Tecnología I –

DI -

FAUDI

Metales1.

Diagramas de estado y PM

2.

Aleaciones base Fe

3.

Aleaciones base Cu

4.

Aleaciones base Al

Diagramas de estado

Pb puro: 327ºC

Sn puro231ºC

Líquido

αβ

L +

βL + α

Sólido α

+ β

Curva Tensión -

Deformación

Período elástico

Deformaciones no permanentes

Módulo elástico E

Fluencia

Inicio deformaciones permanentes

Período plástico

Deformaciones permanentes

Zonas: deformación y colada

Aleaciones para deformar

Bajo % aleantes

Aleaciones para colar

Alto % aleantes

Aleaciones metálicasbase Fe

Fe-C Diagrama

Aceros < 1,8 % de C

Aceros de bajo % C < 0,25

Aceros de medio % C

Aceros de alto % C > 0,80

Fundiciones > 2 % de C

Eutéctico →

4,3 % de C

CE →

% C + % Si

3

Fundiciones hipoeutécticas

Fundiciones eutécticas

Fundiciones hipereutécticas

Aceros Fundiciones

Aceros al C

Aceros bajo carbono →

< 0.25% (Sae 1005 / 1025): fácilmente deformables, mecanizables, soldables. Aceros para deformación (espesores delgados) para todo tipo de industrias (automotriz, naval, alimentos), para refuerzos de hormigón, para estructuras (edificios, puentes), para herreros.

Aceros medio carbono →

0.25% < C < 0.6% (SAE 1025/1060):mayor resistencia, aún dúctiles, soldadura con cuidados

especiales. Elementos de máquina: ejes, levas, engranes.

Aceros alto carbono →

0.6% < C < 1.2% (SAE 1060/1120):de muy alta resistencia, pero fragilidad notoria y difíciles de soldar. Muchas herramientas son de acero de alto carbono: picos,

palas, hachas, martillos, cinceles, sierras, etc. Los rieles de ferrocarril también se fabrican con aceros de ese tipo.

Aceros al C

Aceros aleados

Aceros que además de: C, Si, Mn, P y S, tienen Cr, Ni y Mo.Mejoran la resistencia mecánica y la dureza.

Piezas de gran espesor, con resistencias elevadas en el interior, aún a altas temperaturas. Ejemplos: matrices, troqueles complejos que no deformen ni agrieten en el temple.Aceros al Cr-Ni, 100 kg/mm2: C 0,30%, Cr 1,25%, Ni 4,25%, templado y revenido, con HB 280-305. Para cigüeñales, bielas, ejes solicitados.Aceros al Cr-Mo, 90 kg/mm2: C 0,35%, Cr 1,20%, Mo 0,3%, templado y revenido, con HB 295-325. Para piezas de resistencia media, piezas de maquinaria y motores de poco espesor.Aceros al Cr-Ni-Mo, 120 kg/mm2: C 0,30%, Cr 0,65%, Ni 2,50%, Mo 0,40%. Templado y revenido, 295-325 HB. Para pequeñas piezas de gran resistencia y responsabilidad.Aceros al Cr-Va, 200-220 kg/mm2: C 1,10% C, Cr 1,60%, V 0,25%.Templado y revenido, 60-63 HRc. Tiene poca ductilidad pero gran resistencia al desgaste y la fatiga. Para cojinetes, rodamientos, engranajes de alta resistencia.

Obtención aceros y fundición

Fundiciones C>0,18%Aceros C<0,18%

Moldes de arena

Piezas fundidas

Cubilotes

Chatarra

Alto horno → ArrabioReducción directa →

Acero

Colada continua

Convertidor Bessemer

HornoEléctricode arco

Horno BOF

Obtención arrabio y acero

Obtención arrabio

Fabricación aceros

Ciclo de fabricación

Horno eléctrico

Fabricación aceros

Sistemas de colada continua

Fabricación aceros

Colada continua vertical –

“Tundish”

Fabricación aceros

Horno lanza básico de O

Fabricación aceros

Hornos de refinación tipo Bessemer

Aceros vs Fundiciones

Menor costo: menor temperatura de fusión y costo de materia prima

Mayor colabilidad (menor intervalo L-S)

Menor contracción

Mejor maquinabilidad

Buenas propiedades anti-fricción (Gr libre)

Buena propiedades para admitir vibraciones

Buena conductibilidad térmica

Amplio rango de propiedades mecánicas

Morfologías de grafito

Aleaciones metálicasbase Cu

Apariencia:

metal seminoble, típico color rojizoDensidad:

metal pesado →

8,93 gr/cm3; % Sn ↓

7,8; % Zn ↓

8,0 Conductividad Eléctrica:

↑↑↑↑

alta →

todo tipo de uso eléctricoConductividad Térmica:

↑↑↑↑

alta →

todo tipo de uso térmicoResistencia a la Tracción:

Cu puro →

224 MPaAleantes + Tratamiento Térmico →

314 MpaDuctilidad:

desde 5% hasta 40% en aquellos p/deformar:embutido, embutido p/impacto, laminación

Temperatura de Fusión:

1083°CAleantes → ↓ T + eutéctico, ↑↑

propiedades para fundirResistencia a la Corrosión:

↑↑↑↑

alta en medio clorados / salinosTípico óxido superficial color verdoso

Efecto bactericida:

barandas, muebles, caños, etc.

Cu: propiedades

Cu: extracción

Cu: obtención

Cu: utilizaciones

Generalmente fundidos, también forjados y/o extruídos

Sn<9%: Bronces maleables →

ε: 20-60%Estampados, acuñados, rara vez fundidos

9%<Sn<23%: Bronces de uso mecánico, fundidos y forjadosRecristalizables por encima de 500ºC

23%<Sn<30%: Bajas PM, muy alta colabilidad →

estatuaria, adornos, campanas

↑↑

Zn: desde 5-10%, para disminuir el costo

Cu-Sn-Al: con Al<12%, muy buenas PMcon Al<8%, deformables en frío, muy buena resistencia medios clorados

Cu + Sn: Bronces

Cu + Sn: Bronces

Bronces deformables

Bronces colables

Bronces hipercolables

Fundidos y deformables: perfiles, chapas y alambres

Zn<30%: Latones deformables en fríoDeformables en caliente, bajo acabado superficial

30%<Zn<45%: Bajo costo, alta colabilidadNecesidad de recubrimiento superficialRecristalizables a 800ºC

Cu-Zn-Pb: 1-2%Pb, mejora maquinabilidad

Cu-Zn-Sn: Latón naval, resistente medios clorados

Cu + Zn: Latones

Cu + Zn: Latones

Latones deformables

Latones colables

Cu: reciclado

Aleaciones metálicasbase Al

Densidad:

metal liviano →

2,68 gr/cm3; % Mg ↓

2,5; % Cu ↑

2,9Conductividad Eléctrica:

60% de la del Cu↓↓

δ

→

gran ventaja para tendido de conductores aéreosConductividad Térmica:

4,5 > de aceroDeseable p/disipar calor: pistones, tapa de cilindros, ollas, etc.

Expansión Térmica:

2 > de aceroNo ventajoso para estabilidad dimensional

Módulo de Elasticidad:

70300 MPa, 1/3 de la del aceroNo es afectado por elementos de aleación

Temperatura de Fusión:

660°CAleantes → ↓ T + eutéctico, ↑↑

propiedades para fundirResistencia a la Tracción:

el Al puro →

60 MPaAleantes + Tratamiento Térmico →

550-600 MPaDuctilidad:

hasta 40%↑↑↑↑

p/deformar: embutido, embutido p/impacto, laminaciónResistencia a la Corrosión:

presencia de Al2O3Se incrementa mediante anodizado

Corrosión Galvánica:

↓↓

valor en tabla de ElectropotencialesA con otros metales + electrolito →

actúa como ánodo

Al: usos

Bauxita –

Al2

O3

– Aluminio

Latas en lugaresde consumo

Recolecciónlatas vacías

Separación entrecuerpos (Al 1000)y tapas (Al 3000)

Fusión en plantaLaminado de Al

Conformado decuerpos y tapas

Llenado

Engrapado entre cuerpos y tapas

Distribución hacia lugares de consumo

Al: reciclado

Reciclado de latas

Al: reciclado

Elemento aleaciónprincipal

AluminiumAssociation

Tratamiento

Sin alear, Al > 99% 1XXX MecánicoCobre 2XXX Térmico

Manganeso 3XXX MecánicoSilicio 4XXX Mecánico

Magnesio 5XXX MecánicoMagnesio y Silicio 6XXX Térmico

Zinc 7XXX TérmicoOtros elementos 8XXX

Al: aleaciones para deformar

Al: piezas por deformación

Elemento aleaciónprincipal

AluminiumAssociation

Aluminio sin alear 1XX.XCobre 2XX.X

Silicio c/Cu y/o Mg 3XX.XSilicio 4XX.X

Magnesio 5XX.XNo Utilizada 6XX.X

Zinc 7XX.XSn 8XX.X

Al: aleaciones para colar

Al-Cu: 4-5% de Cu. Mg →

tratable térmicamente y ↑↑

resistencia y ductilidad

Al-Cu-Si: más común; Cu ↑↑

PM; Si ↑↑

colabilidadGeometrías complicadas y moldes permanentes → ↑↑↑↑

% Si

Al-Si: Muy buena colabilidad y resistencia a la corrosión

Al-Mg: ↑↑

resistencia corrosión; ↓↓↓

colabilidad y oxidación Mg

Al-Zn-Mg: envejecimiento natural, Máx. Resis. →

20-30 días

Al-Sn: 6 % Sn p/cojinetes, no es muy difundida.

Al: aleantes para colar

Al: piezas coladas

Aleaciones metálicasbase Au

Au puro → 24k, blando para ser usadoAu 18k (75%) + 6k otros metalesAu 14k (58%) + 10k otros metalesAu 10k (42%) + 14k otros metales

Reservas de oro: puro (24k), en lingotes

En joyería fina, oro alto (18k) y oro medio (14k)

Amarillo

75% Au –

12,5% Ag –

12,5% CuRojo

75% Au –

25% CuRosa

75% Au –

5% Ag –

20% CuBlanco

75% Au –

9% Ag –

16% PdGris

75% Au –

15% N –

10% CuVerde

75% Au –

25% Ag

Au: propiedades

Au: productos