22/03/2015

1

UNIDAD IV

ALEACIONES

Aleaciones Ferrosas

Aleaciones Base Cobre

Aleaciones Base Aluminio

Tipos de aleaciones a considerar:

22/03/2015

2

Aleaciones ferrosas. Diagrama Fe Fe3C

Sistema Metaestable Fe-Fe3C

Punto Peritectico

Punto Eutectico

Punto Eutectoide

22/03/2015

3

Ferrita: Solucin slida intersticial de carbono en hierro. Conestructura cristalina BCC y mxima solubilidad de 0,025%C

Austenita: Solucin slida intersticial de carbono en hierro. Conestructura cristalina FCC y mxima solubilidad de 2%C

Fe3C: Compuesto intersticial de carbono en hierro. Con estructuracristalina ortorrmbica y 6,67%C

Perlita: Mezcla eutectoide formada por ferrita y cementita a723C. No es una fase sino un microconstituyente

Ledeburita: Mezcla eutctica formada por austenita y cementita a1148C. No es una fase sino un microconstituyente

Reacciones que ocurren en el diagrama:

Reaccin Eutctica T = 1148 C

Reaccin Eutectoide T = 723 C

Reaccin Peritctica T = 1495 C

22/03/2015

4

Austenita Ferrita Perlita

Microestructura de las diferentes fases ymicroconstituyentes del diagrama

22/03/2015

5

% C < 2% ACEROS0.008 < %C < 0.8 Aceros Hipoeutectoides

% C = 0.8 Aceros Eutectoides

0.8 < %C < 2 Aceros Hipereutectoides

%C > 2% FUNDICIONES O HIERROSFUNDIDOS

Clasificacin de las aleaciones de acuerdoal porcentaje de carbono

Desarrollo de microestructuras en los Aceros

AcerosEutectoides

22/03/2015

6

AcerosHipoeutectoides

AcerosHipereutectoides

22/03/2015

7

Clasificacin de las aleaciones Hierro CarbonoHIERROS

* Puros o Electrolticos%C < 0.03 %

% Impurezas 0.1%

* Forjados%C < 0.03 %% Mn < 0.06 %% P = 0.05 0.16 %% Si = 0.1 0.2 %% Escoria = 1 - 3 %

22/03/2015

8

ACEROS* Al Carbono

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4%

Carbono

AcerosHipoeutectoides

AcerosHipereutectoides

AcerosBajo

Carbono

AcerosMedio

Carbono

Aceros Alto Carbono

Clasificacin de las aleaciones Hierro Carbono

* Aleados

AleanteFsforoSilicioAluminioNquelCobaltoManganesoCromoMolibdenoVolframioVanadioNiobioTitanio

Solucin SlidaXXXX

XX

XXX

XX

X

CarburoTiende a formar

Distribucin de los elementos aleantes en los aceros

22/03/2015

9

Designacin de los aceros al carbono y aleados AISI (American Iron and Steel Institute) SAE ( Society of Automotive Engineers)

X X X X X

Principales elementosaleantes

Porcentaje de carbono

Acero 102010 --- Acero al Carbono

20 --- 0.2% de Carbono

Acero 434043 --- Acero aleado al Cr-Ni-Mo

40 --- 0.4% de Carbono

* Inoxidables

Austeniticos Aleaciones ternarias de Fe Cr Ni

% C mximo 0.15% aprox

Contienen entre 16 y 25% de Cr

Poseen desde 7 hasta 20% de Ni

Estructura FCC

Poseen la mejor resistencia a la corrosin

22/03/2015

10

Martensticos Aleaciones Fe Cr con alto % C

Poseen hasta 1% C

Contienen entre 12 y 17% de Cr

Elevada dureza y resistencia al desgaste

Tienen la menor resistencia a la corrosinde los aceros inoxidables

Ferrticos Aleaciones binarias de Fe Cr

% C mximo 0.2% aprox

Contienen entre 12 y 30% de Cr

Estructura BCC

Media resistencia a la corrosin

Son de bajo costo

Designacin de los aceros inoxidables

Los dos ltimos nmeros no tienen significado especfico

22/03/2015

11

FUNDICIONES O HIERROS FUNDIDOS

Contienen entre 2 y 6,67% de Carbono

Poseen entre 1 y 3% de Silicio

Tienen alta fluidez en estado lquido

Baja Ductilidad

Variables que influyen en su clasificacin deacuerdo a su microestructura

Porcentaje de carbono y de elementos aleantes Velocidad de enfriamiento

Tipo de Fractura

Aleaciones ferrosas. Diagrama Fe Fe3C

22/03/2015

12

* Blancas Se obtienen con enfriamientos relativamente rpidos

Se forman las fases indicadas en el diagrama Fe Fe3C, pero nose pueden calcular las cantidades relativas de cada fase

Generalmente son aleaciones Hipoeutcticas, con unmicroestructura formada por cementita y perlita

Son muy duras, frgiles y con alta resistencia al desgaste

* Gris Se obtienen con enfriamientos de lentos a moderados

Se forman las fases indicadas en el diagrama Fe C, ya que laFe3C se descompone por la presencia de silicio

Generalmente son aleaciones Hipoeutcticas

Si el enfriamiento es muy lento la microestructura esta formadapor ferrita y grafito en forma de hojuelas (carbono puro) Si el enfriamiento es moderado, la microestructura puede estarformada por ferrita, grafito y perlita

Son mas tenaces comparadas con las fundiciones blancas

Fe3C 3Fe + C

22/03/2015

13

* Gris Nodular

Poseen las mismas caractersticas que las fundiciones grises, perose agregan elementos como Cerio y Magnesio, para que el grafito nosolidifique en forma de hojuelas sino en forma de Ndulos, con lafinalidad de mejorar la tenacidad de dicha aleaciones

22/03/2015

14

Aleaciones base COBRELATONES

Los latones unifsicos poseen estructura cristalina FCC,mientras que los bifsicos tienen una fase con estructura BCC yotra fase con FCC Hasta un 36% Zn forman latones de una sola fase (rojos 5 -20% Zn y amarillos 20 - 36% Zn) y cuando sobre pasan estevalor forman latones de dos fases y . Poseen alta resistencia a la corrosin, ya que el cobre es unelemento no activo

Las propiedades mecnicas dependen de la composicinqumica

Se adicionan pequeas cantidades de plomo (Pb) para mejorarsu maquinabilidad

Se pueden mejorar sus propiedades mecnicas mediante eltrabajado en fro y por tratamientos trmicos en latones +.

22/03/2015

15

Variacin de la resistencia a la traccin y % de elongacin amedida que aumenta la cantidad de Zn en los latones

Microestructura de unlatn Microestructura de un

latn +

22/03/2015

16

BRONCESCualquier aleacin de cobre que contenga hastaaproximadamente12% del principal elemento aleante, excepto cobre-zinc y cobre-nquel

* Al Estao

Poseen entre 3 y 20% de estao

Contienen entre 0,01 y 0,5% de fosforo para evitar la formacin deSn2O

Alcanzan la mxima resistencia tensil con 20% de estao

Son mas resistentes a la corrosin que los latones y acerosinoxidables

* Al Silicio Contienen hasta 4% de silicio

Alcanzan una alta resistencia mecnica por trabajado en fro Tienen alta resistencia a la corrosin

Sus principales usos son en intercambiadores de calor y artculos deferretera

* Al Aluminio Contienen desde 3 hasta 13% de Aluminio

Generalmente se encuentran aleados con Fe, Ni, Si y Co

Poseen la mejor resistencia a la corrosin Sus propiedades mecnicas se pueden mejorar por trabajado en fro ypor tratamiento trmico

Se usan principalmente en medios marinos

22/03/2015

17

CUPRONQUELES Contienen entre 3 y 30% de Nquel

Sus propiedades mecnicas pueden ser mejoradas solo portrabajado en fro y por solucin slida Sus usos son exclusivos para la industria marina

Aleaciones base ALUMINIO

De debido a su configuracin electrnica es un materialaltamente reactivo con buena conductividad trmica y elctrica

Poseen baja densidad Presenta estructura FCC lo que permite fcil deslizamiento Alta resistencia a la corrosin, por la formacin de la pelculade xido

Tiene poca resistencia mecnica cuando esta puro, pero conelementos aleantes, tratamientos trmicos o procesos dedeformacin plstica puede ser aumentada Sus principales usos son: Arquitectnicos, almacenamiento dealimentos y de agentes qumicos

22/03/2015

18

Clasificacin de las aleaciones de aluminio1. Forjadas: Son aquellas que pueden ser trabajadas porprocesos de deformacin plstica

No Termotratables No pueden ser reforzadas por tratamiento trmico

Todas las aleaciones que formen una nica solucinslida a temperatura ambiente

Incluyen las series 1xxx, 3xxx, 4xxx y 5xxx

Termotratables Se pueden endurecer por tratamiento trmico

Incluyen las series 2xxx, 6xxx y 7xxx

Designacin de las aleaciones de aluminioforjadas

X X X X

Pureza del Aluminio

Lmite de Impurezas

Grupo de aleacin

1 --- Aluminio de alta pureza

0 --- No tiene control sobre las impurezas

60 Aluminio con 99.60% de pureza

Aluminio 1060

22/03/2015

19

DesignacinElemento de aleacin

principal

1XXX2XXX3XXX4XXX5XXX6XXX7XXX8XXX

Aluminio 99% purezaCuMnSi

MgMg Si

ZnOtros

2. Fundidas: Son aquellas que se usan directamente desdefundicin, ya que tienen alta fluidez, en algunos casos puedentratarse trmicamente

22/03/2015

20

2. Fundidas: Son aquellas que se usan directamente desdefundicin, ya que tienen alta fluidez, en algunos casos puedentratarse trmicamente

Designacin de las aleaciones de aluminiofundidas