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Aleaciones no ferrosas

ALEACIONES NO FERROSAS.

 

Son aleaciones que no contienen fierro, o contienen cantidades relativamente pequeñas de hierro, algunos ejemplos, aluminio, cobre, zinc, estaño y níquel. Sus propiedades son lata resistencia a la corrosión, elevada conductividad eléctrica y térmica, baja densidad y facilidad de producción.

 

Una aleación es una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con algunos elementos no metálicos.

 

Estas aleaciones pueden ser por tratamiento térmico o por precipitación.

 

ALEACIONES DE COBRE.

 

El cobre posee una densidad de 8.93 g/cm3 y una temperatura de fusión de 1083 C. su conductividad eléctrica es excelente, y se puede mejorar mediante procesos de afino, lo que hace de las aleaciones de cobre un material idóneo para la fabricación de cables eléctricos. Su excelente conductividad térmica permite su uso de radiadores o cambiadores de calor.

 

Cristaliza en la red fcc, por lo que es fácilmente deformable y tiene una buena conformabilidad en frío, no tanto en caliente, por el excesivo aumento del tamaño de grano. Posee una resistencia media (entre 200 y 350 MPa) y se puede obtener alargamientos a rotura de hasta el 40 por 100. Es un metal criogénico, y a -196 C la resistencia mecánica se incrementa un 50%. Excelente resistencia a la corrosión en agua de mar y otros ambientes corrosivos, es atacado por los halógenos en húmedo. Siempre está recubierto de una capa protectora de óxido, que crece con la temperatura y puede llegar a descamarse. Al oxidarse, se cubre de una pátina verdosa, y esta coloración hace que se emplee en decoraciones. No se mecaniza por ser excesivamente blando.

 

La adición de aleantes busca la mejora de las propiedades mecánicas y la resistencia al desgaste, aunque perjudicarán la conductividad del cobre. Todas sus aleaciones endurecen por acritud.

 

Los latones son aleaciones de cobre en las que el cinc es el soluto por sustitución predominante. El intervalo de solidificación es muy pequeño. Hay al menos 3 familias de latones. Los latones ? (0-36% de cinc) y red fcc. Específicos para trabajar en frío. Se utilizan en bisutería, tuberías, instrumentos musicales, monedas, o en arquitectura. La máxima maleabilidad se alcanza con un 30% de Zn. El latón con un 15% de Zn tiene un color muy parecido al oro. Los latones ? poseen contenidos de cinc entre (47-55% de cinc), se caracterizan por formar a baja temperatura una fase ordenada, dura y frágil, latones ? + ? (36-45%), excelentes para trabajar en caliente y pueden ser forjados o laminados, es mas fácil de mecanizar y latones ?, con un porcentaje de cinc superior al 60%, no se usan industrialmente por su fragilidad.

 

Los bronces son aleaciones de cobre-estaño, la resistencia a tracción del cobre mejora hasta un máximo en torno al 20% de estaño, y las aleaciones con más de 8% de Sn no puedan ser conformadas en frío. Los bronces se dividen en 2 grupos: monofásicos, formados por una fase ? fcc, y los de estructura compleja (? + ?), se emplean para moldeo, en la fabricación de cojinetes. Los monofásicos son deformables y se emplean para la forja. Los bronces son más resistentes a la corrosión que los latones, y son criogénicos, su comportamiento mejora al disminuir la temperatura. Existen otras aleaciones de cobre de hasta un 25% de otro elemento que también se les llaman bronces, por ejemplo bronces al plomo, contenidos en Pb inferiores al 7% mejoran la maquinabilidad, y pueden actuar como lubricante. Bronces al fósforo, pequeñas cantidades del este elemento en solución sólida aumentan las propiedades mecánicas. La dicción de Zn en los bronces al cinc mejora la colabilidad y abarata el bronce, y los bronces al níquel, buenas propiedades mecánicas y pueden ser conformados en caliente.

 

Los cuproaluminios son aleaciones de cobre-aluminio (5 a 11% Al), combinan buenas propiedades mecánicas con una resistencia a la corrosión, principalmente intergranular. Se emplean en forja y en moldeo.

 

Los cuproberilios (0.4-2% de Be), tratamientos térmicos de solución y maduración posterior, permiten obtener las aleaciones mas resistentes de cobre, comparables con los aceros de alta resistencia. Su principal inconveniente es su alto precio.

 

Las aleaciones de cobre-níquel (2 a 30% de Ni) se denominan cuproníquel, se utiliza en evaporadores, tubos de condensación, transformadores de calor y equipos marinos, no se pueden ser tratados en caliente.

 

 

ALEACIONES DE BASE NIQUEL.

 

Fácilmente deformable por su red fcc, posee un excelente comportamiento a corrosión, oxidación a alta temperatura, buena resistencia mecánica a altas temperaturas, alta conductividad eléctrica y propiedades magnéticas. Las aleaciones de base níquel tienen como objeto mejorar las características de tracción, fluencia, fatiga y estabilidad superficial del material.

 

SUPERALEACIONES.

 

Se les conoce como superaleaciones ya que resisten las condiciones mas críticas, cargas elevadas, alta temperatura y un ambiente agresivo, son caros pero su aplicación se ha ido extendiendo.

 

La aleación de níquel-aluminio se llama duraníquel, alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica similar a los aceros, el permaníquel es una aleación de níquel-cobalto-fierro-carbono-manganeso-silicio-titanio-magnesio, buena resistencia a la corrosión, buena conductividad eléctrica y térmica y propiedades magnéticas, pero disminuye su dureza al aumentar la temperatura.

 

Las superaleaciones de base níquel como Inconel (níquel-cromo-hierro), Hastelloy (níquel-molibdeno-hierro-cromo) o Nimonic, que incorpora titanio, son ejemplos de superaleaciones base níquel. Se emplean en cámaras combustión, alabes de turbinas, toberas y en la industria aeroespacial.

 

SUPERALEACIONES BASE COBALTO.

 

La adición de ciertos aleantes, como fierro y níquel, hacen disminuir la temperatura de transformación alotrópica. Estas superaleaciones presentan ventajas respecto a las de níquel, como la mayor temperatura de fusión, la superior resistencia a la corrosión y la oxidación en caliente debido al mayor contenido en cromo (del 20 al 30%), y en general mayor resistencia a la corrosión-fatiga. Son resistentes al choque térmico y pueden obtenerse por moldeo. El aluminio refuerza el comportamiento a oxidación y corrosión.

 

También existen superaleaciones de base hierro, la mayor parte aceros inoxidables auténticos reforzados con carburos (so aleaciones Fe-Ni-Cr).

 

ALEACIONES DE CINC, PLOMO Y ESTAÑO.

 

El cinc, plomo y estaño son metales pesados y con un bajo punto de fusión. Poseen una temperatura de recristalización muy próxima a la ambiente. Su dureza y resistencia mecánica son bastante bajas.

 

El cinc es un metal blanco azulado, es muy sensible a la corrosión electroquímica, y es atacado por la humedad. Se emplea en procesos de galvanizado de aceros, para obtener latones y en pinturas. Las aleaciones de cinc que incorporan cobre y aluminio son fácilmente moldeables debido a su baja temperatura de fusión y a la ausencia de reacción con los crisoles y matrices de acero. Se utilizan en piezas de automóviles.

 

El plomo es muy resistente al agua, es el metal que mejor resiste al acido sulfúrico. Absorbe radiación, tienen una colabilidad excelente y se obtiene fácilmente por moldeo. Se emplean en baterías, aleado con calcio o antimonio, en soldadura aleado con estaño, en elementos de protección contra la radioactividad, o en estructuras de control sonoro. Su desventaja es su alta toxicidad.

El estaño, es muy resistente a la corrosión ambiental y a los ácidos orgánicos, por lo que en contacto con los alimentos no resulta toxico. Muy deformable en frío arriba de 15 C, pudiendo obtenerse láminas muy delgadas, de hasta 0.0025mm de espesor. Se utiliza en recubrimientos, sus elementos de aleación más importantes son cobre, plomo y antimonio, que elevan sus propiedades mecánicas. Las aleaciones de estaño también se emplean como materiales antifricción. Metal para moldeo de precisión, por su baja temperatura colada.

 

 

 

 

BIBLIOGRAFIA.

 

Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros, pág. 406-412.

http://www.uam.es/docencia/labvfmat//labvfmat/practicas/practica1/aleacion.htm.

 

 

 

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