Ciencia E Ingenieria De Los Materiales

Clasificación de los metales por su densidad, brinde ejemplos.

Tratamiento de templado

El tratamiento de temple consiste en enfriar de manera controlada a la mayoría de las variantes de aceros aleados previamente calentados a temperaturas de entre 750 ºC y 1.300 ºC. Dependiendo del material base, la temperatura y tiempo de calentamiento, y severidad del enfriamiento se puede conseguir una amplia gama de durezas. Posterior al temple se realiza un tratamiento de revenido de tipo 1 a temperaturas de entre 200 ºC y 300 ºC con la finalidad de optimizar la tenacidad y reducir la fragilidad de las piezas.

Proceso de revenido

Es el proceso de calentamiento de un acero martensítico a temperaturas inferiores a las de la temperatura de transformación eutectoide. Controla las propiedades finales del acero.

Es un tratamiento complementario del temple, que regularmente sigue a éste. A la unión de los dos tratamientos también se le llama "bonificado". El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero seguido del normalizado o templado, a una temperatura menor al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se deseen resultados elevados en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que puedan causar deformaciones.

Duraluminio

Es un conjunto de aleaciones de aluminio con cobre, magnesio, manganeso y silicio.

El duraluminio contiene alrededor del 4 % de Cu, 0.5 % de Mg y manganeso y hierro. Es la aleación de seis componentes por lo menos Aluminio, Cobre, Magnesio, Manganeso, Silicio y Hierro.

Los duraluminios son un conjunto de aleaciones de aluminio con cobre, manganeso, magnesio y silicio. Pertenecen a la familia de las aleaciones aluminio-cobre.

Cuproaluminio

El bronce de aluminio o cuproaluminio es un tipo de bronce en el cual el aluminio es el metal de aleación principal que se agrega al cobre. Una variedad de bronces de aluminio, de composiciones diferentes, ha encontrado uso industrial, extendiéndose la proporción de aluminio desde 5% hasta 11%, según el peso. Otros agentes de aleación tales como hierro, níquel, manganeso, y silicio también se agregan a veces a los bronces de aluminio.

Alpaca

Es una aleación ternaria compuesta por cinc, cobre y níquel. Sus aplicaciones se encuentran en la fabricación de imágenes religiosas, vajillas de mesa, bombillas, entre otros.

También llamada plata alemana. Tiene un color y brillo parecido a la plata, se caracterizan por su ductilidad y por la facilidad para ser trabajadas a temperatura ambiente.

Latón

Es una aleación de cobre y zinc. Las proporciones de cobre y zinc pueden variar para crear una variedad de latones con propiedades diversas.

El latón tiene un color amarillo brillante, con gran parecido al oro y por eso se utiliza mucho en joyería conocida como bisutería, y elementos decorativos. Otras aplicaciones de los latones abarcan los campos más diversos, desde el armamento, calderería, soldadura, hasta la fabricación de alambres, tubos de condensador, terminales eléctricas y también la elaboración de dinero moneda, como también varios instrumentos musicales, como ejemplo el saxofón. Como no es atacado por el agua salada, se usa mucho en las construcciones de barcos, en equipos pesqueros y marinos, y en la fabricación de muchos instrumentos musicales de viento, lengüetas sonoras para armonios, acordeones y registros de lengüetería para órganos musicales. Además, por su acción antimicrobiana, se usa en los pomos de las puertas en los hospitales, que se desinfectan solos a diferencia de los metálicos.

El latón no produce chispas por impacto mecánico, una propiedad atípica en las aleaciones. Esta característica convierte al latón en un material importante en la fabricación de envases para la manipulación de compuestos inflamables.

Titanio

Es resistente como el acero pero un 45% más ligero. Se fabrica con facilidad y resiste la corrosión, forma aleaciones con metales como el aluminio y el hierro para fabricar hélices para barcos y se utiliza mucho en la industria aeronáutica.

Proceso del aluminio

La bauxita se transporta desde la mina al lugar de transformación, se tritura y muele hasta que queda pulverizada, se almacena en silos hasta que se vaya a consumir, en un mezclador se introduce bauxita en polvo, sosa caustica, cal y agua caliente. Todo ello hace que la bauxita se disuelva en la sosa, en el decantador se separan los residuos, en el intercambiador de calor se enfría la disolución y se le añade agua, en la precipitación, la alúmina se precipita en el fondo de la cuba, un filtro permite separar la alúmina de la sosa, la alúmina se calienta a unos 1200º C en un horno, para eliminar por completo la humedad, en el refrigerador se enfría la alúmina hasta la temperatura ambiente, para obtener aluminio a través de la alúmina, esta se disuelve en criolita fundida, a una temperatura de unos 1000º C, y se le somete a un proceso de electrolisis que descompone el material en aluminio y oxigeno.

La bauxita es la mena de aluminio más importante pero sólo contiene entre un 30 y un 54% de aluminio (expresado como Al2O3), siendo el resto una mezcla de sílice, óxidos de hierro y dióxido de titanio. El aluminio de la bauxita se encuentra normalmente formando hidróxidos, Al (OH)3, o mezclas de hidróxidos y óxidos, AlO(OH).1

En el proceso Bayer, primero se tritura la bauxita y luego se lava con una solución caliente de hidróxido de sodio (sosa), NaOH. La sosa disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Las reacciones químicas que ocurren en esta etapa, llamada "digestión" son las siguientes:

Al(OH)3 + OH- + Na* → Al(OH)4- + Na*

AlO(OH) + OH- + H2O + Na* → Al(OH)4- + Na*

La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140ºC pero para la mezcla de hidróxido y óxido hace falta subir hasta unos 240ºC.

A continuación se retiran de la solución los sólidos no disueltos, principalmente en un decantador seguido de unos filtros para eliminar los últimos restos. Los sólidos recogidos en el decantador, llamados "lodo rojo", se tratan para recuperar la sosa no reaccionada, que se recicla al proceso.

La solución de Al(OH)4-, ya libre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro. Para favorecer la cristalización se opera a baja temperatura y se "siembra" la solución con partículas de hidróxido de aluminio:

Al(OH)4- + Na* → Al(OH)3 + OH- + Na*

La solución de sosa libre de aluminio se concentra en unos evaporadores y se recicla al comienzo del proceso.

Por último, el hidróxido se calienta a unos 1050°C, en una operación llamada "calcinación", para convertirlo en alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo:

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

La alúmina obtenida se utiliza principalmente para producir aluminio mediante electrólisis.

hierro α (alfa)

Hasta los 911 °C (temperatura crítica AC3), el hierro ordinario cristaliza en el sistema cúbico de cuerpo centrado y recibe la denominación de hierro α (alfa) o ferrita

Acero inoxidable

Son una gama de aleaciones que contienen un mínimo de 12% de Cr, lo que permite que se forme una delgada capa protectora de oxido de Cr, al exponer el acero al oxigeno.

Acero de cementación o acero especial

Son aceros de bajo contenido en carbono. Son adecuados para la fabricación de piezas que requieran gran dureza superficial.

Los aceros cementados están destinados a la fabricación de piezas que deben combinar una gran dureza superficial y una buena tenacidad o gran resistencia al choque. Esta combinación de propiedades es muy importante para aquellas piezas que deben tener una superficie muy dura, para poder resistir el desgaste, pero que también han de tener un núcleo muy tenaz, para poder soportar los golpes que puedan recibir (la tenacidad es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado, desgarrado o suprimido).

Estas características de dureza superficial y tenacidad en el núcleo se consiguen cementando la superficie de la pieza. La cementación consiste en aumentar el porcentaje de Carbono en la capa superficial de los aceros de bajo contenido en Carbono dándole a continuación un tratamiento térmico de temple y revenido. Se puede considerar por tanto, que las piezas así fabricadas están constituidas por dos aceros diferentes: uno en la zona interior con bajo contenido en Carbono, tenaz y resistente; y otro en la zona periférica con alto contenido en Carbono, que después del tratamiento térmico de temple y revenido posee una dureza elevada.

Lo normal es cementar el acero para luego templarlo. La cementación por si sóla no tiene sentido, por lo tanto en los casos en los que veamos en una descripción que el acero es cementado debemos entender que posteriormente también ha sido templado.

Eutéctica

Aleación: es una mezcla de dos componentes con punto de fusión o de evaporización mínima inferior a cada uno de los compuestos en estado sólido.

La reacción eutéctica constituye la transformación de solidificación completa del líquido. Este tipo de reacción corresponde a un punto fijo en el diagrama de fases, es decir, ocurre a una temperatura y composición determinada, y dicho punto posee cero grados de libertad (ver Regla de las fases de Gibbs). A partir de una muestra sólida, a cualquier composición

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