Materiales No Ferrosos

 

 

Materia: Tecnologia de los materiales  Equipo: 3

Alumnos: Alam Lopez Ramirez, rey david santiago santiago, victor manuel figueroa sanchez, josue sanchez jimenez, Profesor: ing. Daniel E. Marquez Zarate Tema: materiales metalicos no ferrosos Carrera:ing. electromecanica Grupo: 2N

Heroica ciudad de Juchitá de Zaragoza Oaxaca, a 8 de abril del 2019

 

Indice. Resumen………………………………………………………………………………………………………………………………………3 Introduccion………………………………………………………………………………………………………………………………...9 Estructura de las aleaciones……………………………………………………………………………………………….……...10

Diagrama de fase tipo 1, diagrama de equilibrio de aleaciones totalmente solubles en estado sólido y líquido ………………………………………………………………………………………………………………………..…14  Diagrama de fase de tipo eutéctico, eutéctico , diagrama de equilibrio de aleaciones totalmente solubles en estado líquido e insolubles en estado sólido.………………………………………………………………………………15  diagrama de equilibrio de aleaciones totalmente solubles en estado líquido y parcialmente solubles en estado sólido………………………………………………………………………………………………………...…16  fase intermedia de fusión congruente…………………………………………………………………………………….….17 aleaciones comerciales de materiales no ferrosos……………………………………………………….……………..18 Conclusiones ……………………………………………………………………………………………………………………………..28 Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………………………….29

 

Resumen. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE ALEACIONES TOTALMENTE SOLUBLES EN ESTADO SÓLIDO Y LÍQUIDO.

Su representación es el diagrama anterior. La interpretación del diagrama indica que en las líneas de líquidus y de sólidus, así como en la zona bifásica, el número de grados de libertad es uno (según la regla de Gibbs: dos fases y dos componentes), por tanto, se puede variar la concentración o la temperatura, pero si una de éstas se fija, la otra también quedará fijada. Para determinar las concentraciones de cada fase en un punto determinado de d e la zona bifásica se aplica la ley de la palanca.

 

  DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE ALEACIONES TOTALMENTE SOLUBLES EN ESTADO LÍQUIDO E INSOLUBLES EN ESTADO SÓLIDO.

Se caracterizan por un punto llamado eutéctico, que es la aleación de punto de fusión más bajo en la cual coexisten las fases sólidas A y B y la fase líquida L. En este punto, el grado de libertad es cero, por tanto, la solidificación se produce a temperatura constante. El diagrama se divide en cuatro cu atro zonas. En la zona L hay una sola fase, líquida y homogénea. En la zona L+A hay dos fases, una de líquido y otra de cristales de aleación A, que forman una aleación hipoeutéctica. En la zona L+B también hay dos fases, una de líquido y otra de cristales de aleación B, que forman una aleación hipereutéctica. Las aleaciones eutécticas funden a una temperatura más baja posible, por tanto, son idóneas para fabricar piezas fundidas.

 

DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE ALEACIONES TOTALMENTE SOLUBLES EN ESTADO LÍQUIDO Y PARCIALMENTE SOLUBLES EN ESTADO SÓLIDO. SÓLIDO . Un caso particular son las aleaciones eutécticas con solubilidad parcial, es decir, los metales presentan una cierta solubilidad en estado sólido. En este caso, a la temperatura eutéctica las fases sólidas que se forman son soluciones α y β, cuyas composiciones vienen determinadas por los extremos de la línea horizontal. Un ejemplo es la aleación Pb-Sn.

Fusión congruente: la temperatura para la cual un sólido está en equilibrio con un líquido de su misma composición, es lo que se conoce en general como punto de fusión, de la sustancia. Si la temperatura aumenta por encima del punto de fusión, el potencial químico del líquido disminuye más rápidamente que el sólido, haciéndose mayor la entropía del líquido. Para las temperaturas superiores al punto de fusión, la fase líquida es la única estable. De la misma forma si aumenta la presión, el potencial químico de cada fase, aumenta en forma proporcional a su volumen molecular y puesto que el volumen del líquido es mayor que el del sólido, el potencial químico del líquido, en la mayoría de los casos, aumenta más rápidamente y el sólido se transforma entonces en fase estable. Si la temperatura y la presión, aumentan simultáneamente, el equilibrio entre el líquido y el sólido, puede mantenerse únicamente, en el caso de que el efecto de la temperatura sea contrarrestada exactamente por el efecto de la presión (ecuación de Clasius Clapeyron).

 

Tomemos como ejemplos las sustancias mostradas en la Fig. 6-2. El componente  A cuando se enfría por debajo de su punto de cristalización, comienza a formar núcleos de cristalización, en número progresivamente mayor con el descenso de temperatura, hasta llegar a un máximo. En este intervalo se forman pocos cristales por unidad de volumen, los cristales que lo hacen tienen espacio para crecer y disponibilidad de material, por lo que la tendencia es a formar relativamente pocos cristales y adquirir tamaños grandes; lo que progresivamente se va invirtiendo. Cuando se supera el pico de la curva la velocidad de formación de núcleos minerales se incrementa rápidamente, por lo que los cristales que se forman son pequeños, por la competencia entre ellos por capturar cap turar los componentes y la falta de espacio, que les obliga a interferir entre si.  

Fig. 6-2. Relación entre velocidad de crecimiento y nucleación, con el enfriamiento.

 

Aleaciones Aleacio nes comerciales de materiales no ferrosos. Las aleaciones principales de estaño son: • Bronce. Es un aleación de cobre y estaño.   • Soldaduras blandas. Son aleaciones de plomo y estaño con proporciones de estaño entre  

el 25 y el 90 %. Una de las aplicaciones más importantes del estaño es la fabricación de hojalata. Consiste en recubrir una chapa de acero con dos capas muy finas de estaño puro. El estaño protege al acero contra la oxidación. La adición de otros metales no ferrosos al cobre mejora sustancialmente sus propiedades mecánicas y de resistencia a la oxidación, aunque empeora ligeramente su conductividad eléctrica y calorífica. Las aleaciones más usadas son: 1.Bronce (aleación de cobre y estaño): 1.1 Ordinario. Sólo lleva cobre y estaño (del 5 al 30%). Campanas y engranajes. 1.2 Especial. Lleva cobre, estaño y otros elementos químicos. Esculturas y cables eléctricos. 2.Latón (aleación de cobre y cinc): 2.1 Ordinario. Sólo lleva cobre y cinc (del 30 al 55%). Tornillería. 2.2 Especial. Lleva cobre, cinc y otros elementos químicos. Grifos, tuercas y tornillos. 3. Cuproaluminio: Aleación de cobre y aluminio. Hélices de barco, turbinas, etc. 4. Alpaca: Aleación de cobre, níquel y cinc. Tiene un color plateado. Joyería barata, cubiertos. 5. Cuproníquel: Aleación de cobre y níquel (del 40 al 50%). Monedas y contactos eléctricos. Aleación Características/aplicaciones 1. En forma de aleación 1.1 Latones (Cobre y cinc): Al ser más barato el cinc que el estaño, en muchas aplicaciones está sustituyendo al bronce. 1.2 Plata alemana o alpaca (Cu + Ni + Zn): Utilizada antiguamente en cubertería y en la actualidad en joyería barata y fabricación de estuches. 1.3 Zamak (Al + Cu + Zn): Obtención de piezas de gran precisión y de gran calidad superficial, con lo que no necesitan mecanizado. 2. En estado puro

 

2.1 Chapas de diferentes espesores: Recubrimiento de tejados; Canalones y cornisas, así como tubos de bajada de agua y depósitos; Recubrimiento de pilas. 3. Recubrimiento de piezas 3.1 Galvanizado electrolítico: consiste en recubrir, mediante electrólisis, un metal con una capa muy fina de cinc (unas 15 milésimas de milímetro). 3.2 Galvanizado en caliente: la pieza se introduce en un baño de cinc fundido. Una vez enfriada, el cinc queda adherido y la pieza protegida. 3.3 Metalizado: se proyectan partículas diminutas de cinc, mezcladas con pintura, sobre la superficie a proteger. 3.4 Sherardización: consiste en recubrir con polvo de cinc una pieza de acero e introducirla en un horno. Por el calor, el cinc penetra en el acero. 4. Otras Formas 4.1 Óxidos de cinc: Bronceadores, desodorantes, etc.; Colorantes, pegamentos, conservantes, etc. Aleaciones de plomo. En estado puro:  –  Óxido  Óxido de plomo. Usado para fabricar pinturas al minio (antioxidantes).  –  Tuberías.  Tuberías. Está prácticamente en desuso.  –  Recubrimiento  Recubrimiento de baterías, protección de radiaciones nucleares (rayos X), etc.

• Formando aleación:   –   Soldadura Soldadura blanda, a base de plomo y estaño, empleado como material de aportación.

 

Introducción. En este trabajo de investigación lo que se quiere lograr es conocer todos los tipos de aleaciones y principalmente como es la estructura de estas, para poder tener un mejor entendimiento de las propiedades que le caracterizaran ca racterizaran a los materiales. Uno de los puntos a investigar es el de las fases tipo 1, estas fases son a partir de las aleaciones, ya que pasan por diferentes fases para poder ser transformados en otro material nuevo. Se pretende conocer que materiales son aleaciones de metales no ferrosos ya que estos tiene un amplio uso por la comunidad científica, esto es importante ya que, gracias a estas aleaciones metálicas podemos desarrollar tecnología con los materiales nuevos y así poder resolver problemas que de eficiencia que pueden causar otros materiales, toda esta tecnología se va desarrollando cada día más para poder obtener un beneficio en cuanto a necesidades humanas.

 

Estructura de las aleaciones.

Los metales no ferrosos son todos aquellos que carecen o tienen cantidades despreciables de hierro. Estos, en diferentes proporciones másicas, son utilizados para la creación de aleaciones que exhiban mejores propiedades físicas que los metales individuales. Así, sus estructuras cristalinas e interacciones metálicas metáli cas son la piedra angular de las aplicaciones de las aleaciones no ferrosas. Sin embargo, estos metales puros encuentran menor número de usos debido a que son muy sensibles y reactivos. Por este motivo, funcionan mejor como base y aditivo para las aleaciones. El bronce es una aleación no ferrosa; principalmente consiste de una mezcla dorada de cobre y estaño. El cobre de la aleación se oxida y forma CuO, compuesto que ennegrece su superficie dorada. En ambientes húmedos, el CuO se hidrata y absorbe dióxido de carbono y sales para formar compuestos azul-verdosos.   azul-verdosos. Hexagonal compacta

En esta estructura los átomos metálicos se empaquetan en forma de prisma hexagonal, aprovechando así todos los espacios. De todas las estructuras esta es la más densa, por lo que puede esperarse que del mismo modo sean los metales que la posea. En esta, todos los átomos están rodeados de doce vecinos.

 

Cúbica compacta

Esta estructura cristalina es menos densa que la hcp, y en esta cada átomo está rodeado de doce vecinos. vecinos.   Aquí, los intersticios (espacios vacíos) son más grandes que en el caso de la hcp, por lo que estos metales pueden contener en estos moléculas y átomos pequeños (como el hidrógeno molecular, H 2).  ). 

Ejemplos   Ejemplos Aluminio, Níquel, Plata, Cobre, Oro, Rodio, Iridio.

Cúbica centrada en el cuerpo

 

De las tres estructuras, esta es la menos densa den sa y compacta, siendo al mismo tiempo la que presenta los intersticios de mayores volúmenes. volúmenes.   Por lo tanto, aloja con más facilidad moléculas y átomos pequeños. Asimismo, en este cubo cada átomo está rodeado de ocho vecinos. vecinos.  

Ejemplos   Ejemplos Vanadio, Niobio, Cromo, Metales alcalinos, Tungsteno.  Tungsteno.  Además, existen otras estructuras, como la cúbica simple y otras más complejas que consisten en arreglos menos densos o distorsionados de las primeras tres. Sin embargo, las estructuras cristalinas anteriores aplican solo para los metales puros. puros.   En condiciones de impureza, presión y temperatura elevadas, estos arreglos se distorsionan y, cuando son componentes de una aleación, interaccionan con otros metales para generar nuevas estructuras metálicas. metálicas.   De hecho, el conocimiento exacto y la manipulación de estos arreglos permiten el diseño y elaboración de aleaciones con propiedades físicas deseadas para un fin determinado.

En términos muy generales, los metales no ferrosos pueden clasificarse en tres tipos: pesados (plomo), ligeros (cobre y aluminio) y ultraligeros (magnesio). A su vez, estos se dividen en dos subclases: los de puntos de fusión medios y los de puntos de fusión altos.

 

conceptos

Estructura hexagonal compacta. En esta estructura los átomos metálicos se empaquetan en forma de prisma hexagonal Estructura cubica compacta. Esta estructura cristalina es menos densa que la hcp, y en esta cada átomo está rodeado de doce vecinos.  Cúbica centrada en el cuerpo. Esta es la menos densa y compacta, siendo al mismo tiempo la que presenta los intersticios de mayores volúmenes.  volúmenes. 

Reflexión.

 

Diagramas de fase tipo 1, dos metales completamente solubles en estado líquido y sólido. En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase o diagrama de estados de la materia, a la representación re presentación entre diferentes estados de la materia, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo.1 Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes difere ntes se suele denominar diagrama de cambio de estado. Los diagramas de equilibrio pueden tener diferentes concentraciones de materiales m ateriales que forma una aleación a distintas temperaturas. Dichas temperaturas van desde la temperatura por encima de la cual un material está en fase líquida hasta la temperatura ambiente y en que generalmente los materiales están en estado sólido. El diagrama clásico es el Cu-Ni, en el cual se observan tres zonas delimitadas por dos líneas (líquidus y sólidus): una sólida, una líquida y una bifásica. La fase L es una disolución homogénea y la fase α es una disolución sólida por sustitución de estructura FCC. Son totalmente solubles en estado líquido y en estado sólido, por lo que se dice que el sistema es isomorfo. Las líneas de sólidus y líquidus cortan a la ordenada de temperatura temperat ura en los puntos de fusión de los componentes puros. Tiene formo de "ojo", y los extremos como hemos visto son los puntos de fusión de los componentes puros (100% de concentración)

 

La composición de cada fase se establece de la siguiente forma: La línea horizontal (línea de temperatura constante) que pasa por el punto de estado corta tanto a la línea de líquidus como la de solidus. La composición de la fase líquida viene dada por el punto de intersección con la línea líquidus y la de la fase sólida viene dada por el punto de intersección con la línea sólidus. Las composiciones de las fases en el interior de una región de dos fases se determinaran mediante una línea de temperatura constante Varias microestructuras microestru cturas características de distintas regiones del diagrama de fases con solubilidad total en estado sólida.  Diagrama de fase de tipo eutéctico, dos metales completamente insolubles en estado sólido.

Se caracterizan por un punto llamado eutéctico, que es la aleación de punto de fusión más bajo en la cual coexisten las fases sólidas A y B y la fase líquida L. En este punto, el grado de libertad es cero, por tanto, la solidificación se produce a temperatura constante. El diagrama se divide en cuatro zonas. En la zona L hay una sola fase, líquida y homogénea. En la zona L+A hay dos fases, una de líquido y otra de cristales de aleación A, que forman una aleación hipoeutéctica. En la zona L+B también hay dos fases, una de líquido y otra de cristales de aleación B, que forman una aleación hipereutéctica. Las aleaciones eutécticas funden a una temperatura más baja posible, por tanto, son idóneas para fabricar piezas fundidas. En este diagrama aparace un vértice en la línea de líquidos. El punto de ese vértice se le llama eutéctico. Este punto tiene las siguientes propiedades: La aleación del eutéctico, en el punto "eutéctico" (vértice descrito), funde a la menor temperatura posible de todas las aleaciones del diagrama. Desde el punto de vista de enfriamiento se comporta como un metal puro 100%, aunque el eutéctico no lo sea. Es decir fund funde e a temperatura constante El punto eutéctico marca la temperatura por debajo de la cual no hay ninguna fase en estado líquido.

 

Diagrama de fase de tipo eutéctico, dos metales completamente solubles en estado líquido y parcialmente soluble en estado sólido. Un caso particular son las aleaciones eutécticas con solubilidad parcial, es decir, los metales presentan una cierta solubilidad en estado sólido. En este caso, a la temperatura eutéctica eutéc tica las fases sólidas que se forman son soluciones α y β, cuyas composiciones vienen determinadas por los extremos de la línea horizontal. Un ejemplo es la aleación Pb-Sn.

Los diagramas de equilibrio pueden tener diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. Dichas temperaturas van desde la temperatura por encima de la cual un material está en fase líquida hasta la temperatura ambiente y en que generalmente los materiales están en estado sólido. Una aleación de cobre-níquel es mas resistente que el cobre puro o que el níquel puro debido al endurecimiento por solución solida. La resistencia del cobre aumenta por endurecimiento por solución solida hasta que se agrega alrededor de 67% de Ni. El níquel puro es endurecido por una solución solida cuando se le incorpora hasta 33% de Cu. Se obtiene la resistencia máxima de una aleación de Cu-67%Ni, conocida como Monel. El máximo está mas cerca del lado del níquel puro del diagrama de fases debido a que el níquel es mas resistente que el cobre.

 

Fase intermedia de fusión congruente.

Cuando una fase cambia en otra isotérmicamente y sin ninguna modificación en composición química, se dice que es un cambio de fase congruente o una transformación congruente. Las fases intermedias se llaman así porque son únicas y se presentan entre las fases terminales en un diagrama de fase. Cualquier fase intermedia puede tratarse como otro componente en un diagrama de fase. Si la fase intermedia tiene un reducido intervalo de composición, como sucede en los compuestos intermetálicos y los compuestos intersticiales, entonces se represente en el diagrama como una línea vertical y se indica bajo la fórmula química del compuesto. En la figura, se muestra la fase intermedia de la aleación como una línea vertical. Dado que un compuesto se indica como AB. El sistema AB puede separarse en dos partes independientes, independ ientes, una muestra las aleaciones entre  A y el compuesto AB, y otra entre AB y B.

 

Aleaciones comerciales de materiales no ferrosos. Las propiedades del aluminio dependen de un conjunto de factores, de estos, el más importante es la existencia de aleantes. Con la excepción del aluminio purísimo (99,99 % de  pureza), técnicamente se utilizan sólo materiales materiales de aluminio que contienen ot otros ros elementos. Aún en el aluminio purísimo, las impurezas (Fe y Si) determinan, en gran medida, sus  propiedades mecánicas. Los elementos aleantes principales del aluminio son: cobre (Cu), silicio (si), magnesio (Mg), zinc (Zn) y manganeso (Mn). En menores cantidades existen, frecuentemente, como impurezas o aditivos: hierro (Fe), cromo (Cr) y titanio (Ti). Para aleaciones especiales se adiciona: níquel (Ni), cobalto (Co),  plata (Ag), litio (Li), vanadio (V), circonio (Zr), estaño (Sn), plomo (Pb), cadmio (Cd) y  bismuto (Bi). Propiedades: –  Tiene  Tiene bajo módulo elástico (70 Gpa), y por tanto, su resistencia a la fatiga es  baja. –  El  El aluminio presenta una resistencia a la tracción de entre 70 a 700 MPa dependiendo de la aleación y del proceso de elaboración.  –  Cristaliza   Cristaliza en la red CCC y no sufra cambios alotrópicos, lo que le confiere una alta plasticidad y deformabilidad.  –  Resistencia  Resistencia mecánica: Endurecimiento por deformación en frío: Algunos grupos de aleación de aluminio sólo se  pueden endurecer por deformación en frío, seguida o no un recocido parcial eno estabilización. Los estados de deformación en frío se indican por:de- H1x → Deformación frío. - H2x → Deformación en frío seguida de un recocido parcial. - H3x → Deformación en frío seguida de una estabilización. En general, este proceso acelera el curso del endurecimiento, es decir, la resistencia a la tracción y el límite elástico aumentan más rápidamente que cuando el material no se ha deformado. → Formación de solución sólida por aleación: Consiste en añadirle impurezas a un material. La impureza distorsiona a la estructura cristalina. A las dislocaciones disloca ciones les es más difícil moverse. La resistencia del material aumenta. El grado de endurecimiento depende de la diferencia de tamaño entre soluto y solvente; y la cantidad de soluto (elemento aleante) añadido. Aumenta la resistencia a la fluencia, a la tensión y dureza. Disminuye la ductilidad y la conductividad eléctrica. Mejora la resistencia a la termofluencia. → Endurecimiento por precipitación: En estos materiales, mediante un tratamiento térmico llamado bonificado, se consigue una estructura de precipitado que confiere al material las mejores características de cara a su posterior utilización en elementos estructurales. El tratamiento de bonificado consta pues de dos etapas: - Solubilización de los elementos endurecedores, mediante un calentamiento del material durante el tiempo preciso a temperatura adecuada, seguido de un enfriamiento a velocidad suficiente que permita retener en la red del aluminio a los diferentes elementos disueltos en ella.

- Formación de la estructura de precipitado por descomposición de la solución sólida metaestableobtenida mediante la solubilización. Esta descomposición, como se ha dicho, ocurre en ocasiones a temperatura ambiente (maduración natural) natur al) y en los casos que no pueda ocurrir, o quiera acelerarse el proceso, es necesario un calentamiento para favorecer la  precipitación (maduración artificial). En este tipo de endurecimiento el material experimenta un incremento en las propiedades mecánicas debido a un fenado en el movimiento de las dislocaciones.

 

  Aleaciones de aluminio para forja.

Aluminio sin alear. Este grupo incluye los aluminios comerciales de diferentes niveles de  pureza superiores al 99,0%. Aluminio comercial(99%) y alu aluminio minio superpuro (99,99%). Se usan recocidos o en diferentes grados de acritud. El Al-comercial Al-comer cial se caracteriza por una buena resistencia a la corrosión, soldabilidad, facilidad de conformación y aptitud para la anodización, y se utiliza en la industria química, alimentaria y criogénica. Se encuentra en el mercado en forma de hilo o de barra para trefilar.

 

Aplicaciones: - Alimentación (Envasado, recipientes de cocina, papel de aluminio) - Edificación (Recubrimientos de fachadas) - Industria química (Cubas de almacenamiento) - Electricidad (Cables)

Aleaciones para forja no tratables térmicamente. Las aleaciones de aluminio no tratables térmicamente no pueden sersuendurecidas  precipitación y solamente pueden ser trabajadas en frío para aumentar resistencia.por Se dividen en:

Aleaciones Al-Mn: La adición de un pequeño porcentaje de Mn al aluminio proporciona aleaciones no  bonificables, de mejor resistencia mecánica, muy buena resistencia a la corrosión, cor rosión, excelente soldabilidad y buena conformabilidad. Se presenta en forma de chapas, especialmente aptas  para la embutición profunda (útiles de cocina), barras, perfiles, tubos, hilos y se utiliza en substitución del aluminio comercial cuando se requieren mejores propiedades mecánicas (latas de bebida, depósitos, muebles, tejados, señales de tráfico). Aleaciones Al-Mg: Este grupo por ofrecer la soldabilidad máxima resistencia a lapor corrosión (incluso Normalmente en ambientes marinos), asídestaca como también por su y la aptitud la anodización. no se utiliza la bonificación por el poco incremento de la resistencia que reporta. El contenido de Mg influye positivamente en la resistencia, al mismo tiempo que disminuye rápidamente la ductilidad. Además presenta escasa respuesta al tratamiento térmico siendo inestables a altas temperaturas y se caracterizan por su extraordinaria ligereza, superando al Aluminio  puro. Se utiliza mayoritariamente en aeronáutica (conductos de combustible y aceite en aviones) pero también en ambientes marinos, fabricación de automóviles, vagones de ferrocarril, buques de barcos, y en la industria química. Aleaciones para forja tratables térmicamente Al ser tratadas térmicamente, alcanzan valores más elevados de resistencia y dureza, y también son menos resistentes a la corrosión. corros ión. Las principales aleaciones de este tipo son: AlCu: Las aleaciones de este grupo se usan en general en estado de bonificación y se caracterizan  por su elevada resistencia mecánica, pero también por la baja resistencia a la corrosión, la  poca soldabilidad y la baja aptitud para la anodización. Se suministran en forma de barras  para mecanizar o tocho para forjar en la prensa, y se utilizan en piezas de alta resistencia. Se utilizan para fabricar piezas de alta resistencia que requieran una excelente maquinabilidad,  para dimensiones pequeñas (tornillería, barras roscadas, bridas) y para piezas de dimensiones mayores. 2014 y 2024 suministrados en barras, a menudo conocidos como duraluminios, duraluminios , se utilizan en  piezas que requieran elevadas elev adas características mecánicas, como los elementos estructurales y fuselajes de aviones, chasis de vehículos pesados o aplicaciones análogas. 

 

 

El latón, es una aleación de cobre y zinc en las que el cinc es el soluto por sustitución  predominante. Las proporciones de cobre y zinc pueden variar para crear una variedad de latones con  propiedades diversas. Su composición influye en las características mecánicas, la fusibilidad y la capacidad de conformación por fundición, forja, troquelado y maquinado. En los latones industriales el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior al 550%. 0%. Se utiliza  para decoración debidobaja a que su brillocomo le da un aspecto ssimilar imilar al del para par afontanería aplicaciones en que se requiere fricción, cerraduras, válvulas, etc.oro,Para y aplicaciones eléctricas, y extensamente en instrumentos musicales como trompetas y campanas. En función de su porcentaje de Zn, se reconocen tres grupos principales de latones

Bronce. 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. El bronce fue la primera aleación de importancia obtenida por el hombre y da su nombre n ombre al período prehistórico conocido como Edad del bronce. Durante milenios fue la aleación básica para la fabricación de armas y utensilios, y orfebres de todas las épocas lo han utilizado en joyería, medallas y escultura. Las monedas acuñadas con aleaciones de bronce tuvieron un protagonismo relevante en el comercio y la economía mundial. Cabe destacar entre sus aplicaciones actuales su uso en partes mecánicas resistentes al roce y a la corrosión, en instrumentos musicales de buena calidad como campanas, gongs,  platillos de acompañamiento, saxofones, y en la fabricación de cuerdas de pianos, arpas y guitarras. Propiedades del bronce Exceptuando al acero, las aleaciones de bronce son superiores a las de hierro en casi todas las aplicaciones. Por su elevado calor específico, el mayor de todos los sólidos, se emplea en aplicaciones de transferencia del calor Comparación entre bronces y aceros. Aunque desarrollan pátina no se oxidan bajo la superficie, son más frágiles y tienen menor punto de fusión. Son aproximadamente un 10% más pesadas que el acero, a excepción de las compuestas por aluminio o sílice. También son menos rígidas, por lo tanto en aplicaciones elásticas como resortes acumulan menos energía que las piezas similares de acero. Resisten la corrosión, incluso la de origen marino, el umbral de fatiga metálica es menor, y son mejores conductores del calor y la electricidad. Otra característica diferencial de las aleaciones de bronce bro nce respecto al acero, es la ausencia de chispas cuando se le golpea contra superficies duras.

 

Esta propiedad ha sido aprovechada para fabricar martillos, mazas, llaves ajustables y otras herramientas para uso en atmósferas explosivas o en presencia de gases inflamables.

Aplicaciones y tipos Modernamente, el bronce se utiliza para fabricar muelles de elevada resistencia mecánica, casquillos y tapones, tubos flexibles, manguitos, cojinetes, varillas para par a soldaduras y otras numerosas aplicaciones en metalurgia. La adición de fósforo al bronce que contenga entre el 1,5% y el 10% de estaño da origen al  bronce fosforoso, que aumenta la fluidez del metal fundido y, por tanto, facilita las tareas de colado en su elaboración. El fósforo, además, forma un compuesto que aumenta la resistencia al desgaste y la dureza, con aplicación para fabricar engranajes y cojinetes.

Aleaciones del titanio  Los elementos de aleación del Ti producen los siguientes efectos: -en solución sólida, aumentan su resistencia unos 60 MPa por cada 1%Al -mejoran la posibilidad de realizar tratamientos térmicos -empeoran la resistencia a la corrosión Pueden formar solución sólida con grandes cantidades de soluto (aleantes tipo A), que estabilizan la fase α, ya que aumentan la temperatura de transformación α →β. Entre ellos destacan: N, O, Al …   Pueden formar compuestos de solubilidad muy limitada (aleantes tipo B), denominados “titanuros” y que estabilizan la fase β. Entre ellos destacan: V, Mo, Cr, Fe, Ni, Cu…

Transformaciones de fase de las aleaciones de Titanio La existencia de la transformación α→β en el enfriamiento hace posible la obtención de distintas estructuras, dependiendo de la

composición química y de la velocidad de enfriamiento. Las más adecuadas son las aleaciones tipo α + β. Mediante temple pue den obtenerse

estructuras martensíticas, aunque el endurecimiento conseguido es inferior a las del acero, dado que los átomos de soluto presentes en el Ti son sustitucionales, en lugar de intersticiales como ocurre con el C del acero, por lo que la distorsión producida es inferior. 4.4 Clasificación de las aleaciones

 

 

Aleaciones de Tipo α. 

-Típica: Ti-5Al-2,5Sn -Endurecimiento por solución sólida. -Buen comportamiento frente a la y amejora la oxidación su fluencia dureza no apenas.300-600ºC. -Soldabilidad aceptable. -Pueden ser templadas pero Para mejorar la forjabilidad y la resistencia a la fluencia se utilizan aleaciones súper α. Estabilizadores de la fase α y también de fase β (aprox. 2%). -Mejoran la resistencia en frío

-Pueden aumentar su dureza por tratamiento térmico. Aleaciones de Tipo β. 

-Típica: Ti-13V-11Cr-3Al -Estructura CC a temperatura ambiente → conformación en frío -Endurecimiento mayor por permitir mayor cantidad de aleantes. -Una excesiva cantidad de aleantes puede producir segregación, además de aumentar la densidad de la aleación y encarecer el precio. -Sueldan mal y tienden a fragilizarse en caliente. -Muy buena Forjabilidad -Los estabioizadores de β deben tener más de un 8% de composicion en peso Son totalmente estables si tenemos un Molibdeno equivalente del 30% o superior Aleaciones de Ti α + β. -Típica: Ti-6Al-4V → en estado de forja, presentamuy buena ductilidad, tenacidad a la fractura y resistencia a la fatiga. -Mejoran los problemas de las aleaciones α (resistencia en frío y fragilidad) -Comportamiento superplástico a bajas velocidades de deformación a temperaturas ≈800ºC. 

 

MAGNESIO Y SUS ALEACIONES Elementos Aleantes. Los elementos aleantes más comunes en las aleaciones de magnesio son los siguientes: Aluminio: Contribuye a mejorar la resistencia a corrosión. La mayoría de las aleaciones MgAl contienen entre el 8-9% de aluminio con pequeñas cantidades de zinc y manganeso. Tienen buenas características de moldeo y son idóneas para temperaturas entre 110-120ºC. Para temperaturas más altas, entre 150-170ºC, se emplea un menor contenido en aluminio y silicio (4%Al y 0.8% Si) dando mejores resultados en cuanto a resistencia a fluencia, a cambio de un pequeño sacrificio en cuanto a resistencia a corrosión. -Manganeso: en  pequeñas cantidades ayuda a yuda a mejorar la resistencia a la corrosión. El aluminio es usado con otros aleantes como el aluminio, que confieren resistencia a la aleación. Actualmente, las aleaciones Magnesio-Aluminio-Manganeso, son tan resistentes como las aleaciones Magnesio-Aluminio-Zinc, pero son considerablemente más dúctiles. dú ctiles. -Zinc: Se suele emplear  junto con el aluminio mejorando la resistencia. La cantidad ddebe ebe ser limitada para evitar el agrietamiento durante la solidificación. -Zirconio: Ayuda a refinar el grano, lo que repercute en la ductilidad pero con incrementos de resistencia muy bajos. -Itrio: Tiene una solubilidad relativamente alta en el magnesio (12.4%) y se añade junto a otras tierras raras para aumentar la resistencia a fluencia a temperaturas por encima de los 250-300ºC. -Tierras raras: Se añaden en pequeñas cantidades, siendo algunas de estas el cerio, lantano, neodimio y praseodimio, que contribuyen a mejorar la resistencia a la termofluencia por encima de los 250ºC. La adición de estas tierras raras disminuye la fragilidad en aleaciones que contienen cinc. -Torio: Contribuye a mejorar la resistencia a la termofluencia hasta los 350ºC. Evita la microporosidad y la fragilidad, mejorando la ductilidad. Mejora las propiedades de moldeo. -Plata: Son poco significativas comercialmente, pero la adición de éste elemento a aleaciones de magnesio-tierras raras-zirconio incrementa su resistencia.  

 

 NÍQUEL Y SUS ALEACIONES Aplicaciones de las superaleaciones de níquel. Debido a sus propiedades, estas aleaciones son empleadas para la construcción de turbinas de gas (álabes), turborreactores de avión, toberas y cámaras de combustión, reactores químicos, generadores y prensas de extrusión. Procesado de superaleaciones níquel. Una superaleación de níquel, normalmente se fabrica fundiendo una pieza de de níquel y agregando cromo y pequeñas cantidades de otros elementos, como el aluminio o el titanio, para formar la fase gamma prima. El cromo protege el producto final de la corrosión, mientras que otros metales como titanio y wolframio, incrementan la dureza. Después la mezcla liquida se enfría, apareciendo una masa de fase gamma de níquel-aluminio. Cuando la aleación experimenta un enfriamiento en friamiento posterior ya en estado sólido, se precipitan pequeños cubos de fase gamma prima dentro de la matriz de fase gamma. El tamaño final de las partículas de gamma prima se controla variando la velocidad de enfriamiento del material. 

Superaleaciones de níquel más empleadas: Aleaciones Homogéneas: - Hastelloy D (Ni, 10% Si, 3% Cu). Es una aleación para moldeo, fuerte, tenaz y extremadamente dura. Tiene una excelente resistencia a la corrosión al ácido sulfúrico. Difícil mecanización. Se emplea para evaporadores, reactores, canalizaciones y accesorios en la industria química. - Hastelloy A (57% Ni, 20% Mo, 20% Fe) y Hastelloy B (62% Ni, 28% Mo, 5% Fe). Forman carburos globulares en una matriz de solución sólida. Ninguna responde al proceso de envejecimiento. Gran resistencia a la corrosión por ácido clorhídrico, fosforito y otros ácidos no oxidantes. Se emplean en la industria química para manejar, transportar y almacenar ácidos y otros materiales corrosivos. - Inconel (76% Ni, 16% Cr, 8% Fe). Combina la resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y tenacidad características del Ni, con la resistencia a la oxidación a altas temperaturas, típica del Cr. Resiste la fatiga térmica sin hacerse frágil. Se utiliza en escapes yy calentadores de motoresdedetermopares. avión, en hornos y recipientes para tratamientos de nitruración en tubos de protección - Nichrome (60% Ni, 16% Cr, 24% Fe) para resistencias de tostadores, cafeteras, planchas, secadores de pelo, calentadores eléctricos y reóstatos para equipos electrónicos.

 

Aplicaciones de las aleaciones de níquel.

 

Conclusiones. Con esta investigación se logró conocer los diferentes tipos de estructuras de las aleaciones como primer subtema, ya que de estas dependen algunas de sus propiedades de los materiales. Después con el subtema dos se conoció acerca de los diferentes tipos de diagrama que existen como son el de tipo uno que es muy sencillo, después el siguiente diagrama que es el e l eutéctico también muy sencillo pero no muy salido del punto principal que es los cambios de fases para hacer aleaciones. El cuarto subtema es el eutéctico pero de un material completamente soluble en estado líquido y parcialmente soluble so luble en estado sólido, en este tema no hay mucha información ya que solo son diagramas, uno tiene que entender los diagramas para conocer el comportamiento c omportamiento de las fases. El último subtema es el de aleaciones comerciales de materiales no ferrosos. Este es muy importante ya que las aplicaciones de los materiales no ferrosos son muchas, entonces debemos de conocer las más comunes y las más importantes, todo esto es importante conocerlo porque así sabemos cómo se hacen los materiales que ocupamos cada día y que materiales podemos emplear para ciertos trabajos.

Bibliografía.

 

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