COBRE Densidad: 8900 kg/m3 (acero 7800 kg/m3) Temperatura de fusión: 1085 oC Baja relación resistencia/peso (no es conveniente) Excelente ductilidad Buena resistencia a la corrosión Excelente conductividad térmica y eléctrica No se utilizan en aplicaciones estructurales por cuanto es más caro que el acero Aplicaciones del Cu: Conductores eléctricos, Intercambiadores de calor,tubería de agua pótable

Aleaciones de Cobre

Latones

Latones Son aleaciones de cobre y zinc Buena ductilidad, buena resistencia mecánica y baja maquinabilidad. La solubilidad máxima en estado sólido del zinc en cobre es del 37% a temperatura ambiente. Los latones de una sola fase aumentan su resistencia y ductilidad a medida que aumenta el contenido de zinc. Aleaciones con porcentajes de zinc mayores al 40% son muy frágiles.

Latones Ejemplos: Latón de dorar: (5% Zn) se utiliza en joyería (bambalina), revestimientos, etc. Bronce comercial: (10% Zn) se utiliza en joyería, propiedades para el trabajo en frío Latón rojo: (15% Zn) se utiliza en tuberías de agua Latón de bajo zinc: (20% Zn) se utiliza en joyería, revestimientos Latón para cartuchos: (30% Zn) se utiliza para embutir cartuchos para munición Metal de Muntz: (40% Zn) se utiliza en sistemas condensadores que emplean agua dulce como refrigerante.

Latones al plomo Latones al estaño El plomo en estas aleaciones favorece la maquinabilidad, mejora el acabado superficial, favorece la unión por soldadura y son autolubricantes. Ejemplos: Latón de bajo plomo (32,5%Zn – 0.5%Pb) Latón de alto plomo (34%Zn – 2%Pb) Latón de corte libre (35.5%Zn – 3%Pb) Latones al estaño Se utilizan para ambientes de agua de mar, conocidos también como latones “admiralty” inhibidos. Ejemplo: Latón naval (39%Zn – 1%Sn)

Bronces Son aleaciones de cobre que no contienen al zinc como elemento principal.

Bronce al estaño Son aleaciones de cobre-estaño. Su resistencia aumenta con el contenido de estaño y alcanza un máximo al 20% de Sn, después del cual la resistencia disminuye marcadamente al agregar más Sn. Los metales al cañon contienen del 9% al 11% Sn y tienen buena resistencia mecánica y tenacidad. Los bronces al estaño son más resistentes a la corrosión que los latones.

Bronces fosforados Son aleaciones que contiene cobre, estaño y fósforo (alrededor del 2% P). Son casi tan resistentes como el acero. Tienen excelente resistencia a la fatiga y corrosión Buena resistencia mecánica y al desgaste El bronce fosforado 6 (4.5%Sn – 0.2%P) puede sustituir al titanio y a los aceros inoxidables para ciertas aplicaciones. Se utiliza para la fabricación de resortes, bujes, tornillos, etc.

Bronces al aluminio Contienen desde 3% al 13 % de aluminio Las aleaciones con mós del 9% Al pueden endurecerse por templado (transformación martensítico). Los bronces al aluminio con níquel y zinc constituyen una clase de materiales llamados aleaciones con memoria de forma. Son más resistentes a la corrosión que los fosforados. Se utilizan en la industria de pasta y papel por cuanto resisten el ambiente alcalino. Se utiliza para la fabricación de bombas, válvulas, tanques, ejes que se emplean en ambientes marinos.

Bronces al Silicio Contienen hasta 4% de Silicio para mejorar la labrabilidad, la formabilidad y la resistencia a la corrosión, y son idóneos para todo tipo de soldadura. Se utilizan en tubos para intercambiadores de calor, accesorios para presión hidráulica, placas de asiento, anillos de pistón, remaches, pernos, etc.

Aluminio y sus aleaciones Densidad Al: 2700 kg/m3 (Un tercio densidad del acero). Aleaciones de alumnio tienen baja resistencia comparadas con el acero Buena relación resistencia peso. Se utiliza cuando el peso es un factor importante (aeronáuticas y automotores) El Al responde fácilmente al endurecimiento (las aleaciones pueden ser 30 veces más resistente que el aluminio puro). Baja resistencia a la fatiga Bajo punto de fusión (600 C) Escasa dureza (poca resistencia al desgaste abrasivo). Buena resistencia a la corrosión (película de oxido que se adhiere con firmeza a la superficie.

Designación de las aleaciones de aluminio Aleaciones forjadas se representan con cuatro dígitos: X X X X Porcentaje del aluminio Tipo de aleación con el elemento principal 1XXX = Aluminio (99%) 2XXX= Al-Cu 3XXX = Al-Mn 4XXX = Al-Si 5XXX = Al-Mg 6XXX = Al-Mg-Si 7XXX = Al-Zn Modificaciones aleación Ejemplos 1100 = Aluminio puro 3003 = Aluminio Manganeso 2024 = Duraluminio Aplicaciones: 1100-O Componentes eléctricos, hojas metálicas finas 3003-H18 Latas para bebidas, aplicaciones arquitectónicas 5056-O Metal de relleno en soldadura, recipientes F = Tal como se fábrico O = Recocida H = Trabajada en frío

Designación de las aleaciones de aluminio Aleaciones fundidas se representan con tres dígitos: X X X- letra 1XX.X = Aluminio puro 2XX.X= Al-Cu 3XX.X = Al-Si-Cu o Al-Mg-Si 4XXX = Al-Si 5XXX = Al-Mg 7XXX = Al-Mg-Zn 8XXX = Al-Sn T = Tratado térmicamente F =Condición de fabricación Ejemplos: 295-T6 = 4,5%Cu-0.8%Si 319-F = 6% Si- 3.5%Cu 356-T6 = 7% Si-0.3%Cu 443-F = 5,2% Si

MICROESTRUCTURA ALEACION ALUMINIO

MICROESTRUCTURA ALEACION ALUMINIO

Aplicaciones de aluminio y aleaciones de aluminio fundidas

Aplicaciones de aluminio y aleaciones de aluminio fundidas

TRATAMIENTO TERMICO DEL ALUMINIO

DISEÑO DE UN PROCESO DE RECICLAJE DEL ALUMINIO Problema.- Diseñe un método para reciclar las aleaciones de aluminio utilizadas en las latas de refrescos.

DISEÑO DE UN PROCESO DE RECICLAJE DEL ALUMINIO Problema.- El reciclaje de aluminio tiene ventajas porque necesita alrededor del 5% de la energía requerida para producir el aluminio a partir de la alumina. Las latas están fabricadas con dos aleaciones de aluminio: (3004 para el cuerpo principal y 5182 para las tapas), mismas que tienen composiciones diferentes. La aleación 3004 tiene buena formabilidad, excelente para el embutido. La aleación 5182 es más dura y permite correctamente para abrir las tapas. Cuando se vuelven a fundir las latas, la aleación resultante contiene tanto Mg como Mn y no puede ser utilizada para ninguna de estas aplicaciones.

DISEÑO DE UN PROCESO DE RECICLAJE DEL ALUMINIO Solución.- separa las dos aleaciones. Las latas se trituran y se calientan para eliminar la laca de protección. La aleación 5182 se desmenuza en pedazos más pequeños (más dura) que la aleación 3004 por lo que se tamiza quedando separadas las dos aleaciones.

Diseño de un proceso de fundición para ruedas Diseñe un proceso de fundición para producir ruedas de automóvil que sean de bajo peso y de propiedades consistentes y uniformes.

Diseño de un proceso de fundición para ruedas Solución.- Muchas ruedas automotrices se fabrican mediante fundición en molde permanente de la aleación de aluminio 356. En este proceso, el aluminio líquido se introduce en un molde de hierro fundido caliente y se solidifica. A fin de asegurarse que no se presenten rechupes por contracción se instalan mazarotas. Esto puede requerir que la rueda se diseñe para asegurar buenas características, y no para reducir su peso. La fundición debe además, enfriarse a velocidades muy dispares, lo que produce diferencia en la microestructura, como en el espaciamiento de los brazos dendriticos secundarios y a través de la rueda.

Diseño de una biela Problema.- Diseñe una biela de alto rendimiento para el motor de un automóvil de carreras. Solución.- Un motor de alto rendimiento para carreras requiere que puedan operar a temperaturas y esfuerzos elevados minimizando al mismo tiempo el peso del motor. En los motores normales a menudo se fabrican de acero forjado o de un hierro fundido maleable. Se puede ahorrar peso reemplazando por titanio. Para lograr resistencias elevadas, podriamos considerar una aleación de titanio alfa-beta, por ejemplo Ti-6% Al4%. Al templarla se forma martensita de titanio; lo que reduce la velocidad de crecimiento de cualquier grieta por fatiga que pudiera llagar a aparecer.