2. NOCIONES GENERALES
* El cobre y sus aleaciones conforman uno de los mayores grupos de
aleaciones comerciales disponibles.
* Se usa mucho debido a su excelente conductividad eléctrica,
térmica, gran ductilidad, resistencia a la corrosión y buena
sodabilidad.
* Las aleaciones de cobre están constituidas por el cobre como
constituyente principal, más algún tipo de elemento químico aleante.
* Existen más de 400 aleaciones de cobre.
* Los principales elementos aleantes son: Si, Zn, As, Co, Pb, Zr, Sn,
Te, Al, Be, Mg, P, S, Nb, Ni, Cr, Fe, Ag, Mn.
3. Imagen extraída de CopperAlliance.es
EL ÁRBOL DE LAS
ALEACIONES DEL
COBRE
7. SOBRE LOS COLORES DEL COBRE
Y SU ALEACIONES
El cobre y ciertas aleaciones del cobre su utilizan con fines
decorativos, la siguiente tabla enumera la gama de colores que
pueden ser obtenidos de aleaciones de cobre estándar.
8. PROPIEDADES DEL COBRE Y SUS
ALEACIONES
Resistencia a la corrosión
* Fragilidad por hidrógeno
* Fenómeno de corrosión bajo tensión
- Cuando se utiliza en medios agresivos (ejem: amoniaco)
- Eliminar las tensiones por medio de un tratamiento térmico
-Aplicar tensiones de compresión sobre la superficie del material
-* Fenómenos de dencinzificación
-- Se acostumbra a adicionar a la aleación ciertos aleantes (Sn, As, Sb, P) los
que actuarán como inhibidores.
9.
10. ALEACIONES DE COBRE
COMERCIALMENTE PURO
* Los cobre que contienen menos del 1% de
impurezas se utilizan en aplicaciones eléctricas
por su elevada conductividad, debiendo tener
especial cuidado en el contenido en oxígeno de
los mismos, por lo que suelen utilizarse
desoxidados con fósforo.
* Algunas aleaciones se endurecen por
dispersión al adicionar pequeñas cantidades de
óxidos, fundamentalmente alúmina, lo cual
mejora la dureza de la aleación sin disminuir
significativamente la conductividad eléctrica.
* Cualquiera de estas aleaciones puede
endurecerse por deformación, consiguiendo
grandes aumentos de sus características
mecánicas con disminuciones poco relevantes
de sus prestaciones eléctricas.
11. MICROGRAFÍA
Cobre 99.9%, oxígeno 0.04%
Se observan granos de fase
alfa con presencia de maclas
debido a la deformación
plástica e inclusiones de óxido
de cobre a lo largo de la
matriz. Cuando el cobre no
está suficientemente afinado,
la presencia del CU2O,
fragiliza le metal y empeora
las propiedades mecánicas del
material. En la figura se
observan los precipitados de
CU2O alineados en la
dirección del laminado.
12. MICROGRAFÍA
Cobre 99.9%, Arsénico 0.5%
El cobre arsenical se suele
utilizar para la fabricación de
calderas, por sus buenas
propiedades de resistencia a la
corrosión. En la figura se
muestra la microestructura de
un cobre arsenical extruido y
estirado en frío, donde se
observa granos de fase algo,
con inclusiones de Cu3As
orientados en la dirección el
estiramiento
13. ALEACIONES COBRE – CINC:
LATONES
* Los latones más comunes (denominados C21000 a C28000) son aleaciones
de cobre, donde el zinc es el aleante principal.
* Aquellas aleaciones de bajo contenido de zinc, tales como la C21000,
denominada “metal gilding” (metal dorado) retienen la estructura α (fcc),
mientras que latones alto contenido de zinc (> 39% de Zn), tales como metal
Muntz (C28000), contienen principalmente fase β (bcc).
* Los latones que contienen entre 32 a 39% de Zn puedes tener una estructura
dúplex α + β, lo que hace que sea más fácil el trabajo en caliente y el
mecanizado.
* El aumento de contenido de zinc produce aleaciones más fuertes y más
elásticas a expensas de una disminución moderada de la resistencia a la
corrosión.
* Aunque producido en todas las formas, los latones se utilizan
principalmente en forma de láminas para fabricar piezas estampadas (por
ejemplo en componentes de interruptores eléctricos) tuberías de drenaje,
14. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO CU-ZN
Las aleaciones de cobre y cinc se dividen principalmente
en: latones∝ (hasta un 39%Zn) ; latones ∝ + 𝛽 (entre un
39% y un 45%Zn) y latones𝛽 (entre un 46% y un 50%Zn). En
general las aleaciones que contienen menos de un 20% de
cinc se conocen como latones rojos. Dentro de esta
denominación se incluyen el metal de dorar (5%Zn apróx)
para joyerías como imitación del oro, el bronce comercial
(10%Zn apróx) para bisutería, ferretería. Y finalmente el
latón rojo propiamente dicho (15%Zn) para embutición y
radiadores de automóvil.
• Son aleaciones de gran resistencia a la corrosión que
no sufren procesos de decinficación.
• Los latones amarillos alfa son aleaciones con un
contenido en cinc de entre 20% y un 39%, son más
dúctiles y se pueden laminar y estirar en frío.
16. MICROGRAFÍAS
Latón 70/30 (cobre 70%; cinc 30%)
Es el latón de cartuchería 70/30 uno de los más conocidos. Se emplea para
tubos, chapas finas y alambre. Como se produce por moldeo su estructura
esta formada por dendritas de fase alfa.
17. MICROGRAFÍAS
Latón 60/40 (cobre 60%; cinc 40%)
La aleación 60/40 es conocida
como Metal Muntz. De acuerdo con
el diagrama de equilibrio la
solidificación se produce a partir de
905º cuando se forman dendritas
de fase beta. A medida que se
enfría vuelve a aparecer la fase alfa
a partir de los 770ºC. En la imagen
se observa dendritas de fase alfa en
una matriz de fase beta, el tamaño
de estas placas (dendritas) está en
función de la velocidad de
enfriamiento, cuando más lenta
más gruesas serán.
18. MICROGRAFÍAS
Latón 50/50 (cobre 50%; cinc 50%)
Para esta composición química, y si la velocidad de enfriamiento es
suficientemente lenta, se obtiene una microestructura formada por granos
de fase beta. A temperatura ambiente, la fase beta retiene como máximo a
un 50% de Zn. Si se supera esta cantidad, se produce la separación en un
componente 𝛾, lo que fragiliza en gran medida la aleación.
19. MICROGRAFÍAS
Cu 60%; Zn 30%; Al 5%; Mn 2%; Fe
1.5%
Para aumentar la resistencia
mecánica de los latones pueden
añadirse pequeñas cantidades de
aluminio, manganeso o níquel que
forman solución sólida
sustituciones. Estas aleaciones se
conocen por tener bastante
resistencia a la tracción. La adición
de estos elementos genera que las
curvas del diagrama de equilibrio se
vayan hacia la izquierda. Por tanto
desde el punto de vista
microestructural no aparecen
nuevas fases.
22. BRONCES
Las aleaciones de cobre, excepto en el caso de los latones, se
conocen con el nombre genérico de bronces. Los bronces comerciales
más usuales son de estaño, berilio o silicio. Al igual que los latones,
el estaño presenta una gran cantidad de solubilidad de cobre
formando una solución sólida sustitucional.
24. MICROGRAFÍAS
Bronce de cañón (cobre 89,2%;
estaño 7%, cinc 3%, niquel 0.8%)
Las aleaciones con un contenido
de estaño entre 8 y 11% se
conoces como bronce de cañón.
Son aleaciones de gran resistencia
mecánica y buena resistencia a la
corrosión. Los dos bronces de
cañón más conocidos son el
Almirantazgo y el Americano. Su
principal aplicación es en la
industria naval y utensilios para la
ornamentación.
25. MICROGRAFÍAS
Bronces especiales (0.5% P)
También se los conoce como bronces
al fósforo, tienen excelentes
cualidades elásticas, alta resistencia a
la fatiga, excelente conformabilidad y
soldabilidad, y alta resistencia a la
corrosión. Estas aleaciones se utilizan
para fabricación de cojinetes
engranajes y piezas que deban tener
unas propiedades tribológicas
importantes. Se observa la presencia
de partículas duras de Cu3P, que
asociadas con la fase delta mejoran
26. MICROGRAFÍAS
Bronces al aluminio (aluminio 8%; manganeso
10%; hierro 3%)
Son aleaciones conocidas por su combinación
de alta resistencia y excelente resistencia a la
corrosión. Su resistencia a la fatiga por
corrosión bajo tensión superior a la de los
aceros inoxidable austeníticos. Son
fácilmente soldables y mecanizables aunque
es esencial una buena lubricación y
refrigeración para obtener la superficie bien
terminada.
Los bronces de aluminio que contiene menos
del 9,5% de Al se endurecen a través de una
combinación de endurecimiento por solución
sólida, trabajo en frío y precipitación de una
fase rica en hierro. La resistencia a la tracción
oscila entre 480 y 690 MPa, dependiendo de
la composición y el temper.
31. BIBLIOGRAFÍA
•Estructura y propiedades de las aleaciones – Cobre y sus aleaciones. Dr. Ing.
Ernesto Gustavo Maffia:
file:///C:/Users/lalme/Downloads/COBRE%20y%20SUS%20ALEACIONES.pdf
•Publicaciones e imágenes del Instituto Europeo del Cobre:
http://www.copperalliance.es/educacion/aprende-sobre-el-cobre
•Curso de fundamentos de Ciencia de los Materiales – Aleaciones para
Ingeniería (UPV): https://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm13/fcm13_3.html
•Metalografía – Capítulo 6, Metalografía del cobre y sus aleaciones. José M.
Manero Planella.
•Metalografía- Tomo II, Metalografía del cobre. Editorial MIR.
•Cobre y sus aleaciones. Presentación ppt. Julio Alberto Aguilar Schafer:
•http://biblio3.url.edu.gt/Libros/2013/cmI/12-Cobre_aleaciones.pdf
