Clasificacion de los materiales para manufactura

CLASIFICACION DE LOS MATERIALES PARA MANUFACTURA

La mayoría de los materiales de ingeniería pueden clasificarse en: metales y no metales dentro dela categoría de los no metálicos se tiene a: los cerámicos y polímeros; entre los metales los cerámicos y los polímetros se forma un grupo de tres materiales básicos utilizados en la manufactura. Tanto sus características químicas como sus propiedades físicas y mecánicas son diferentes; estas diferencias afectan los procesos de manufactura. A parte de estas tres existe otra los materiales compuestos dichos son mezclas no homogéneas de los otros tres tipos básicos de materiales.

METALES

Los metales usados en la manufactura son comúnmente aleaciones, las cuales están compuestas de dos o más elementos, en donde por lo menos uno es metálico. Los metales se dividen en dos los metales ferrosos y los no ferrosos.

METALES FERROSOS: Los metales ferrosos se basan en el hierro; el grupo incluye acero y hierrocolado; éstos constituyen el grupo de materiales comerciales más importantes y comprende más de las tres cuartas partes del tonelaje de metal que se utiliza en todo el mundo. El hierro puro tiene poco uso comercial; pero aleado con el carbón tiene más usos y mayor valor comercial que cualquier otro metal.

Las aleaciones de hierro y carbón pueden formar acero y hierro colado.

Los aceros de baja aleación son aleaciones hierro-carbono que contienen elementos ale antes adicional en cantidades que totalizan menos del 5% en peso, aproximadamente. Debido a estas adiciones, los aceros de baja aleación tienen propiedades mecánicas que son superiores a los aceros al carbono para las aplicaciones dadas. Las propiedades superiores significan usualmente mayor resistencia, dureza, dureza en caliente, resistencia al desgaste, tenacidad y combinaciones más deseables de estas propiedades. Con frecuencia se requiere el tratamiento térmico para lograr el mejoramiento de estas propiedades.

Los elementos comunes que se añaden a la aleación son el cromo, el manganeso, el molibdeno, elníquel y el vanadio, algunas veces en forma individual, pero generalmente en combinación. Estos elementos forman soluciones sólidas con el hierro y compuestos metálicos con el carbono (carburos).

Suponiendo que exista la cantidad suficiente de carbono para reaccionar. Podemos resumir los efectosde los principales elementos como sigue:

• Cromo (Cr). Mejora la resistencia, dureza, resistencia al desgaste y dureza en caliente. Es uno de los más efectivos elementos de aleación para incrementar la templabilidad. El cromo mejora significativamente las propiedades de resistencia a la corrosión.

• Manganeso (Mn). Mejora la resistencia y dureza del acero. Cuando el acero se trata térmicamente, el incremento de manganeso mejora la templabilidad. Debido a esto, el manganeso se usa ampliamente como elemento de aleación en el acero.

• Molibdeno (Mo). Aumenta la tenacidad, la dureza en caliente y la resistencia al termo influencia. También mejora la templabilidad y forma carburos para resistencia al desgaste.

Níquel (Ni). Mejora la resistencia y tenacidad. Incrementa la templabilidad, pero no tanto como los otros elementos de aleación en el acero. En cantidades significativas mejora la resistencia a la corrosión y es otro de los elementos mayoritarios (además del cromo) en ciertos tipos de acero inoxidable.

• Vanadio (V). Inhibe el crecimiento de los granos durante el procesamiento a temperaturas elevadas y durante el tratamiento térmico, lo cual mejora la resistencia y tenacidad del acero. También forma carburos que incrementan la resistencia al desgaste.

Las especificaciones AISI-SAE de muchos de los aceros de baja aleación se presentan en la tabla 1.5, que indica los análisis químicos nominales. El contenido de carbono se especifica por XX en porcentaje de carbón

El hierro colado es una aleación de hierro y carbón (2 a 4%) que se utiliza en fundición

(Principalmente fundición en arena). En esta mezcla también se encuentra presente el silicio (en cantidades desde 0.5 a 3%), y frecuentemente se agregan otros elementos para obtener propiedades deseables en el producto final. El hierro colado se encuentra disponible en diferentes formas, de las cuales se describen a continuación Fundición gris La fundición gris representa el mayor tonelaje entre las fundiciones de hierro. Tiene una composición que varía entre 2.5 y 4 % de carbono y 1 a 3% de silicio. Las reacciones químicasinternas derivan en la formación de hojuelas de grafito (carbono) distribuidas a todo lo largo del producto fundido en la solidificación. Esta estructura es la causa de que la superficie del metal tenga un color gris cuando se fractura; de aquí el nombre de fundición gris. La dispersión de las hojuelas de grafito representa dos propiedades atractivas: 1) buena amortiguación a la vibración, que es una característica deseable en motores y otras máquinas; y 2) cualidades de lubricación internas, que hacen maquinable la fundición maleable incluyen accesorios para tubería y bridas, algunos componentes para máquinas y partes de equipo ferroviario. Sus principales características se presentan en la TABLA 1.6

La resistencia de la fundición gris abarca un rango significativo.

La resistencia a la compresión de la fundición gris es significativamente.

Mayor que su resistencia a la tensión. Las propiedades de las fundiciones se pueden controlar de alguna forma por tratamiento térmico. La ductilidad de la fundición gris es muy baja, es un material relativamente frágil. Los productos hechos con fundición gris incluyen Monobloques y cabezas para motores de automóviles, cárteres y bases de máquinas herramientas.

METALES NO FERROSOS Los metales no ferrosos incluyen elementos metálicos y aleaciones que no se basan en el hierro. Los metales de ingeniería más importantes en el grupo de los no ferrosos son el aluminio, el cobre, el magnesio, el níquel, el titanio, el zinc y sus aleaciones.

Aunque el grupo de metales no ferrosos no puede igualar la resistencia de los aceros, algunas aleaciones no ferrosas tienen características, como resistencia a la corrosión y relaciones resistencia peso, que los hacen competitivos con los aceros en aplicaciones para esfuerzos moderados y altos.

Además, muchos de ellos tienen otras propiedades distintas a las mecánicas que los hacen ideales para aplicaciones en las que el acero podría ser inadecuado. Por ejemplo, el cobre tiene una de las

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