2 : trabajado en frío y recocido

H3: Endurecido por deformación y estabilizado

T representa Tratado tT representa Tratado téérmicamente rmicamente

T1 T2: Enfriamiento natural desde alta temperatura hasta una condición

estable

T3: Trat térmico de solubilización, trabajado en frío y envejecido natural

T4: Trat térmico de solubilización y envejecido natural

T5: Enfriamiento natural desde alta temperatura y envejecido natural

T6: Trat térmico de solubilización y envejecido artificial

T7:Trat térmico de solubilización y estabilización

T8: Trat térmico de solubilización, trabajado en frío y envejecido artificial

Ej.: 1060 H14 1060 H19

��aleaciones de Alaleaciones de Al

�Aleaciones del grupo 2XXX

Una de las mas importantes la 2024 con 4,5% de Cu, 1,5 de Mg y 0,6% de Mn

Se forma un precipitado de Al2CuMg que refuerza la aleación

En condición T6 tiene aprox. 440 Mpa y se usa en estructuras de aviones

�Aleaciones del grupo 6XXX

Una de las mas importantes la 6061 con 1% de Mg , 0,6% de Si que en estado

T6 tiene aprox. 280 Mpa

Usos estructurales

�Aleaciones del grupo 7XXX

Una de las mas importantes la 7075 con 5,6 de Zn , 2,5 % de Mg y 0,25 de Cr

en estado T6 llega a 500 Mpa

Uso en aeronáutica

��aluminio y aleacionesaluminio y aleaciones

��diagrama aluminio cobrediagrama aluminio cobre

��diagrama aluminio siliciodiagrama aluminio silicio

��diagrama aluminio magnesiodiagrama aluminio magnesio

��aleaciones de Al de fusialeaciones de Al de fusióónn

�Utilizadas para fundición en molde permanente o fijo y por coquilla o a

presión.

Si entre 5 y 12%

Es el principal elemento de aleación que

le otorga fluidez a temperatura de

metal liquido

��anodizado del aluminioanodizado del aluminio--colaminadocolaminado--soldadurasoldadura

��ANODIZADOANODIZADO Tratamiento electroquímico de superficie en el que se forma

una capa de oxido de alúmina que es dura , transparente , compacta y

protectora

El ánodo es el aluminio , el electrolito acido sulfúrico y el cátodo es un

electrodo no consumible de Pb

�Opcionalmente se puede obtener una capa coloreada que le da aspecto

decorativo

��COLAMINADO COLAMINADO El aluminio presenta una de estas ventajas para importante

uso industrial lo que permite unir dos chapas de diferentes calidades ,

Consiste en pasar por dos rodillos de laminación a aprox. 350ºC

��SOLDADURA SOLDADURA método TIG Tungsteno Gas Inerte

��nnííquelquel

�Estructura FCC

�Peso específico: 8,9 g/cm3

�Temperatura de fusión: 1460 ºC

�Excelente resistencia a corrosión.

�Muy buena resistencia a la corrosión a alta temperatura

�Son las denominadas superaleaciones superaleaciones

��Monel . Inconel , HastelloyMonel . Inconel , Hastelloy

��monelmonel

�Es una aleación de Níquel Cobre (cerca de 67% Ni-23% Cu), que puede ser

endurecida solamente por trabajo en frío.

�Buena resistencia en un rango amplio de altas temperaturas y además tiene una

excelente resistencia a ambientes de corrosión agua de mar a temperatura .

�Muy buenas propiedades mecánicas a temperaturas bajo cero

�Por su alto contenido en Cu atacado rápidamente por acido nítrico y amoniaco

�Especialmente usado en la industria marítima, y de procesos petroquímicos.

Tanques para combustible - Destiladores de Petróleo crudo - Válvulas y bombas

Bombas y ejes para hélices - Tornillería y conexiones para la industria marítima

Tubería y tanques de presión - Intercambiadores de calor y calderas

��inconelinconel

�Es una aleación de Níquel Cromo (cerca de 15% de Cr ), que puede ser

endurecida por precipitación y envejecido.

�Buena resistencia a la termo fluencia

Especialmente usado en:

Palas y alabes de turbinas de gas

Intercambiadores de calor

��aleaciones industriales de naleaciones industriales de nííquelquel

��bibliografbibliografííaa

�Ciencia e Ingeniería de los Materiales Callister

�Ciencia e Ingeniería de los Materiales - Smith

�Ciencia e Ingeniería de los Materiales - Askeland