unidad iv. aleaciones [modo de compatibilidad]
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UNIDAD IV
ALEACIONES
Aleaciones Ferrosas
Aleaciones Base Cobre
Aleaciones Base Aluminio
Tipos de aleaciones a considerar:
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Aleaciones ferrosas. Diagrama Fe Fe3C
Sistema Metaestable Fe-Fe3C
Punto Peritectico
Punto Eutectico
Punto Eutectoide
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Ferrita: Solucin slida intersticial de carbono en hierro. Conestructura cristalina BCC y mxima solubilidad de 0,025%C
Austenita: Solucin slida intersticial de carbono en hierro. Conestructura cristalina FCC y mxima solubilidad de 2%C
Fe3C: Compuesto intersticial de carbono en hierro. Con estructuracristalina ortorrmbica y 6,67%C
Perlita: Mezcla eutectoide formada por ferrita y cementita a723C. No es una fase sino un microconstituyente
Ledeburita: Mezcla eutctica formada por austenita y cementita a1148C. No es una fase sino un microconstituyente
Reacciones que ocurren en el diagrama:
Reaccin Eutctica T = 1148 C
Reaccin Eutectoide T = 723 C
Reaccin Peritctica T = 1495 C
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Austenita Ferrita Perlita
Microestructura de las diferentes fases ymicroconstituyentes del diagrama
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% C < 2% ACEROS0.008 < %C < 0.8 Aceros Hipoeutectoides
% C = 0.8 Aceros Eutectoides
0.8 < %C < 2 Aceros Hipereutectoides
%C > 2% FUNDICIONES O HIERROSFUNDIDOS
Clasificacin de las aleaciones de acuerdoal porcentaje de carbono
Desarrollo de microestructuras en los Aceros
AcerosEutectoides
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AcerosHipoeutectoides
AcerosHipereutectoides
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Clasificacin de las aleaciones Hierro CarbonoHIERROS
* Puros o Electrolticos%C < 0.03 %
% Impurezas 0.1%
* Forjados%C < 0.03 %% Mn < 0.06 %% P = 0.05 0.16 %% Si = 0.1 0.2 %% Escoria = 1 - 3 %
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ACEROS* Al Carbono
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4%
Carbono
AcerosHipoeutectoides
AcerosHipereutectoides
AcerosBajo
Carbono
AcerosMedio
Carbono
Aceros Alto Carbono
Clasificacin de las aleaciones Hierro Carbono
* Aleados
AleanteFsforoSilicioAluminioNquelCobaltoManganesoCromoMolibdenoVolframioVanadioNiobioTitanio
Solucin SlidaXXXX
XX
XXX
XX
X
CarburoTiende a formar
Distribucin de los elementos aleantes en los aceros
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Designacin de los aceros al carbono y aleados AISI (American Iron and Steel Institute) SAE ( Society of Automotive Engineers)
X X X X X
Principales elementosaleantes
Porcentaje de carbono
Acero 102010 --- Acero al Carbono
20 --- 0.2% de Carbono
Acero 434043 --- Acero aleado al Cr-Ni-Mo
40 --- 0.4% de Carbono
* Inoxidables
Austeniticos Aleaciones ternarias de Fe Cr Ni
% C mximo 0.15% aprox
Contienen entre 16 y 25% de Cr
Poseen desde 7 hasta 20% de Ni
Estructura FCC
Poseen la mejor resistencia a la corrosin
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Martensticos Aleaciones Fe Cr con alto % C
Poseen hasta 1% C
Contienen entre 12 y 17% de Cr
Elevada dureza y resistencia al desgaste
Tienen la menor resistencia a la corrosinde los aceros inoxidables
Ferrticos Aleaciones binarias de Fe Cr
% C mximo 0.2% aprox
Contienen entre 12 y 30% de Cr
Estructura BCC
Media resistencia a la corrosin
Son de bajo costo
Designacin de los aceros inoxidables
Los dos ltimos nmeros no tienen significado especfico
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FUNDICIONES O HIERROS FUNDIDOS
Contienen entre 2 y 6,67% de Carbono
Poseen entre 1 y 3% de Silicio
Tienen alta fluidez en estado lquido
Baja Ductilidad
Variables que influyen en su clasificacin deacuerdo a su microestructura
Porcentaje de carbono y de elementos aleantes Velocidad de enfriamiento
Tipo de Fractura
Aleaciones ferrosas. Diagrama Fe Fe3C
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* Blancas Se obtienen con enfriamientos relativamente rpidos
Se forman las fases indicadas en el diagrama Fe Fe3C, pero nose pueden calcular las cantidades relativas de cada fase
Generalmente son aleaciones Hipoeutcticas, con unmicroestructura formada por cementita y perlita
Son muy duras, frgiles y con alta resistencia al desgaste
* Gris Se obtienen con enfriamientos de lentos a moderados
Se forman las fases indicadas en el diagrama Fe C, ya que laFe3C se descompone por la presencia de silicio
Generalmente son aleaciones Hipoeutcticas
Si el enfriamiento es muy lento la microestructura esta formadapor ferrita y grafito en forma de hojuelas (carbono puro) Si el enfriamiento es moderado, la microestructura puede estarformada por ferrita, grafito y perlita
Son mas tenaces comparadas con las fundiciones blancas
Fe3C 3Fe + C
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* Gris Nodular
Poseen las mismas caractersticas que las fundiciones grises, perose agregan elementos como Cerio y Magnesio, para que el grafito nosolidifique en forma de hojuelas sino en forma de Ndulos, con lafinalidad de mejorar la tenacidad de dicha aleaciones
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Aleaciones base COBRELATONES
Los latones unifsicos poseen estructura cristalina FCC,mientras que los bifsicos tienen una fase con estructura BCC yotra fase con FCC Hasta un 36% Zn forman latones de una sola fase (rojos 5 -20% Zn y amarillos 20 - 36% Zn) y cuando sobre pasan estevalor forman latones de dos fases y . Poseen alta resistencia a la corrosin, ya que el cobre es unelemento no activo
Las propiedades mecnicas dependen de la composicinqumica
Se adicionan pequeas cantidades de plomo (Pb) para mejorarsu maquinabilidad
Se pueden mejorar sus propiedades mecnicas mediante eltrabajado en fro y por tratamientos trmicos en latones +.
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Variacin de la resistencia a la traccin y % de elongacin amedida que aumenta la cantidad de Zn en los latones
Microestructura de unlatn Microestructura de un
latn +
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BRONCESCualquier aleacin de cobre que contenga hastaaproximadamente12% del principal elemento aleante, excepto cobre-zinc y cobre-nquel
* Al Estao
Poseen entre 3 y 20% de estao
Contienen entre 0,01 y 0,5% de fosforo para evitar la formacin deSn2O
Alcanzan la mxima resistencia tensil con 20% de estao
Son mas resistentes a la corrosin que los latones y acerosinoxidables
* Al Silicio Contienen hasta 4% de silicio
Alcanzan una alta resistencia mecnica por trabajado en fro Tienen alta resistencia a la corrosin
Sus principales usos son en intercambiadores de calor y artculos deferretera
* Al Aluminio Contienen desde 3 hasta 13% de Aluminio
Generalmente se encuentran aleados con Fe, Ni, Si y Co
Poseen la mejor resistencia a la corrosin Sus propiedades mecnicas se pueden mejorar por trabajado en fro ypor tratamiento trmico
Se usan principalmente en medios marinos
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CUPRONQUELES Contienen entre 3 y 30% de Nquel
Sus propiedades mecnicas pueden ser mejoradas solo portrabajado en fro y por solucin slida Sus usos son exclusivos para la industria marina
Aleaciones base ALUMINIO
De debido a su configuracin electrnica es un materialaltamente reactivo con buena conductividad trmica y elctrica
Poseen baja densidad Presenta estructura FCC lo que permite fcil deslizamiento Alta resistencia a la corrosin, por la formacin de la pelculade xido
Tiene poca resistencia mecnica cuando esta puro, pero conelementos aleantes, tratamientos trmicos o procesos dedeformacin plstica puede ser aumentada Sus principales usos son: Arquitectnicos, almacenamiento dealimentos y de agentes qumicos
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Clasificacin de las aleaciones de aluminio1. Forjadas: Son aquellas que pueden ser trabajadas porprocesos de deformacin plstica
No Termotratables No pueden ser reforzadas por tratamiento trmico
Todas las aleaciones que formen una nica solucinslida a temperatura ambiente
Incluyen las series 1xxx, 3xxx, 4xxx y 5xxx
Termotratables Se pueden endurecer por tratamiento trmico
Incluyen las series 2xxx, 6xxx y 7xxx
Designacin de las aleaciones de aluminioforjadas
X X X X
Pureza del Aluminio
Lmite de Impurezas
Grupo de aleacin
1 --- Aluminio de alta pureza
0 --- No tiene control sobre las impurezas
60 Aluminio con 99.60% de pureza
Aluminio 1060
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DesignacinElemento de aleacin
principal
1XXX2XXX3XXX4XXX5XXX6XXX7XXX8XXX
Aluminio 99% purezaCuMnSi
MgMg Si
ZnOtros
2. Fundidas: Son aquellas que se usan directamente desdefundicin, ya que tienen alta fluidez, en algunos casos puedentratarse trmicamente
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2. Fundidas: Son aquellas que se usan directamente desdefundicin, ya que tienen alta fluidez, en algunos casos puedentratarse trmicamente
Designacin de las aleaciones de aluminiofundidas