METALES Y ALEACIONES FERROSAS

Transcripción

1 METALES Y ALEACIONES FERROSAS 1. DEFINICION DE ALEACIONES Se trata de una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con algunos elementos no metálicos. Se puede observar que las aleaciones están constituidas por elementos metálicos en estado elemental (estado de oxidación nulo), por ejemplo Fe, Al, Cu, Pb. Pueden contener algunos elementos no metálicos por ejemplo P, C, Si, S, As. Para su fabricación en general se mezclan los elementos llevándolos a temperaturas tales que sus componentes se fundan. Sustancia compuesta por dos o más metales. Las aleaciones, al igual que los metales puros, poseen brillo metálico y conducen bien el calor y la electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales por los que están formadas. Las sustancias que contienen un metal y ciertos no metales, particularmente las que contienen carbono, también se llaman aleaciones. La más importante entre estas últimas es el acero. El acero de carbono simple contiene aproximadamente un 0,5% de manganeso, hasta un 0,8% de carbono, y el resto de hierro. 2. CLASIFICACIÓNES Composición: Esta clasificación tiene en cuenta cual es el elemento que se halla en mayor proporción (aleaciones ferrosas, aleaciones base cobre, etc.). Cuando los aleantes no tienen carácter metálico suelen hallarse en muy pequeña proporción, mientras que si únicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares al metal base. Número de elementos: Atendiendo a este criterio se pueden distinguir aleaciones binarias como el cuproníquel, ternarias (alpaca)...

2 hay aleaciones en las que intervienen un elevado número de elementos químicos, si bien en pequeñas cantidades. ACEROS SIMPLES: Los aceros simples, se denominan también aceros al carbono porque no contienen ningún otro componente excepto a nivel de impurezas. Cuando se añaden intencionadamente otros componentes para modificar alguna propiedad se habla de aceros aleados. Estos aceros simples tienen poca resistencia a la corrosión y a la oxidación, son difíciles de templar sin que se produzcan pequeñas fracturas y además resisten mal los impactos. Los aceros simples se pueden definir así. Aleación hierro con carbono con un contenido de éste último en el rango de 0.02 hasta el 2% con pequeñas cantidades de otros elementos que se consideran como impurezas tales como P, S, Mn, Cu, Si, etc. Los aceros simples se clasifican de acuerdo a su contenido de carbono en: Aceros de bajo carbono Aceros de medio carbono y Aceros de alto carbono Cada uno de los grupos anteriores tiene características bien definidas como se muestra a continuación: Aceros de bajo carbono (0.02<%C<0.3) Son dúctiles Soldables No se pueden tratar térmicamente Poseen una resistencia mecánica moderada

3 Aceros de medio carbono (0.3<%C<0.65) Son templables (Se pueden someter a temple y revenido) Poseen buena resistencia mecánica Ductilidad moderada Baratos Aceros de alto carbono (%C>0.8) Son templables Duros y resistentes al desgaste Difíciles de soldar Poco tenaces Baratos Entre las principales aplicaciones de los aceros simples se pueden mencionar a las siguientes: Estructuras Elementos de máquinas (Ejes, resortes, engranes, etc.) Tornillos Herramientas de mano. 3. ACEROS ALEADOS Los aceros aleados son aceros simples a los que se les agrega de manera intencional ciertos elementos de aleación, entre los que se pueden mencionar a los siguientes: cromo, molibdeno, níquel, tungsteno, vanadio, silicio, manganeso, etc., debiendo ser la suma de todos los elementos antes mencionados menor o igual al 5 %. Los objetivos perseguidos son los siguientes: Aumentar la resistencia mecánica

4 Mejorar su templabilidad Aumentar su resistencia a la corrosión y a la oxidación Clasificación de los Aceros Aleados Aceros en los que tiene una gran importancia la templabilidad: Acero de gran resistencia Acero de gran segmentación Acero de muelle Acero de indeformable Aceros de construcción: Aceros de gran resistencia Aceros de gran segmentación Aceros de muelle Aceros de nitruración Aceros de resistencia de desgastes Aceros para imanes Aceros de herramientas: Aceros rápido Aceros de corte no rápido Aceros para trabajo de choque Aceros resistente Aceros inoxidables y resistentes al calor. En esta tabla se señalan los aceros aleados de uso más corriente clasificados en tres grupos. Se señalan los dos grupos clásicos de aceros de construcción y de herramientas, y además otro grupo en el que se destaca la importancia de la templabilidad, y en el que se incluyen los aceros de gran resistencia, muelles cementación, etc., que aun perteneciendo a los otros dos grupos, interesa destacar por separado por la gran importancia que en ellos tiene la templabilidad.

5 4. ACEROS INOXIDABLES Son básicamente aleaciones Fe-Cr ó Fe-Cr-Ni con un contenido de al menos 10% de cromo y el menor contenido posible de carbono y que poseen una buena resistencia a la corrosión y a la oxidación conferida por una capa de óxido de cromo que se forma sobre su superficie y que origina la pasivación de ésta. Los aceros inoxidables se clasifican de acuerdo a la microestructura que se obtener en ellos, tal y como se muestra enseguida: Aceros inoxidables martensíticos Aceros inoxidables ferriticos y Aceros inoxidables austeníticos A continuación se mencionan las principales características de cada una de las familias de aceros antes mencionadas: Aceros Inoxidables Martensíticos: En los aceros inoxidables martensíticos, el carbono está en una concentración tal, que permite la formación de austenita a altas temperaturas, que a su vez se transforma en martensita durante el enfriamiento. La martensita es una fase rica en carbono, frágil y extraordinariamente dura. Los aceros inoxidables martensíticos tienen la característica común de ser magnéticos y endurecibles por tratamiento térmico, presentando cuando templados una microestructura acicular (en forma de agujas). Es importante observar que estos aceros son normalmente producidos por la industria siderúrgica en estado recocido, con ductilidad razonablemente buena. Solamente después de templados serán muy duros y poco dúctiles.

6 Pero es precisamente en esta condición (templados), que serán resistentes a la corrosión. Poseen un contenido de cromo entre el 12 y 14 %. El contenido de carbono no excede de 0.4 %. Son magnético Son tratables térmicamente (Temple y revenido) Poseen regular resistencia a la corrosión y a la oxidación. Son los más económicos dentro de los aceros inoxidables Según AISI-NOM se identifican mediante un 4 seguido de dos dígitos. Aceros Inoxidables Ferríticos. Los aceros inoxidables ferríticos también son magnéticos. A pesar de tener una menor cantidad de carbono que los martensíticos, se tornan parcialmente austeníticos a altas temperaturas y consecuentemente precipitan martensita durante el enfriamiento. Puede decirse que son parcialmente endurecibles por tratamiento térmico. Los aceros inoxidables ferríticos contienen, de un modo general, un tenor de cromo superior al de los martensíticos. Este aumento en la cantidad de cromo mejora la resistencia a la corrosión en diversos medios, pero sacrifica en parte otras propiedades, como la resistencia al impacto. Poseen un contenido de cromo entre el 15 y 25 %. El contenido de carbono no debe exceder de 0.1 %. Poseen buena resistencia a la corrosión y a la oxidación. No son tratables térmicamente Endurecibles mediante trabajo en frío Son magnéticos.

7 Aceros Inoxidables Austeníticos Los aceros inoxidables austeníticos no son magnéticos y no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico. Son muy dúctiles y presentan excelente soldabilidad. El inoxidable austenítico más popular es el Tipo 304, que contiene básicamente 18% de cromo y 8% de níquel, con un tenor de carbono limitado a un máximo de 0,08%. Tiene gran aplicación en las industrias químicas, farmacéuticas, de alcohol, aeronáutica, naval, uso en arquitectura, alimenticia, y de transporte. Es también utilizado en cubiertos, vajillas, piletas, revestimientos de ascensores y en un sin número de aplicaciones. Poseen entre el 15 y 25 % de cromo También contienen níquel en un rango de 7 al 15 %. Y el contenido de carbono no debe exceder de 0.08 % Son no magnéticos No son tratables térmicamente Son endurecibles mediante trabajo en frío Son caros Se identifican mediante un 3 seguido de 2 dígitos, y los que contienen manganeso mediante un 2 seguido de 2 dígitos. Las principales aplicaciones de los aceros inoxidables son: Tuberías Recipientes de proceso Válvulas Cuchillería Resortes Artículos de ornato, etc.

8 5. ACEROS PARA LAS HERRAMIENTAS Son otro grupo importante de aceros y como su nombre lo indica se utilizan fundamentalmente para la fabricación de herramientas que se utilizan para darle forma a otros materiales. Los principales elementos de aleación de los aceros para herramienta son: carbono, tungsteno, molibdeno, manganeso, vanadio, níquel, cobalto etc. Los aceros para herramienta deben mostrar las siguientes cualidades: Deben poseer una alta dureza y resistencia al desgaste. También deben mostrar una excelente templabilidad Deben sufrir una deformación mínima durante el tratamiento térmico. Deben retener su dureza a altas temperaturas (dureza al rojo) Aceros para trabajo en frío. Los cuales a su vez se dividen en: Aceros templables en agua y que se identifican con la letra W Aceros templables en aceite identificables con la letra O Los aceros templables al aire que se identifican con la letra A Los aceros de alto cromo- alto carbono que se utilizan para la fabricación de troqueles que se identifican con la letra D. Aceros resistentes al impacto. Identificables con la letra S. Aceros para trabajo en caliente que se identifican con la letra H Los aceros rápidos o aceros alta velocidad que pueden ser al tungsteno y al molibdeno, identificándose los primeros con la letra W y los segundos con la letra M

9 Principales tipos de aceros de herramientas Aceros al carbono: para la fabricación de herramientas para los usos más diversos, se emplean aceros sin elementos de aleación con porcentajes de carbono variables de 0.50 a 1.40%. para herramientas que deban tener gran tenacidad como martillos y picas; se emplean medios contenidos en carbono 0.50 a 0.70%. para herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; calidades intermedias de 0.70 a 1%. Para conseguir en cada caso la máxima dureza, deben ser templados en agua. Aceros rápidos: la característica fundamental de estos aceros es conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas casi a l rojo (600º) sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones típicas de los aceros rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1% ; otra C = 0.75%, W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%. Aceros indeformables: reciben este nombre los aceros que en el temple no sufren casi deformaciones y con frecuencia después del temple y revenido quedan con dimensiones prácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento. Esto se consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como elementos de aleación. Estos aceros templan con un simple enfriamiento al aire o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C = 1% y Mn = 1%. Aceros al corte no rápidos: se agrupan varios aceros aleados, principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy forzadas. Pueden considerarse como unas calidades intermedias entre los aceros rápidos y los aceros al carbono, y la mayoría de herramientas fabricadas con ellos suelen quedar con durezas comprendidas entre 60 y 66 Rockwell-C.

10 6. FUNDICIONES DE HIERRO Son aleaciones de hierro y carbono con un contenido de este último en el rango de 2 hasta 6.7% con cantidades adicionales de silicio o manganeso. Su principal diferencia con los aceros es que no se les puede dar forma mediante deformación plástica ni en frío ni en caliente. Sus principales características son las siguientes: Buena resistencia a la compresión, pero no a a la tensión Son maquinables Absorben vibraciones Buena resistencia bajo cargas variables Son baratos Los hierros fundidos se clasifican en función de la forma en que se encuentra en carbono tal y como se menciona a continuación: Hierros fundidos blancos: El carbono se encuentra en forma de carburo de hierro Hierros fundidos grises: El carbono de encuentra en forma de hojuelas de grafito Hierros fundidos nodulares o dúctiles: El carbono se encuentra en forma de nódulos de grafito. Hierros fundidos maleables: Donde el carbono se encuentra en forma de rosetas de grafito. Los más resistentes son los hierros nodulares pero al mismo tiempo son los más caros ya que se precisa de un mayor control en su composicón quimica. Los más usados son los hierros fundidos grises.

11 Las principales aplicaciones de los hierros fundidos son: Carcasas para bombas y transmisiones Bases y marcos para máquinas herramientas Engranes Flecha Partes automotrices, etc. 7. ALEACIONES NO FERROSAS El material no ferroso más usado en la actualidad es el aluminio y las aleaciones que forma con los siguientes elementos: Cu, Mg, Ni, Si, Zn, Li,etc. Mostrando las siguientes Características: Buena resistencia a la corrosión debida a la formación de una capa protectora Ligero con una densidad de 2.7 g/cm3 Fácil de reciclar (principalmente el aluminio puro). Buena relación resistencia/peso Sus principales aplicaciones son: Conductores eléctricos Componentes para avión Envases para alimentos Cancelería Diversos componentes automotrices

12 El cobre es otro importante metal de uso corriente en ingeniería, sus principales elementos de aleación son: Estaño, para constituir al bronce Zinc, formando el latón Níquel constituyendo los cuproniqueles Sus principales características son: Es buen conductor eléctrico Posee buena resistencia a la corrosión Es dúctil y fácil de soldar Posee una resistencia mecánica moderada. Sus principales aplicaciones son: Conductores eléctricos Resorte Tubería Artesanías Engranes Cerraduras Otro metal con cada día mayor número de aplicaciones es el zinc, el cual es muy abundante en nuestro país; sus principales elementos de aleación son: aluminio, magnesio y el cobre. Sus principales características son: Buena resistencia a la corrosión Económico Funde a bajas temperaturas aleado con otros elementos

13 BIBLIOGRAFIA e.mex.tl/imagesnew/4/6/9/5/1/materiales_1.pdf+aceros+simples INTRODUCION Son varios puntos a abordar en la investigación. Es muy importante saber cuáles son los metales y aleaciones más utilizados en la industria, asimismo veremos su utilización y como estos son clasificados, además de su aplicación

14 CONCLUSIÓN Los metales y las aleaciones básicamente constituyen el desarrollo de la industria así como de la vida cotidiana, porque una conlleva a la otra. La industria se actualiza para mejorar la calidad o la comodidad del ser humano.

15 Este tema es muy extenso si se explicara y definiera con detalles. Por lo que se mostro lo más importante. Dentro de lo cual observamos que para seguir avanzando profesionalmente e industrialmente se tiene que utilizar metales y aleaciones como las mencionadas en el desarrollo del texto. De la misma forma se pueden modificar para lograr un mejor resultado. También aunque nos han ayudado también nos ha afectado, por ejemplo, en la manufactura de automóviles, ahora estos son de aleación más delgada y son más livianos eso es bueno por lo mecánico y lo lujoso, también están diseñados con sistemas de seguridad pero debido al tipo de material que se utiliza es de destrucción fácil.

16 Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la educación Superior Universidad Experimental Rafael María Baralt UNERMB Sede Ciudad Ojeda - Estado Zulia Integrantes: Deivis Román CI José Chirinos CI Elida Romero CI Miguel Lozano CI Ángel Parra CI Jonathan Payare CI Lizbeth Molina CI Américo Rivera CI Jesús Sánchez CI

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