Metales
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Ing. Beliana de Cabello
METALES
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICAANTONIO JOSE DE SUCREVICERRECTORADO “LUIS CABALLERO MEJIAS”NÚCLEO CHARALLAVE
Tabla Periódica
Características Sus electrones más externos en un
átomo neutro son cedidos fácilmente.› Conductividad eléctrica› Conductividad Térmica› Brillo› Maleabilidad
Limitaciones Blandos Propensos a la corrosión
La mayor parte de los materiales metálicos comúnmente usados son mezclas de dos o más metales elementales.
Aleación
Mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con elementos no metálicos, obtenida a temperaturas superiores a su punto de fusión.
ALEACION
ES FERROSAS
Las aleaciones ferrosas son las sustancias que tienen al hierro como su principal metal y han sufrido un proceso metalúrgico.
ALEACION
ES FERROSAS
Incluyen:
•Aceros al carbono•Aceros aleados•Aceros de herramientas•Aceros inoxidables•Hierros fundidos
ACEROS El acero es la aleación de hierro y
carbono donde el carbono no supera el 2% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%
Diagrama Hierro Carbono El diagrama Hierro Carbono es una
gráfica que representa las fases y estados en las que se encuentran dichas aleaciones para una temperatura y composición dadas.
Es importante su estudio debido a los importantes cambios en las propiedades mecánicas que pueden producirse por las transformaciones del estado sólido.
Diagrama Hierro CarbonoVista general
Líquido
Sólido
Punto de Fusión del Hierro puro
1538ºC
Diagrama Hierro Carbono
ACER
OS
FUN
DICI
ON
ES
Diagrama Hierro Carbono
ACER
OS
HIP
OEU
TECT
OID
ES
ACER
OS
HIP
EREU
TECT
OID
ES
Diagrama Hierro Carbono1. Líquido2. Líquido + Fase 3. Líquido + Fase 4. Fase 5. Fase + Fase 6. Fase 7. Fase + Fe3C8. Fase α + Fase 9. Fase α10.Fase α + Fe3C11.Líquido + Fe3C
FasesFerrita (Fase α):
Es una solución sólida intersticial de carbono en la red cristalina del hierro BCC.
En esta fase el Carbono alcanza su máxima solubilidad de un 0.025% a 723ºC.
Se caracteriza por una baja resistencia mecánica.
FasesAustenita (Fase )
Este es el constituyente más denso de los aceros, también conocida como Hierro Gamma (), es una solución sólida intersticial de carbono en la red cristalina del hierro FCC.
Presenta mucha mayor solubilidad sólida para el carbono que la Ferrita. Su máxima solubilidad es del 2% a 1100ºC y disminuye a 0.8 a 723ºC
Cementita (Fe3C)
No constituye una FASE, es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso.
Cristaliza formando un paralelepípedo ortorrómbico de gran tamaño.
Es el constituyente más duro y frágil de los aceros,
FasesHierro (Fase )
Es una solución sólida intersticial de carbono en la red cristalina del hierro con celda BCC.
La máxima solubilidad sólida es de 0.1% a 1450ºC. esta fase sólo está presente a altas temperaturas y no se encuentra presente en los aceros a temperatura ambiente por lo que tiene poca importancia a nivel industrial.
REACCIONES Peritéctica Eutéctica Eutectoide
REACCIÓN PERITÉCTICA
Esta reacción ocurre al 0.18% de Carbono a 1450ºC
Líquido Líquido Líquido
REACCIÓN EUTECTICA
Esta reacción ocurre al 4% de Carbono a 1100ºC
CFeLíquido 3
REACCIÓN EUTECTOIDE
Esta reacción ocurre al 0.8% de Carbono a 723ºC
CFeLíquido 3
+ Fe3C
Tratamientos Térmicos en Aceros
Recocido Templado Revenido Normalizado
RECOCIDO Consiste básicamente en un
calentamiento hasta una temperatura que permite obtener plenamente la fase estable (Austenitización) seguido de un enfriamiento tan lento como para que se desarrollen todas las reacciones completas.
RECOCIDOCon este tratamiento se logra: Aumentar la elasticidad Disminuir la dureza facilitando el
mecanizado de las piezas Eliminar la acritud que produce el
trabajo en frío. Eliminar las tensiones internas.
RECOCIDO
TEMPLADOEs un tratamiento térmico al que se somete al acero, concretamente a piezas o masas metálicas ya conformadas en el mecanizado, para aumentar su dureza, resistencia a esfuerzos y tenacidad.
TEMPLADOEl proceso se lleva a cabo calentando el acero en el cual la Ferrita se convierte en Austenita, después la masa metálica es enfriada rápidamente. Se pretende la obtención de una estructura totalmente Martensítica. Después del temple siempre se suele hacer un revenido.
TEMPLADO
¿Qué es la Martensita?Martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en Ferrita. Se obtiene por enfriamiento rápido de la Austenita en los aceros. Se presenta en forma de agujas y cristaliza en el Sistema Tetragonal
Ensayo Jominy
Ensayo Jominy
REVENIDOEs un tratamiento térmico que sigue al de templado del acero. Tiene como fin reducir las tensiones internas de la pieza originadas por el temple o por deformación en frío.
REVENIDO
Mejora las características mecánicas:
Reduciendo la fragilidad Disminuyendo ligeramente la dureza.
REVENIDO
NORMALIZADO Tiene por objeto dejar un material en
estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se afina el grano disminuyendo su tamaño medio y consiguiendo al mismo tiempo mayor uniformidad en ese tamaño. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido
NORMALIZADO
ALEACIONES NO FÉRREAS
Las aleaciones no férreas tienen grandes diferencias entre sí:
Temperaturas de fusión. Resistencias mecánicas. Densidades Peso Costo
Aleaciones de AluminioEl aluminio es el segundo metal más abundante sobre la tierra Las aleaciones de aluminio se conocen por su baja densidad (2.7 g/cm3) que corresponde a una tecera parte de la densidad del acero aproximadamente y que es un factor clave de la popularidad de los materiales no metálicos.
Aleaciones de AluminioVentajas
Resistencia a la corrosión Conductividad eléctrica Conductividad térmica Comportamiento no magnético Fácil fabricación Fácil reciclado Apariencia Costo
Aleaciones de AluminioDesventajas
Falla por fatiga incluso en bajos esfuerzos. Temperatura de fusión relativamente
baja. Baja dureza lo que lleva a una mala
resistencia al desgaste.
Aleaciones de Cobre Desde el punto de vista físico, el cobre
puro posee muy bajo límite elástico y una dureza escasa.
El cobre no aleado se usa en abundancia por su:› Conductividad eléctrica, › Resistencia a la corrosión, › Buen procesado › Costo relativamente bajo.
Aleaciones de Cobre› El cobre unido en aleación con otros
elementos adquiere características mecánicas muy superiores.
› Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas.
LatónTambién conocido como cuzin, es una aleación de cobre, zinc (Zn) y, en menor proporción, otros metales.
Latón El latón es más duro que el cobre, pero
fácil de mecanizar, grabar y fundir Es resistente a la oxidación, a las
condiciones salinas Es dúctil, por lo que puede laminarse
en planchas finas. Su maleabilidad varía según la
composición y la temperatura.
BronceSon aleaciones en cuya composición predominan el cobre y el estaño (Sn) y son conocidas desde la antigüedad
Bronce Es de mejor calidad que el latón, pero más
difícil de mecanizar y más caro. El bronce se emplea especialmente en
aleaciones conductoras del calor Algunas aleaciones de bronce se usan en
uniones deslizantes Se usa en aplicaciones donde se requiere
alta resistencia a la corrosión En algunas aplicaciones eléctricas es
utilizado en resortes.
AlpacaTambién llamada plata alemana es una aleación de cobre, níquel (Ni) y zinc (Zn). en una proporción de 50-70% de cobre, 13-25% de níquel, y del 13-25% de zinc.
Alpaca Sus propiedades varían en función de la
proporción de los elementos en su composición
Si se les añaden pequeñas cantidades de aluminio o hierro, constituyen aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosión marina.
Se consigue una buena resistencia a la corrosión
Buenas cualidades mecánicas.
Aleaciones de TitanioSon aleaciones relativamente nuevas que poseen una extraordinaria combinación de propiedades. El metal puro tiene una relativamente baja densidad (4.5 g/cc) y alto punto de fusión (1668ºC) y alto modulo elástico. Las aleaciones de titanio son extremadamente fuertes y altamente dúctiles y fácilmente forjadas y maquinadas.
Aleaciones de Titanio La principal limitación del titanio es su reactividad química con otros materiales a elevadas temperaturas, Esto hace necesario el desarrollo de técnicas no convencionales de refinado, fusión y colado. Consecuentemente las aleaciones de titanio son muy costosas.
Aleaciones de TitanioEntre sus propiedades destacan: A temperatura ambiente la resistencia
a la corrosión del titanio es inusualmente alta.
Son virtualmente inmunes al ambiente marino, y una amplia variedad de ambientes industriales..
Buenas propiedades a altas temperaturas Excelentes propiedades mecánicas
Aleaciones de Titanio