Este documento presenta información sobre diferentes materiales no ferrosos como aluminio, magnesio, titanio, zinc, níquel, cobre y sus aleaciones. Describe las propiedades, aplicaciones y procesos de fabricación de cada material. También incluye detalles sobre la clasificación de aleaciones de cobre y latones según su composición química.

1. Marzo 2022
Materiales para Sistemas Mecánicos de
Equipos Fijos
(MFA307)
Unidad 1: Fundamento de materiales
Semana 4 Materiales no Ferrosos

2. Unidad I: Fundamento de materiales
APRENDIZAJES
ESPERADOS
CRITERIOS DE EVALUACION CONTENIDOS
1.1 Establecepropiedadesde los
materialesde elementosmecánicos
de
equiposfijos,paraprocedimientos
de mantención,de manera
responsable
y colaborativa,de acuerdoa
manuales,catálogosy normativa
vigente.
1.1.1 Reconoce las propiedades físicas,
mecánicas y tecnológicas de los materiales,
a partir de sus
aplicaciones en el mantenimiento.
1.1.2 Clasifica los materiales de elementos
mecánicos, de acuerdo a sus características
y propiedades.
1.1.3 Relaciona las propiedades de los
materiales con usos en componentes de
equipos fijos, de acuerdo a manuales y
normativa vigente.
1.1.4 Especifica las características técnicas
de materiales de elementos mecánicos, de
acuerdo las propiedades y aplicaciones en el
mantenimiento, de manera responsable y
colaborativa.
Aceros al Carbono: Clasificación de acuerdo a su
composición química y normas, propiedades, tratamientos
térmicos, aplicaciones.
Aceros Aleados: Clasificación de acuerdo a su
composición química y normas, propiedades, tratamientos
térmicos, aplicaciones.
Fundiciones: Clasificación de acuerdo a su composición
química y normas, propiedades, tratamientos térmicos,
aplicaciones.
Aleaciones livianas (Al, Ti, Mg): Clasificación de acuerdo
a su composición química y normas, propiedades,
tratamientos térmicos, aplicaciones.
Aleaciones pesadas (Cu, Zn, Ni): Clasificación de acuerdo
a su composición química y normas, propiedades,
tratamientos térmicos, aplicaciones.
Clasificación, propiedades, aplicaciones,
de polímeros, cerámicos y compuestos.

3. Materiales No ferrosos
Aleaciones y metales no ferrosos que no contienen hierro o, si lo contienen, es sólo en un
porcentaje relativamente pequeño. Son ejemplos de metales no ferrosos: aluminio, cobre, zinc,
titanio y níquel. (NO confundir con una aleación con un metal no ferroso)

4. Materiales
No Ferrosos
Aleaciones
Livianas
Al
Ti
Mg
Aleaciones
Pesadas
Cu
Zn
Ni

5. Aluminio
El aluminio puro es ligero, blando, frágil, resistente a la corrosión, posee un bajo punto de
fusión, es maleable y dúctil.
Sus aleaciones con pequeñas cantidades de cobre, manganeso, silicio, magnesio y otros
elementos presentan una gran variedad de características adecuadas a las más diversas
aplicaciones. Estas aleaciones constituyen el componente principal de multitud de
componentes de los aviones y cohetes, en los que el peso es un factor crítico
El aluminio no cambia sus características químicas
durante el reciclado. El proceso se puede repetir
indefinidamente y los objetos de aluminio se pueden
fabricar enteramente con material reciclado.

6. Magnesio
El magnesio es un metal de color y brillo semejantes a los de la plata, es maleable, poco tenaz
y ligero como el aluminio. Es inalterable en aire seco, pero es poco resistente a la corrosión en
atmosferas heladas. En estado liquido o en polvo es muy inflamable.
Las características mas notables que hacen que las aleaciones de magnesio ofrezcan interés
comercial son su poco peso, la facilidad con que se trabaja y la adaptabilidad a muchos procesos
de fabricación y montaje. Otras características que hacen que el magnesio sea muy requerido
son su buena conductividad térmica y eléctrica
El magnesio no aleado se usa en la industria metalmecánica como desoxidante para metales y
aleaciones como níquel, plata, latón y bronce.

7. Titanio
Las principales ventajas del titanio sobre otros metales, radican en la alta calidad de sus
propiedades mecánicas, físicas y químicas. Ligero, duro, resistente a la tracción, incluso a
elevadas temperaturas, el titanio es preferido para casos en los que el factor peso es
determinante o en los que el ambiente es demasiado corrosivo. Gracias a la fuerte afinidad que
tiene con el oxígeno.

8. Materiales
No Ferrosos
Aleaciones
Livianas
Al
Ti
Mg
Aleaciones
Pesadas
Cu
Zn
Ni

9. Zinc
Es un metal de color blanco azulino, a temperatura ambiente es frágil, y resistente a la corrosión
en condiciones normales, pero cuando se une el contacto con el aire húmedo se opaca al
formarse una película bicarbonatos básicos de zinc.
Los recubrimientos de zinc ejercen una activa protección catódica sobre las piezas y
elementos de hierro y acero sobre los que se aplican, pudiéndose asegurar que mientras exista
zinc remanente sobre la superficie de dichas piezas el acero base de las mismas permanecerá
inalterado

10. Níquel
El níquel aleado con otros metales se utiliza en más de 300.000 productos, haciendo parte de la
industria de la salud y la alimentación, la joyería, la industria automotriz, la fabricación de armas,
de bombas hidráulicas, los recubrimientos de metales, y la acuñación de monedas, entre otras.
Como elemento químico es conocido por sus propiedades de resistencia a la oxidación, a las
altas temperaturas y al desgaste, el níquel es uno de los elementos preferidos para el
revestimiento ornamental del hierro y el acero. Su color blanco plateado da un excelente
terminado a los metales que recubre, se deja pulir bien, es soldable, y a temperatura ambiente es
bastante resistente al aire y al agua. Dispone de cualidades magnéticas especiales y disminuye
la conductividad eléctrica.
La industria automotriz es gran consumidora de este
elemento, el acero de níquel que contiene entre 2 y 4
por ciento de níquel es utilizado en ejes, cigüeñales,
llaves, engranajes, varillas, repuestos de maquinaria,
placas para blindajes, y piezas coladas en matriz, así
como moldes de inyección a base de zinc

11. Cobre y sus Aleaciones
Desde el punto de vista físico, el cobre puro posee muy bajo límite elástico y una dureza
escasa. En cambio, unido en aleación con otros elementos adquiere características
mecánicas muy superiores, pero disminuye su conductividad.
Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las
características técnicas que se obtienen. El cobre se alea principalmente con los siguientes
elementos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si, Cd, Cr y otros en menor cuantía.
Mineral
Oxidado Lixiviación
Sulfurado Flotación

12. Cobre y sus Aleaciones

13. Atributos del cobre y sus aleaciones
Además de la resistencia mecánica,
la resistencia a la fatiga y la
conformabilidad (excelente en estos
materiales), existen otros atributos a
tener en cuenta al momento de
utilizar aleaciones base Cu:
(a) resistencia a la corrosión
(b) conductividad eléctrica
(c) conductividad térmica
(d) color
(e) facilidad de fabricación

14. Fabricación de aleaciones base cobre
Con el cobre y sus aleaciones se pueden conformar piezas con una amplia variación de
formas y dimensiones.
Para esto, se utilizan distintos procesos de fabricación, tanto a alta como a baja
temperatura, como:
• Laminado
• Extrusión
• Forja
• Estampado
• Estirado
• Otros

15. Aplicación de aleaciones base cobre
La mayoría de los países del mundo emplean aleaciones base cobre para acunar sus
monedas ya que estos materiales pueden, para fines decorativos, pulidos, texturados,
plateados o recubiertos. También pueden ensamblarse por diversos procesos
mecánicos y soldarse por procesos tradicionales (soldering y brazing). La selección del
proceso de soldadura esta gobernado por los requerimientos del servicio, además de la
configuración de la unión, el espesor de los componentes y la composición de la
aleación.

16. Clasificación de las aleaciones de cobre
La forma más común de clasificar a las aleaciones de Cu es dividirla en 6 familias:
1. Cobre: Es básicamente cobre comercialmente puro, el cual es blando y dúctil. Su
contenido de impurezas siempre es menor a 0,7%.
2. Cobre diluido (high coppers alloys): Contienen pequeñas cantidades de aleantes (Be,
Cd, Cr, Fe) y cada uno de estos muestra una solubilidad en estado sólido menor al 1% m/m.
Estos elementos modifican una o varias propiedades básicas.
Las siguientes familias, contienen uno de los cinco elementos siguientes Zn, Sn, Al, Si, Ni
como aleante primario.
3. Latones (Cu-Zn)
4. Bronces (Cu-Sn)
5. Cu-Ni (cuproníqueles)
6. Cu-Ni-Zn (alpaca, o plata alemana, o metal blanco, o plata nueva o argentán)

17. Clasificación de las aleaciones de cobre según el
elemento aleante
Aleación resistente a la
corrosión consistente en un 80%
de cobre, 10% de estaño, 9%
de antimonio y 1% de fósforo

18. Las aleaciones de cobre se clasifican de acuerdo a un sistema de designación
que comprende:
Los números C10100 al C79900 para las aleaciones conformables
Los números C80000 al C99900 para designar las aleaciones de fundición.
Esta gran diversidad y falta de sistematización se trata de resolver, mediante un sistema de
numeración unificado UNS (Unified Numbering System) acordado entre ASTM y SAE, que
poco a poco se ha ido divulgando.
Clasificación de las aleaciones de cobre

19. La clasificación más general para aleaciones conformables (wrought) y
aleaciones para moldeo (as cast)
Clasificación genérica de las aleaciones
base cobre trabajables
Clasificación genérica de las aleaciones
base cobre para moldeo
Clasificación de las aleaciones de cobre

21. Latones
Las aleaciones de Cobre con Cinc se denominan latones. Estas aleaciones tienen,
además del Zn, pequeñas cantidades de Pb, Sn o Al, elementos que tienen la
finalidad de modificar alguna propiedad del material, como ser el color, resistencia
mecánica, ductilidad, maquinabilidad, resistencia a la corrosión o una mezcla de
dichas propiedades. Las aleaciones de Cu-Zn industrialmente importantes se
encuentran comprendidas dentro de los limites de composición de 0 a 50% de Zn.

22. Latones
• Aquellas aleaciones de bajo contenido de
zinc se denominada “metal gilding”
(metal dorado) retienen la estructura α
(fcc).
• Mientras que latones alto contenido de
zinc (> 39% de Zn), tales como metal
Muntz, contienen principalmente fase β
(bcc).
• Los latones que contienen entre 32 a 39%
de Zn puedes tener una estructura duplex α
+ β, lo que hace que sea mas fácil el trabajo
en caliente y el mecanizado.
• El aumento de contenido de zinc produce
aleaciones mas fuertes y mas elásticas a
expensas de una disminución moderada de
la resistencia a la corrosión.

23. Aplicaciones de Latones
Aunque producido en todas las formas, los latones se utilizan principalmente en
forma de laminas para fabricar piezas estampadas (por ejemplo en
componentes de interruptores eléctricos) tuberías de drenaje, productos de
plomería, etc.

24. Bronces
Los bronces son aleaciones de cobre en las que el principal elemento de aleación no es
zinc, ni niquel. Aunque hay excepciones, bronces son generalmente clasificados por su
elemento de aleación en mayor cantidad.
• Bronces al estaño (Sn-Cu-P)
• Bronces al aluminio (Cu-Al)

25. Bronces al estaño (Sn-Cu-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, de gran resistencia al desgaste y al ataque de elementos ácidos. Se producen
principalmente en forma de flejes para fabricar productos eléctricos. Otros usos incluyen
fuelles resistentes a la corrosión, diafragmas y aros elásticos.
Esta Aleación se ha probado en los siguientes usos:
• Cojinetes, bocinas, casquillos, Tornillos, Sinfines, elementos de Maquinas,
campanas.
• Impulsores de bomba.
• Aro de émbolo.
• Cuerpos de bomba.
• Válvulas y piezas.
• Filttings de corriente.
• Engranes, coronas.
• Herrajes de Vapor.
• Para piezas que requieren un bronce fino.
Bronces

26. Bronces al aluminio (Cu-Al)
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.
Las aleaciones de aluminio con mayor contenido de Al (del 9 al 11% de Al), pueden ser
templadas y revenidas igual que los aceros.
Bronces

27. Bronces al aluminio (Cu-Al)
Bronces de aluminio tienen una muy amplia gama de aplicaciones. Los usos mas comunes
incluyen equipamientos marinos, ejes y componentes de bombas y de válvulas de
manejo de agua de mar, aguas acidas de minas, fluidos de proceso proveniente de
ácidos no oxidantes e industriales. La buena resistencia al desgaste de los bronces al
aluminio las convierte en una excelente opción para cojinetes de alta resistencia y maquinas-
herramientas.
Debido a que el aluminio reduce la densidad y también aumenta la resistencia, estos bronces
tienen relativamente altas relaciones resistencia-peso. Esto explica por que el bronce de
niquel-aluminio a veces sustituye a las aleaciones de Cu-Be en los cojinetes del tren de
aterrizaje de aviones
Bronces

28. Aleaciones de cobre-níquel
• Aleaciones de bajo niquel (2-4% Ni) se utilizan en forma de tiras o flejes para producir
productos electrico-electronicos, donde se necesita una buena resistencia mecánica,
estabilidad térmica, y conformabilidad.
• Las aleaciones 10% de Ni, 16% de Ni, mas hierro y cromo y 30% Ni son en su mayoría
producidas con forma de tubos para condensadores en los buques y centrales eléctricas.
Las varillas y placas son utilizadas para una variedad de productos marinos, incluyendo
válvulas, bombas y además resisten muy bien al “fouling” en cascos de buques y
plataformas petrolíferas y/o plataformas de gas en alta mar.