Tema VIII Materiales Metálicos Objetivos Adquirir los conocimientos básicos sobre los diferentes grupos de materiales metálicos y sus aplicaciones. Seleccionar materiales metálicos para aplicaciones determinadas.

Aleaciones no ferrosas. Aplicaciones Tema VIII Conferencia 12 Sumario Aceros con propiedades químicas-físicas especiales: Aceros inoxidables, refractarios, termoresistentes. Aplicaciones Aleaciones no ferrosas. Aplicaciones Bibliografía Básica : Metalografía, Tomo II, A. P. Guliaev, pp 11-290 W. Callister , pp 251-380

Aceros Inoxidables La introducción en el acero de más de 12% de Cr hace que sea resistente a la corrosión en la atmósfera y en otros medios 13, 17, 27% Cr

Clasificación de los aceros Inoxidables Microestructura: Aceros martensíticos Aceros ferríticos Aceros austeníticos Endurecidos por precipitación Composición Química: Al Cr o al Cr-Ni 4XX 2XX , 3XX 6XX

Diagrama estructural de los aceros inoxidables 

Martensíticos % C entre 0.2-1,2 y de Cr de 12 a 18% Son magnéticos Pueden trabajarse en frío y en caliente Buena tenacidad, maquinables, baja soldabilidad Su T.T es similar a los aceros al C o de baja aleación Se utilizan para piezas de gran resistencia a la rotura, al desgaste y a la corrosión (ejes, válvulas, instrumental quirúrgico, cuchillas) 2X13, 3X13, 4X13 (GOST), 410, 440 (AISI)

Aceros ferríticos 14-27% de Cr y C< 0.1% No endurecen por T.T , por deformación en frío moderadamente Son magnéticos Pueden trabajarse en frío o en caliente Alcanzan su máxima ductilidad y resistencia a la corrosión en estado de recocido y tienen buena soldabilidad Se utilizan para usos domésticos y en la industria química y alimenticia, aplicaciones arquitectónicas y decorativas X13, X14, 12X17, 15X28(GOST) 430 (AISI)

Aceros austeníticos Cr-Ni , Cr-Ni-Mn que estabilizan la fase austenítica Son esencialmente no magnéticos No endurecen por T.T y se homogenizan con enfriamiento en agua desde 1050-1100°C Poseen mayor resistencia a la corrosión que los martensíticos y ferríticos y presentan buena resistencia a la tracción, ductilidad y tenacidad, buena soldabilidad 12X18H8, 17X18H9, 15X17AГ14(GOST); 301, 304,316 (AISI)

¿Que se entiende por CIC? Los aceros austeníticos son propensos a la corrosión intercristalina(CIC) ¿Que se entiende por CIC?

Ataque intergranular. El proceso de CIC se produce solamente como resultado del calentamiento del acero austenítico templado en un intervalo de T(500-700°C)

Para valorar si el acero tiende a la CIC se le realiza un revenido provocador durante una hora después de templado: Si es resistente, puede ser empleado en estado de temple en piezas soldadas sin someterlo a T.T Si no es resistente , no pueden fabricarse con el piezas soldadas, de ser inevitable la soldadura, está deberá someterse a T.T ( temple a 850°C)

La tendencia a la CIC puede evitarse: Disminuyendo el contenido de C, en los aceros inoxidables modernos se ha logrado reducirlo hasta < 0.03% Introduciendo elementos como el Ti y el Nb

Aceros refractarios.  Se caracteriza por su resistencia a la oxidación a altas temperaturas. R. a la destrucción química de la superficie en medios gaseosos (Aleados con Cr,Al,Si) T>550 oC Trabajan sin carga o cargados débilmente.

Más afinidad con el oxígeno que el Fe. Aceros Refractarios e.a: Cr, Al, Si Más afinidad con el oxígeno que el Fe. Carácter refractario: No depende de la estructura, es decir, es una propiedad estructuralmente insensible.

q       Aceros termoresistentes. Resistencia a altas temperaturas: Aptitud del material para soportar cargas mecánicas a temperaturas elevadas σ > σf T> T rec Termofluencia.

Factores que aumentan la resistencia a altas temperaturas Mayor temperatura de fusión del material (Trec) Solución sólida sobresaturada capaz de endurecerse por precipitación (coagulación) (sf) Mayor resistencia del material (sf) Aumento del tamaño del grano

Temperaturas de trabajo OC Materiales Menores de 350 Aceros de construcción simples 350 – 500 Aceros perlíticos, ferríticos o martensíticos 500 – 650 Austeníticos 650 – 900 Aleaciones base cobalto y base níquel Mayores de 900 Aleaciones base molibdeno y base cromo

Metales No Ferrosos Propiedades del Al Cristaliza en la red cúbica centrada en las caras y no tiene modificaciones alotrópicas Poca densidad (2,7 g/cm3) Baja temperatura de fusión (600 oC) Alta plasticidad (Elongación 40%) Poca resistencia mecánica (60 MPa) Gran conductibilidad térmica y eléctrica (65% la del Cu) Resistencia a la corrosión Impurezas típicas (Fe,Si)

Elementos de Aleación típicos Al-Cu (Tratables) Al-Mg Al-Mn Al-Si (modificable)

Aleaciones de aluminio para moldeo

Metales No Ferrosos Propiedades del Cu Cristaliza en la red cúbica centrada en las caras y no tiene modificaciones alotrópicas Alta densidad (8,9 g/cm3) Alta temperatura de fusión (1083 oC) Alta plasticidad (Elongación 30%) Buena resistencia mecánica (200 MPa) Gran conductibilidad térmica y eléctrica Resistencia a la corrosión Impurezas típicas (As,Sb)

Principales aleaciones base Cu.   Latones (Cu-Zn) Bronces (Cu-Sn, ….)

Latones Latones alfa (>61% Cu) Latones alfa+beta (55-61 %Cu)

Latones Latones alfa Mayor Plasticidad Latones alfa+beta Mayor Resistencia

Otros tipos de latones Con Plomo para mejorar la maqinabilidad (Latón automático) Con estaño para elevar la resistencia a la corrosión en agua de mar (latón naval) Con aluminio y níquel para elevar las propiedades mecánicas

Aplicaciones Joyería y piezas decorativas

Bronces al estaño

Propiedades de los bronces al Sn

Otros tipos de bronces Al Aluminio: Mejores propiedades mecánicas que en el Cu-Sn Al silicio: Idem al anterior Al berilio: Elevada dureza y elasticidad.

Aplicaciones Piezas de fundición complejas, casquillos de cojinetes y accesorios de tubería

Aleaciones Base Ti Densidad del Ti (4.5 g/cm3) T fusión 1668 grados E alto Aleado Resistencia a la tracción 1400 MPa Muy dúctiles y fáciles de maquinar y forjar R corrosión elevada Limitación: Caras

Aplicaciones Aviación, estructura de aviones Implantes Industria del petróleo y la industria química

Aleaciones base Mg Mg Densidad 1.7g/cm3 Blando y bajo E Díficil de deformar en frío por lo que se usa fundido o forjado en caliente T fusión 651 grados E.a Al, Mn, Zn Aleaciones: Algunas pueden endurecerse por TT

Aplicaciones Piezas para automóviles (timón, columnas, cajas de velocidad, asientos) Equipaje Artículos electrónicos (celulares, videos, laptops, TV, etc)

Preparación para el seminario que tendremos en la próxima actividad Estudio individual Preparación para el seminario que tendremos en la próxima actividad