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METALES Y ALEACIONES EN INGENIERIA CIVIL
metales
CONCEPTO: Los metales son aquellos elementos químicos caracterizados por ser muy densos, la gran mayoría de ellos son sólidos (exceptuando el galio y el mercurio), todos ellos presentan más o menos brillo, son maleables (capacidad de hacer láminas), dúctiles (capacidad de obtener alambres e hilos), tenaces (resistencia que oponen a ser rotos, doblado, etc.) y por último, son conductores, que es la propiedad más importante de los metales.
investigacion sobre el acero. Maira MirabalMaira Mirabal
trabajo de investigación sobre el acero. VI semestre de ing civil de la UNEFA. Profesor Ángel Perez. Integrantes: Maira Mirabal, charlen Benitez, Jose Pinto. Temas: acero, caracteristicas, ventajas y desventajas, composicion, proceso de fabricacion, propiedades mecanicas y quimicas, tipos de aceros, produccion mundial, entres otros temas con sus respectivas imagenes de referencia.
El acero es una aleación de hierro y carbono en un porcentaje de este último elemento variable entre el 0,008% y 2.11% en masa de su composición.1La rama de la metalurgia que se especializa en producir acero se denomina siderurgia o acería.
El acero producido antes de la detonación de las primeras bombas atómicas es acero de bajo fondo, no contaminado por radionucleidos.
No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal duro y relativamente dúctil, con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1535 °C y punto de ebullición 2740 °C. Por su parte, el carbono es un no metal de diámetro menor (dA = 1,54 Å), blando y frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas (excepto en la forma de diamante). La difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra gracias a la diferencia en diámetros atómicos, formándose un compuesto intersticial.
La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje del carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,008 % y el 2.11%;1 a partir de este porcentaje se consideran otras aleaciones con hierro.
Cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes según su temperatura, concretamente, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita; además de la austenita (para mayor información consultar el artículo Diagrama hierro-carbono).
El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas. Sin embargo, si la aleación posee una concentración de carbono mayor del 2.11 %, se producen fundiciones,1 que son mucho más frágiles que el acero y no es posible forjarlas, sino que tienen que ser moldeadas.
Existen muchos tipos de acero en función del elemento o los elementos aleantes que estén presentes. La definición en porcentaje de carbono corresponde a los aceros al carbono, en los cuales este no metal es el único aleante, o hay otros pero en menores concentraciones. Otras composiciones específicas reciben denominaciones particulares en función de múltiples variables como por ejemplo los elementos que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales, razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o «al carbono» que además de ser los primeros fabricados y los más empleados,2 sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia».3 fuente : wikipedia :https://es.wikipedia.org/wiki/Acero
1. METALES Y ALEACIONES NO FÉRRICAS:Aunque los metales ferrosos son los más utilizados, el resto de los metales (los no
ferrosos) son cada día más imprescindibles.Los más utilizados son
COBRE: muy blando, buena conductividad eléctrica y térmica resiste bien la corrosión Se utiliza en conductores eléctricos y Tuberías y calderas así como en intercambiadores de
calor.
ALEACIONES DE COBRE Cu+Zn=latón (soporta mejor el agua y el vapor, casquillos de ajuste)
Cu+Sn=Bronce.(soporta muy bien la corrosión, depósitos de líquidos corrosivos)
ALUMINIO:elevada conductividad térmica y eléctrica. Baja densidad resistente a la oxidxación interna Ductil se puede convertir en “papel”. Se utiliza para envases, industria
aeronáutica, construcción de motores
TITANIO: Comparado con el acero, es mucho más ligero . Tiene alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica, pero es mucho más costoso l, lo cual
limita su uso industrial. Su utilización se ha generalizado con el desarrollo de la tecnología aeroespacial, donde es capaz de soportar las condiciones extremas de
frío y calor que se dan en el espacio y en la industria química, por ser resistente al ataque de muchos ácidos; asimismo, este metal tiene propiedades
biocompatibles, dado que los tejidos del organismo toleran su presencia, por lo que es factible la fabricación de muchas prótesis e implantes de este metal.
ALEACIONES FÉRRICAS: Un material es ferroso o férrico cuando su componente principal es el hierro. Normalmente posee pequeñas cantidades de C que se han incorporado en el
proceso de obtención y otros metales incorporados, para que la aleación resultante adquiera propiedades especiales. El Fe puro no presenta buenas propiedades mecánicas, por lo que tiene muy pocas
aplicaciones técnicas En la industria, el hierro se emplea aleado con carbono y otros materiales, lo que
mejora mucho sus propiedades. Así tenemos:
ACEROS Aleación Fe-C (0,10-1,76%)
FUNDICIÓN Aleación Fe –C (1,76- 5%)
No se utilizan con una mayor concentración de C porque son muy frágiles
TIPOS DE ACEROS
1. ACEROS DE CONSTRUCCIÓN Son aceros al carbono, contienen Manganeso.Son no aleados con tratamientos superficiales. (Carrocerías de
automóvil, construcciones de acero...)
2. PARTES DE MÁQUINAS Son aleados o tratados térmicamente, contienen Molibdeno o Vanadio, engranajes, palancas...
3. RESISTENTES A LA OXIDACIÓN Y CORROSIÓN Basados en la adición de Cr y Ni,
4. PARA HERRAMIENTAS Con tratamientos térmicos que proporcionan dureza, son de alta calidad, taladros, fresadoras
DE BAJAALEACIÓN ULTRARRESISTENTES Son nuevos, utilizan menos elementos de aleación (caro) y pueden hacerse placas más delgadas, vagones de tren,
vigas
2. TRATAMIENTOS TÉRMICOS DEL ACERO
Las estructuras que se han visto hasta ahora solamente se obtienen cuando el enfriamiento es muy lento. Si variamos la velocidad de enfriamiento podemos variar la estructura cristalina del metal
TEMPLE Calentamiento y enfriamiento rápido. Aumenta la dureza y la resistencia del acero.
REVENIDO Calentamiento inferior al temple y enfriamiento rápido. Elimina las tensiones generadas en el temple, mejora la tenacidad
RECOCIDO Calentamiento y enfriamiento lento. Facilita la mecanización del material
NORMALIZADO Calentamiento y enfriamiento al aire libre. Deja el material en estado normal, es previo al temple
TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS DEL ACERO
En los procesos de calentamiento y enfriamiento se añade al acero otros componentes químicos que modifican las propiedades superficiales, se modifica la dureza y la resistencia a la corrosión
CEMENTACIÓN Se aumenta la cantidad de C en la capa superficial. Piezas que deben ser resistentes al rozamiento y a los golpes
NITRURACIÓN Se incorpora N a la superficie. Piezas con propiedades mejores que con cementación (brocas, sierras, cigüeñales)
CIANURIZACIÓN Es una combinación de los anteriores
SULFINIZACIÓN Se incorporan S, N y C. Mejores propiedades que los anteriores
TRATAMIENTOS MECÁNICOS
Eliminan fisuras y cavidades internas. Puede realizarse en frío y en caliente
EN FRIO Se emplean en la obtención de chapas, hilos t cables
EN CALIENTE Los más conocidos son la forja y la extrusión. Se fabrican herramientas
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
Mejora las propiedades superficiales
METALIZACIÓN Se proyecta un metal fundido sobre la superficie. Mejora la resistencia al desgaste y la corrosión
CROMADO DURO Es un proceso electrolítico para conseguir una capa de Cr