MATERIALES INDUSTRIALES IMATERIALES INDUSTRIALES I
Capitulo 6Capitulo 6
Aleaciones no ferrosasAleaciones no ferrosas
��cobrecobre
�Estructura FCC
�Peso específico: 8,96 g/cm3
�Temperatura de fusión: 1083 ºC
�Tensión de rotura : aprox. 240 MPa y 40% de alargamiento
�Criogénico ( mantiene sus propiedades a -190ºC )
�Buena resistencia a corrosión en agua de mar�Pasivado por capa de oxido cuproso ( violáceo) > cúprico ( ennegrece )
con mucho tiempo > carbonato cúprico ( color verde )
�Muy buena conductividad eléctrica ( solo superada por la Plata )
�Muy buena conductividad térmica
��cobre y cobre aleadocobre y cobre aleado
Del mineral de Cu ( en general sulfuros ) se obtiene cobre blister con mas del
98% de Cu denominado Cobre comercial ordinario
Afinado por arco eléctrico se obtiene Cobre comercial ordinario electrolítico
( ETP ) con 99,5 % de Cu .Mediante tratamiento metalúrgico se obtiene el Cu
99,99% libre de Oxígeno (OFHC certificado)
LatonesLatones
Aleaciones de cobre
Aleaciones de Cobre con Zinc
Latones α desde 5% a 20% de Zn ( latones rojos )
Latones α + β desde 20 a 36% de Zn ( latones amarillos )
Bronces Bronces Aleaciones de Cobre con Estaño
Otras aleaciones de Cobre , por Ej. con Be , Si , Pb , etc.
��diagrama cobre zincdiagrama cobre zinc
��latones sus usoslatones sus usos
LatLatóón 80n 80--20 ( lat20 ( latóón n αα ))
Estructura FCC , de color parecido al oro y muy utilizado en joyería para
bijuterie
LatLatóón 70n 70--30 ( lat30 ( latóón n αα ))
Conocido como latón de cartuchería .
Por su alta ductilidad es muy utilizado para fabricar munición
La fase α presenta muy buenas propiedades para ser trabajado en frío.
Relativamente blandos , dúctiles y fáciles de deformar plásticamente.
LatLatóón 60n 60--40 40 ( lat( latóón n αα + + ββ))
Conocido como metal Muntz .
Mas resistencia y dureza que los anteriores
Usos: radiadores de automóviles, instrumentos musicales, monedas
��latones sus usoslatones sus usos
LatLatóón navaln naval
Se le agrega aprox. 10% de Sn para evitar la corrosión
Otros latones:Otros latones:
Para mejorar las propiedades mecánicas se les agregan también: Pb , Al o Ni.
No hay aleaciones comerciales de latones con mas del 50% de Zn debido a su
alta fragilidad, por la presencia de la fase γ , que lo hace una aleación sin
interés industrial.
��diagrama cobre estadiagrama cobre estaññoo
��bronces sus usosbronces sus usos
�Hasta 8% de Sn : láminas , alambre , monedas . Fácil trabajo en frío
�Entre 8% y 12% de Sn : engranajes , partes de maquinas , cojinetes .
�Entre 12% y 20% de Sn: cojinetes y casquillos
�Entre 20% y 23% . Campanas es muy duro y frágil
�Con el agregado de P ( 0,03% a 0,3% ) que forma un precipitado duro ( Cu3P)
distribuido en la matriz de la fase α en bronces con 1 a 10% de Sn
��diagrama cobre beriliodiagrama cobre berilio
��cobre beriliocobre berilio
�Aleaciones que se pueden endurecer hasta obtener una resistencia muy alta
�Con aprox. 2% de Be se puede llegar a superar los 1000 MPa mediante
tratamiento de solución y posterior envejecido
�Tienen muy buena resistencia a la fatiga y desgaste
�Muy usada en resortes y para la fabricación de contactos eléctricos,
engranajes y válvulas
�Fabricación de herramientas de seguridad contra chispa para ambientes con
peligro de explosión ( algunas petroquímicas , industrias del gas y del
petróleo)
��diagrama cobre siliciodiagrama cobre silicio
��cobre siliciocobre silicio
�Aprox. 3 a 5% de Silicio
�Muy buena resistencia a la corrosión casi equivalente al Cu
�Buena resistencia a la corrosión de ácidos orgánicos y agua de mar.
�Usos en equipos marinos , calderas , bombas y ejes
��endurecimiento por precipitaciendurecimiento por precipitacióón y envejecidon y envejecido
��endurecimiento por precipitaciendurecimiento por precipitacióón y envejecidon y envejecido
En varias clases de aleaciones de ingeniería como ser las de aluminio . cobre ,
níquel y magnesio el efecto de la disminución de la solubilidad sólida se usa
para producir un material mas fuerte.
�1ra etapa: Tratamiento de soluciTratamiento de solucióónn - calentar hasta tener una sola fase
�2da etapa: TempleTemple que produce una sol sol sobresaturada de la fase αα
�3ra etapa : Envejecido Envejecido precipitación de partículas sub. microscópicas de la
fase θ ( en este caso CuAl2) en la matriz αα . Puede ser . Puede ser Natural o artificialNatural o artificial..
Condiciones para poder llevarlo a cabo:Condiciones para poder llevarlo a cabo:
��1. Curva de Solvus pronunciada 1. Curva de Solvus pronunciada
��2. Dos fases a temperatura ambiente2. Dos fases a temperatura ambiente
��3. Precipitados coherentes3. Precipitados coherentes
��aluminioaluminio
�Estructura FCC
�Peso específico: 2,7 g/cm3
�Temperatura de fusión: 660 ºC
�Tensión de rotura : aprox. 100 MPa
�Buena resistencia a corrosión , excepto soluciones alcalinas
�No toxico�Pasivado por capa de oxido de Al
�Buena conductividad eléctrica ( menor al Cu )
�Muy buena conductividad térmica
�Mala resistencia al desgaste por fricción
��aluminio y sus aleantesaluminio y sus aleantes
�Aluminio mínimo 99% o mas 1XXX
�Cobre 2XXX
�Manganeso 3XXX
�Silicio 4XXX
�Magnesio 5XXX
�Magnesio y Silicio 6XXX
�Zinc 7XXX
F: tal como se fabricó. Sin control de cantidad de endurecimiento
O: Recocido y recristalizado
H: Endurecido por deformación
T: Tratado térmicamente
Los grupos 2XXX , 6XXX y 7XXX son endurecibles por sol y envejecido
��aluminio y sus aleantesaluminio y sus aleantes
H representa Endurecido por deformaciH representa Endurecido por deformacióónn
H1 : trabajado en frío
H2 : trabajado en frío y recocido
H3: Endurecido por deformación y estabilizado
T representa Tratado tT representa Tratado téérmicamente rmicamente
T1 T2: Enfriamiento natural desde alta temperatura hasta una condición
estable
T3: Trat térmico de solubilización, trabajado en frío y envejecido natural
T4: Trat térmico de solubilización y envejecido natural
T5: Enfriamiento natural desde alta temperatura y envejecido natural
T6: Trat térmico de solubilización y envejecido artificial
T7:Trat térmico de solubilización y estabilización
T8: Trat térmico de solubilización, trabajado en frío y envejecido artificial
Ej.: 1060 H14 1060 H19
��aleaciones de Alaleaciones de Al
�Aleaciones del grupo 2XXX
Una de las mas importantes la 2024 con 4,5% de Cu, 1,5 de Mg y 0,6% de Mn
Se forma un precipitado de Al2CuMg que refuerza la aleación
En condición T6 tiene aprox. 440 Mpa y se usa en estructuras de aviones
�Aleaciones del grupo 6XXX
Una de las mas importantes la 6061 con 1% de Mg , 0,6% de Si que en estado
T6 tiene aprox. 280 Mpa
Usos estructurales
�Aleaciones del grupo 7XXX
Una de las mas importantes la 7075 con 5,6 de Zn , 2,5 % de Mg y 0,25 de Cr
en estado T6 llega a 500 Mpa
Uso en aeronáutica
��aluminio y aleacionesaluminio y aleaciones
��diagrama aluminio cobrediagrama aluminio cobre
��diagrama aluminio siliciodiagrama aluminio silicio
��diagrama aluminio magnesiodiagrama aluminio magnesio
��aleaciones de Al de fusialeaciones de Al de fusióónn
�Utilizadas para fundición en molde permanente o fijo y por coquilla o a
presión.
Si entre 5 y 12%
Es el principal elemento de aleación que
le otorga fluidez a temperatura de
metal liquido
��anodizado del aluminioanodizado del aluminio--colaminadocolaminado--soldadurasoldadura
��ANODIZADOANODIZADO Tratamiento electroquímico de superficie en el que se forma
una capa de oxido de alúmina que es dura , transparente , compacta y
protectora
El ánodo es el aluminio , el electrolito acido sulfúrico y el cátodo es un
electrodo no consumible de Pb
�Opcionalmente se puede obtener una capa coloreada que le da aspecto
decorativo
��COLAMINADO COLAMINADO El aluminio presenta una de estas ventajas para importante
uso industrial lo que permite unir dos chapas de diferentes calidades ,
Consiste en pasar por dos rodillos de laminación a aprox. 350ºC
��SOLDADURA SOLDADURA método TIG Tungsteno Gas Inerte
��nnííquelquel
�Estructura FCC
�Peso específico: 8,9 g/cm3
�Temperatura de fusión: 1460 ºC
�Excelente resistencia a corrosión.
�Muy buena resistencia a la corrosión a alta temperatura
�Son las denominadas superaleaciones superaleaciones
��Monel . Inconel , HastelloyMonel . Inconel , Hastelloy
��monelmonel
�Es una aleación de Níquel Cobre (cerca de 67% Ni-23% Cu), que puede ser
endurecida solamente por trabajo en frío.
�Buena resistencia en un rango amplio de altas temperaturas y además tiene una
excelente resistencia a ambientes de corrosión agua de mar a temperatura .
�Muy buenas propiedades mecánicas a temperaturas bajo cero
�Por su alto contenido en Cu atacado rápidamente por acido nítrico y amoniaco
�Especialmente usado en la industria marítima, y de procesos petroquímicos.
Tanques para combustible - Destiladores de Petróleo crudo - Válvulas y bombas
Bombas y ejes para hélices - Tornillería y conexiones para la industria marítima
Tubería y tanques de presión - Intercambiadores de calor y calderas
��inconelinconel
�Es una aleación de Níquel Cromo (cerca de 15% de Cr ), que puede ser
endurecida por precipitación y envejecido.
�Buena resistencia a la termo fluencia
Especialmente usado en:
Palas y alabes de turbinas de gas
Intercambiadores de calor
��aleaciones industriales de naleaciones industriales de nííquelquel
��bibliografbibliografííaa
�Ciencia e Ingeniería de los Materiales Callister
�Ciencia e Ingeniería de los Materiales - Smith
�Ciencia e Ingeniería de los Materiales - Askeland