Los metales no ferrosos

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones son productos homogéneos de propiedades metálicas de dos o más elementos. Estas aleaciones pueden ser ferrosas y no ferrosas. Las aleaciones ferrosas son aquellas que contienen un porcentaje muy alto de hierro, como el acero o los hierros fundidos y las aleaciones no ferrosas son aquellas que carecen de hierro o tienen un bajo nivel de este. Son básicamente aleaciones de hierro y carbono. Las fundiciones de hierro, contienen más carbono del necesario para saturar la ausentita a temperatura eutéctica y por lo tanto contienen entre 2 y 6,67%. Como el alto contenido de carbono tiene a hacer muy frágil al hierro fundido, la mayoría del material fabricado contiene entre 2,5 y 4% de C. La ductilidad del hierro fundido es baja, lo que hace que no siempre pueda trabajarse ni en frío ni en caliente. sin embargo, es relativamente sencillo de fundir y colar sobre moldes de formas complejas. Aunque son frágiles y sus propiedades mecánicas son inferiores a las de los aceros, su costo bajo, su fácil colado y sus propiedades específicas los hace uno de los productos de mayor tonelaje de producción en el mundo.

Los metales no ferrosos que más se aplican en el ámbito industrial son el cobre y sus aleaciones: el aluminio, el plomo, el estaño y el cinc. El mercurio y el volframio, se aplican en ámbitos industriales muy específicos. Los demás metales es raro que se empleen en un estado puro, más bien se presentan por medio de aleaciones como el níquel, el cromo, el titanio o el manganeso.

METALES NO FERROSOS

Los metales no ferrosos son aquellos que incluyen elementos metálicos y aleaciones que no se basan en el hierro, algunos ejemplos son el aluminio, el cobre, el magnesio, el níquel, el zinc entre otros. Aunque algunos metales no ferroso no pueden igualar la resistencia de los aceros, algunas aleaciones no ferrosas tienen otras características, como resistencia a la corrosión y relaciones resistencia-peso.

Son aleaciones que no contienen fierro, o contienen cantidades relativamente pequeñas de hierro, algunos ejemplos, aluminio, cobre, zinc, estaño y níquel. Sus propiedades son lata resistencia a la corrosión, elevada conductividad eléctrica y térmica, baja densidad y facilidad de producción.

Una aleación es una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con algunos elementos no metálicos.

Estas aleaciones pueden ser por tratamiento térmico o por precipitación.

ALEACIONES DE COBRE.

El cobre posee una densidad de 8.93 g/cm3 y una temperatura de fusión de 1083 C. su conductividad eléctrica es excelente, 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. Su excelente conductividad térmica permite su uso de radiadores o cambiadores de calor.

ALEACIONES DE BASE NIQUEL.

Fácilmente deformable por su red fcc, posee un excelente comportamiento a corrosión, oxidación a alta temperatura, buena resistencia mecánica a altas temperaturas, alta conductividad eléctrica y propiedades magnéticas. Las aleaciones de base níquel tienen como objeto mejorar las características de tracción, fluencia, fatiga y estabilidad superficial del material.

SUPERALEACIONES.

Se les conoce como supe aleaciones ya que resisten las condiciones más críticas, cargas elevadas, alta temperatura y un ambiente agresivo, son caros pero su aplicación se ha ido extendiendo.

La aleación de níquel-aluminio se llama duraníquel, alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica similar a los aceros, el permaníquel es una aleación de níquel-cobalto-fierro-carbono-manganeso-silicio-titanio-magnesio, buena resistencia a la corrosión, buena conductividad eléctrica y térmica y propiedades magnéticas, pero disminuye su dureza al aumentar la temperatura.

Las supe aleaciones de base níquel como Inconel (níquel-cromo-hierro), Hastelloy (níquel-molibdeno-hierro-cromo) o Nimonic, que incorpora titanio, son ejemplos de supe aleaciones base níquel. Se emplean en cámaras combustión, alabes de turbinas, toberas y en la industria aeroespacial.

SUPERALEACIONES BASE COBALTO.

La adición de ciertos aleantes, como fierro y níquel, hacen disminuir la temperatura de transformación alotrópica. Estas superlaciones presentan ventajas respecto a las de níquel, como la mayor temperatura de fusión, la superior resistencia a la corrosión y la oxidación en caliente debido al mayor contenido en cromo (del 20 al 30%), y en general mayor resistencia a la corrosión-fatiga. Son resistentes al choque térmico y pueden obtenerse por moldeo. El aluminio refuerza el comportamiento a oxidación y corrosión.

También existen superlaciones de base hierro, la mayor parte aceros inoxidables auténticos reforzados con carburos (so aleaciones Fe-Ni-Cr).

ALEACIONES DE CINC, PLOMO Y ESTAÑO.

El cinc, plomo y estaño son metales pesados y con un bajo punto de fusión. Poseen una temperatura de re cristalización muy próxima a la ambiente. Su dureza y resistencia mecánica son bastante bajas.

El cinc es un metal blanco azulado, 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. Las aleaciones de cinc que incorporan cobre y aluminio son fácilmente moldeables debido a su baja temperatura de fusión y a la ausencia de reacción con los crisoles y matrices de acero. Se utilizan en piezas de automóviles.

Las aleaciones de aluminio son las más importantes entre las no ferrosas principalmente por su ligereza, endurecimiento por deformación, resistencia a la corrosión y su precio relativamente bajo. El cobre no aleado se usa en abundancia por su conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión, buen procesado y costo relativamente bajo, el cobre se alea con el cinc para formar unas serie de latones que tienen mayor resistencia que el cobre sin alear.

BASES DE ALEACIONES NO FERROSAS.

Base de la aleación: Cu

Se emplean ampliamente en la industria debido a que presentan alta conductividad térmica y eléctrica. Los ejemplos más significativos son:

El latón es una aleación de cobre en la que el cinc es un constituyente importante, el bronce es una aleación de cobre que contiene estaño o algún otro elemento como fósforo o aluminio como constituyente esencial.

Base de la aleación: Al

Se utilizan en la fabricación de pomos. Dado que son aleaciones livianas pueden utilizarse en construcción aeronáutica (duraluminio:95,5% Al, 3% Cu, 1% Mn, 0,5% Mg) y en fabricación de barcos (hidronalio: 90% Al, 10% Mg) siendo además muy resistentes a la corrosión del agua de mar.

Base de la aleación: Pb

Son muy dúctiles y se deforman progresivamente. Las aleaciones de Pb y Sn se emplean para soldaduras. El plomo aleado con otros metales aumenta su dureza .Con Sn, Cd y Bi forman aleaciones fácilmente fusibles (para poder emplearlas para soldar debe disminuir el punto de fusión de la aleación).

• Otras aleaciones no ferrosas son las de magnesio, titanio y níquel. Las de magnesio son excepcionalmente ligeras y tienen aplicaciones aeroespaciales.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES NO FERROSOS

Los metales no ferrosos se clasifican en tres grupos:

• Pesados: son aquellos cuya densidad es igual o mayor de 5 kg/dm³,

• Ligeros: su densidad está comprendida entre 2 y 5 kg/dm³.

• Ultraligeros: su densidad es menor de 2 kg/dm³.

Atendiendo a su densidad se pueden clasificar en:

Dependiendo de sus características, estos materiales sustituyen con ventaja a los derivados del hierro en múltiples aplicaciones tecnológicas. Sin embargo, resultan más caros de obtener debido a diversas razones, entre las que destacan las siguientes:

• La baja concentración de algunos de estos metales es sus menas.

La energía consumida en los procedimientos de obtención, y afino, ya que, la mayoría de los casos, se trata de procesos electrolíticos para los que se emplea energía eléctrica.

• La demanda reducida, que obliga a producirlos en pequeñas cantidades.

Los metales no férricos de mayor aplicación industrial son el cobre y sus aleaciones: el aluminio, el plomo, el estaño y el cinc. Otros como el mercurio y el volframio, se aplican en ámbitos industriales muy específicos. Los demás metales casi nunca se emplean en estado puro sino formando aleaciones. Es el caso del níquel, el cromo, el titanio o el manganeso.

ALEACIONES DE ALUMINIO

El aluminio y sus aleaciones se caracterizan por la relativamente baja densidad (2,7 g/cc), elevadas conductividades eléctricas y térmicas y resistencia a la corrosión en algunos medios, incluyendo el atmosférico. A muchas de estas aleaciones se les puede dar forma diferente con facilidad debido a su alta ductilidad; esto es evidente en el aluminio puro que se puede convertir en papel y enrollar. El aluminio tiene una estructura cúbica centrada en las caras y es dúctil incluso a temperatura ambiente.

La principal limitación del aluminio es la baja temperatura de fusión 660ºC, que restringe su campo de aplicación.

La resistencia mecánica del aluminio se logra por acritud o por aleación; sin embargo ambos procesos disminuyen la resistencia a la corrosión. Los principales elementos de aleación son el cobre, magnesio, silicio, manganeso y zinc.

Endurecimiento por precipitación

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