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UNIDAD IV

METALES Y ALEACIONES NO FERROSAS

De los elementos conocidos, cerca del 75% pueden ser clasificados como metales. De estos, casi el 40% tienen al menos importancia industrial y comercial. El uso de los elementos metálicos puros está restringido en el campo industrial, ya que si bien se caracterizan en ciertas propiedades descuidan otras, para ello, la combinación o aleación de dos o más elementos mejoran otras propiedades volviéndose más versátiles, razón por la cual, la mayoría de productos usados en la industria son aleaciones, basta saber que el número de aleaciones conocidas en la técnica supera los 10,000. Algunas de las propiedades de los metales, que los diferencian claramente de otros materiales son:

Tienen estructura cristalina. Son buenos conductores de electricidad y calor. Presentan una combinación de resistencia y tenacidad relativamente alta. Resisten considerablemente altas temperaturas.

1. CLASIFICACIÓN

Los materiales metálicos se clasifican en ferrosos y no ferrosos. Los no ferrosos son aquellos donde no interviene el y pueden clasificarse en:

Ligeros: De densidad relativamente baja. Ej.: Al, Mg, Ti, Be. Pesados: De densidad relativamente alta Ej.: Cu, Zn, Sn, Pb. Refractarios Son muy resistentes al calor Ej.: W, Ni, Mo, Cr, Co Nobles o Preciosos Presentan una alta resistencia a la corrosión y son de

escasa producción. Ej.: Au, Ag, Pt, Ir.

2. SELECCIÓN

Las aleaciones no ferrosas se presentan como mejor alternativa ante los aceros y fundiciones ferrosas cuando las propiedades requeridas involucran resistencia a la corrosión, resistencia a las altas temperaturas, conductividad eléctrica, densidad, calor, precio e incluso resistencia mecánica. Se utilizan elementos metálicos no ferrosos con un alto grado de pureza para obtener fundamentalmente ciertas propiedades. Por ejemplo:

Conductividad eléctrica: Cu, Al, Ag. Resistencia a la oxidación: Pb, Cr, Al, Sn, Ni. Resistencia a la corrosión: Ag, Au, Pt.

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Maquinabilidad: Al, Cu, Sn

3. PRINCIPALES ALEACIONES

Aleaciones ampliamente conocidas en la industria son:

Bronce: Aleación Cu-Sn, de buenas características de fundición y resistente a la oxidación.

Latón: Aleación Cu-Zn, resistente a la oxidación. Buena conformabilidad y

ductibilidad.

Zamac: Aleación de Zn con Al, Cu y Mg, resistente a la corrosión, bajo punto de fusión, es utilizado en la fundición a presión (Diecasting).

Duraluminio: Aleación de Al, Cu y otros elementos. Liviano y resistente a

esfuerzos estáticos y dinámicos.

4. PRINCIPALES MATERIALES NO FERROSOS

4.1 ALUMINIO

Es un metal que se oxida rápidamente formándose una película de óxido transparente, la cual se adhiere a la superficie, eliminando la mayor reacción de aluminio con el aire y consecuentemente eliminando mayor oxidación y deterioro de ésta. El aluminio es fácilmente deformable en frío, lo cual, permite el laminado en hojas muy delgadas, es fácil de fundir y vaciar en moldes de geometría compleja, pero es fácilmente deformable a bajas temperaturas. El aluminio puede alearse con otros materiales. Entre las aleaciones importantes utilizadas en la industria tenemos: Al- Mg Aplicaciones: Óptica (monturas), estructuras soldada, tanques y equipos criogénicos. Al- Si, Aleación muy conocida a la que se le llama por el nombre de SILUMÍN, tenaz y muy resistente a la corrosión y que no requiere tratamiento térmico posterior. Aplicaciones: Equipo para manejo de alimentos, accesorios marinos, alambres de aportación para soldadura sin fusión del metal de base, etc.

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Al – Cu Como aleaciones de fundición no necesitan tratamiento posterior y se emplean para fabricar piezas automotrices, cajas de engranajes, repuestos de artefactos eléctricos, etc. Como aleaciones maleables, pueden ser maquinados y conformados.

Al – Mn Aleación no muy resistente, de buena formabilidad, resistencia a la corrosión y buena capacidad de soldado. Aplicaciones: Utensilios de cocina, equipos de almacenamiento de alimentos y sustancias químicas, tanques para gasolina y aceite.

4.2 COBRE

Es un metal que reúne propiedades tales como buena conductibilidad eléctrica y térmica buena ductibilidad, resistencia a la corrosión y oxidación, buena maquibilidad, maleabilidad: es no magnético, puede ser soldado y galvanizado o barnizado en cambio tiene poca resistencia mecánica. En la industria son importantes las aleaciones del Cu con el Zinc denominadas Latones y con el Estaño denominadas bronces. La mayor parte del cobre se utiliza en conductores eléctricos, tuberías, radiadores y empaquetaduras, entre muchos otros.

Aleaciones a Base de Cu Latones: Además, de los elementos principales Cu-Zn, tienen pequeñas

cantidades de otros elementos como: Pb, Sn, Al, entre lo más comunes tenemos:

Latón Ordinario: Es adecuado para los trabajos en frío, panales de radiadores, tanques, remaches, accesorios para plomería, etc. Latón para maquinado: Contiene Plomo, el cual mejora la maquinabilidad. Aplicaciones: Placa para grabados, llaves, piezas de cerradura, piezas de relojes. Latón Naval: Mejora la resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión. Se utiliza en tubos de condensadores y de intercambiadores de calor, plantas de energía de vapor y ferretería marina. Latón Alumínico: Mejora la resistencia a la corrosión.

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Bronces: Los más conocidos son:

Bronce Fosforoso: presenta tenacidad, alta resistencia a la corrosión y bajo coeficiente de fricción. Se utiliza en arandelas, seguros, bujes, diafragmas, discos de embrague. Bronce al Aluminio: Tiene resistencia a la corrosión por ataque atmosférico y por agua. Bronce al Silicio: El Silicio incrementa la resistencia mecánica. Son los más fuertes de las aleaciones de Cu, teniendo propiedades mecánicas similares a los aceros. Se utilizan en tanques, construcción marina, conductores hidráulicos y recipientes sujetos a presión.

Metal Monel: Aleación de Cu con Ni. Tienen alta resistencia a las

soluciones alcalinas salmuera y productos alimenticios. Tienen amplia utilización en la industria química y farmacéutica.

4.3 ZINC

Es un metal relativamente barato y de gran uso sobretodo como recubrimiento (galvanizado) de hierro y acero; se combina con otros elementos, ya que puro es relativamente suave y de baja resistencia. Las aleaciones más importantes del zinc son las que se conocen con el nombre de ZAMAC, además, de ser una aleación barata es altamente resistente a la corrosión y oxidación en un ambiente húmedo. La principal aplicación del ZAMAC es la fabricación de piezas por fundición a presión (Diecasting). Estas aleaciones son fáciles de fundir inclusive a límites dimensionales estrechos y son maquinables al mínimo costo. De esta manera se utiliza el ZAMAC para piezas de automóvil, utensilios domésticos, ferretería en edificios, candados, juguetes, etc.

5. MATERIALES SINTERIZADOS Las materias primas en polvo se comprimen para formar cuerpos y compactan mediante un proceso de recocido a este proceso se le conoce como sinterizado. La metalurgia del polvo o pulvimetalurgia se ocupa de la fabricación de polvo de metales, del prensado de este polvo y de formar piezas y del sinterizado, que es un tratamiento térmico en el que las piezas formadas, compactan por debajo del punto de fusión.