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resumen sobre los elementos de aleacion de aleaciones no ferrosas como el aluminio y el cobreo, donde se le da relevancia a cada elemento como influencia en la resistencia mecanica de cada aleacion...

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METALES Y ALEACIONES NO FERROSAS  Los materiales no ferrosos tienen como principal constituyente otro elemento diferente al hierro.  COBRE Y ALEACIONES DE COBRE: Cobre: Tiene muy buenas propiedades, muy alta conductividad termica y electrica, no es magnetico y es bueno para ser soldado y muchas de estas propiedades pueden ser mejoradas con una correcta aleacion. El cobre y sus aleaciones no producen chispa. El cobre libre de oxigeno se usa en tubos electronicos ya que logra un sello perfecto con el vidrio. El cobre arsenical contiene 0.3% de arsenico que presenta una resistencia a la corrosion mejorada, este cobre arsenical se usa en intercambiadores de calor. El cobre de alta maquinabilidad con 0.6% de telurio , tiene buena maquinabilidad, se usa en tornillos, pernos y dispositivos de control de motores electricos. El cobre con alto contenido de plata de 7 a 30 onzas , eleva la temperatura de recristalizacion del grano evitando el suavizamiento en la soldadura, se usa en motores electricos para uso en ferrocarriles y aviones.  DESIGNACION DE TEMPLE DEL COBRE Y ALEACIONES DE COBRE: El cobre y sus aleaciones constituyen fases homogeneas unicas, no se les puede hacer tratamientos termicos pero la resistencia se altera por trabajo en frio. Hay dos clases de temple: para aleaciones de cobre forjadas, el temple proporcionado por trabajo en frio y el temple suave o recocido. Los temples recocidos se usan para operaciones de formado a temperatura ambiente y se describen por el rango de tamaño de grano o tamaño nominal de grano, expresado como diametro de grano promedio en milimetros.  La tabla 12.1 muestra los temples dados por trabajado en frio, la reduccion de porcentaje en tiras disminuye en la diferencia de espesor, y en alambres disminuye por la diferencia de area. La medicion del tamaño de grano por la norma ASTM E79 “estimacion del tamaño de grano promedio de cobre forjado y aleaciones de base de cobre”. El tamaño de grano depende del espesor del metal, profundidad del estirado y del tipo de superficie requerida despues del estirado. El cobre se puede clasificar por grado de dureza.  ALEACIONES DE COBRE: Latones-general: El laton es una aleacion de cobre y zinc, se les puede añadir plomo, estaño o aluminio y según su composicion daran las caracteristicas de color, resistencia, ductilidad, maquinabilidad, etc. Los latones comerciales se dividen en latones para trabajo en frio (latones alfa) y latones para trabajo en caliente ( latones alfa + beta). A medida que se aumenta el porcentaje de zinc, aumenta la resistencia tensil, elongacion y dureza. El laton 70Cu-30Zn tiene el mayor valor de resistencia y elongacion, es el llamado laton de cartucheria.  LATONES ALFA: Latones con hasta 36% de zinc, poseen buena resistencia a la corrosion y buenas propiedades de trabajo, hay latones rojos con alto contenido de cobre hasta latones amarillos con 62% de cobre.  LATONES AMARILLOS ALFA: Contienen de 20 a 36% de zinc, buena resistencia y alta ductilidad y se usa para trabajado en frio. Usualmente se usa revenido despues del trabajado en frio para evitar fisuras intercristalinas, estas fisuras se presentan debido a los altos esfuerzos residuales resultado del trabajo en frio. La corrosion intergranular es causada por tensiones internas. La liberacion de esfuerzos en el intervalo de recuperacion o el uso de una aleacion al cobre hara menos probable las fisuras por corrosion. Los latones amarillos sufren de dezincificacion, es un tipo de corrosion causada por el contacto con agua de mar o aguas dulces con alto contenido de oxigeno y dioxido de carbono, cuando esto ocurre y se penetra la zona transversal del metal se daran fugas de zinc a traves de la capa porosa de cobre, esto se conoce como dezincificacion tipo tapon, la dezincificacion tipo tapon se puede solucionar agregando estaño o antimonio. En los latones amarillos la adicion de plomo mejora la maquinabilidad y se usa para hacer tornillos, engranajes, piezas de reloj, etc. El laton aluminico tiene mejor resistencia a la corrosion ya que se forma una pelicula tenaz que protege al tubo.

 LATONES ROJOS: Contienen entre 5 y 20% de zinc, presentan mejor resistencia a la corrosion que los latones amarillos y no se presenta la dezincificacion. Oropel (95Cu-5Zn) tiene mayor resistencia que el cobre y se usa para hacer monedas, medallas, fichas, etc. El bronce comercial (90Cu-10Zn) tiene buenas propiedades de trabajado en frio y en caliente, se usa para joyeria de fantasia, estuche para labial, piezas forjadas, etc. Bronce plomado (1.75% de Pb) se usa para hacer tornillos y otras piezas. Laton rojo (85Cu-15Zn) se usa para conductores electricos, portalamparas, ferreteria, paneles de radiador, etc. Laton bajo (80Cu20Zn) se usa en trabajos metalicos hornamentales, medallones e instrumentos musicales.  LATONES ALFA + BETA: Contienen de 54 a 62% de cobre, la fase beta prima es mas fragil y dura que la fase alfa a temperatura ambiente, a altas temperaturas la fase beta se hace muy blanda y se tienen excelentes propiedades de trabajo en caliente. El mas usado es el laton muntz (60Cu-40Zn) que tiene alta resistencia y excelentes propiedades de trabajo en caliente. En la microestructura la fase alfa es oscura y la beta es clara, esta aleacion es posible tratarla termicamente. Este metal se usa para cubiertas de barcos, cabezas de condensadores, metal dentado y tubos de condensadores. El metal muntz plomado contiene 0.4 a 0.8% de plomo y tiene una maquinabilidad mejorada. El laton de alta maquinabilidad (61.5Cu-35.5Zn-3Pb) tiene la mejor maquinabilidad, buenas propiedades mecanicas y resistencia a la corrosion, se usa en ferreteria, engranajes, etc. Laton forjable (60Cu-38Zn2Pb) tiene las mejores propiedades para trabajo en caliente y se usa para forjado en caliente. Bronce para arquitectura (57Cu-40Zn-3Pb) excelentes propiedades de forjado y alta maquinabilidad, se usa en bisagras y pasamanos. Laton naval (60Cu-39.25Zn-0.75Sn) bronce tobin, tiene la resistencia a la corrosion incrementada por el agua salada y se usa en placas de condensador, con 1.75% de plomo mejora la maquinabilidad, se usa en ferreteria marina, la fase beta es oscura y la fase alfa es clara. Bronce al manganeso (58.5Cu-39Zn1.4Fe-1Sn-0.1Mn) tiene alta resistencia junto con alta resistencia al desgaste, se usa en piezas forjadas (se mejora la resistencia a la traccion).  LATONES FUNDIDOS: Contienen cantidades considerables de otros elementos de aleacion Sn 1-6% y Pb 1-10%, algunas aleaciones pueden contener hierro, manganeso, niquel y aluminio. El laton plomado rojo tiene propiedades de resistencia regular, pocos defectos internos y buena maquinabilidad, consta de dendritas alfa segregadas y particulas de plomo distribuidas (manchas negras).  BRONCES EN GENERAL: Los bronces comerciales son aleaciones de cobre y estaño, aluminio, silicio o berilio. Ademas de fosforo, plomo, zinc o niquel.  BRONCES AL ESTAÑO: Siempre contienen fosforo para desoxidar, en el diagrama la fase beta se forma de una reaccion peritectica, esta fase sufre una reaccion eutectoide para formar una mezcla de alfa + gamma. Gamma tambien sufre una reaccion eutectoide de alfa + delta, la fase delta se descompone por una reaccion eutectoide que forma alfa + epsilon, esta reaccion es lenta y epsilon no esta en muchos bronces. Los bronces al fosforo se caracterizan por la tenacidad y por la resistencia a la corrosion, se usan en diafragmas, arandelas, seguros, bujes, resortes, etc. El estaño se puede reemplazar por el zinc ya que algunas veces mejora las propiedades. Al bronce se le añade plomo para mejorar la maquinabilidad y resistencia al desgaste, se usa en bujes y cojinetes.  BRONCES AL SILICIO: Estos bronces comerciales suelen contener menos del 5% de silicio, son aleaciones unifasicas. Son las mas fuertes de las aleciones endurecibles por trabajado. Tienen propiedades mecanicas cercanas a las de un acero de medio carbono y resistencia a la corrosion comparada con el cobre. Se usan en tanques, recipientes de presion y en construcciones marinas.  BRONCES AL ALUMINIO: La fase beta sufre una reaccion eutectoide para formar la mezcla alfa + gamma prima. La mayoria contienen 4 y 11% de aluminio, las aleaciones hasta 7.5% son unifasicas y 11% son bifasicas. El hierro aumenta la resistencia y refina el grano. El niquel tiene el mismo efecto que el hierro pero no tan efectivo. El silicio mejora la maquinabilidad. El manganeso disminuye la formacion de defectos y mejora la resistencia. Los bronces

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unifasicos tienen buenas propiedades de trabajado en frio, resistencia y resistencia a la corrosion. Se usan en condensadores, tuercas, tornillos y aplicaciones marinas. Los bronces alfa + beta se pueden tratar termicamente para obtener estructuras similares a las del acero, estos bronces al aluminio se usan en engranajes, aletas, cojinetes, bujes y herramientas que no formen chispa. BRONCES AL BERILIO: Los cambios de solubilidad indican cambios de dureza por envejecimiento. Las propiedades adecuadas se obtienen de un bronce con 2% de berilio. Un tratamiento termico seria recocido de solucion, temple en agua, trabajo en frio y envejecido. El envejecimiento a altas temperaturas genera engrosamiento de los limites de grano. Los bronces al berilio se usan en piezas que necesitan formabilidad con alta resistencia a la cedencia, mediana resistencia a la fatiga y resistencia a la fluencia en condicion de endurecido. Piezas con resistencia a la corrosion, alta resistencia y conductividad electrica: diafragmas, puentes de contacto, instrumentos quirurgicos, pernos, tornillos y piezas que no provoquen chispa. Estos bronces entre mas cerca al punto de maxima solubilidad es mas fuerte al deformar en frio. CUPRONIQUELES: Contienen hasta 30% de niquel, son aleaciones de una sola fase, no se les hace tratamiento termico y se alteran las propiedades por trabajo en frio. Resistencia a la corrosion por fatiga y accion corrosiva del movimiento del agua de mar. Se usan en recipientes navales y plantas de energia costera. PLATA ALEMANA O LATON AL NIQUEL: Son aleaciones de Cu-Ni-Zn, las aleaciones comerciales contienen 50-70% de cobre, 5-30% de niquel y 5-40% de zinc. Las aleaciones con mas de 60% de cobre son de una sola fase con regulares propiedades de trabajado en caliente pero ductiles y trabajables a temperatura ambiente. El niquel de color plata-blanco y resistencia a la corrosion por sustancias quimicas sirven para electrodeposicion con cromo, niquel y plata. Se usan en remaches, joyeria y discos de radio. Los latones al niquel con 5060% de cobre son bifasicas alfa + beta y al igual que los latones alfa + beta se trabajan bien en caliente, son menos susceptibles a la corrosion. La plata alemana se usa en resortes, alambres para resistencias, ferreteria y equipo quirurgico. ALUMINIO Y ALEACIONES DE ALUMINIO: Aluminio: El aluminio es muy ligero, ciertas aleaciones de aluminio son mejores en resistencia a peso que la de aceros de alta resistencia. Tiene buena maleabilidad y formabilidad, tienen buena resistencia a la corrosion y buena conductividad termica y electrica. El aluminio no es toxico ni magnetico ni produce chispa. Se usa para proteccion electrica, cajas para barras conductoras o cubiertas para equipo electrico. Mediante el trabajado en frio o por aleaciones se puede aumentar la resistencia. Es importante su maquinabilidad y su capacidad de trabajado, se puede laminar, estampar, estirar, enrolar, forjar y extruir de cualquier manera. SISTEMAS DE DESIGNACION DE LA ALEACION: Consta de cuatro digitos, el primero indica el grupo de aleacion, el segundo indica el cambio de la aleacion original o limites de impureza, el cero se usa para la aleacion original y del 1 al 9 las modificaciones de la aleacion. Un aluminio con minimo de pureza del 99%, los ultimos digitos son los mismos que los dos a la derecha del punto decimal, ejemplo: 1060 indica un material de 99.60% minimo de pureza de aluminio y sin control sobre las impurezas. En los grupos de aleacion del dos al ocho los dos ultimos digitos sirven solo para identificar las diferentes aleaciones de aluminio en el grupo. DESIGNACION DEL TEMPLE: Se basa en las secuencias de los tratamientos basicos utilizados para producir los diversos temples, hay cuatro temples basicos. F-condicion de fabricado: aplicado para los que adquieren algun temple como resultado de operaciones de manufactura. O-recocido cristalizado: es el temple mas suave. H-endurecido por deformacion: es aplicado a aleaciones a las que se les puede mejorar sus propiedades con trabajo en frio, el primer digito siguiente a la h es la operación basica. H1-endurecido por deformacion solamente: el segundo digito indica la cantidad de trabajo en frio, el 8 es el maximo de dureza, h14 es un termino medio, los temples extraduros se designan con el 9.

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H2-templado por deformacion y recocido parcialmente: aplicado a trabajados en frio para obtener un temple mas duro y por el recocido parcial se reduce la resistencia a nivel deseado. H3-endurecido por deformacion y luego estabilizado: se aplica a aleaciones con magnesio que se calientan un poco para estabilizar sus propiedades. W-tratados termicamente en solucion: es un temple inestable que se le da a aleaciones que envejecen a temperatura ambiente despues del tratamiento termico en solucion ejemplo: 2024-w(1/2 hr), (1/2 hr) periodo de envejecimiento. T-tratado termicamente: aplicado a piezas tratadas termicamente para producir temples estables, la T va siguiente 2 al 10 de operaciones basicas. T2: recocido (solo productos fundidos). T3: tratados termicamente a solucion y trabajado en frio. T4: tratados termicamente y envejecido natural hasta un estado estable. T5-solo envejecido artificial: aplicado a productos envejecidos artificialmente despues de fabricarlo a alta temperatura y enfriamiento rapido, fundicion. T6: tratados termicamente y envejecidos artificialmente. T7-tratados termicamente luego estabilizado: se aplica a piezas que a temperatura y tiempo se lleva mas alla del maximo punto de dureza, proporcionando control del crecimiento y/o esfuerzos residuales. T8: tratados termicamente y trabajo en frio y envejecido artificial. T9: tratados termicamente envejecidos artificial y trabajo en frio. T10: envejecido artificial y trabajo en frio, el trabajo mejora la resistencia. ALEACIONES ALUMINIO-COBRE (2XXX): Las aleaciones con 2.5% y 5% de cobre responden al endurecido por envejecido. La fase teta es una fase media correspondiente a CuAl2, en el tratamiento de solucion se lleva a la fase k y se enfria rapido, el envejecimiento precipitara la fase teta aumentando la resistencia. Los aluminios 2014, 2017 y 2024 son duraluminios. 2017: contienen 4% de cobre, es una aleacion que envejece de forma natural, para evitarlo se refrigera, volver al material a temperatura ambiente precipita la fase teta que aumenta la dureza y resistencia. 2024: contiene 4.5% de cobre, tiene las resistencias mas altas que cualquier tipo de aleacion de este tipo, sirve para estructuras de avion, remaches, ferreteria. 2218: contiene 2% de niquel, se usa donde se necesitan altas temperaturas como en cabezas de cilindros y pistones forjados. 195: unica aleacion binaria con 4% de cobre, muy resistente y ductil. 112, 113 y 212: contiene 8% de cobre, hierro y zinc, la presencia de silicio aumenta la fluidez, se usan como piezas fundidas de secciones delgadas. 85, 108, 319 y 380: aleaciones de aluminio, cobre y silicio tienen menos de 5% de cobre y 3 a 8% de silicio. ALEACIONES ALUMINIO-MANGANESO (3XXX): Las aleaciones de este grupo no son endurecibles por envejecimiento, el manganeso no se usa como principal elemento de aleacion en ninguna aleacion de fundicion. Se usa en aleaciones forjadas, en utensilios, almacenamiento de alimentos, tanques para gasolina, aceite y recipientes de altas presiones y tuberia. Buena formabilidad y resistencia a la corrosion. ALEACIONES ALUMINIO-SILICIO (4XXX): Estas aleaciones suelen ser no tratables termicamente, tienen gran capacidad de forjado y bajo coeficiente de expansion termica. Se usa para pistones forjados y para autos. Tienen gran capacidad de fundido y resistencia a la corrosion, se usa para piezas fundidas complicadas y accesorios marinos. ALEACIONES ALUMINIO-MAGNESIO (5XXX): La mayoria de estas aleaciones tienen al menos 5% de magnesio, poco silicio y no se pueden tratar termicamente. Tienen gran capacidad de soldado, resistencia a la corrosion y resistencia en general. Se usan para el manejo de leche y alimentos, utensilios para quimica y drenaje, accesorios con fines marinos. La 220 es la unica que se puede endurecer por envejecimiento dando las mas altas propiedades mecanicas de todas estas aleaciones. ALEACIONES ALUMINIO-SILICIO-MAGNESIO (6XXX): El magnesio y el silicio se combinan para formar Mg2Si que forma un sistema eutectico, la precipitacion de Mg2Si despues del envejecimiento es el que hace que se alcance la resistencia total, la aleacion 6061 muestra Fe3SiAl12 (gris) y Mg2Si (negra) resisten la corrosion y son muy tratables termicamente. Se usan en aviones, canoas, muebles, tuberia para aspiradoras, aplicaciones arquitectonicas, etc.

 ALEACIONES ALUMINIO-ZINC (7XXX): Las aleaciones comerciales contienen zinc, magnesio y cobre con menores adiciones de manganeso y cromo, estas aleaciones desarrollaran las mas altas resistencias tensiles de las aleaciones de aluminio. Con la adicion de cromo y tratamiento termico adecuado se minimiza la susceptibilidad a la corrosion. Se usan en piezas para aviones.  RESISTENCIA A LA CORROSION DEL ALUMINIO Y DE LAS ALEACIONES AL ALUMINIO: Anodizado: Al colocar el metal en una solucion con acido sulfurico se produce una capa gruesa de oxido sobre el metal y aleaciones, este proceso se llama anodizado. El anodizado consiste en formar una pelicula delgada y transparente que contiene poros que se sellan para evitar absorcion y que se manche el aluminio.  ALEACIONES DE COBRE PARA MOLDEO: Para piezas fundidas se usan mas las aleaciones de cobre, bronces y latones. La fusion se debe hacer en un medio poco oxidante, para no tener perdidas por oxidacion y tambien en un medio no muy reductor porque queda la masa muy gasificada, ya que absorbe el hidrogeno de los gases o del vapor de agua y el metal disocia el agua combinandose con oxigeno y disolviendo el hidrogeno. Al enfriarse el metal los gases salen y quedan como sopladuras. Se recomienda fundir en un medio ligeramente oxidante añadiendo agentes oxidantes como oxido de cobre y manganeso, al final se desoxida el baño con cuprofosforo para el bronce, entre 60 y 90 gramos de oxido por cada 100 kilos de metal. Para desgasificar se usa el nitrogeno, se pasa una corriente en el baño que arrastra los gases, o por descomposicion de cianamida calcica colocada en el fondo de la cuchara de colada (esto es mas dificil y lento). Fundentes: para evitar la oxidacion se suele cubrir los metales fundidos con carbon vegetal pero es mejor usar estos fundentes: Los que forman escoria en el baño y lo protegen de la oxidacion. Los que actuan como desgasificadores y eliminan el hidrogeno, como oxido de manganeso, cobre o peroxido de bario. Los que actuan como desoxidantes y que en general son mezclas.  ALEACIONES DE ALUMINIO PARA MOLDEO: Las aleaciones ligeras de aluminio que tienen cobre, silicio, zinc, maganeso y magnesio se usan en construccion de vehiculos por su poco peso y buenas propiedades mecanicas. La fundicion del aluminio y sus aleaciones son mas costosas debido al alto calor especifico del aluminio. Su fusion se recomienda hacer en un medio oxidante menos agresivo que el del cobre ya que se genera oxido de aluminio que es dificil de reducir y si la oxidacion es grande, habran grandes perdidas de aluminio en forma de alumina. Los crisoles deben ser de aceros o fundiciones porque el hierro se disuelve con el aluminio, si tiene hierro es mejor hacerle un recubrimiento para evitar el contacto con la masa fundida. El aluminio permite su colada en moldes ligeros por su bajo peso especifico, pero hay un inconveniente y es que no expulsa los gases que estan en su masa. Para proteger el baño se usan fundentes a base de cloruros alcalinos como criolita pero si la temperatura no es s...