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Ing. Fredy Llano
        M
3




                  ¿Qué se sabe?

• Definición
• Algunos tipos (nombres) de metales y aleaciones
• Propiedades
• Aplicaciones (según propiedades)
4



   Metales y aleaciones no ferrosas


   Cobre                   Bronce
  Aluminio               Duraluminio
  Magnesio                  Latón
     Zinc                  Babbitt
   Níquel                Cuproniquel
   Estaño                  Alpaca
   Titanio                Hastelloy
Metales nobles            Permalloy
                          Constatán
5




 Características generales en relación a los aceros y
                     fundiciones

Poseen mejor resistencia a la corrosión
Poseen resistencia mecánica inferior
Menor resistencia a la fluencia a alta temperatura
Mejor comportamiento a bajas temperaturas ( FCC, no
tienen transición dúctil-frágil)
6




        Aluminio y aleaciones de aluminio
La Aluminum Association (AA) designa las aleaciones de
aluminio en productos forjados o productos fundidos.

              Aleaciones de aluminio fundidas                    Aleaciones de aluminio forjadas

Designación     Elemento de aleación principal     Designación     Elemento de aleación principal

1XX.Y           Ninguno, aluminio al 99.00% min.   1XXX            Ninguno, aluminio al 99.00% min.

2XX.Y           Cobre                              2XXX            Cobre (duraluminios)

3XX.Y           Si-Mg, Si-Cu, Si-Cu-Mg             3XXX            Manganeso

4XX.Y           Silicio (siluminios)               4XXX            Silicio

5XX.Y           Magnesio                           5XXX            Magnesio

6XX.Y           No se usa
                                                   6XXX            Magnesio y silicio

7XX.Y           Zinc
                                                   7XXX            Zinc

8XX.Y           Otros elementos
                                                   8XXX            Otros elementos
9XX.Y           Otros elementos
                                                   9XXX            No se usa
7




Aplicaciones del aluminio y sus aleaciones
8




Propiedades generales del     Propiedades generales de
aluminio puro:                las aleaciones de aluminio:
Baja densidad                Mejor resistencia mecánica
Buena conducción del calor   y dureza que el aluminio
y de la electricidad          puro .
Baja resistencia mecánica    Menor ductilidad que el
Alta ductilidad              aluminio puro
                              Menor resistencia a la
                              corrosión que el aluminio
                              puro
9


         Influencia de los elementos de aleación
Elemento de Porcentaje         Característica aportada                  Desventaja asociada
  aleación      típico
     Cu     3 a 11%      - Confiere alta resistencia mecánica      - Disminuye la resistencia a la
                         - Facilita el mecanizado                     corrosión salina
                                                                   - Fragilidad en caliente
    Si     12 a 13%      - Aumenta la fluidez en la fundición      - Disminuye la maquinabilidad
                         - Reduce coeficiente de dilatación
                         - Mejora la soldabilidad
    Mg     > 8%          - Confiere alta soldabilidad              - Dificulta la fundición debido a
                         - Aumenta la resistencia a la corrosión      oxidación      y absorción de
                            en medio salino                           impurezas (Fe y otros)
                         - Posibilita tratamiento térmico de
                            aleaciones de Al-Si (mejora de las
                            características mecánicas)
    Zn     0,05 a 2,2%   - Confiere alta resistencia mecánica      - Disminuye la resistencia a la
                         - Aumenta la ductilidad                      corrosión salina
                                                                   - Fragilidad en caliente
                                                                   - Alta contracción en fundición
    Mn     0,5 a 10,7%   - Aumenta la resistencia mecánica en      - Pequeña disminución        de la
                            caliente                                  ductilidad
10



Aleaciones de aluminio
11


 Tratamiento térmico de las aleaciones de
                 aluminio
               Aleaciones forjadas
• Aleaciones termotratables
2XXX, 6XXX, 7XXX
• Aleaciones no termotratables
1XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX

               Aleaciones fundidas
• Aleaciones termotratables
2XX.X, 3XX.X, 7XX.X
• Aleaciones no termotratables
1XX.X,, 4XX.X, 5XX.X, 8XX.X
12
13


Tratamiento térmico de las aleaciones de
               aluminio
14


  Tratamiento térmico de las aleaciones de
                  aluminio
Condiciones para el tratamiento térmico de
endurecimiento
Este tratamiento recibe el nombre de endurecimiento por
precipitación (envejecimiento)
•Que haya solubilidad creciente en la aleación de un soluto
o una segunda fase a medida que la temperatura aumenta.
•Que el estado del material a alta temperatura, pueda ser
congelado cuando la aleación se enfría a temperatura
ambiente.
•Que los precipitados puedan asumir estructuras de
transición metaestables, que sean coherentes con la red
anfitrión.
15


    Tratamiento térmico de las aleaciones de
                    aluminio
Etapas
• Recocido por disolución (1)
• Temple (2)
• Precipitación del exceso de soluto o fase (3 a y b)
16
17


Tratamiento térmico de las aleaciones de
                aluminio




 Tratamiento térmico de precipitación -envejecimiento-
18


Tratamiento térmico de las aleaciones
             de aluminio
19
20


Tratamiento térmico de las aleaciones de
                aluminio
21


Tratamiento térmico de las aleaciones de
                aluminio
22


Tratamiento térmico de las aleaciones de
                aluminio
23




Cobre y aleaciones de cobre
24

Designación del cobre y sus aleaciones
25



Principales aleaciones de cobre
Latones (Cu-Zn)
26



             Principales aleaciones de cobre
                     Latones (Cu-Zn)
Latones forjados
• Latones (Cu-Zn)
• Latones al plomo (Cu-Zn-Pb)
• Latones al estaño (Cu-Zn-Sn)


Latones fundidos
• Latones Cu-Sn-Zn (latones cobrizos, semicobrizos y amarillos)
• Bronce manganésico (latones ordinarios de alta resistencia)
• Bronce manganésico al plomo (latones ordinarios de alta resistencia
  al plomo)
• Aleaciones Cu-Zn-Si (latones al silicio)
27

          Principales aleaciones de cobre
                  Latones (Cu-Zn)
Latones amarillos alfa: 20 a 36% de Zn
• Latón para cartuchos (70-30)
• Latón amarillo (65-35)
• Latón admiralty (71Cu-28Zn-1Sn) (aplicaciones marinas)
• Latón alumínico (76Cu-22Zn-2Al)


Latones rojos: 5 a 20% Zn
• Oropel (95-5)
• Bronce comercial (90-10)
• Latón rojo (85-15)
• Latón bajo (80-20)


Metal Muntz (latón α+β) 60-40
28



            Principales aleaciones de cobre
                    Bronces (Cu-X)
Se designan bronces a todas las aleaciones de cobre cuyo elemento de
aleación principal no sea el estaño ni el níquel.
29



Principales aleaciones de cobre
Bronces (Cu-X)
30



Principales aleaciones de cobre
        Bronces (Cu-X)
31



                         Aleaciones de cobre
                       tratables térmicamente
                          por precipitación

• Bronces al berilio
• Bronces al aluminio
• Cobre – níquel- silicio
• Cobre – níquel – fósforo
• Cobre al cromo
• Cromo al zirconio
32

        Otras aleaciones no ferrosas tratables
                        térmicamente
Titanio
• Alfa (no tratables)
• Alfa- beta (tratable)
• Beta (tratable)
Níquel
Aleaciones de níquel
•Con cobre: monel (R, K, H, S)
             Constantán
•Con otros elementos (Fe, Si, Mo, Cu, Cr, Al, Co): Hastelloys (A, C,
D), Inconel, Nichrome, Illium, Permalloy, Alnico, Waspalloy (motores a
reacción)
33

Bibliografía
• SMITH, William F. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, 3 Ed. Mc
    Graw –Hill, 1998.

• ASKELAND, Donald R. Ciencia e ingeniería de los materiales. 3 Ed. International
    Thomson, 1998.

• CALLISTER, William D, Jr. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los materiales, Mc
    Graw Hill.

• VALENCIA, Giraldo Asdrúbal. Tecnología del tratamiento térmico de los metales. 2 Ed.
    U de A, 1992.

• APRAIZ, Barreiro José. Tratamientos térmicos de los aceros. 8 Ed. Dossat,1985.
•
• AVNER, Sydney. Introducción a la metalurgia física. 2 Ed. Mc Graw-Hill. 1988
•
• PERO-SANZ ELORZ. José Antonio. Aceros, metalurgia física, selección y diseño.1 Ed.
    Dossat, 2004.


Webgrafía
•   www.jjjtrain.com/vms/library.html

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  • 2.
  • 3. 3 ¿Qué se sabe? • Definición • Algunos tipos (nombres) de metales y aleaciones • Propiedades • Aplicaciones (según propiedades)
  • 4. 4 Metales y aleaciones no ferrosas Cobre Bronce Aluminio Duraluminio Magnesio Latón Zinc Babbitt Níquel Cuproniquel Estaño Alpaca Titanio Hastelloy Metales nobles Permalloy Constatán
  • 5. 5 Características generales en relación a los aceros y fundiciones Poseen mejor resistencia a la corrosión Poseen resistencia mecánica inferior Menor resistencia a la fluencia a alta temperatura Mejor comportamiento a bajas temperaturas ( FCC, no tienen transición dúctil-frágil)
  • 6. 6 Aluminio y aleaciones de aluminio La Aluminum Association (AA) designa las aleaciones de aluminio en productos forjados o productos fundidos. Aleaciones de aluminio fundidas Aleaciones de aluminio forjadas Designación Elemento de aleación principal Designación Elemento de aleación principal 1XX.Y Ninguno, aluminio al 99.00% min. 1XXX Ninguno, aluminio al 99.00% min. 2XX.Y Cobre 2XXX Cobre (duraluminios) 3XX.Y Si-Mg, Si-Cu, Si-Cu-Mg 3XXX Manganeso 4XX.Y Silicio (siluminios) 4XXX Silicio 5XX.Y Magnesio 5XXX Magnesio 6XX.Y No se usa 6XXX Magnesio y silicio 7XX.Y Zinc 7XXX Zinc 8XX.Y Otros elementos 8XXX Otros elementos 9XX.Y Otros elementos 9XXX No se usa
  • 7. 7 Aplicaciones del aluminio y sus aleaciones
  • 8. 8 Propiedades generales del Propiedades generales de aluminio puro: las aleaciones de aluminio: Baja densidad Mejor resistencia mecánica Buena conducción del calor y dureza que el aluminio y de la electricidad puro . Baja resistencia mecánica Menor ductilidad que el Alta ductilidad aluminio puro Menor resistencia a la corrosión que el aluminio puro
  • 9. 9 Influencia de los elementos de aleación Elemento de Porcentaje Característica aportada Desventaja asociada aleación típico Cu 3 a 11% - Confiere alta resistencia mecánica - Disminuye la resistencia a la - Facilita el mecanizado corrosión salina - Fragilidad en caliente Si 12 a 13% - Aumenta la fluidez en la fundición - Disminuye la maquinabilidad - Reduce coeficiente de dilatación - Mejora la soldabilidad Mg > 8% - Confiere alta soldabilidad - Dificulta la fundición debido a - Aumenta la resistencia a la corrosión oxidación y absorción de en medio salino impurezas (Fe y otros) - Posibilita tratamiento térmico de aleaciones de Al-Si (mejora de las características mecánicas) Zn 0,05 a 2,2% - Confiere alta resistencia mecánica - Disminuye la resistencia a la - Aumenta la ductilidad corrosión salina - Fragilidad en caliente - Alta contracción en fundición Mn 0,5 a 10,7% - Aumenta la resistencia mecánica en - Pequeña disminución de la caliente ductilidad
  • 11. 11 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio Aleaciones forjadas • Aleaciones termotratables 2XXX, 6XXX, 7XXX • Aleaciones no termotratables 1XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX Aleaciones fundidas • Aleaciones termotratables 2XX.X, 3XX.X, 7XX.X • Aleaciones no termotratables 1XX.X,, 4XX.X, 5XX.X, 8XX.X
  • 12. 12
  • 13. 13 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio
  • 14. 14 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio Condiciones para el tratamiento térmico de endurecimiento Este tratamiento recibe el nombre de endurecimiento por precipitación (envejecimiento) •Que haya solubilidad creciente en la aleación de un soluto o una segunda fase a medida que la temperatura aumenta. •Que el estado del material a alta temperatura, pueda ser congelado cuando la aleación se enfría a temperatura ambiente. •Que los precipitados puedan asumir estructuras de transición metaestables, que sean coherentes con la red anfitrión.
  • 15. 15 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio Etapas • Recocido por disolución (1) • Temple (2) • Precipitación del exceso de soluto o fase (3 a y b)
  • 16. 16
  • 17. 17 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio Tratamiento térmico de precipitación -envejecimiento-
  • 18. 18 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio
  • 19. 19
  • 20. 20 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio
  • 21. 21 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio
  • 22. 22 Tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio
  • 24. 24 Designación del cobre y sus aleaciones
  • 25. 25 Principales aleaciones de cobre Latones (Cu-Zn)
  • 26. 26 Principales aleaciones de cobre Latones (Cu-Zn) Latones forjados • Latones (Cu-Zn) • Latones al plomo (Cu-Zn-Pb) • Latones al estaño (Cu-Zn-Sn) Latones fundidos • Latones Cu-Sn-Zn (latones cobrizos, semicobrizos y amarillos) • Bronce manganésico (latones ordinarios de alta resistencia) • Bronce manganésico al plomo (latones ordinarios de alta resistencia al plomo) • Aleaciones Cu-Zn-Si (latones al silicio)
  • 27. 27 Principales aleaciones de cobre Latones (Cu-Zn) Latones amarillos alfa: 20 a 36% de Zn • Latón para cartuchos (70-30) • Latón amarillo (65-35) • Latón admiralty (71Cu-28Zn-1Sn) (aplicaciones marinas) • Latón alumínico (76Cu-22Zn-2Al) Latones rojos: 5 a 20% Zn • Oropel (95-5) • Bronce comercial (90-10) • Latón rojo (85-15) • Latón bajo (80-20) Metal Muntz (latón α+β) 60-40
  • 28. 28 Principales aleaciones de cobre Bronces (Cu-X) Se designan bronces a todas las aleaciones de cobre cuyo elemento de aleación principal no sea el estaño ni el níquel.
  • 29. 29 Principales aleaciones de cobre Bronces (Cu-X)
  • 30. 30 Principales aleaciones de cobre Bronces (Cu-X)
  • 31. 31 Aleaciones de cobre tratables térmicamente por precipitación • Bronces al berilio • Bronces al aluminio • Cobre – níquel- silicio • Cobre – níquel – fósforo • Cobre al cromo • Cromo al zirconio
  • 32. 32 Otras aleaciones no ferrosas tratables térmicamente Titanio • Alfa (no tratables) • Alfa- beta (tratable) • Beta (tratable) Níquel Aleaciones de níquel •Con cobre: monel (R, K, H, S) Constantán •Con otros elementos (Fe, Si, Mo, Cu, Cr, Al, Co): Hastelloys (A, C, D), Inconel, Nichrome, Illium, Permalloy, Alnico, Waspalloy (motores a reacción)
  • 33. 33 Bibliografía • SMITH, William F. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, 3 Ed. Mc Graw –Hill, 1998. • ASKELAND, Donald R. Ciencia e ingeniería de los materiales. 3 Ed. International Thomson, 1998. • CALLISTER, William D, Jr. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los materiales, Mc Graw Hill. • VALENCIA, Giraldo Asdrúbal. Tecnología del tratamiento térmico de los metales. 2 Ed. U de A, 1992. • APRAIZ, Barreiro José. Tratamientos térmicos de los aceros. 8 Ed. Dossat,1985. • • AVNER, Sydney. Introducción a la metalurgia física. 2 Ed. Mc Graw-Hill. 1988 • • PERO-SANZ ELORZ. José Antonio. Aceros, metalurgia física, selección y diseño.1 Ed. Dossat, 2004. Webgrafía • www.jjjtrain.com/vms/library.html