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Resumen Introducción Generalidades del cobre Metalurgia del Cobre Proceso Pirometalúrgico Proceso Hidrometalúrgico Clasificación del Cobre y Aleaciones.

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2 Resumen Introducción Generalidades del cobre Metalurgia del Cobre Proceso Pirometalúrgico Proceso Hidrometalúrgico Clasificación del Cobre y Aleaciones de Cobre Cobre no aleado LatonesBroncesCuproníquelesCuproaluminios Mención de aleaciones con Efecto de Memoria de Forma

3 Evolución de la Ingeniería en Materiales Edad de Piedra: a.C Edad de Cobre: 4000 – 3000 a.C Edad de Bronce: 3000 – 1500 a.C Edad de Hierro: 1500 a.C

4 El cobre fue uno de los primeros metales utilizados por la cultura humana (junto con el oro). Se piensa que este metal fue descubierto alrededor del año 6000 a.C. En aquel tiempo, el cobre se encontraba en estado metálico (cobre nativo). Los pueblos antiguos confeccionaban utensilios y armas, martilleando este metal (forjado en frío). El cobre forjado era más duro (endurecimiento por deformación) y su atractivo color rojizo lo hicieron muy apreciado por las civilizaciones antiguas. Cerca del 4000 a.C. se descubrió que el cobre podía ser fundido y colado en una variedad de formas útiles. Posteriormente se descubrió que el cobre aleado con estaño podría ser fundido más fácilmente que el metal puro. Esto condujo al uso generalizado del bronce, que dio nombre a la Edad del Bronce. Para los antiguos romanos, la isla de Chipre era casi la única fuente de este metal, por lo cual le llamaron aes cyprium (metal de Chipre). Luego fue abreviado a cyprium y posteriormente a cuprium. De aquí deriva el símbolo químico del cobre Cu. El símbolo del cobre se representó con el mismo signo que Venus (la Afrodita griega) pues Chipre estaba consagrada a la diosa de la belleza y los espejos se fabricaban de este metal. El símbolo, espejo de Venus, modificación del Ankh egipcio, fue posteriormente adoptado para simbolizar el género femenino (). Ankh (símbolo egipcio de la vida eterna) Espejo de Venus NotaHistórica Nota Histórica

5 Generalidades del Cobre Excelente Conductividad Eléctrica (precedido por Ag). Excelente Conductividad Térmica. Elevada Ductilidad y Maleabilidad. Resistencia a la corrosión – Metal Seminoble Pátina Verde. Excelente Conductividad Eléctrica (precedido por Ag). Excelente Conductividad Térmica. Elevada Ductilidad y Maleabilidad. Resistencia a la corrosión – Metal Seminoble Pátina Verde. Muy buena soldabilidad. Excelente resistencia a la corrosión. Endurecimiento por def. plástica en frío y en caliente (Acritud). Algunas son bonificables. Relativam. baja Dureza. Relativam. baja Resistencia Mecánica. Elevada Ductilidad. No magnético. Reciclable. Conductividad Relativa (Cu=100) MetalEléctricaTérmica Ag Cu100 Au7276 Al6256 Mg3941 Zn29 Ni2515 Cd2324 Co1817 Fe17 Acero13-17 Pt1618 Sn1517 Pb89 Aleaciones El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el aluminio. Propiedades del Cobre Puro Propiedades del Cobre y de aleaciones de cobre

6 Usosgenerales del Cu y aleaciones Usos generales del Cu y aleaciones 1) Construcción de edificios 48%: cables eléctricos, fontanería y calefacción, aire acondicionado y refrigeración comercial, terminaciones y usos arquitectónicos. 2) Productos eléctricos y electrónicos 21%: Cables y equipos para la energía y servicios públicos de telecomunicaciones, equipos electrónicos y dispositivos de alumbrado y cableado. 3) Maquinaria y equipo industrial 10%: Equipos de planta, válvulas y accesorios, instrumentos no eléctricos e intercambiadores de calor. 4) Industria Automotriz y transporte en general 10%: Camiones, autos, autobuses, ferrocarril, barcos, vehículos aéreos y espaciales. 5) Productos de consumo y de uso general 11%: electrodomésticos, juegos de cables, pertrechos militares y municiones comerciales, electrónica de consumo, cierres y clausuras, monedas, utensilios y cubiertos, adornos y otros

7 Comparación de Precios

8 Estructuras del Cu y sus aleaciones La celdilla fundamental de la red espacial de un grano cristalino de cobre es cúbica de caras centradas. Si se añade un segundo elemento de aleación, puede ocurrir: Solución sólida α. Con pequeñas cantidades de soluto, se obtiene una sustitución desordenada en la red espacial del cobre, conservando la red espacial cúbica de caras centradas. (ejemplos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si) Estructura cúbica de cuerpo centrada, fase β (desordenado). Al incrementar la proporción del soluto, en algunos casos se forma una nueva esructura cristalina. Estructura cúbica de cuerpo centrada, fase β (ordenado). Bajo ciertas condiciones de equilibrio ocurre una nueva ordenación de la red espacial. Por ejemplo, en latones β, cuando Nº átomos Cu Zn, uno de los los átomos ocupan los vértices de la celdilla findamental. Insolubilidad. Algunos átomos no entran en solución sólida con el Cu, los cuales retienen su propia red cristalina. Permaneces distribuidos en la red cristalina del Cu. Ejemplos: Pb, Fe, Bi. Pueden ser beneficiosas perjudiciales. Formación de compuestos químicos estables. Ejemplos: O, S, Se, Te. Se producen precipitados. En algunos casos son deseables, según cómo varía la solubilidad del precipitado con la temperatura y la forma y ubicación del precipitado. Formación de estructuras martensíticas. En algunos casos, mediante un TT adecuado. Ejemplos: Latón: tetragonal de caras centrada, Cu-Sn β, Cu-Al β (pseudohexagonal) y γ (hexagonal compacta).

9 cobre nativo En la antigüedad, el cobre se encontraba disponible en la naturaleza como elemento libre (cobre nativo). Debido que actualmente las reservas de Cu nativo están agotadas, se extrae de sus minerales (sulfuros u óxidos), dando origen a dos tipos de procesos de extracción: Las minas de cobre más importantes se encuentran en EEUU, Cordillera de los Andes, África Central y Rusia. El mineral de cobre contiene, en general, entre 0.2 y 3% de Cu Metalurgia del Cobre Procesos de Extracción Pirometalúrgicos (minerales sulfurados) Procesos de Extracción Hidrometalúrgico (minerales oxidados) Procesos de Extracción Pirometalúrgicos (minerales sulfurados) Procesos de Extracción Hidrometalúrgico (minerales oxidados)

10 Mina de Chuquicamata

11 Metalurgia del Cobre Las menas se dividen en sulfuradas, oxidadas y mixtas. Las menas sulfuradas suelen ser de origen primario, mientras que las menas oxidadas se forman como resultado de la oxidación de los minerales sulfurados. En general, en las menas hay cantidades considerables de otros metales: Zn, Pb, Au, Ag, Ni, Se, Ta. Calcosina (Cu2S)Calcopirita (CuFeS2) Cuprita (Cu2O) Covellina (CuS) Tenerita (CuO) Procesos de Extracción Pirometalúrgico Hidrometalúrgico

12 1) Roca dinamitada (1-6%Cu) 2) Transporte 3) Trituración 4) Molienda 5) Concentración (flotación) 35%Cu 6) Filtrado Concentrado de Cu Gases de escape: Óxidos de S (Posteriormente H 2 SO 4 ) Proceso Pirometalúrgico 7) Secado en horno en medio oxidante a 600ºC (se limina el 50% del S)

13 Proceso Pirometalúrgico Concentrado de Sulfuros de Cu y Fe + Metales de Interés Horno de Reverbero u Horno Eléctrico Escoria + SO2 (sulfuros) Mata (40%Cu + MI) Convertidores Escoria + 2% Cu (Óxidos Fe, Si, Ca, Mg) Lingotes de Cu Blister (98%Cu + MI) Horno de Afino (Afino Térmico) Escoria Tough Pitch Copper (99.5%Cu + MI) Cu TP Afino ElectrolíticoFango + MI Cobre electrolítico (99.9%Cu) Horno de Inducción Escoria Electrolitic Tough Pitch Copper (Cu ETP) Lingotes Barras Metales de Interés

14 Proceso Hidrometalúrgico El mineral debe ser reducido a un tamaño de 1cm de diam para la lixiviación. El material triturado se transporta canchas de apilamiento, para su posterior tratamiento de Lixiviación. Riego por goteo o aspersión de una solución de ácido sulfúrico o soluciones de amonio. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre. Luego de 14 a 60 días, se obtiene una solución enriquecida en cobre, pero con muchas impurezas. Objetivo: Obtener una solución purificada sólo con cobre. En esta etapa se transfiere selectivamente los iones de cobre desde la solución lixiviada hacia la solución electrolítica, mediante una solución orgánica (mezcla de solvente parafínico y un reactivo extractante). 1. Molienda – Trituración: 2. Apilamiento: 3. Lixiviación: 4. Extracción por solvente (SX) 5. Electrodeposición (EW)

15 Proceso Hidrometalúrgico rahmc/index.php/es/proceso- productivo

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18 Clasificación del cobre y de las aleaciones de cobre 1)Cobre no Aleado 2)Latones (Cu-Zn) 3)Alpacas (Cu-Zn-Ni) 4)Latones especiales (Cu-Zn + Sn / Al / Fe / Mn / Ni / Si / Pb) 5)Bronces (Cu-Sn) 6)Cuproníqueles (Cu-Ni) 7)Cuproaluminios 8)Cuproplomos 9)Cuproberilios 10)Cuprosilicios 11)Cupromanganesos 12)Cuproantimonios

19 Cobre no Aleado Uso Eléctrico Uso Ingenieril

20 Cobre no Aleado Cobre puros: TP, ETPHC, OFHC, DLP, DHP Cobres débilmente aleados. Poseen pequeñas cantidades de algunos aleantes con la finalidad de endurecer (End x ss, End x def, End x pp) y aumentar la T de recristalización. Los aleantes elegidos no deben disminuir demasiado la conductividad. Cu-Ag (<1%): 100 IACS. T<200ºC. End por ss. Cu-Cd (<1%): IACS. T<200ºC. End por ss. Cu-Zr (<0.2%): 93 IACS. T<400ºC. End x def + End x pp + End x env. Cu-Cr (<1%): IACS. T<350ºC. End x pp Cu de maquinabilidad mejorada (Te, Pb, S): IACS. End por ss. Conductividad Térmica Resistencia a la Corrosión Soldabilidad (Brazing y Soldering) Ductilidad Tenacidad Antimicrobiano Maleabilidad Rango de Colores y acabados superficiales Reciclabilidad Cobres de uso eléctrico (elevada conductividad): Cobres de uso ingenieril (no eléctrico): Arquitectura y cañerías:

21 GradoProceso% Cu min % OSusceptible a FPH? Conductividad (IACS) TPRefinado térmico a 0.04Si95 (tipico) ETPHCRefinado térmico y electrolítico a 0.04Si>100 OFHCRefinado térmico y electrolítico. Refundido bajo condiciones reductoras (CO + N) <0.01No>100 >101 GradoProceso% PConductividad (IACS) DHPRefinado térmico y electrolítico. Desoxidado con P0.02 a DLPRefinado térmico y electrolítico. Desoxidado con P0.004 a Cobres de uso eléctrico (elevada conductividad) Cobres Desoxidados

22 Cobre OFHC. 50X. Ataque con H2O2/NH4OH. Estructura: Trabajado en frío + recocido + trabajado en frío nuevamente. Esto se deduce de la curvatura en las líneas de las maclas de recocido. Cobre OFHC

23 Estructura de colada. Cobre TP. 200X. Se observan dendritas de Cu primario y eutéctico Cu/Cu2O. Cobre TP

24 O < 0.024%. Dendritas primarias de Cu (zonas claras) + eutéctico. Sin ataque. 100× O < 0.09%. Dendritas primarias de Cu (zonas claras) + eutéctico. Sin ataque. 100× OFC. Trabajado en frío y recocido 30 a 850 °C.Granos equiaxiales recristalizados con maclas de recocido.

25 Cobre afinado (99.85%Cu) abc def Recocido Dureza Rockwell FB30T a 49-- b c d e -62- f >92->61 con diferentes estados de acritud. 200X.

26 LATONES (aleaciones Cu-Zn) Latones α Latones α + β Trab. Mec en Caliente Trab. Mec. en Frío (acritud) En gral Zn<36% Trab. Mec en Caliente Bonificables En gral 37.5% < Zn < 40%

27 α, cúbica de caras centrada cub de cuerpo centrado (desordenado) ordenado Latones

28 Aleación%ZnAplicaciones Latón dorado5Imitación de oro, joyerías Bronce Comercial10Bisutería, embutidos, forjados, pequeña ferretería (tornillos, remaches) Latón Rojo (C23000)15Embutidos, entallas estampados, radiadoes de automóbiles, tubos Latón Bajo (C24000)20Artículos estirados y estampados, tubos flexibles Latón de Cartuchería (C26000) 30Mejor zona para la embutición Latón Alto, Amarillo (C27000) 35Alfileres, roblones, instrumentos musicales, vainas de cartuchos Metal Muntz (C28000)40Arquitectura, industria naviera Ejemplos de latones comerciales forjados y usos Latones Los latones con más de 50%Zn son frágiles (aprece el microconstituyente γ), por lo que no se lo emplean en la industria.

29 Latones Mayor %Zn Mayor RESISTENCIA Mayor DUREZA Menor DUCTILIDAD Latones α (<36%Zn) Puede ser trabajado en caliente (730 – 900ºC) y en frío. En estado recocido es extremadamente dúctil y maleable. Latones α + β (37.5% < Zn < 40%) Mayor resistencia y dureza por el mayor contenido de Zn (endurecimiento por SS y por borde de grano). Menor ductilidad por la presencia de la fase β. Los latones α+β son difíciles de tabajar en frío. En los latones especiales se agregan elementos de aleación (pequeñas cantidades de Sn, Al, Fe, Mn, Ni, Si y/o Pb) para incrementar la resistencia mecánica efecto sinérgico. α, FCC BCC des BCC ord

30 Latón α (Cu-30%Zn) 50X. Se observan sólo 3 granos y una triple frontera. La diferencia en los contrastes de cada grano se debe a la diferencia en reflectividad según la orientación de las dendritas. Prácticamente, cada grano consiste en una única dendrita con múltiples ramificaciones. También se observa microsegrecación de los espacios interdendríticos. (Latón de Cartuchería) Estructura de colada.

31 Latón α 500X. De la figura se deduce la siguiente historia termomecánica: 1)Colado. 2)Trabajado en frío. 3)Recocido. Porque se observan maclas de recocido. Siempre que se observan maclas de recocido en un metal cúbico de caras centrado, podemos deducir que hubo trabajado en frío seguido de un TT de recocido. 4)Trabajado en frío (leve). Por la curvatura en las líneas de macla de recocido.

32 200X.Enfriamiento en aire desde 825ºC (región monofásica β). Se observa la fase α Widmanstaetten. La fase α precipita dentro de los granos β y en los bordes de grano. Habría menor cantidad de fase α (o nada) en caso de haber templado desde 825ºC. Al contrario, en caso de un enfriamiento lento (en el horno) se obtendría mayor cantidad de fase α y formando precipitados redondeados, es decir una microestructura de equilibrio. Latón α + β (Cu-40%Zn) (Metal Muntz)

33 500X. Templado desde 825ºC. Latón α + β (Cu-40%Zn) (Metal Muntz)

34 BRONCES (aleaciones Cu-Sn) Bronces α Bronces de estructura compleja Trab. Mec en Caliente Trab. Mec. en Frío (acritud) Aleaciones forjadas Trab. Mec en Caliente Bonificables Aleaciones coladas

35 Diagrama de equilibrio Diagrama que se presenta en la práctica de aleaciones Cu-Sn moldeadas. Diagrama que se presenta en la práctica de aleaciones Cu-Sn luego de un recocido. Bronces

36 Bronces Los bronces (aleaciones Cu-Sn) frecuentemente tienen otros elementos de aleación: P (bronces fosforosos), Zn (bronces rojos), Ni, Pb. Se obtienen generalmente por fusión directa de ambos metales. Se dividen en dos grupos: 1) Aleaciones forjadas. Estructura α. 2) Aleaciones moldeadas. Estructura α y compleja. Los bronces de más de 32% de Sn son muy frágiles y no tienen uso masivo en la industria, aunque puede encontrarse bronces de hasta 40%Sn de usos decorativos.

37 Bronces Microestructuras Primer caso: Sn<8%, Moldeado: Estructura α Blanda, dúctil y maleable. Sn>8%, Moldeado: Estructura α + eutectoide (α + δ) Duro y frágil. Este eutectoide aumenta en pocentaje a medida que es mayor el %Zn. Segundo caso: 8%

38 Bronces Propiedades mecánicas Los bronces α en estado laminado y recocido tienen propiedades mecánicas que dependerán del contenido de Sn. A mayor Sn, mayor dureza y resistencia mecánica. La mejora en la resistencia mecánica alcanza el máximo con 15%Sn. De esta forma, los bronces de hasta 15,8%Sn, pueden conducirse a un estado que les permita conformarse en chapas, bandas, alambres y redondos mediante un trabajo mecánico en frío. Estos bronces así homogeneizados poseen una buena resistencia a la corrosión, y por ello se emplean en los casos donde se requiere elasticidad junto con buena resistencia al ataque químico (por ej, elementos de bombas y válvulas). BRONCES DE ESTRUCTURA COMPLEJA. El temple y revenido de bronces con más de 15,8% Sn, tienen un incremento de dureza, pero las aleaciones se hacen tan frágiles que pueden presentar microgrietas luego del tratamiento. Por ello, estos bronces se emplean en estado de moldeo, y en las aplicaciones industriales no suelen sobrepasar 20% Sn. Son de estructura compleja, y los constituyentes ricos en Sn son duros y frágiles, mientras que la matriz, solución sólida α rica en Cu, es blanda. Esta combinación hace que estos bronces sean especialmente adecuados para empleo en cojinetes (así como bronces con Sn>8% moldeados y sin tratamiento de homogeneización); y además debido a su excelente resistencia mecánica, en combinación con su resistencia a la corrosión, hace que su empleo se extienda también a numerosos productos, tales como cuerpos de válvulas y uniones de tuberías, empleados en sistemas de vapor y en la industria química.

39 Bronce (Cu-10%Sn). Estructura de colada. 50X. 200X. 50X: Se observa la estructura dendrítica 200X y 500X: Se distingue la fase δ y se observa segregación de la fase α (dendritas). En las 3 micrografías, las zonas oscuras pueden ser cavidades de rechupe o partículas de plomo. 500X. δ α α δ α

40 Bronce α Se observa fase α sin deformación en frío, dado que las maclas son de recocido (y no de deformación), por tener las líneas de macla rectas y paralelas. 50X.

41 Se observa fase α con deformación en frío. Se observan maclas de deformación y maclas de recocido. El trabajado en frío fue realizado posterior al tratamiento térmico de recocido Esto se deduce por la curvatura en las líneas de macla. Las maclas de recocido ponen en evidencia deformación en frío antes del TT, debido a que en las aleaciones de Cu, las estructuras de colada no tienen maclas. Sin embargo, las maclas de recocido también están deformadas, por lo que hubo un segundo trabajado en frío posterior al tratamiento térmico. Bronce α 200X 500X

42 Cu – 22%Sn. 150X. Se observa una estructura de temple, constituida por islas de α y β acicular (Espejo de Java). Bronce de estructura compleja

43 CUPRONIQUELES (aleaciones Cu-Ni) Fase α

44 Cu y el Ni dan lugar a series continuas de soluciones sólidas α, ya que, además de ser elementos adyacentes en la tabla periódica, son electroquímicamente similares, tienen átomos de tamaño próximamente iguales en estado sólido y ambos son de estructura cúbica de caras centradas. Se obtiene como resultado una solución sólida sustitucional. Todas las composiciones son maleables tanto en caliente como en frío, obteniéndose aleaciones industriales en todo el campo de composiciones. Cuproníqueles La adición de Ni al Cu aumenta su dureza, resistencia a la tracción, resistencia a la corrosión y disminuye el alargamiento. Cu: Ra = 0.128nm EN:1.9 +1/+2 Ni: Ra = 0.125nm EN:

45 Unidad de escala: 25Micrones Aleación C72500 (Cu, 10% Ni, 2% Sn)

46 CUPROALUMINIOS (aleaciones Cu-Al) Cuproaluminios α Cuproaluminios de estructura compleja Trab. Mec. en Caliente Trab. Mec. en Frío (acritud) Aleaciones forjadas En gral Al<8% Trab. Mec. en Caliente Bonificables Aleaciones coladas En gral 9% < Al <12%

47 α: ss, cúbica de caras centrada β: Cu 3 Al, cúbica de cuerpo centrado. χ: Cu 9 Al 4, cúbica compleja. γ 1 : Cu 9 Al 4, γ 2 : Cu 9 Al 4, Qué se destaca del diagrama de fases: 1) Elevado punto de fusión de las aleaciones Cu-Al. 2) Estrecho intervalo de solidificación (segregación). 3) Variación de los límites de solubilidad α y α + β al disminuir la temperatura. 4) Transformación eutectoide β α + γ 2 a 565ºC Cada uno de estos factores influyen de una etapa a otra en el proceso de fabricación. Cuproaluminios Los cuproaluminios (mal llamados bronces al aluminio) tienen de 4 a 11% Al, con o sin elementos de aleación (Fe, Ni, Mn). Las aleaciones con más de 12% Al son muy frágiles, con casi ninguna aplicación industrial (excepto aleaciones Al-Cu).

48 Micoestructuralmente se pueden dividir en 2 grupos: Cuproaluminios α: con <8%Al tienen una estructura α, que es plástica y dúctil. Al igual que los latones α y bronces α, admiten trabajado mecánico en frío (por ej laminado y estirado en frío) previo tratamiento térmico de homogenización. Cuproaluminios de estructura compleja: con 9-11%Al dan lugar a la precipitación de γ 2, que es duro y frágil. Estas aleaciones pueden ser trabajadas mecánicamente en caliente y son en general empleadas en componentes colados. Generalmente tienen Fe, Ni y Mn. Los cuproaluminios son aleaciones resistentes a la oxidación, por formar una película de óxido de aluminio en la superficie, protegiéndolo de la oxidación tanto en estado sólido como en el líquido. Generalmente se añade Fe (del orden del 2%), Ni y en menor medida Mn. Estos elementos entran en solución sólida e influyen en el refinamiento de grano, tanto en productos forjados como colados. Cuproaluminios

49 Ejemplo: Aleación Cu-11.8%Al (composición eutectoide): En resumen, si el enfriamiento es lento: Β (des) β 1 (ord) Al>13%: β 1 γ Al<13%: β 1 β Transformaciones Martensíticas β 1 y γ son estructuras hexagonales compactas. Difieren en el aspecto radiográfico y en el aspecto micrográfico. Si el enfriamiento es rápido: Β (des) β 1 (ord) α + γ Transformación Eutectoide Enfriamiento rápido. Reacción de β (des) β 1 (ord). No puede evitarse ni aun con un enfriamiento rápido. A menores temperaturas ocurre una transformación martensítica. Según la composición química, se pueden dar dos tipos de transformaciones martensíticas: γ (para Al>13%) y β (para Al<13%). Enfriamiento isotérmico entre ºC o enfriamiento contínuo <1ºC/min: Se produce la transformación eutectoide en un agregado perlítico α + γ2.

50 Cu – 9.5%Al – 2.5%Fe 5000X Cu – 10.5%Al ºC + enfriamiento al horno Se observa una fase α (zonas claras) y eutectoide (α+γ 2 ). Eutectoide α+γ 2 (microscopio electrónico) 100X Estructura de Enfriamiento Lento

51 Estructura de Enfriamiento Rápido Cu – 10.5%Al ºC + enfriamiento al agua Estructura α + β Fase β, martensita acicular (microscopio electrónico) Enfriamiento rápido: a una velocidad superior a la crítica, en función de la composición de la aleación. 5000X 100X

52 De colada Temple de 450ºC Temple de 600ºC Temple de 700ºC Temple de 750ºC Temple de 800ºC Temple de 850ºC Temple de 900ºC Estructuras de temple crecientes para un cuproaluminio con 10.5%Al. (temples al agua) α + (α + γ 2 ) α + β β β

53 Propiedades Mecánicas típicas del Cobre y algunas Aleaciones de Cobre

54 Aleaciones con Memoria de Forma Efecto de memoria de forma Superelasticidad o pseudoelasticidad Superelasticidad o pseudoelasticidad

55 Aleaciones con Memoria de Forma Efecto de memoria de forma El térmico se aplica a un grupo de aleaciones metálicas que muestran la habilidad de retomar una forma previamente definida cuando se lo somete a un ciclo térmico apropiado. Este efecto se produce gracias a una transformación martensítica termoelástica. Ejemplo: Se tiene un trozo de alambre con una forma predefinida (podría se un resorte). Se le aplica una fuerza, se lo estira y se lo deforma plásticamente (al menos no recupera la forma original al retirar la fuerza). Luego, se somete al alambre deformado a un ciclo térmico adecuado y el alambre recupera la forma de resorte original. Este efecto se llama efecto de memoria de forma simple porque únicamente la forma caliente es memorizada, a la diferencia del efecto de memoria de forma doble en que tanto la forma fría como la caliente son recordadas. La mayoría de los metales comienzan la deformación plástica a partir de 0.2 % de elongación (ensayo de tracción). La mayoría de los metales comienzan la deformación plástica a partir de 0.2 % de elongación (ensayo de tracción). Las aleaciones con memoria de forma pueden ser deformadas hasta un 5 % sin llegar a su plasticidad. Las aleaciones con memoria de forma pueden ser deformadas hasta un 5 % sin llegar a su plasticidad.

56 MARTENSITA NO TERMOELÁSTICA (por ej. Aceros) La transformación tiene un carácter explosivo y se acompaña de un cambio de volumen considerable, lo que crea una deformación plástica importante en la austenita. El mecanismo de deformación plástica predominante es el movimiento de dislocaciones. Tan pronto una plaqueta se forma hasta un cierto tamaño después de ser enfriada, ésta deja de crecer incluso si el enfriamiento continúa, la interfase entonces se ha hecho inmóvil. La transformación inversa no se produce por un movimiento de regreso de la interfase, sino por nucleación de la austenita en el seno de las plaquetas de martensita. Finalmente la fase inicial (austenita) no recupera su orientación original. MARTENSITA TERMOELÁSTICA (Aleaciones con memoria de forma) La transformación se produce mediante un crecimiento continuo de la fase martensítica durante el enfriamiento. Si el enfriamiento se detiene, la transformación y el crecimiento de las plaquetas se interrumpe también. Si el enfriamiento continúa de nuevo, el crecimiento de las plaquetas continuará. El mecanismo de deformación plástica predominante es el maclado. La transformación inversa durante el calentamiento, en este caso sí se produce por el movimiento de regreso de la interfase y por consecuencia se recupera la orientación original.

57 Efecto de memoria de forma Transformación martensítica termoelástica

58 Superelasticidad o pseudoelasticidad Si una aleación com memoria de forma es deformada a una temperatura ligeramente superior a Ms, es decir, en fase austenítica, puede provocarse la transformación martensítica (inducida por tensión). En realidad, esto significa que el esfuerzo hace aumentar la Ms. Cuando se deja de aplicar esta tensión, el material recupera su forma original dado que se encuentra a una temperatura superior a la Ms. Finalmente, el fenómeno de superelasticidad se basa en la formación de martensita inducida por tensión.

59 Efecto de memoria de forma y superelasticidad


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