VI TRATAMIENTO TÉRMICO DE LAS ALEACIONES NO FERROSAS

6.1 TRATAMIENTO TERMICO DEL COBRE Y ALEACIONESEl cobre y aleaciones, siguen el ciclo de: calentamiento del material; mantenimiento a esa temperatura a un tiempo prefijado y enfriamiento siguiendo cierto régimen determinado.

A parte de ello, el tratamiento térmico puede estar constituído por varias etapas: temple – envejecimiento - recocido doble, triple, etc.

TRATAMIENTO TERMICO DEL COBRE Y ALEACIONES

• Medios Refrigerantes: Los refrigerantes principales:

1º. Refrigerantes fuertes: Ejm. soluciones al 5% NaOH; 2% K4Fe(CN)6.3H2O; nitrógeno líquido, helio,, etc.2º Refrigerantes medianos son:

Sales, álcalis, metales fundidos, aceites minerales y vegetales.3º Refrigerantes débiles: son aire seco, mezclas de

vapor y aire; agua a temperatura de 80 y 90ºC, agua jabonosa, etc.

TRATAMIENTO TERMICO DEL COBRE Y ALEACIONESEl cobre puro, Tiene dos grupos principales de aleaciones: latones y bronces.LOS LATONES (Fig. 6.1), comercialmente se utilizan desde 0 hasta un 50% de Zn. En las aleaciones de mas del 50 % de cinc, se forma el constituyente intermetálico que es muy duro y frágil, por lo que estas aleaciones, no tienen interés desde el punto de vista industrial.

TRATAMIENTO TERMICO DEL COBRE Y ALEACIONESLas fases en los latones:Solución sólida (α); es una solución sólida sustitucional de Zn en Cu CCC. Presenta carácter metálico, es maleable y suceptible de experimentar endurecimiento por precipitación. Solución sólida (β); solución de Zn en Cu CC; maleable, de mayor dureza que la anterior.Solución sólida (ɣ); solución sólida de Zn en Cu CS, frágil y dura. Presenta menor zona de estabilidad.

b). Bronces (Cu-Sn).- Solución sólida (α) FCC; susceptible de tratamiento de precipitación. Maleble en caliente y en frio.Solución sólida (β); BCC. Solo estable a altas temperaturas.Tras la reacción eutectoide, se descompone a fases duras y frágiles. Se moldea bien, Mayores

resistencias mecánica y a la corrosion. los bronces son más caros.

Recocido del Cobre y aleaciones• 6.2.1 Recocido del cobre y aleaciones.El objetivo del recocido del cobre y aleaciones es:

• Homogenización de la estructura producida por fundición.

• Aliviar esfuerzos y disminuir tensiones.

• Recuperación y recristalización que se siguen al trabajo en frío.

Recocido del Cu y aleacionesHomogenización de la estructura producida por fundición.

Con la finalidad de homogenizar la estructura interna de un lingote proveniente de fundición, disminuyendo así la fragilidad.

b). Recocido para disminuír tensiones.Los esfuerzos internos de las aleaciones que se trabajan en frío; hacen producir grietas, en estas aleaciones principalmente en los latones. material en unos 50 a 100ºC por debajo de la temperatura de recristalización y durante un tiempo de 1 a 2 horas o 24 horas.

6.3 ALEACIONES LIGERAS• 6.3 ALEACIONES LIGERAS.-Se consideran ligeros los metales cuya densidad es menor que 3 gr/cc; (sin considerar los metales alcalino térreos) están formados por solo 3 elementos:• Aluminio con densidad de 2.7 g/cc• Magnesio con densidad de 1.7 g/cc• Berilio con densidad de 1.8 g/cc

ALUMINIO Y ALEACIONES• 6.3.1 ALEACIONES A BASE DE ALUMINIO

• Todas las aleaciones a base de aluminio pueden dividirse en dos grupos:

• La delimitación entre las aleaciones de estos 2 grupos está determinada por el LIMITE DE SATURACION de la solución sólida a la T° eutéctica.

• Las aleaciones de fundición más comunes son los que contienen 12-14% de Si

1. Aleaciones deformables 1.1. No endurecibles por temple ALEACIONES (prensa, laminado, Temple y revenido. DE forja, etc) 1.2. Endurecibles por temple y ALUMINIO Temple y revenido.

2. Aleaciones de fundición.

ALUMINIO Y ALEACIONES1.1 Aleaciones de Aluminio no endurecibles por Temple y Revenido.-

Son monofásicas; se caracterizan por tener:• Baja resistencia a la rotura.• Ductilidad elevada y• Alta resistencia a la corrosión.Ejm: Las principales aleaciones son:• Al – Mn• Al – Hg1.2 Aleaciones de aluminio deformables que no pueden endurecerse por Temple y Revenido.-

• Son aleaciones bifásicas; una de la aleación más común es el DURAL: Al – Cu – Hg – Mn.

• Los principales tratamientos térmicos de las aleaciones ligeras son:

a) Bonificación y elb) Recocido. a) Bonificación: Consta de 2 etapas:a.1. Temple estructural o temple de precipitación.- Operación de enfriamiento que permite lograr soluciones sólidas sobresaturadas.a.2. Envejecimiento natural o artificial.- se logra en forma:• Natural.- Dejando en reposo el material de 15 a 20°C

durante unos 3 días.• Artificial.- Tratando el material a 130°C durante 24 horas

(finalidad es afinar el grano).

6.4.1 CICLO TERMICO DE LA BONIFICACION:• Calentamiento a 490 – 550°, hasta lograr la completa solubilización de los

constituyentes.• Enfriamiento brusco en H2O para dar lugar a la solución sólida sobresaturada.• Envejecimiento.- natural o artificial.

b) Recocido.-• Al igual que en aleaciones ferrosas, el trabajo sobre todo

en frío de la aleación aumenta la DUREZA y FRAGILIDAD.

• El objetivo del recocido; es eliminar la acritud y darle plasticidad y así continuar con un ciclo de trabajo; durante el recocido se produce la recristalización.

• La T° de recocido es generalmente de 350 a 380°C, enfriando luego en el aire o dentro del horno.

Los materiales pueden calentarse en:• H. Eléctricos de ≈ 3 – 6 hrs, según el tamaño.• Baño de sales fundidas: sometido a un tiempo menor o

a la mitad del anterior.

6.6 Aumento del rendimiento de los materiales mediante tratamiento criogénico• Un tratamiento criogénico típico consiste en enfriar lentamente el material hasta

llegar a unos -180 °C, mantenerlo a esa temperatura durante un periodo prolongado de tiempo (frecuentemente del orden de un día o más dias) y volver a calentarlo hasta la temperatura ambiente. Normalmente el proceso se complementa con uno o más revenidos. la desventaja de éste proceso es que dura 1 o más días.

6.6 Aumento del rendimiento de los materiales mediante tratamiento criogénico

A finales de los 90 se desarrolló un nuevo tipo de tratamientos que, en esencia, se basa en la repetición ciclos criogénicos cortos y rápidos. A este tipo de procesos se les denomina tratamientos criogénicos multietapa o ‘thermal cycling’. Que permite reducir a menos de 15 dias y calidad superior al anterior y permite reucir consumos y costo.

Figura 6.7Ruta de tratamiento simplificada con ciclo criogénico integrado (Q+C+T).

6.6 Aumento del rendimiento de los materiales mediante tratamiento criogénico

AplicacionesLos materiales cuyas prestaciones son susceptibles de mejora mediante la aplicación de tratamientos criogénicos son muy variados:• herramientas, HSS, inoxidables, pulvimetalúrgicos,

etc.).• fundición,• metal duro, • aleaciones de cobre, • aleaciones de aluminio, • otros metales (titanio, níquel, tungsteno…) e,

incluso, composites y algunos polímeros.