SEMANA - 2
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QUÉ SON LOS METALES• Son materiales PUROS que se obtienen a partir de los MINERALES
en el cual están contenidos. Por ejemplo:
• También llamamos metal a las Aleaciones , siendo el resultado de combinar 2 o más elementos químicos, siempre y cuando el que se encuentra en mayor proporción es un metal.
COBRE
BRONCEESTAÑOCOBRE
PROPIEDADES DE LOS METALES
PROPIEDADES NO COMUNES
• OXIDACIÓN: – Algunos metales se oxidan, como el Hierro
– Otros no, como el Oro
• COMPORTAMIENTO MAGNÉTICO: El hierro se ve atraído
por los imanes
• TOXICIDAD: algunos metales son tóxicos, como el PLOMO y el
MERCURIO
CLASIFICACIÓN DE LOS
Son aquello que contiene hierro como elemento base, pueden llevar pequeñas porciones de otros elementos.
Tipos de minerales de hierro:
Magnetita
Limonita
Siderita
Hematites 70%
60%
Los minerales de los que se extraen los metales secomponen de dos partes:a) Mena: Parte aprovechable del mineral para obtener el metal.
b) Ganga: Parte no aprovechable para obtener el metal del mineral.
Mg. LUIS R. LARREA [email protected]
Proceso de Obtención del Hierro
METALES FERROSOS
• Excelentes propiedades magnéticas, es el segundo metal después del Aluminio.
• Sin embargo, el Hierro puro no se utiliza por que es demasiado blando, frágil, quebradizo y se oxida fácilmente
HIERRO PURO
• Es aleación de Hierro con una pequeña cantidad de Carbono entre 0.1 hasta un 1,76 %
• Muy tenaz, maleable y Dúctil.
• Es la mas importante y utilizada en muchísimas aplicaciones:
ACERO(es el más usado)
• Es una Aleación de Hierro con un porcentaje de Carbono superior al 1,76 aunque menor al 6,67 %
• Se obtiene a partir del Arrabio procedente del alto Horno
• Gran dureza y resistencia al desgaste y vibraciones
FUNDICION
TIPOS DE ACERO
Aceros
Sí aleados
¿Contienen otros
elementos
químicos ?
Nono aleados
Aceros, suaves y extra suaves Aceros semisuaves
Extra duros
Todo acero es en realidad una aleación, pero no todos los aceros son “aceros aleados”.Los aceros más simples son hierro (Fe) (alrededor del 99 %) aleado con carbono (C)(alrededor del 0,1 −1 %, dependiendo del tipo)
• Aceros inoxidables con mayor dureza y tenacidad
CROMO:
• Aceros inoxidables Mayor resistencia a la tracción y la corrosión. Mayor tenacidad.
NIQUEL:
• Mayor elasticidad y carácter magnético
SILICIO:
Son aquellos aceros que contienen otros elementos
químicos además del Hierro y Carbono.
Casi todos los aceros que se utilizan en la realidad son aleados, pues los elementos de aleación mejoran
considerablemente sus propiedades mecánicas
Entre los elementos aleantes tenemos: el manganeso (el más común), níquel, cromo,molibdeno, vanadio, silicio, y boro. Aleantes menos comunes pueden ser el aluminio,cobalto, cobre, cerio, niobio, titanio, tungsteno, estaño, zinc, plomo, y zirconio.
Elemento Porcentaje Función Primaria
Aluminio 0,95 –1,30 Elemento aleante para la nitruración del acero
Boro 0,001– 0,003 Poderoso agente endurecedor
Cromo
0,5 – 2 Incrementa la dureza y Tenacidad, aporta resistencia al calor y al rozamiento.
4 –18 Incrementa la resistencia a la corrosión, es imprescindible para hacerlo inoxidable.
Cobre 0,1– 0,4 Resistencia a la corrosión
Manganeso
0,25 – 0,40Combinado con Azufre y con Fósforo reduce la fragilidad. También ayuda a removerel exceso de oxígeno en el acero fundido, también brinda y resistencia al desgaste.
> 1 Aumenta la Templabilidad al disminuir los puntos de transformación
Molibdeno 0,2 – 5Aporta resistencia al desgaste mecánico en caliente e inhibe el crecimiento de grano(Evita formación de cristales a altas temperaturas). Aumenta la tenacidad de acero,
La mejora de propiedades de los aceros aleados se muestra a continuación, con respecto a losaceros al carbono: resistencia, dureza, tenacidad, resistencia al desgaste, templabilidad, yresistencia en caliente. Para alcanzar esas mejores propiedades el acero puede necesitar untratamiento térmico.
Elemento Porcentaje Función Primaria
Níquel2 – 5
Aumenta la resistencia a la tracción y tenacidad. (se utiliza en conjunto con elmolibdeno para lograr mejores resultados).
12 – 20 Incrementa la resistencia a la corrosión
Silicio
0,2 – 0,7 Incrementa la fuerza
2 Aceros con mayor elasticidad.
En altos porcentajes
Mejora las propiedades magnéticas
Azufre 0,08 – 0,15 Mejora las propiedades del mecanizado (forjado, troquelado, etc.)
Vanadio 0,15Aumenta la resistencia/fuerza sin perder ductilidad, promueve estructura de granofino. Aumenta la resistencia a altas temperaturas
Titanio -
Corrección de carbono en partículas inertes, reduce la dureza martensíticas (enacero es la no difusión del carbono cuando se forma o calienta el metal, el templedificulta la difusión del carbono y se origina partículas de martensita. Los aceroscon microestructura martensítica son los más duros y mecánicamente resistentes,pero también los más frágiles y menos dúctiles. La dureza de estos aceros dependedel contenido en carbono) en los aceros al cromo
Tungsteno - Incrementa el punto de fusión.
Cobalto -Aumenta la dureza del acero en caliente, su resistencia a la corrosión, a la oxidacióny al desgaste
Vamos a estudiar solo uno de cada tipo:
LIGEROS
ALUMINIO
MAGNESIO
(Ultra Ligera)
TITANIO
PESADOS
COBRE
ESTAÑO
CINC
PLOMO
ALEACIONES DEL COBRE
BRONCE
LATÓN
CLASIFICACIÓN DE LOS METALES NO FERROSOS
SE OBTIENE DE LA BAUXITA:
PROPIEDADES: Metal blanco plateado con alta resistencia a la corrosión,
blando, de baja densidad, gran maleabilidad y ductilidad y alta conductividadeléctrica.
APLICACIONES: Líneas eléctricas de alta tensión, aviones, coches, bicis,
ventanas, útiles de cocina, latas de refrescos
El titanio es alotrópico con una estructura
CC(B) por arriba de 882 °C.
PROPIEDADES
• El titanio proporciona excelente
resistencia a la corrosión
• Ligero
• Tenaz
• Poca conductividad
• Frágil en frío, pero muy dúctil
y maleable al rojo vivo
APLICACIONES
• Estructura y elementos de máquinasen aeronáutica
• Herramientas de corte
• Aletas para turbinas
• Pinturas antioxidantes
• Odontología
• Implantes en la Medicina
PROPIEDADES
• Gran Dureza• Ligero• Alta conductividad térmica• Alta conductividad eléctrica• Resistente a la corrosión• Transparente a las radiaciones
electromagnéticas• No magnético
APLICACIONES
• En el diagnóstico con rayos X
• Gran importancia en la fabricaciónde aviones
• Moderador de neutrones en reactoresnucleares
Mg. LUIS R. LARREA [email protected]
• Se extrae de los minerales:
CUPRITA CALCOPIRITA MALAQUITA
• PROPIEDADES: Blando, rojizo. Se oxida fácilmente. Buenconductor eléctrico
• APLICACIONES: Fabricación de cables eléctricos, monedas, tuberías de agua, objetos decorativos...
PROCESO DE OBTENCIÓN DEL COBRE POR VÍA SECA
PROCESO DE OBTENCIÓN POR VÍA HÚMEDA
Mineral de Cobre
TrituraciónÁcido
Sulfúrico
ElectrólisisCOBRE
RECICLAJE DE CABLES
RecogidaClasificación
Triturado
Plástico (I)
Plástico (II)
Cobre (I)
Cobre (II)
• ALEACIÓN DE COBRE Y ESTAÑO
• PROPIEDADES: COLOR DORADO, BUENA RESISTENCIA AL DESGASTE , TENAZ, DURO Y RESISTENTE A LA CORROSIÓN
• APLICACIONES: hélices de barco, campanas tuercas, engranajes, esculturas,...
ALEACIONES
CONTENIDO
• Objetivos
• ¿Qué es una aleación?
• Propiedades de las aleaciones
• Aleaciones mas comunes
• Importancia de las aleaciones
• Ejemplos de aplicaciones de aleaciones metálicas en la
industria actual
Dar a conocer :
• Formación de las aleaciones
• Tipos de aleaciones
• Importancia de las aleaciones
• Propiedades de las aleaciones
¿Qué es una aleación?
• Una aleación es una mezcla homogénea, de
propiedades metálicas, que está compuesta de dos o
más elementos, de los cuales, al menos uno es un
metal.
• Las aleaciones están constituidas por elementos
metálicos: Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb
(plomo). Pueden tener algunos elementos no
metálicos, como: P, C, Si, S, As.
• Para su fabricación se mezclan llevándolos a
temperaturas tales que sus componentes se fundan.
• Las aleaciones presentan brillo metálico y alta
conductividad eléctrica y térmica, aunque usualmente
menor que los metales puros.
• Las propiedades físicas y químicas son, en general,
similares a la de los metales, sin embargo las propiedades
mecánicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad y otras
pueden ser muy diferentes, de ahí el interés que despiertan
estos materiales.
Mg. LUIS R. LARREA [email protected]
• Las aleaciones no tienen una temperatura
de fusión única, dependiendo de la
concentración, cada metal puro funde a una
temperatura, coexistiendo simultáneamente
la fase líquida y fase sólida como se puede
apreciar en los diagramas de fase.
ACERO
Es una aleación de hierro con
una cantidad de carbono
variable entre el 0,008 y el
1,7% en peso de su
composición, sobrepasando el
1.7% (hasta 6.67%) pasa a ser
una fundición.
ALNICO
Formada principalmente de
Cobalto (5.24%), Aluminio
(8-12%) y Níquel (15-26%),
aunque también puede
contener cobre (6%), en
ocasiones titanio (1%) y el
resto de hierro.
ALPACA
Es una aleación ternaria
compuesta por Zinc (8-45%),
Cobre (45-70%) y Níquel (8-
20%)
BRONCE
Es toda aleación metálica de
Cobre y Estaño en la que el
primero constituye su base y el
segundo aparece en una
proporción del 3 al 20 por ciento
CUPRONIQUEL
Es una aleación de cobre, níquel
y las impurezas la consolidación,
tales como hierro y manganeso.
MAGAL
Es una aleación de magnesio, al
que se añade aluminio (8 o 9%),
zinc (1%) y manganeso (0.2%).
MAGNAMEs una aleación de Magnesio que se le añade Manganeso, Aluminio y Zinc. Se utiliza para la fabricación de instrumentos quirúrgicos
NICROM
• Es una aleación compuesta de un
80% de Níquel y un 20% de Cromo
NITINOL
• Es una aleación de Níquel y
Titanio
ORO BLANCO(electro)
Es una aleación de oro y algún
otro metal blanco, como la
plata, paladio, o níquel.
PELTRE
• Es una aleación compuesta
por estaño, cobre, antimonio
y plomo
LATON O CUZIN
• Es una aleación de cobre y zinc.
Zamak
Es una aleación de zinc con
aluminio, magnesio y cobre.
Constantán
Aleación formada por cobre y níquel.
EJEMPLOS EN LA INDUSTRIA
En la industria actual son innumerables las aplicaciones
de los metales aleados. A continuación menciono las
aleaciones más comunes y ejemplos concretos en la
industria
utilizado en la confección de resistencias
para elementos calefactores, como
secadores de pelo, hornos eléctricos,
tostadoras y se utilizan normalmente para
hacer alambre de la resistencia, porque
tiene una alta resistencia y resistencia a la
oxidación a altas temperaturas. Cuando se
utiliza como un elemento de calefacción,
alambre de la resistencia es por lo general
se enrollan en bobinas.
NICROM
Por sus propiedades de materialsuperelástico, se han desarrolladodispositivos de aplicación en medicina,como cilindros-mallas autoexpansiblespara mantener permeabilidad de vasossanguíneos (Stents), o dispositivos paraoclusión de defectos cardiacos. Tambiénse emplean en elementos que debenrecuperar su forma original después deuna severa deformación, como monturasde gafas para niños o antenas deteléfonos móviles (ya en desuso)
NITINOL
Se Clasifican en:
Aceros Inoxidables Martensíticos.
Aceros Inoxidables Ferríticos.
Los Aceros Inoxidables Austeníticos.
Aceros Inoxidables Dúplex
Son los llamados aceros inoxidables altamente aleado concromo y otros elementos.
Presentan buena resistencia a la corrosión y resistenciamecánica, se endurecen y son magnéticos. Tienen uncontenido de Carbono relativamente alto de 0.2 a 1.2% yde Cromo de 12 a 18%. Los tipos más comunes son el AISI410, 420 y 431.
Se llaman martensíticos, porque tienen una estructurametalográfica formada básicamentepor martensita (ferrita deformada por el carbono que nopudo difundirse).
• Son los más utilizados por su amplia variedad de propiedades, se
obtienen agregando Níquel a la aleación, por lo que la estructura
cristalina del material se transforma en austenita y de aquí adquieren el
nombre.
• El contenido de Cromo varia de 16 a 28 %, el de Níquel de 3.5 a 22 % y
el de Molibdeno 1.5 a 6 %.
Los tipos más comunes son el AISI 304, 310 , 316 y 317.
Mg. LUIS R. LARREA [email protected]
• Las propiedades básicas son:
Excelente resistencia a la corrosión, excelente factor de higiene - limpieza,
fáciles de transformar.
Excelente soldabilidad, no se endurecen por tratamiento térmico, se pueden
utilizar tanto a temperaturas criogénicas como a elevadas temperaturas.
Principales aplicaciones: Utensilios y equipo para uso doméstico, hospitalario y
en la industria alimentaria, tanques, tuberías, etc
Mg. LUIS R. LARREA [email protected]
• Estos aceros inoxidables, prácticamente desconocidos en nuestro medio,
fueron producidas por primera vez hace ya más de 60 años. Sin
embargo, los primeros aceros inoxidables Dúplex presentaron una serie
de inconvenientes, como una elevada susceptibilidad a la precipitación
de fases secundarias (como la fase sigma), baja tenacidad, baja
resistencia a la corrosión y poca soldabilidad.
Mg. LUIS R. LARREA [email protected]