Aleaciones

UNIVERSIDAD TECNICA DEL NORTE

FICA – CIME

INGENIERIA DE LA MANUFACTURA

ALEACIONES FÉRREAS.

Son las sustancias férreas que han sufrido un proceso metalúrgico. También llamados productos siderúrgicos, pueden clasificarse en: Hierro, Aceros, Fundiciones, Ferroaleaciones, Aleaciones férreas especiales, Conglomerados férreos.

De todos estos productos, son los aceros y fundiciones los empleados por excelencia en la fabricación mecánica.

Hierro.

Nombre de un elemento químico, blanco-gris, peso especifico 7.85, punto de fusión 1530 ° C, peso atómico 55.84, No. Atómico 26, insoluble, punto de ebullición 2450° C, magnético hasta los 770° C, resistencia a la tracción 25 Kg /mm2.

También aplica a los hierros industriales que son productos siderúrgicos de los que, solamente con carácter de impurezas pueden formar parte otros elementos.

El hierro puro carece de una gran variedad de usos industriales debido a sus bajas características mecánicas y la dificultad de su obtención. Encuentra aplicaciones en la industria eléctrica dadas sus cualidades de permeabilidad magnética.

Acero.

Es una aleación de hierro y carbono, que puede contener otros elementos, el carbono es el elemento principal que modifica las características mecánicas del acero, cuanto mayor es el porcentaje de carbono mayores serán la resistencia y la dureza del acero, pero también será más frágil y menos dúctil.

El acero que se emplea para la construcción mecánica y metálica tiene tres formas usuales: barras, perfiles y palastros.

En el acero, además de hierro y carbono como elementos fundamentales, intervienen elementos accidentales, entre ellos el azufre y el fósforo, que dada su afinidad con el acero, otros elementos facilitan la obtención, como el silicio y el manganeso que evitan la oxidación del metal fundido.

Aceros aleados y especiales.

Además de los elementos de los aceros al carbono, tienen adicionados elementos como: cromo que forma carburos duros, de alta resistividad y tenacidad a temperaturas; níquel proporciona una gran resistencia a la corrosión; molibdeno endurece el acero, evita la fragilidad; tungsteno soportando altas temperaturas; vanadio una buena resistencia a la fatiga, tracción y poder cortante, etc., la adición de tales elementos modifica o mejora las propiedades del acero.

Fundición.

Es una aleación de hierro y de carbono, pudiendo contener otros elementos, estando el carbono en una proporción superior al 1. 76 % (generalmente de 2 a 5 %), valor que constituye el límite de saturación en la solidificación, formándose en tal momento los constituyentes de carburo de hierro y grafito libre además del hierro.

Clasificación de las fundiciones.

Las características de una fundición no sólo dependen de su composición química, sino también del proceso de elaboración, ambas cosas determinan la forma de presentarse el carbono (combinado, en forma de grafito laminar, esferoidal, etc.)

Se distinguen dos grandes grupos de fundiciones: ordinarias, constituidas por hierro, carbono y pequeñas impurezas y las especiales que además de lo anterior, contienen uno o varios elementos que modifican sus características.

Las fundiciones ordinarias se pueden clasificar por el aspecto de su fractura distinguiéndose las cuatro siguientes:

• Fundiciones negras

• Fundiciones grises

• Fundiciones blancas

• Fundiciones atruchadas

Ferroaleaciones

Son productos siderúrgicos que, sin tener necesariamente un marcado carácter metálico, contiene además del hierro uno o varios elementos (metales o metaloides) que los caracterizan.

Las ferroaleaciones encuentran su empleo en la metalurgia para la fabricación de aceros que han de responder a ciertas condiciones, así:

• Ferromanganesos que se utilizan en la obtención de aceros al manganeso

• Ferrocromos que se emplean en la obtención de aceros al cromo

• Ferrosilicios utilizados en la obtención de aceros al silicio.

• Ferrotungstenos sirven para la obtención de aceros rápidos para herramientas y aceros para imanes.

• Ferrovanadios y ferromolibdenos que se emplean para la fabricación de aceros al vanadio y al molibdeno, respectivamente, etc.

Aleaciones Férreas especiales.

Son las que no pertenecen a ninguno de los grupos anteriores, pero contienen hierro como metal base.

Conglomerados férreos

Son los productos obtenidos para la unión entre sí, de partículas de sustancias férreas con tal coherencia que resulte una masa compacta.

ALEACIONES NO FERROSAS

Aluminio

Es un metal de color blanco plateado, siendo su principal característica su ligereza que lo hace muy útil en variadas aplicaciones. Es dúctil y maleable, buen conductor de la electricidad. Se distinguen dos clases de aluminio: puro (99.88 % de Al) y técnico (99 % 98 %... de Al). El primero se emplea excepcionalmente, mientras que el aluminio técnico encuentra mayor campo de aplicaciones.

Cobre

Este metal puede encontrarse en estado nativo en la naturaleza, principalmente formando compuestos minerales. Sólo se oxida superficialmente y su color rojizo se vuelve verdoso.

El cobre es muy maleable pudiendo laminarse en hojas hasta de 0.02 mm de espesor, también permite estirarlo en hilos finísimos. Sus principales aplicaciones son: fabricación de hilos, cables, láminas, en instalaciones eléctricas, en la construcción de recipientes y útiles diversos, además de en la fabricación de múltiples aleaciones.

Algunas de las aleaciones de cobre más conocidas son el bronce, que es la aleación de cobre con estaño y el latón que es una aleación de cobre y zinc.

Zinc Metal de color blanco azulado, de aspecto brillante en el corte reciente que pronto se empaña al contacto con el aire, formándose una capa de superficial de hidrocarbonato cíncico de aspecto mate, pero que servirá de protección al resto de la masa contra una alteración más profunda. El zinc es atacado y disuelto en poco tiempo por los ácidos fuertes y también por los álcalis hirvientes.

Este metal tiene hoy numerosas aplicaciones industriales con el cobre para formar latón o para obtener la aleación para fundir denominada ZAMAK. Además, es usado para recubrir y proteger contra el óxido la chapa de hierro (metalizado y galvanizado).

Estaño

Metal mucho menos denso que el plomo, pero más que el zinc, es dúctil y brillante, de color blanco plata. Su estructura es cristalina, cuando se dobla en varillas se oye un crujido especial, llamado grito de estaño.

El estaño es muy maleable, pudiendo ser laminado en hojas de papel de estaño de algunas milésimas de milímetro de espesor.

El estaño se puede emplear puro en forma de papel para la envoltura y conservación de productos alimenticios, también se emplea en la industria eléctrica para hacer láminas de condensadores.

Otro aspecto de las aplicaciones del estaño es su aleación con otros metales, principalmente con cobre (en bronces), con plomo para obtener aleaciones de soldadura blanda y con antimonio y cobre o antimonio y plomo para formar materiales antifricción utilizados en cojinetes.

Plomo

Metal gris azulado, pesado, dúctil, maleable, blando, muy fusible, en contacto con el aire se toma y empaña con facilidad, los compuestos son muy venenosos.

El estaño puro se utiliza en planchas, empleadas en cubiertas; en recipientes resistentes a ciertos reactivos ácidos; como elemento impermeable a la radiación; en placas de baterías y acumuladores; como tubos para conducción de agua; en forma de alambres, fusibles, perdigones, postas, etc.

Como elemento de aleación participa en la fabricación de aceros al plomo, soldaduras blandas, metales antifricción además de bronces y latones especiales. También encuentra aplicaciones en forma de óxidos, para la obtención de pinturas de protección anticorrosiva.

Magnesio

Metal de color y brillo semejantes a los de la plata, es maleable, poco tenaz y ligero como el aluminio.

Suele utilizarse en la industria mecánica en forma de aleaciones existiendo aleaciones de magnesio para forja, compuestas por magnesio y un 1 o 2 % de manganeso o compuesta por 8 o 9 % de aluminio de un 1 % de zinc y un 0.2 % de manganeso y el resto de magnesio, esta última tiene mayor resistencia a la tracción que la primera, pero tiene el inconveniente de no ser soldable.

Las aleaciones de magnesio debido a su ligereza son muy utilizadas en la industria aeronáutica.

TIPOS DE ACEROS

ACEROS AL CARBONO

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

ACEROS ALEADOS

Estos aceros contienen un proporción determinada de vanadio, molibdeno

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