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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

PROF: ING. ENCARNACION V. SANCHEZ CURIvicsancu5@yahoo.es

ALEACION – SISTEMA DE ALEACIONES

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ALEACIÓNProducto → unión de dos o más elementos químicos → carácter

metálicos

Los elementos deben ser totalmente miscibles en estado

líquido.

El producto resultante tenga la mayoría de enlaces metálicos.

Forman una misma red cristalina.Sistema binario o ternario

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ALEACIÓN

SOLUCIÓN SÓLIDA POR SUSTITUCIÓN

Soluto y disolvente → estructura cristalina similar.

Átomo de soluto ocupa la posición átomo del

solvente en la estructura final.

SOLUCIÓN SÓLIDA POR INSERCIÓN

Átomos de soluto → muy pequeños y ocupan huecos intersiciales del

solvente.Aumento de la resistencia de aleación.

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MEZCLAS → ALEACIÓN Se encuentra en el estado de equilibrio

estable→menor energía libre. En la conformación de la microestructura, intervienen

→ fenómenos cinéticos relacionados con las velocidades de los cambios o transformaciones.

Sistema de aleación →contiene todas las aleaciones que pueden formarse con varios elementos combinados en cualquier proporción posible.

Una aleación se describe comenzando por los elementos que la componen y su concentración % en peso (Wt %) % atómico (At %)

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propiedadesPresentan brillo metálico y alta conductividad eléctrica y

térmica menor que los metales puros. Las propiedades físicas y químicas son, en general,

similares a la de los metales.Las propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidad,

tenacidad etc. Las aleaciones no tienen una temperatura de fusión única,

dependiendo de la concentración, cada metal puro.Coexistiendo simultáneamente la fase líquida y fase sólida

como se puede apreciar en diagrama de fases.

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ALEACIÒN• Mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o

más metales con algunos elementos no metálicos.• Se mezclan los elementos a su temperatura de fusión.

ALEACIONES FERROSAS• Tienen al hierro como su principal metal de aleación.

ALEACIONES NO FERROSAS• Son aleaciones de cualquier otro metal menos del hierro, como

solvente.

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Extraordinaria dureza

Alta dureza , buena resistencia mecánica

ALEACIÓN Fe – C.

HIERRO

.ACERO

Aleación de Fe y C (0,025 – 1,76)% a

temperatura ambiente

FUNDICIONES

Aleación de Fe y C (1,76 – 6,67)% a temperatura

ambiente

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• Es la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones.

• El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas .

SIDERURGIA

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Alto hornoTransforma o trabaja el mineral de hierro. Un alto horno típico → una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios.

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PROCESO DE PRODUCCIÓN

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ACERO Metal formado a base de

hierro y aleado con carbono en una proporción entre el 0,03% y el 2,1%

.

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FASES DE FUNDICIÓN

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TIPOS DE ACERO

ACERO INOXIDABLE

• resistente a la corrosión, dado que el cromo, u otros metales que contiene, posee gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro.

• Contiene, por definición, un mínimo de 10,5% de cromo. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros elementos aleantes; los principales son el níquel y el molibdeno.

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ACEROS AL CARBONO

• Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.

• Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo.

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ACEROS ALEADOS

Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte.

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• Son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación.

• Da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas.

LOS ACEROS DE BAJA ALEACIÓN

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Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado de máquinas empleadas en diversas operaciones de fabricación. Contienen volframio, molibdeno y otros elementos de aleación, que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad

ACEROS DE HERRAMIENTAS

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ALEACIONES DE ALUMINIO

• Endurecimiento por precipitación: es una dispersión densa y fina de partículas precipitadas. Estas actúan como obstáculos que se oponen al movimiento de dislocación y por lo tanto fortalecen la aleación sometida a tratamiento térmico.

• fortalecimiento por precipitación:

515ºC 130 a 190ºC.

TRATAMIENTO CALÓRICO

TEMPLADO ENVEJECIMIENTO

TRATAMIENTO TERMICO

TEMPLADO ENVEJECIMIENTO

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ALEACIONES DE COBRE• Este se consigue de los sulfuros de cobre y de hierro.

Estos se consiguen a partir de un mineral de baja clasificación la cual se funden en un reverbero para producir una mata y se separan las escorias.

• El cobre aleado es un metal, que por su conductividad eléctrica se usa en la industria eléctrica. El cobre tenaz es el menos costoso de los cobres industriales se usa para producción de alambres, varillas placas y tiras.

• El cobre tenaz expuesto a hidrogeno a 850ºC durante media hora la estructura muestra huecos internos ocasionados por el vapor, lo cual hace que el cobre sea fragil.

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ALEACIONES DE COBRE-ZINC

• Latones de cobre-zinc consisten con adiciones de 5 a 40% de zinc.

• La microestructura de los latones de una sola fase alfa consiste en una solución de 70% Cu y 30% Zinc , la microestructura del latón 60% Cu y 40% Zinc tiene dos fases, alfa y beta.

• Algunas cantidades de plomo se le echan a estas aleaciones para facilitar su maquinado, este se distribuye en pequeños glóbulos.

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Fase de un sistema• Cualquier número de componentes que satisface

las siguientes condiciones:• Homogeneidad→ en toda su extensión se observa

uniformidad física y química a nivel macroscópico.• Debe tener un límite definido → permite asignarle

un volumen, una masa y por lo tanto todas las propiedades termodinámicas extensivas.

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• Punto Eutéctico: Es la máxima temperatura a la que puede

producirse la mayor cristalización del solvente y soluto, o también se define como la temperatura más baja a la cual puede fundir una mezcla de sólidos A y B con una composición fija.

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estructura resultante de la transformación eutética

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Curva de enfriamiento de un elemento puro en función del tiempo

Temperatura

Tiempo

Líquido

Líquido y sólido

Sólido

Cuando comienza a solidificar la temperatura se mantiene constante.

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Tiempo

Líquido

Líquido y sólido

Sólido

Tem

pera

tura

Curva de enfriamiento para una sustancia que posee dos componentes o elementos y una dada composición

A diferencia del caso anterior el líquido y el sólido coexisten no solo a una temperatura sino que a un rango

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Curva de enfriamiento para una sustancia que posee dos componentes o elementos para diferentes composiciones el elemento puro A tiene menor temperatura de fusión que el elemento B

Elemento A puro curva tiene un plato

Elemento B puro curva tiene un plato

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Temp

A B

50% B0% B 100% B

Diagrama Temperatura-Composición

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Temp

A B

m n o

Solución Sólida

CQcaLiq

~35%B

CQcasol ~10%B

CQcaLiq

~60%BCQcasol

~20%B

50% B0% B 100% B

Solidus: por encima de esta curva (temperatura)todo está sólido

Liquidus: por encima de esta curva (temperatura)todo está líquido

Cqca?

Cqca?22%B

=22%B

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V. Reacción eutéctica• La reacción eutéctica constituye la transformación de

solidificación completa del líquido. Este tipo de reacción corresponde a un punto fijo en el diagrama de fases, es decir, ocurre a una temperatura y composición determinada, y dicho punto posee cero grados de libertad. A partir de una muestra sólida, a cualquier composición distinta de la eutéctica, la muestra no fundirá completamente independientemente de la temperatura a la que nos encontremos.

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Primera región solidificada

Borde de grano. Última región solidificada

C1

C2

Temp

A B

C1 C2 C3 C4 C5

Liquidus

SolidusC3

C4

C5

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Ing. Encarnación Sánchez Curi 36Cu 90 Ni 10

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Al82% Si18%

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Tem

p

A B

Matriz = ¿ ó ?

Dispersión = ¿ ó ?

% %

Eutéctico

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Tem

p

A B

Matriz = ¿ ó ?

Dispersión = ¿ ó ?

% %

% Sol. Sól % Eutéctico+

Eutéctico

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Tem

p

A B

Eutéctico

~10% de

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