Aleaciones Endurecidas Por Solucion Solida

Aleaciones endurecidas por solucion solida: Un buen numero de aleaciones a base de cobre contiene grandes cantidades de elementos de aleacion y conserva como fase simple. En la figua 10-5 se muestran dos importantes diagramas de fases binarios.

Las aleaciones cobre-zinc, o sea el laton, con menos de 40% de Zn forman soluciones solidas unifasicas de zinc en cobre. Las propiedades mecanicas, incluso la elogacion, aumentan conforme se eleva el contenido de zinc. Estas aleaciones pueden conformarse en frio en componentes complejos resistentes a la corrosion. La aleacion bronce el maganeso es una con resistencia particularmente alta que contiene manganeso y zinc para el endureciimiento por solucion soida.

Los bronces al estaño, a menudo llamados bronces fosforeos, pueden contener mas de 10% de Sn y conservar una sola fase. El diagrama de fases deteremina que la aleacion contendra el compuesto Cu3Sn (ε). Sin embargo, la cinematica de la reacción es tan lenta que el precipitado puede no formararse, particularmente en aleaciones de bajo estaño.

EJEMPLO 10-4

Se afirma que el cobre puede contener mas de 40% de Zn y seguir siendo una sola fase.

¿Cómo podemos explicar este estado considerando el diagrama de fases de la figura 10.5?

RESPUESTA

De acuerdo con los diagramas de fases, la solubilidad del zinc en el cobre a la temperatura ambiene es aproximadamente de 30% en peso. Sin embargo, el precipitado de equilibrio no se forma, debido a las bajas velocidades de difusión a esas temperaturas, como en las aleaciones cobre-estaño.

EJEMPLO 10-5

Comparar el incremento porcentual en el esfuerzo de fluencia del aluminio comercialmente puro recocido, del magnesio y del cobre por el endurecimiento por deformación.

RESPUESTA

De las tablas 10-3, 10-6 y 10- encontramos que en el

Al se incrementa de 5000 psi a 22,000 psi

Mg se incrementa de 13,000 a 17,000 psi

Cu se incrementa de 10,000 psi a 53,000 psi

Los incrementos porcentuales son

Al: 22000 – 5000/5000 x 100 = 340 c/c

Mg: 17000 – 13000/13000 x 100 = 31 c/c

Cu: 53000 – 10000/10000 x 100 = 430 c/c

El endurecimiento por deformación es un modo efectivo de endurecer el cobre y el aluminio, pero tiene poco efecto en el magnesio HC.

Aleaciones endurecibles por envejecimiento. Varias aleaciones a base de cobre desarrollan una respuesta de endurecimiento por envejecimiento, incluyendo las de berilio y cobre. Las aleaciones cobre-berilio son usada, por su alta resistencia mecánica, alta rigidez (se utilizan como resortes) y cualidades anticentellantes ( se aplican en herramientas que se usan cerca de gases y fluidos inflamables y que pueden ser encendidos por chispas).

Transformaciones de fase. Los bronces de aluminio que contienen mas de 9% de Al pueden formar al menos algo de fase β al calentarse por encima de 565° C, la temperatura eutectoide Fig 10-6 (a), en un enfriamiento subsecuente, la reacción eutectoide común, no ocurre la reacción peritectoide de baja temperatura, α + Υ → Y. el producto euctectoide es relativamente débil y frágil. Sin embargo, la aleación puede ser calentada aproximadamene a 900°C, y luego templada rápidamente para producir martensita, o sea β, la cual tiene alta resistenacia mecánica y baja ductilidad. Cuando la β es revenida entre 400° C y 650°C, se obtiene una combinación de alta resistencia, buena ductibilidad y exelente tenacidad, ya que α se precipita a partir de β en una estructura fina de placas fig 10-6 (b)

Fig 10-6 porcion eutectoide del diagrama de fases cobre-aluminio. (b) microestructura de un bronce de aluminio templado y revenido que contiene placas alfa en una matriz beta. De Metals Handbook, Vol 7, 8ª. Ed.. American society for metals 1972.

Aleaciones de cobre y plomo. Prácticamente cualquiera de las aleaciones forjadas puede conectar mas de 4.5% de plomo. Este metal forma una reacción monotectica con el cobre y produce pequeñas esferas ricas en plomo cuando se solidifica el ultimo liquido. El plomo mejora las características de maquinabilidad aumentando la tendencia a la formación de viruta. Cantidades aun mayores de plomo se usan para las aleaciones de cobre fundidas. El plomo ayuda a proporcionar lubricación y encajabilidad, con lo cual las partículas duras se encanajabilidad, con lo cual las partículas duras se encajan en las esferas blandas de plomo, minimizando con ell el desgaste abrasivo.

NIQUEL Y COBALTO

Las aleaciones de niquel y de cobalto se usan para obetneer protección contra la corrosión y para lograr resistencia a la deformación a temperaturas elevadas, aprovechando sus altos puntos de fusión y elevadas resistecias mecanicas. El niquel es CCC y tienen buena conformabilidad; el cobalto es un metal alotrópico, con estructura CCC por arriba de 417°C, y la estructura HC a temperatuas mas bajas. Las aleaciones especiales de cobalto se usan para conferir una excepcional resistencia al desgaste, y por su resistencia a los fluidos corporales humanos, sirven para construir artefactos de prótesis. Las aleaciones tipidicas y sus aplicaciones se listan en la tabla 10-9.

tabla 10-9 composiciones, propiedades y aplicaciones de algunas aleaciones de niquel y cobalto.

Material Resistencia a la tencion (psi) Esfuerzo de fluencia (psi) Elogacion

(%) Aplicaciones

Ni puro (99.9% Ni)

Recocido

Trabajado en frio

Monel 400

(Ni-31-5%

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