Tema: ALEACIONES FERREAS

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ALEACIONES FÉRREAS DE SOLIDIFICACIÓN RÁPIDA

En las dos últimas décadas se han obtenido a nivel comercial diversas aleaciones férreas de este tipo. El diseño de estas aleaciones estaba asociado originalmente a la búsqueda de composiciones eutécticas, que permitían enfriar hasta una temperatura de transición vitrea con velocidades de temple alcanzables.

ALEACIONES NO FÉRREAS

Se incluyen en esta sección aquellos metales y aleaciones cuya base no es el hierro, pero que tampoco se clasifican como metales ligeros por no poseer baja densidad.

COBRE Y ALEACIONES DE COBRE

El cobre posee una densidad de 8.93 g/cm3 y una temperatura de fusión de1083 °C. La conductividad eléctrica es excelente (100 por ciento IACS para el cobre recocido), y se puede mejorar mediante procesos de afino, lo que hace de las aleaciones de cobre un material idóneo para la fabricación de cables eléctricos.

Así mismo, su excelente conductividad térmica permite su uso en radiadores o cambiadores de calor.Es fácilmente soldable. El cobre muestra una excelente resistencia a la corrosión en agua de mar y otros ambientes corrosivos, aunque es atacado por los halógenos en húmedo. Siempre está recubierto de una capa protectora de óxido, que crece con la temperatura y puede llegar a descamarse. Al oxidarse, se cubre de una pátina verdosa, y esta coloración hace que se emplee en ocasiones por motivos decorativos en arquitectura.

Los latones son aleaciones de cobre en las que el cinc es el soluto por sustitución predominante. El intervalo de solidificación es muy pequeño, por lo que suelen obtenerse por moldeo. Hay al menos tres familias de latones. Los latones a, con un contenido en cinc inferior al 40 por ciento y red fcc, específicos para trabajo en frío. Se utilizan en bisutería, tuberías, instrumentos musicales, monedas, o en arquitectura. La conductividad térmica y eléctrica disminuye al aumentar el contenido en cinc, al tiempo que aumenta la resistencia y empeora el comportamiento a corrosión. La máxima maleabilidad se alcanza con un 30 por ciento de Zn (latón de cartuchería). El latón con un 15 por ciento de Zn tiene un color muy parecido al oro.

Los bronces son principalmente aleaciones cobre-estaño que industrialmente llevan además otros elementos de aleación, como P, Pb, Ni y Zn. La resistencia atracción del cobre mejora hasta un máximo en tomo al 20 por ciento en Sn; la aparición de la fase

Los cuproaluminios (o bronces al aluminio) son aleaciones Cu-Al, con contenido en Al del 5 al 11 por ciento, que combinan buenas propiedades mecánicas con una buena resistencia a la corrosión, principalmente intergranular. Porcentajes de Al superiores al 8 por ciento los hacen tratables térmicamente. Son criogénicos, y también permiten trabajar a alta temperatura (hasta 400 °Q , manteniendo sus propiedades. Se emplean en forja y en moldeo. En la industria naval están sustituyendo a los latones.

En los cuproberilios, la adición berilio entre un 0.4 y un 2 por ciento (la más típica) y tratamientos térmicos de solución y maduración posterior (con posibilidad de incorporar una etapa intermedia de acritud), permiten obtener las aleaciones más resistentes de cobre, con resistencias a tracción de hasta 1400 MPa, comparables a los aceros de alta resistencia. Se añade Co para mejorar el tratamiento térmico.

Además, se comportan muy bien a corrosión y tienen un bajo módulo elástico. Se emplean en resortes o muelles de precisión, en matrices de embutición y moldeo, o para electrodos de soldadura. El principal inconveniente es su alto precio.

NÍQUEL Y ALEACIONES BASE NÍQUEL

El níquel, con una red fcc que lo hace fácilmente deformable, posee un excelente comportamiento a corrosión y oxidación a alta temperatura. Tiene buena resistencia mecánica a altas temperaturas y alta conductividad eléctrica, y se emplea en equipos eléctricos y electrónicos. En el Capítulo 18 se estudiarán las propiedades magnéticas de las aleaciones de níquel.

La posibilidad de solubilidad total entre el níquel y el cobre (véase la Figura 9.9) permite obtener aleaciones en las que se aproveche el mecanismo de endurecimiento por solución sólida.

SUPERALEACIONES

Las condiciones más críticas a las que se puede someter un material serían cargas elevadas, alta temperatura y un ambiente agresivo. La temperatura modifica las características del material que afectan a su comportamiento en servicio y, por tanto, a su vida útil. Además, a temperatura elevada pueden presentarse fenómenos que no se producen cuando el material trabaja a temperatura ambiente.

Las super aleaciones base níquel presentan una de las mejores relaciones propiedades estructura de todas las superaleaciones en el rango de temperaturas entre 650 y 1100°C. Poseen buena resistencia a tracción a elevada temperatura, resistencia a rotura por fluencia hasta 5000 horas, resistencia a la oxidación en caliente y resistencia a fatiga térmica a altos y bajos ciclos, con el fin de asegurar entre 20 000 y 50 000 horas de vida. La red fcc del níquel desempeña un papel importante en las propiedades a alta temperatura.

ALEACIONES DE CINC, PLOMO Y ESTAÑO

El cinc, plomo y estaño son metales pesados y con un bajo punto de fusióa Además, poseen una temperatura de recristalización muy próxima a la ambiente (por lo que no endurecen por acritud). Su dureza y resistencia mecánica son bastante bajas.

EL cinc es un metal blanco azulado, con red hcp, que presenta fluencia a temperatura ambiente. Es muy sensible a la corrosión electroquímica, y es atacado por la humedad. Se emplea en procesos de galvanizado de aceros para obtener latones y en pinturas (óxidos).

El plomo fue desarrollado por sus propiedades químicas, no por las mecánicas (con una estructura fcc, es muy deformable con cargas bajas y presenta fluencia a temperatura ambiente). Es muy resistente al agua (las cañerías de plomo instaladas por los romanos en los baños públicos en Bath, Inglaterra, hace casi 2000 años todavía se usan). Es el metal que mejor resiste al ácido sulfúrico.

EL estaño, metal que funde a 231 °C, es muy resistente a la corrosión ambiental (en condiciones atmosféricas ni siquiera pierde el brillo metálico) y a los ácidos orgánicos, por lo que en contacto con los alimentos no resulta tóxico. Se utiliza en recubrimientos (estañado) sobre todo en el sector de la alimentación.