Este documento clasifica y describe los principales materiales metálicos. Los metales se dividen en férricos (como el hierro y el acero) y no férricos (como el cobre, aluminio y titanio). El acero se obtiene del mineral de hierro en un alto horno y luego se modifica su contenido de carbono. Los diagramas de fases muestran las diferentes estructuras que forman los metales al solidificarse.
6. FUNDICIONES
● Son materiales férricos con un contenido de carbono entre un 1,67% y 6,67%. (2,5% - 4,5% en la práctica)
● Características:
– Son fácilmente fusibles y se utilizan para obtener piezas por moldeo.
– No son dúctiles ni maleables.
– Punto de fusión mas bajo que los aceros.
– Mayor resistencia a la oxidación que los aceros.
– Fragilidad que aumenta con el contenido de carbono.
– Más barato que el acero.
● Aplicaciones:
– Piezas obtenidas por moldeo, (bancos, farolas, rejas, tapas de alcantarilla,...)
10. TIPOS DE ACEROS
● De bajo contenido de carbono
(<0,3%)alambre, perfiles, tornillos, tuercas,
● De medio contenido de carbono (0,3
-0,7%)carriles, ejes, engranajes y partes que
requieran alta resistencia y dureza moderada.
● De alto contenido de carbono (mas de
0.7%)herramientas de corte: brocas, sierras y
herramientas de resistencia a la abrasión
● Acero inoxidable. Acero aleado con cromo
(mínimo 12%). Le da al acero un aspecto
brillante, resistencia a la oxidación y a la
corrosión. También suele llevar niquel.
● Hojalata: Lámina plana de acero recubierta de
estaño, que le da resistencia a la corrosión.
(Botes metálicos de alimentos)
Animación sobre el ciclo del acero, con cuestionario
13. ALEACIONES DEL COBRE: BRONCE
● Aleación de cobre y estaño (del 3 al 20%):
– Posee la resistencia a la corrosión de ambos metales.
– Mucho más duro y fuerte que cualquiera de los dos por separado
● Aplicaciones:
– Timbres, campanas
– Engranajes, cojinetes
– Elementos decorativos, estatuas...
14. ALEACIONES DEL COBRE: LATÓN
● Aleación de cobre y zinc (del 3 al 20%):
– Color amarillo brillante, muy parecido al oro.
– Más duro que el cobre y resistente a la corrosión
● Aplicaciones:
– Bisutería, imitaciones de oro
– Engranajes y diversas piezas mecánicas
– Elementos constructivos en barcos, armamento,...
– Elementos decorativos, instrumentos musicales,..
16. ALUMINIO
● Metal decolor plateado, muy ligero ypocoresistente. Se obtienede la bauxita.
● Buen conductor y muy dúctil ymaleable
● Resistente a lacorrosión.
● Aplicaciones:
–En cables eléctricos de mucha longitud como sustituto del cobre, por su poco peso.
–Utensilios de cocina, envolver alimentos, …
–Se alea con otros metales que le dan resistencia
18. ALEACIONES, DIAGRAMA DE FASES
Cuando se solidifica un metal puro se obtiene una curva de enfriamiento en la que se produce el cambio de fase a
temperatura constante. Sin embargo, en la solidificación de una aleación el cambio de fase se produce entre un
margen de temperaturas.
Si se analiza cómo solidifican la mezcla de los dos mismos componentes en distintas proporciones tendremos una
serie de gráficas como las siguientes:
Se hace una gráfica en
la que el eje x indique
composiciones y el eje y
sea de temperaturas, y
se van colocando los
puntos de inicio y de
final de solidificación
para las distintas
proporciones.
19. ALEACIONES, DIAGRAMA DE FASES
Estos diagramas
permiten saber a
que temperatura
debe calentarse los
metales para que
se fundan o que
porcentaje de cada
uno de los
componentes
tenemos a una
determinada
temperatura.
20. ALEACIONES, DIAGRAMAS DE FASES,
LEY DE LA PALANCA
En un diagrama de fases, para una determinada concentración y temperatura se
puede conocer la cantidad de componente en estado sólido y la cantidad de
componente en estado líquido con la llamada ley de la palanca
21. DIAGRAMA DE FASES PARA COMPONENTES INSOLUBLES EN
ESTADO SÓLIDO.
●Eldiagramadeladiapositivaanteriorcorrespondeaaleacionescuyosátomossontotalmentecompatiblesenestadosólido,razónporlacualsellamansolucionessólidas.Eselcasodealeacionesenqueambosmetalestienenlamismaredcristalina(átomosordenadosdelamismaforma)yademásuntamañoatómicosimilar.
●
Otraformadistintadediagramasedacuandoloscomponentessoninsolublesenestadosólidoporquesusátomostienentamañosmuydistintos.Primerosehacesólidoelquetienemayortemperaturadefusiónydespuéselotrometal.
Lo normal es que las aleaciones que muestran
insolubilidad entre sus componentes forman una estructura
denominada eutéctica, en la cual los átomos de los dos
componentes se colocan en capas. Además, las
aleaciones eutécticas solidifican a una temperatura
constante (como si fuera una sustancia pura) e inferior a
las temperaturas de ambos constituyentes.
Las eutécticas tienen dos fases, pues las láminas
alternas son zonas homogéneas diferenciadas
entre sí, como puede comprobarse en la
micrografía
22. DIAGRAMA DE FASES PARA COMPONENTES INSOLUBLES EN
ESTADO SÓLIDO.
● En los metales puros A y B la solidificación
se produce a temperatura constante: linea
horizontal en los diagramas de
enfriamiento.
● A medida que se aumenta el porcentaje de
metal B en A la temperatura a la que se
inicia la solidificación,Ti,disminuye.
● Lo mismo puede apreciarse cuando lo que
hacemos es agregar metal A al metal puro
B
● Habrá una aleación en la que la
temperatura de solidificación sea mínima
(45%A-55%B en nuestro esquema)
● La linea de Liquidus mostrará un mínimo
para esa aleación: ese mínimo es el
punto eutéctico.
● La zona plana que presentan los
diagramas de enfriamiento de las
aleaciones intermedias corresponde con la
temperatura del punto eutéctico, TE, se
denomina temperatura eutéctica y es
constante para todas las concentraciones.
24. DIAGRAMA DE FASES HIERRO-CARBONO
●Representalasdiferentesfasesquesepresentanenlaaleacióndeestosdoscompuestos.Sóloserepresentahastaquesellegaal6,67%decarbonoyaqueconestaconcentraciónseformauncompuestoFe3C,carburodehierroocementita,quenotienepropiedadesmetálicasyquenoseutilizaindustrialmente.
●Elhierroconelcarbonoformadiferentesestructurasenestadosólido(constituyentes)queson,diferentesformasdecombinarseelhierroconelcarbono,queesloquedalugaralasdiferentespropiedadesmecánicas:.
–Ferrita,ohierroα
–Austinitaohierroγ
–Cementita
●Enestediagramaobservamos:
–Lalíneadeliquidus,líneaAEC.
–Lalíneadesolidus,líneaABEF
25. DIAGRAMA DE FASES HIERRO-CARBONO
●Representalasdiferentesfasesquesepresentanenlaaleacióndeestosdoscompuestos.Sóloserepresentahastaquesellegaal6,67%decarbonoyaqueconestaconcentraciónseformauncompuestoFe3C,carburodehierroocementita,quenotienepropiedadesmetálicasyquenoseutilizaindustrialmente.
●Elhierroconelcarbonoformadiferentesestructurasenestadosólido(constituyentes)queson,diferentesformasdecombinarseelhierroconelcarbono,queesloquedalugaralasdiferentespropiedadesmecánicas:.
–Ferrita,ohierroα
–Austinitaohierroγ
–Cementita
●Enestediagramaobservamos:
–Lalíneadeliquidus,líneaAEC.
–Lalíneadesolidus,líneaABEF
26. DIAGRAMA HIERRO-CARBONO
En la solidificación aparece una
solución sólida llamada austenita para
proporciones inferiores al 1,76% de
carbono, y con un 4,30% se crea un
eutéctico llamado ledeburita. Ésto
provoca la primera clasificación del
sistema hierro-carbono: se habla de
aceros si la proporción de carbono es
inferior a 1,76%, y de fundiciones para
proporciones entre 1,76 y 6,67%.
La austenita también se llama hierro-γ, sus
átomos cristalizan de forma que en su interior
admite átomos de carbono. Pero cuando se
contrae la red al disminuir la temperatura, se
expulsa el carbono sobrante en forma de
cementita. Cuando la temperatura baja hasta 723°
el hierro sufre un cambio alotrópico (en la
colocación de sus átomos) de forma que no
acepta apenas átomos de carbono en su seno;
entonces el hierro se denomina ferrita o hierro-α.
28. TRASFORMACIONES ESTRUCTURALES EN LOS ACEROS
Si enfriamos
muestras de
aceros con
diferentes
concentraciones
de carbono, los
constituyentes que
se obtienen varían
y las propiedades
mecánicas
también.
En las
microfotografías
se puede ver el
aspecto.
