TEMA9 Aleaciones No Ferreas

Aleaciones no frreas y ferrosas

INTRODUCCIN. Cu Y SUS ALEACIONES. Al Y SUS ALEACIONES. Mg Y SUS ALEACIONES. Ti Y SUS ALEACIONES. METALES REFRACTARIOS. SUPERALEACIONES. METALES NOBLES. OTRAS ALEACIONES NO FRREAS. ALEACIONES FERROSAS.

Sumario

2 Aleaciones no frreas ...

Acero y aleaciones frreas se consumen en cantidades grandes: diversidad de propiedades mecnicas.

Aceros

Fundiciones

Baja aleacin Alta aleacin

Gris Dctil Blanca

Maleable Aleaciones

Frreas

No frreas

INTRODUCCIN


ALEACIONES NO FRREAS -Aleaciones que no contienen hierro. -Se clasifican segn: * El componente mayoritario * Las caractersticas especficas del grupo de aleaciones.

Soluciones slidas: (a) de sustitucin (b) intersticiales

Materiales Metlicos/ aleaciones no frreas

INTRODUCCIN

Sustitucionales: Los tomos del metal soluto ocupan algunas de las posiciones de los tomos del metal disolvente

Intersticiales: Los tomos del soluto ocupan los lugares vacos que hay entre los tomos del disolvente


Factores: Abundancia en la corteza terrestre. Fabricacin de aceros de forma econmica. Aleaciones relativamente verstiles. Inconvenientes: Densidad elevada. Conductividad elctrica baja. Corrosin en medios muy comunes. Otros metales: combinacin apropiada de propiedades

INTRODUCCIN


Las estructuras y el comportamiento de las aleaciones no frreas presentan diferencias enormes con aquellas del acero. Las Tfusin van desde los 29 C (Ga) hasta los 3000 C (W). La resistencia va desde 7 MPa a 1400 MPa. Las van desde muy bajas (Al, Mg, Be) a muy altas (W, Pb). En general, son blandos y tienen poca resistencia mecnica. Para mejorar sus propiedades se alean con otros metales. El costo de estas aleaciones tambin es muy variado.

INTRODUCCIN


MATERIALES METLICOS / ALEACIONES NO FRREAS

ALEACIONES NO FRREAS


Tipo Caractersticas Ejemplo de metal no frreo

Pesados Densidad mayor que 5 kg/dm3

Sb, Cu, Zn, Pb, Cr, Ni, W, Co

Ligeros Densidad comprendida entre 2 y 5 kg/dm3

Al, Ti

Ultra ligeros Densidad menor de 2 kg/dm3

Mg, Be

INTRODUCCIN

Los metales no ferrosos, ordenados de mayor a menor utilizacin, son:

Aluminio Plomo Cromo

Cobre Cinc Titanio

Estao Nquel Magnesio


INTRODUCCIN

Propiedades de algunos metales y el costo de los mismos

Metal Densidad (g/cm3)

Resistencia a traccin (MPa)

Resistencia especfica

(MPa/g/cm3)

Costo por kg ($/kg)

Aluminio 2,7 575 213 1,95

Berilio 1,85 380 205 660

Cobre 8,93 1035 116 6,74

Plomo 11,36 69 6 2,03

Magnesio 1,74 380 218 3,1

Nquel 8,9 1240 139 15,81

Titanio 4,51 1105 245 12,1

Wolframio 19,25 1035 54 22

Zinc 7,13 520 73 2,28

Hierro 7,87 1300 175 0,22


Metal de transicin de color rojizo y brillo metlico

Es blando, alta conductividad elctrica, ductilidad y maleabilidad. Difcil de mecanizar, capacidad ilimitada de trabajo en fro y resistente a la corrosin. Material ms empleado para fabricar cables elctricos y otros componentes elctricos. Es el tercer metal ms utilizado, por detrs del acero y el aluminio. Resistencia mecnica y corrosin mejoradas con la aleacin.

Cu Y SUS ALEACIONES


Cu Y SUS ALEACIONES Cl

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Latones (Cu-Zn)

Bronces (Cu + hasta un 12%

de aleantes)

Cuproniqueles (Cu Ni)

Plata alemana

Cu Sn Cu Si Cu Al Cu - Be

Latones a 5 36% Zn

Latn al Ni (Cu Ni - Zn

Latones + (38 46% Zn

Rojos (5 20% Zn)

Amarillos (38 46% Zn)

LA MAYORA DE LAS ALEACIONES DE COBRE NO ENDURECEN POR TRATAMIENTO TRMICO Y, POR ESTE MOTIVO, LAS PROPIEDADES MECNICAS SE MEJORAN MEDIANTE ACRITUD Y FORMACIN DE DISOLUCIONES SLIDAS.


Cu Y SUS ALEACIONES Cl

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Aleaciones para forja

Aleaciones para fundido

C1xxx: aleaciones con alto contenido en cobre (96% Cu mnimo) C2xxx: Aleaciones Cu-Zn (latones) C3xxx: Aleaciones Cu-Zn-Pb (latones plomados)

C4xxx: Aleaciones Cu-Zn-Sn (latones de estao)

C5xx: Aleaciones Cu-Sn (bronces de fsforo) C6xxx: Aleaciones Cu-Al (bronces de aluminio); Cu-Si (bronces de silicio), C7xxx: Aleaciones Cu-Ni y Cu-Ni-Zn (niquelados plateados)

C8xxx: Aleaciones con alto contenido en cobre, latones fundidos de varias clases, Cu-Mn, Cu-Zn-Si

C9xxx: Aleaciones fundidas de Cu-Sn, Cu-Sn-Pb, Cu-Sn-Ni, Cu-Al-Fe, Cu-Ni-Fe, Cu-Ni-Zn


No endurecen por tratamiento trmico, formacin de disoluciones slidas. Latn: Zn principal elemento de aleacin. Latn a: 60% Zn. No se usan industrialmente por su fragilidad.

Cu Y SUS ALEACIONES Aleaciones:


Cu Y SUS ALEACIONES

Diagrama de fase Cu-Zn.

SS, Cbica centrada en las caras

SS Cbica centrada en el cuerpo (desordenada)

Solucin slida . Con pequeas cantidades de soluto, se obtiene una sustitucin desordenada en la red espacial del cobre, conservando la estructura cbica centrada en las caras (ejemplos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si). La fase es estable hasta concentraciones de 35 % Zn

orde

nada

LATONES BINARIOS Cu (FCC)-Zn

Estructura cbica centrada en el cuerpo, fase (desordenada). Al incrementar la proporcin del soluto, en algunos casos se forma una nueva estructura cristalina

Estructura cbica centrada en el cuerpo, fase (ordenado).Bajo ciertas condiciones de equilibrio ocurre una nueva ordenacin de la red espacial. Por ejemplo, en latones , cuando N tomos Cu Zn, uno de los tomos ocupan los vrtices de la celdilla fundamental. 15 Aleaciones no frreas ...

Cu Y SUS ALEACIONES

Lnea de trazos: cruza los campos (+), ,(+)a454 y 468C, indica un cambio progresivo de la fase , desordenada, a una estructura ', ordenada, o viceversa. La reaccin de ordenacin es tan rpida que no puede evitarse ni aun retardarse por un enfriamiento rpido.

Solucin slida : Estructura cbicas de caras centradas. Los tomos de Zn reemplazan tomos de Cu de una manera desordenada.

Fase : Estructura cbica de cuerpo centrado. Entre las zonas y existe un campo donde coexisten ambas fases, y a travs de la cual la proporcin de fase se incrementa a expensas de la a medida que el contenido en Zn de la aleacin se incrementa.

Fase : Es un compuesto Cu5Zn8, de estructura cbica compleja. Su fragilidad hace que estos latones no tengan aplicacin industrial.


Aleacin %Zn Aplicacin

Latn dorado 5 Imitacin de oro, joyera

Bronce comercial 10 Bisutera, embutidos, forjados, pequea ferretera (tornillos, remaches ..)

Latn rojo (C23000) 15 Embutidos, entalla estampados, radiadores de automviles, tubos,

Latn bajo (C24000) 20 Artculos estirados y estampados, tubos flexibles,

Latn de Cartuchera 70-30 (C26000)

30 Mejor zona para embuticin

Latn alto. Amarillo (C27000)

35 Alfileres, doblones, instrumentos musicales,

Metal Muntz (C28000) 40 Arquitectura, industria naviera

Algunas aplicaciones

Los latones con ms de 50 % Zn son frgiles (aparece el microconstituyente ), por lo que no se lo emplean en la industria. En los latones especiales se agregan elementos de aleacin (pequeas cantidades de Sn, Al, Fe, Mn, Ni, Si y/o Pb) para incrementar la resistencia mecnica efecto sinrgico.

Cu Y SUS ALEACIONES


Latn (Cu-30%Zn) (Latn de Cartuchera) Latn

Latn + (Cu-40%Zn) (Metal Muntz)

Latn + (Cu-40%Zn) (Metal Muntz)

Cu Y SUS ALEACIONES


Los bronces se dividen en dos grupos: Los monofsicos, formados por una nica fase (FCC) (Bronces ) Los de estructura compleja (+), que se emplean para moldeo (aleaciones coladas), en la fabricacin de cojinetes.

Cu Y SUS ALEACIONES

Bronces de estructura compleja Trabajables mecnicamente en caliente Bonificables

Algunas propiedades mecnicas El temple y revenido de bronces con ms de 15.8 % Sn, tienen un incremento de dureza, pero las aleaciones se hacen tan frgiles que pueden presentar microgrietas luego del tratamiento. Por ello, estos bronces se emplean en estado de moldeo, y en las aplicaciones industriales no suelen sobrepasar el 20 % Sn. Son de estructura compleja, y los constituyentes ricos en Sn son duros y frgiles, mientras que la matriz, solucin slida rica en Cu, es blanda.

Bronces Trabajables mecnicamente en caliente Trabajables mecnicamente en fro (acritud)

Algunas propiedades mecnicas Dependern del contenido de Sn. A mayor Sn, mayor dureza y resistencia mecnica. La mejora en la resistencia mecnica alcanza el mximo con 15 %Sn. De esta forma, los bronces de hasta 15.8 %Sn, pueden conducirse a un estado que les permita conformarse en chapas, bandas, alambres y redondos mediante un trabajo mecnico en fro


Cu Y SUS ALEACIONES

Sn, Si y Ni. Ms resistentes que los latones y resistentes a la corrosin y son criognicos, mejorando su comportamiento al disminuir la temperatura.

Bronces:

(1 a 11% Sn y adems 0.01 a 0.5% P como desoxidador al fundir). A T ambiente presentan en general una sola fase . La mayora de las piezas fundidas con Sn mayor al 7% posee fase

Bronces al estao:

Diagrama de fase Cu-Sn.

Estas aleaciones son ms resistentes que los latones y tienen gran resistencia a la corrosin. Se obtienen generalmente por fusin directa de ambos metales.


Cu Y SUS ALEACIONES Usos: < 8% Sn: laminas, alambre, monedas. Fcil trabajado en fro. 8 12% Sn: engranajes, partes de maquinas, cojinetes. 12 20% Sn: cojinetes y casquillos. 20 23% Sn: campanas. Es muy duro y frgil. Otros usos: fuelles, arandelas de sujecin, discos de embrague, resortes. Generalmente se aade Pb obteniendo Bronce al Sn de alto Pb (hasta 25% Pb). Se emplean para bujes y cojinetes.

Bronces Bronces de estructura compleja


Bronces de Ni: Aleaciones Cu-Ni con hasta un 30% de Ni.

Cu Y SUS ALEACIONES

No son Susceptibles a tratamientos trmicos. Endurecimiento por trabajado en fro. Poseen alta resistencia a la corrosin por fatiga y a la erosin por movimiento de agua de mar. Empleo: tubos para condensadores, destileras, evaporadores e intercambiadores de calor. Aleaciones Cu-25% Ni: cubren las caras de las monedas de 10 centavos de dlar.

CUPRONQUELES


Cu Y SUS ALEACIONES Cu y el Ni dan lugar a series continuas de soluciones slidas , ya que, adems de ser elementos adyacentes en la tabla peridica, son electroqumicamente similares, tienen tomos de tamao prximamente iguales en estado slido y ambos son de estructura cbica de caras centradas. Se obtiene como resultado una solucin slida sustitucional.

CUPRONQUELES

Todas las composiciones son maleables tanto en caliente como en fro, obtenindose aleaciones industriales en todo el campo de composiciones. CUPRONQUELES La adicin de Ni al Cu aumenta su dureza, resistencia a la traccin, resistencia a la corrosin y disminuye el alargamiento.


Aleacin C72500 (Cu, 10% Ni, 2% Sn)


Cuproaluminios: Aleaciones Cu-Al (4-15% Al)

Cu Y SUS ALEACIONES

Excelente resistencia a la corrosin. Resistencia a la oxidacin en caliente, buena resistencia mecnica en caliente y muy buena a temperatura ambiente y a baja temperatura. Son criognicas y tambin permiten trabajar a alta temperatura (hasta 400 C), manteniendo propiedades. Buenas caractersticas de friccin. Amagnetismo. Ausencia de chispas en el choque. Soldabilidad excelente, incluso sobre acero. Aspecto atractivo

Los cuproaluminios son aleaciones resistentes a la oxidacin, por formar una pelcula de xido de aluminio en la superficie, protegindolo de la oxidacin tanto en estado slido como en el lquido

Cuproaluminios Trabajables mecnicamente en caliente Trabajables mecnicamente en fro (acritud) Aleaciones forjadas En general Al

Los cuproaluminios(mal llamados bronces al aluminio) tienen de 4 a 11 % Al, con o sin elementos de aleacin (Fe, Ni, Mn). Las aleaciones con ms de 12 % Al son muy frgiles, con casi ninguna aplicacin industrial (excepto aleaciones Al-Cu).

: ss, cbica de caras centrada : Cu3Al, cbica de cuerpo centrado. : Cu9Al4, cbica compleja. 1: Cu9Al4, 2: Cu9Al4,

Qu se destaca del diagrama de fases:

1) Elevado punto de fusin de las aleaciones Cu-Al. 2) Estrecho intervalo de solidificacin (segregacin). 3) Variacin de los lmites de solubilidad y + al disminuir la temperatura. 4) Transformacin eutectoide+ 2a 565C Cada uno de estos factores influyen de una etapa a otra en el proceso de fabricacin

Cu Y SUS ALEACIONES Cuproaluminios: Aleaciones Cu-Al (4-15% Al)


Las principales aplicaciones de los cuproaluminios, son: en construccin naval para cuerpos de bombas, ejes de bombas, hlices, cadenas y accesorios diversos. Se construyen engranajes y tornillos sin fin sometido a grandes cargas, a choques, abrasin y con engrase insuficiente. Tambin se emplea en una gran gama de aplicaciones decorativas como medallas y monedas, placas, estatuas, rejas, pasamanos de escaleras, accesorios para chimenea, ceniceros, bisutera de fantasas, etc.

Cu Y SUS ALEACIONES


Son aleaciones Monofsicas. Son las ms fuertes de las endurecidas por trabajado. Propiedades mecnicas similares a los aceros de medio C. Resistencia a la corrosin similar a la del Cu. Buena resistencia a la corrosin por cidos orgnicos y agua de mar.

Cu Y SUS ALEACIONES

Bronces al silicio:

Usos:

tanques, recipientes a presin, construcciones marinas, bombas, conductos hidrulicos sujetos a presin.


Cu Y SUS ALEACIONES Cobres al Be: Cuproberilios

Resistente a la corrosin y buenas propiedades mecnicas. Material telecomunicaciones, instrumentos y accesorios de fontanera y electricidad.

Alpaca: Aleaciones Cu-Ni-Zn.

En los cuproberilios, la adicin berilio (material ultraligero, 1.848 g/cm3) entre un 0.4 y un 2 % (la ms tpica) y tratamientos trmicos de solucin y maduracin posterior (tratamiento trmico de endurecimiento por precipitacin). Existe la posibilidad de incorporar una etapa intermedia de acritud). Se aade Co para mejorar el tratamiento trmico.

Los cobres al berilo constituyen una generacin reciente de aleaciones de cobre de alta resistencia. Se moldean y se trabajan en caliente y enfro

Son las aleaciones de cobre ms resistentes, con resistencias a traccin de hasta 1400 MPa, comparables a los aceros de alta resistencia. Adems, tienen un bajo mdulo elstico. Poseen excelentes propiedades elctricas y resistencias a la corrosin y al desgaste en presencia de lubricantes

Aplicaciones tpicas son: cojinetes para turbinas de turborreactores, muelles de precisin, instrumentos quirrgicos y dentales, matrices de embuticin y moldeo, electrodos de soldadura, .. . El principal inconveniente es su alto precio.


Cu Y SUS ALEACIONES


Comparacin de diversas propiedades de los principales metales ligeros con las del hierro

Al Y SUS ALEACIONES

Del mismo modo, el titanio y el berilio han de incluirse en esta clasificacin. Estos metales poseen densidades entre los 1.7 g/cm3del magnesio y los 4.5 g/cm3del titanio, frente a la densidad de 7.9 g/cm3del hierro o los 8.9 g/cm3del cobre. Esa reduccin de peso se traduce en elevadas relaciones resistencia/peso y alta rigidez especfica. En la Tabla se presenta una comparacin de las propiedades de los

La denominacin metales ligeros se ha aplicado tradicionalmente al aluminio y al magnesio por emplearse para reducir el peso de diferentes componentes y estructuras.


Al Y SUS ALEACIONES

Baja densidad (2,7 g/cm3, en comparacin con el Acero: 7,9 g/cm3) El coeficiente de dilatacin es muy alto, y puede disminuirse con la ayuda de aleantes (Si, Ni, Fe). Alta reflectividad de la luz y el calor Elevada conductividad elctrica y trmica Baja dureza y resistencia Resistencia a la corrosin en algunos medios Alta ductilidad, fcil hechurado Al (FCC) dctil a T ambiente Baja temperatura de fusin (660 C), que restringe su campo de aplicacin

Es el metal ms abundante en la corteza terrestre , y entre sus caractersticas se pueden destacar:

Bajo mdulo elstico (E = 7000kg/mm2 = 1/3 aceros). El Li es el elemento ms efectivo para aumentar la rigidez. Baja resistencia a la fatiga Baja resistencia a elevadas temperaturas Baja resistencia al desgaste (baja dureza). La resistencia y la dureza del aluminio puro se pueden aumentar por acritud, solucin slida y precipitacin. Estos procesos disminuyen la resistencia a la corrosin. Es no magntico


Al Y SUS ALEACIONES


Al Y SUS ALEACIONES Clasificacin segn Aluminium Association

AA XX

AA XX XX

Aleante principal 1) Al >99 % 2) Cu 3) Mn 4) Si 5) Mg 6) Mg y Si 7) Zn 8) Otros (Li) 9) No usado

Rango de composicin qumica

F: Tal como se fabric, ningn lmite en propiedades mecnicas O: recocida y recristalizada endurecimiento con mnima resistencia y mxima ductilidad

Endurecimiento por deformacin H: endurecimiento por deformacin (trabajo en frio) H1: slo endurecido por deformacin, el segundo dgito indica el grado de endurecimiento, H12: (1/4 de endurecimiento) H18: (75% de endurecimiento de rea) H2: endurecimiento por deformacin recocido y recocido parcial (H22, H24, H26, H28 H3: endurecimiento por deformacin y estabilizado. Se aplica a aleaciones de Al-Mg que disminuyeron sus propiedades por envejecimiento y endurecidas por deformacin (H32, H34, H36, H38)

Tratamientos trmicos T: tratadas trmicamente (endurecidas por envejecimiento) T1: envejecimiento natural T3: Tratamiento trmico por solucin, trabajo en frio y envejecimiento natural hasta un estado estable T4: Tratamiento trmico por solucin y envejecimiento hasta un estado estable T5: Enfriamiento desde el proceso de conformado a altas temperaturas y despus envejecimiento artificial T6: Tratamiento trmico por solucin y envejecimiento artificial T7: Tratamiento trmico por solucin y estabilizado T8: Tratamiento trmico por solucin, trabajado en frio y envejecimiento artificial

0: fundido 1: lingote estndar 2: otros lingotes

Punto: indica que la aleacin es fundida

X XXX Aleaciones forjadas

Aleaciones forjadas

X X .


Al Y SUS ALEACIONES

* Endurecimiento por deformacin plstica en fro * Endurecimiento por solucin slida

Aleaciones no tratables trmicamente (Mecanismos de endurecimiento para las aleaciones no termotratables):

Su principal aplicacin es para latas de bebida por su poco peso y ser fcilmente reciclables.

Las aleaciones de aluminio no tratables trmicamente endurecen fundamentalmente por acritud.

En las aleaciones Al-Mn (serie 3000), la adicin de un 1-1.5 % Mn al Al mejora la resistencia mecnica, manteniendo un excelente comportamiento a corrosin y una alta ductilidad, favorecida por la precipitacin de dispersoides ricos en Mn, que proporcionan adems un endurecimiento adicional. Este tipo de aleaciones son de gran importancia econmica.

Las aleaciones Al-Mg (serie 5000) tienen escasa respuesta ante tratamientos trmicos, a pesar de la gran variacin de solubilidad del magnesio en aluminio con la temperatura (Diagrama de fases de la figura), por formarse precipitados poco endurecedores. El magnesio endurece por solucin slida y mejora el comportamiento a corrosin, sobre todo en ambientes marinos. No se usan aleaciones con un % de magnesio superior al 5.5 % en peso. Estas aleaciones se emplean mayoritariamente en la industria qumica, aplicaciones marinas y criognicas. 35 Aleaciones no frreas ...

Aleaciones de aluminio tratables trmicamente

Las aleaciones de aluminio tratables trmicamente proporcionan las mayores prestaciones alcanzables con este material. Las aleaciones Al-Cu tambin se denominan duraluminios (Diagrama de fases en la Figura). Normalmente se aaden Mg y Si para elevar la resistencia.

En estas aleaciones la maduracin natural es muy lenta. El cobre forma precipitados endurecedores (si bien deteriora el comportamiento a corrosin) y el magnesio participa en la formacin de precipitados y acelera el proceso de descomposicin de la solucin slida.

El silicio contribuye a la formacin de precipitados, pero caso de formar fases intermetlicas deteriora la tenacidad (como el hierro). El manganeso forma dispersoides.

El nquel mejora el comportamiento mecnico a temperatura elevada, y el Ti, Zr y V son afinantes de grano. Estas aleaciones se emplean en la industria aeronutica bien en remaches, bien en elementos estructurales (como el extrads del ala). Son importantes las aleaciones 2014, 2024 y 2618.


Conductores de lneas areas de alta tensin

Pueden ser: Autoportanteso con un ncleo de alambres de acero. Por ejemplo: AA6101 T65 PROCESO DE FABRICACIN . Fusin, colada continua, laminacin termomecnica . Trefilacin Envejecimiento Cableado

Con ncleo de acero

Autoportante



Espuma de Aluminio




Llantas


Aluminio Honeycomb

Material: AA3003 o AA5052



Densidad: 1,7 g/cm3, la menor de los metales estructurales, peso. Estructura HC: Blanda, mdulo elstico E = 45x103 MPa. Tambin se deforman con dificultad. Conformacin por moldeo o hechurado: 200 350 C Qumicamente inestables. Susceptibles a la corrosin marina. ALEACIONES: Al, Zn, Mn, algunas tierras raras. Aplicaciones en automocin por ahorro de peso y menor consumo.

ALEACIONES LIGERAS: MAGNESIO Tercer metal ms abundante en la corteza terrestre (tras el Al y el Fe)

Elementos de aleacin: Al: resistencia y permite el endurecimiento por precipitacin. Mn: tensin de fluencia. Zn: Mejora la resistencia a T ambiente. Th: resistencia hasta una T de 370C. Endurecimiento por solucin slida: Al, Zn. Endurecimiento por precipitacin. Trabajado en fro y en caliente (a mayores T se activan mas sistemas de deslizamiento). Tratamientos superficiales para prevenir la corrosin. Soldadura: por resistencia, adhesivos, etc.


Si los objetos de hierro y acero son de gran tamao, (barcos, tanques de depsitos enterrados bajo tierra, tuberas etc.) se pueden proteger contra la corrosin conectndolos a un metal ms activo. Este procedimiento es conocido como PROTECCIN CATDICA, en este caso el ctodo es la tubera y el metal que acta como nodo (Mg, Zn, Ti) se va consumiendo gradualmente, de ah que, se denomine nodo de sacrificio y hay que reemplazarlo peridicamente.

Aplicaciones

ALEACIONES LIGERAS: MAGNESIO


El Ti es el cuarto elemento ms abundante pero su proceso de obtenerlo aun es relativamente costoso

Principales caractersticas del Ti

Densidad (4.5 g/cm3 comparada con 7.9 g/cm3del acero) Temperatura de fusin elevada(1668 C) Mdulo elstico (E = 107x103MPa). Crystalstructure HCP (882.5 C) Transformacin alotrpica 882.5 C Mecanizado por arranque de viruta similar al acero inoxidable. Permite fresado qumico. Maleable, permite la produccin de lminas muy delgadas. Dctil, permite la fabricacin de alambre delgado. Duro. Escala de Mohs 6. Muy resistente a la traccin. Gran tenacidad. Permite la fabricacin de piezas por fundicin y moldeo. Material soldable. Permite varias clases de tratamientos tanto termoqumicos como superficiales. Mantiene una alta memoria de su forma. Es muy reactivo con otros elementos a elevada temperatura Buena resistencia a la corrosin: ambiente atmosfrico, marino y variedad de industrias. Una pelcula de TiO2 proporciona por debajo de los 535C excelente resistencia a la corrosin y a la contaminacin. Por arriba de esa temperatura la pelcula de TiO2 se desintegra y fragiliza al titanio. El titanio puro se utiliza en intercambiadores de calor, tuberas, reactores, bombas y vlvulas para las industrias qumicas y petroqumicas

ALEACIONES LIGERAS: TITANIO


Forged compressor disc made From neat alloy IMI 685

Different crystal structures and properties allow manipulation of heat treatments to produce different types of alloy microstructures to suit the required mechanical properties.


Metales con T fusin extremadamente elevadas (Nb 2468-3410 C W). Nb (Niobio), Mo, W, Ta (Tntalo). Enlaces interatmicos muy fuertes. Alto E, dureza y resistencia a T ambiente y elevada. Ta y Mo: aumentar R a la corrosin. Ta inmune al ataque qumico.

Metales refractarios

Muy buena combinacin de propiedades. Componente principal: Co,Ni o Fe Elementos adicionales: Nb, Mo, W, Ta (refractarios), Cr y Ti. Componentes de turbinas especiales (medios oxidantes, elevada T). Reactores nucleares y equipos petroqumicos

Superaleaciones


8 elementos con caractersticas fsicas comunes. Ag, Au, Pt, Pd, Rh (Radn), Ru (Rutenio), Ir, Os. Usados extensamente en joyera. La resistencia de Ag y Au aumenta alendolos con Cu. Materiales de reparacin dental. Contactos elctricos de circuitos de Au. Pt se utiliza en equipos de laboratorio, catalizador en la fabricacin de gasolina, y construccin de termopares para medir temperaturas elevadas

Metales nobles


Otras aleaciones no frreas

Ni: aceros inoxidables y superaleaciones.

Resistentes a la corrosin.

Recubrimientos de otros metales.

Monel: 65%Ni y 28%Cu(resto es Fe). Monel400 MonelK500 MonelR-405

Gran resistencia mecnica y elevada a la corrosin

Fabricacin de bombas, vlvulas y otros componentes

expuestos a disoluciones cidas o petrleo.

Composicin qumica Aleacin C* Mn* S Si* Ni Cu Fe* Al Ti

Monel 400 0.30 2,0 0,024* 0,5 63,0 mn 28,0-34,0 2,5

Monel K-500 0,25 1,5 0,01* 0,5 63,0-70,0 2 2,3-3,15 0,35-0,85

Monel R-405 0,3 2,0 0,025-0,06 0,5 63 28,0-34,0 2,5

* Mx. 48 Aleaciones no frreas ...

Pb, Sn y aleaciones: materiales de ingeniera. Mecnicamente blandos, baja T fusin, resistentes a la corrosin ambiental y T de recristalizacin inferior a T ambiente. Pb: Soldaduras, acumuladores, recubrimientos, etc. Sn: hojalata (latas estaadas) Acero galvanizado: (lmina de acero al C con una delgada capa de Zn) lminas, vallas, puertas, tornillos, etc. Zn: candados, partes automvil, equipos de oficina, etc.

Otras aleaciones no frreas

El Inconel(Ni-16%Cr-8%Fe) Se utiliza en escape y calentadores de motores de avin, en hornos

La HastelloyD (Ni-10%Si-3%Cu) es una aleacin de fundicin fuerte, tenaz, extremadamente dura y tiene una excelente resistencia a la corrosin al cido sulfrico

La HastelloyA (57%Ni-20%Mo-20%Fe) y la HastelloyB (62%Ni-28%Mo-5%Fe). Se utiliza en la industria qumica para manejar, transportar y almacenar cidos y otros materiales corrosivos

La ChromelA (Ni-20%Cr) se utiliza como elemento elctrico de calefaccin para aparatos caseros y hornos industriales

Nichrome(Ni-16%Cr-24%Fe) se emplea como elemento elctrico de calefaccin para tostadoras, cafeteras

Superaleaciones. Son aleaciones de Nquel, Fierro-Nquel y Cobalto.


Las principales son los aceros Los aceros se procesan bien de las refineras de minerales ferrosos o bien de chatarra: Por qu es tan empleado el acero?

1. En la naturaleza la presencia de compuestos de base ferrosa es muy numerosa

2. Los procesos de obtencin de los aceros no son costosos 3. Las propiedades de los aceros son muy sensibles a los

tratamientos y por lo tanto dan mucho juego La parte ms negativa de las aleaciones de base ferrosa es la sensibilidad a la corrosin.

Aleaciones ferrosas


Aceros

Aleaciones ferrosas

La diferencia entre los aceros y las fundiciones radica en el 2,11% de carbono. A partir de ese %, la reaccin eutctica es posible. Al combinar los tratamientos trmicos con la composicin, los aceros posibles son innumerables. A ISI (American Iron and Steel Institute) 4/5 nmeros Los dos primeros nmeros hacen referencia a los aleantes y los dos o tres ltimos al porcentaje de carbono En los aceros al carbono (de bajo, medio o alto carbono) los aleantes se encuentran en porcentajes residuales (impurezas) En los aceros aleados, los aleantes se introducen expresamente


Aleaciones ferrosas Aceros


Aleaciones ferrosas Aceros de bajo carbono

Son la mayora de los aceros % C < 0.25 %C No son endurecibles por temple Se endurecen por deformacin en fro

Compuestos por ferrita y perlita Son blandos, pero dctiles y tenaces (y=275 MPa, max=415-550 MPa, % EL=25%) Soldables y mecanizables Baratos

Aceros de baja aleacin y alta resistencia (microaleados), HSLA.

En estos aceros, de bajo carbono, aparecen aleantes en muy bajos % (V, Ni, Mo y Cu, 10% total) y se eleva hasta 550 MPa Se endurecen por precipitacin Mejoran frente a la corrosin


Aleaciones ferrosas Aceros de medio carbono

0,25 %C < % C < 0,60 %C El endurecimiento se realiza por austenizacin, temple y revenido (martensita revenida) Baja templabilidad Elevadas velocidades y pequeas piezas Los aleantes tipo Cr, Ni y Mo mejoran la templabilidad Mayor resistencia y menor ductilidad y tenacidad que los de bajo carbono Ruedas y railes de trenes, engranajes...

Aceros de alto carbono

0,60 %C < % C < 1,4 %C Duros y frgiles Templados y revenidos Suelen llevar Cr, Mo, V formando carburos herramientas, sierras, cuchillera


Aleaciones ferrosas Aceros inoxidables

Son de bajo carbono con alto % de cromo (>11 %Cr)

Muy buenas propiedades adems de la resistencia a la corrosin

Se mejora todava ms con Ni o Mo

Al ser % elevados de aleantes, el diagrama de fases es muy distinto

Segn la microestructura sern:

Martensticos, templados y revenidos. Magnetismo.

Ferrticos. Recocidos. Magnetismo (Cr)

Austenticos . Estable a temperatura ambiente, recocidos (Ni)

Campos de aplicacin muy amplios

Resistencias a corrosin a elevadas temperaturas

Turbinas, generadores de vapor,


Aleaciones ferrosas


Fundiciones 3-4,5 %C Presentan reaccin eutctica en el enfriamiento En las fundiciones la cementita no estable ferrita y grafito Diferentes tipos en funcin de la composicin y los tratamientos

Aleaciones ferrosas


Fundicin gris - La superficie de fractura es de color gris -C: 2,5 4,0 % y Si: 1,0 3,0 % - Se generan escamas de grafito en la matriz de ferrita o perlita (segn el tratamiento trmico) - Son frgiles y no resisten a traccin. Mejores a compresin - Buenos como amortiguadores, bancadas de maquinaria - Buenos para fundicin, con bajas contracciones y flujo fcil - Baratos

Fundicin dctil o esferoidal - Al aadir Mg o Ce el grafito forma partculas en lugar de escamas - La matriz puede ser ferrita o perlita segn el tratamiento - Ms dctiles y resistentes, ms parecidos a los aceros

Fundicin blanca y fundicin maleable -% C bajo y % Si < 1 %. Se enfran rpidamente y la cementita no puede formar grafito. - La superficie de fractura es blanca - Frgil y dura, con mucha cementita

- La fundicin maleable se obtiene por tratamiento trmico de la fundicin blanca, con matriz ferrtica o perltica

Aleaciones ferrosas


Aleaciones ferrosas

1 2 3

3


Aleaciones ferrosas

1. Fundicin gris 3. Fundicin blanca

2. Fundicin dctil Fundicin maleable


Aleaciones no frreas y ferrosasNmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60

TEMA9 Aleaciones No Ferreas

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