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DIAGRAMA DE FASES Fe-C-

HIERRO Hierro tcnicamente puro (< 0.008% C) es un metal blanco azulado, dctil y maleable, peso especfico 7.87. Funde de 1536C a 1539C, reblandecindose antes de llegar a esta temperatura, lo que permite forjarlo y moldearlo con facilidad. El hierro es un buen conductor de la electricidad y se imanta fcilmente. Tiene una estructura centrada en el cuerpo, a temperaturas normales. A temperaturas ms altas, tiene una estructura cbica centrada en la cara. ALEACIONES FRREAS Segn el contenido de C: hierro (< al 0.008%C), acero (aleacin entre 0.008% a 1.67%C), y fundicin cuando el contenido es > al 1.67%, aunque por lo general contienen entre 3.5 y 4%. DIAGRAMA DE FASES Fe-C Se representan las transformaciones que sufren las aleaciones frreas con la temperatura. El calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusin (homogeneizacin) tienen tiempo para completarse. El diagrama contiene la porcin entre Fe puro y un compuesto intersticial llamado carburo de hierro CFe3 que contiene 6.67% de C en peso. Las fases que pueden encontrarse en condiciones metatestables de equilibrio son las lquidas, hierro gamma o austenita y hierro alfa o ferrita. El hierro sufre cambios estructurales con la temperatura antes de fundir. A temperatura ambiente la forma estable es la ferrita o Fe- (estructura BCC). A 912 C la ferrita sufre una transformacin polimrfica a austenita o Fe- (CCC). La austenita se transforma a otra fase BCC a 1394 C que se conoce como ferrita-, la cual funde a 1538 C. Todos estos cambios se pueden observar en el eje vertical del diagrama de fases para el hierro puro. En el eje horizontal slo llega al 6.70 % en peso de C, concentracin que coincide con el 100 % molar del compuesto intermedio Fe3C conocido como carburo de hierro o cementita. El carbono en un soluto intersticial en el hierro y forma disoluciones slidas con la ferrita ( y ) y con la austenita (). La ferrita tiene una estructura BCC y en los intersticios se puede situar muy poco carbono, el mximo es un 0.022 % a 727 C. Aunque en proporcin muy baja, el carbono afecta mucho a las propiedades mecnicas de la ferrita. Esta fase es relativamente blanda, ferromagntica por debajo de 768 C, y de densidad 7.88 g/cc. La austenita (Fe-) de estructura CCC tiene una solubilidad mxima de carbono del 2.11 % a 1148 C. Solubilidad aproximadamente 100 veces superior a la de la ferrita. Las transformaciones de fase de la austenita son muy importantes en los tratamientos trmicos de los aceros. La ferrita- solo se diferencia de la en el tramo de temperatura donde existe. Al ser slo estable a altas temperaturas no tiene inters tcnico. La cementita desde el punto de vista mecnico es dura y frgil, y su presencia aumenta la resistencia de muchos aceros. ESTADOS ALOTRPICOS: hierro alfa o ferrita, hierro delta, hierro gama o austenita. Hierro alfa () Cristaliza a 768 C. Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatmica de 2.86 . Prcticamente no disuelve en carbono. Hierro gamma (): Se presenta de 910C a 1400C. Cristaliza en la estructura cristalina FCC con mayor volumen que la estructura cristalina de hierro alfa. Disuelve fcilmente en carbono y es una variedad de Fe amagntico. Hierro delta (): Se inicia a los 1400C y presenta una reduccin en la distancia interatmica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su mxima solubilidad de carbono es 0.007% a 1487C. No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1537C se inicia la fusin del Fe puro. LNEAS HORIZONTALES Muestran reacciones isotrmicas. Las reacciones eutcticas implican el paso de una fase lquida a dos slidas, mientras que las reacciones eutectoides se efecta totalmente dentro del estado slido. A-Reaccin piretctica: a los 1492C. Fe lquido + Fe se convierte en austenita (0.10% de C) por enfriamiento. Entre 0.5% y 0.18% de C el cambio alotrpico empieza y termina a temperatura constante. Cualquier aleacin con ms del 0.5% de C solidificar en austenita directamente. B-Reaccin eutctica: 1143C, entre 1.76% y 4.3% de C. Cualquier aleacin que cruce esta lnea, la parte lquida que la compone debe solidificar en la mezcla de las dos fases que estn en ambos extremos de la lnea: austenita y cementita ms ledeburita. C-Reaccin eutectoide: entre el 0% y el 1.76% de C y a los 723C. Cualquier porcin de austenita presente se transformar en una fina mezcla eutectoide de ferrita y cementita ms perlita. PUNTOS CRTICOS: Suceden transformaciones isotrmicas a determinada composicin. A-Punto eutctico: en la zona de las fundiciones. Punto de fusin es mnimo 1147C. Se denomina ledeburita. Contiene un 4,3% de C. B-Punto eutectoide: en la zona de los aceros. Temperatura de transformacin de la austenita mnima (723C). Contiene un 0,77 %C (13,5% de cementita) y se denomina perlita. La existencia del eutectoide permite distinguir tres tipos de aleaciones de acero: Aceros eutectoides (= 0.07 % C). Presentan una fase austentica slida a un composicin de 0.89% C con granos orientados al azar. Al enfriar se desarrollan las fases ferrita y cementita en lminas, formando una microestructura nica llamada Perlita, la cual, en relacin con las propiedades mecnicas posee caractersticas intermedias de las fases que la componen, entre blanda y dctil y dura y quebradiza. Aceros hipoeutectoides (< 0,77% C). Presentan una fase austentica slida a una composicin inferior a 0.89% C con granos orientados al azar. Al enfriar comienza a desarrollarse la ferrita y se entra en la regin bifsica + donde la ferrita sufre una segregacin formndose en los lmites de grano de la fase . Al sobrepasar en enfriamiento a la lnea 723C la austenita se transforma en perlita y se forma el acero. Caractersticas: Al carbono y tambin aleados - Son plsticos y poseen buena resistencia mecnica - Bajo carbono hasta 0.2 % C, medio carbono 0.2%-0.5% C y alto carbono 0.5 %C>. - Usos: Elementos de mquinas (Elementos de sujecin y transmisin de potencia). Aceros hipereutectoides (>0,77% C). Presentan una fase austentica a una composicin superior a 0.89% C pero inferior a 1.76 %C con granos orientados al azar. Al enfriar comienza a formarse la cementita y se entra en la regin bifsica +cem donde la cementita comienza a formarse en los lmites de grano de la austenita. Al sobrepasar en enfriamiento a la lnea 723C la austenita remanente se transforma en perlita y se forma el acero. Caractersticas: Generalmente aleados - Muy alta resistencia mecnica - Mayor modulo de Young, muy elsticos - Alta resistencia mecnica y muy alta dureza - Difciles de deformar plsticamente - Menor resiliencia.

El intervalo de hierro fundido puede subdividirse por el contenido de C eutctico. Entre 2% y 4.3% se denominan fundiciones hipoeutcticas y con ms del 4.3% de C hipereutcticos. En las fundiciones hipoeutcticas, a la temperatura crtica (1147C) se precipita la austenita formando capas de austenita con cementita 1 en los bordes (ledeburita) y granos de austenita. Al enfriarse por debajo de 1147C se forman capas de austenita con cementita 1 y 2 en los bordes (ledeburita) y granos de austenita con cementita 2 en los bordes. Al continuar precipitndose por debajo de los 723 se forman capas de ledeburita transformada (cementita 1 y 2 y perlita), perlita y cementita 2 en los bordes. La fase lquida puede consistir en cualquier combinacin de Fe y CFe3 dentro de los lmites de composicin del diagrama. CEMENTITA o carburo de hierro (CFe3): contiene 6.67% de C en peso y 93.33% de Fe. Es una fase extremadamente dura y frgil, de estructura cristalina compleja (paraleppedo ortorrmbico de gran tamao). Es magntica hasta los 210C, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnticas. Aparece como: - Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos perlticos. - Componente de la perlita laminar. - Componente de los glbulos en perlita laminar. - Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C) LEDEBURITA: composicin eutctica slida. Se presentndose slo en el Fe colado. Se encuentra en las aleaciones C-Fe cuando el % de C en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de C. Se forma al enfriar una fundicin lquida de C (de composicin alrededor del 4.3% de C) desde 1130C, siendo estable hasta 723C, descomponindose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita. PERLITA: se encuentra tanto en el acero como en el Fe colado. Compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita. Tiene valores de dureza y ductilidad intermedios entre la ferrita y la cementita. Cada grano de perlita est formado por lminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es ms borrosa y se denomina perlita sorbtica. Si la perlita laminar se calienta durante algn tiempo a una temperatura inferior a la crtica (723 C), la cementita adopta la forma de glbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominacin de perlita globular. FERRITA Aunque la ferrita es en realidad una solucin slida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequea que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prcticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. Es el ms blando y dctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Adems de todas estas caractersticas, presenta propiedades magnticas. Al microscopio aparece como granos monofsicos, con lmites de grano ms irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformacin en estado slido, mientras que la austenita, procede de la solidificacin. La ferrita en la naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaa a la perlita en: - Cristales mezclados con los de perlita (0.55% C) - Formando una red o malla que limita los granos de perlita (0.55% a 0.85% de C) - Formando agujas en direccin de los planos cristalogrficos de la austenita. AUSTENITA Es el constituyente ms denso de los aceros, y est formado por la solucin slida, por insercin, de carbono en hierro gamma. La proporcin de C disuelto vara desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este ltimo porcentaje de mxima solubilidad a la temperatura de 1130 C. La austenita est formada por cristales cbicos de hierro gamma con los tomos de carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305 Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm2 y un alargamiento de un 30 %. No presenta propiedades magnticas. MARTENSITA Es una solucin slida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razn para la alta dureza de la martensita, ya que como los tomos en la martensita estn empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformacin (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansin que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformacin plstica de la matriz. Despus de la cementita es el constituyente ms duro de los aceros. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporcin de carbono en la martensita no es constante, sino que vara hasta un mximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecnica y fragilidad con el contenido de carbono. Su dureza est en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecnica vara de 175 a 250 Kg/mm2 y su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Adems es magntica. BAINITA Se forma en la transformacin isoterma de la austenita, en un rango de temperaturas de 250 a 550C. El proceso consiste en enfriar rpidamente la austenita hasta una temperatura constante, mantenindose dicha temperatura hasta la transformacin total de la austenita en bainita.

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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES -

Los materiales son sustancias que, a causa de sus propiedades, resultan de utilidad para la fabricacin de estructuras, maquinaria y otros productos. Existen materiales de muy diversos tipos que, de forma muy regular, se pueden clasificar en cuatro grandes grupos: Metales y aleaciones: hierro y acero, aluminio, cobre, nquel, titn, etc., y sus aleaciones. Polmeros: gran desarrollo potencial. Comnmente llamados plsticos. Cermicos y vidrios: vidrios, cementos, hormigones, etc. Materiales compuestos: mezcla de materiales: madera, fibra de vidrio, fibra de carbono, polmeros rellenos. PROPIEDADES: se pueden clasificar en cinco grupos diferentes: Propiedades qumicas, Propiedades fsicas, Propiedades mecnicas, Propiedades estticas y econmicas, Propiedades de fabricacin. Salvo las estticas y econmicas, las dems propiedades de un material dependen de su estructura interna y condicionan su comportamiento durante el proceso de fabricacin, a la vez que le confieren utilidad para unas determinadas aplicaciones. Ya que la estructura interna de un material define sus propiedades, si queremos modificar stas habr que variar de alguna manera su estructura interna; esto se consigue, en el caso de los metales, al alearlos entre s o al someterlos a tratamientos trmicos, como se analiza ms adelante. PROPIEDADES MECNICAS Indican el comportamiento de un material cuando se encuentra sometido a fuerzas exteriores. Ensayo de traccin La traccin se relaciona con la elasticidad, capacidad de recuperar su forma original al cesar las fuerzas que originan la deformacin. El ensayo de traccin es uno de los ms importantes para la determinacin de las propiedades mecnicas de los materiales. Los datos obtenidos se pueden utilizar para comparar distintos materiales y comprobar si algunos de ellos podrn resistir los esfuerzos a los que van a ser sometidos en una determinada aplicacin. Este ensayo consiste en estirar una probeta de dimensiones normalizadas por medio de una mquina, a una velocidad lenta y constante, hasta que se produce la rotura de la probeta con una fuerza esttica o aplicada lentamente. Se obtiene una curva de tensin-deformacin o alargamiento. Resistencia: capacidad de soportar una determinada carga externa. Traccin. Compresin. Flexin. Cizalladura. Torsin Tensin: es la fuerza aplicada a la probeta por unidad de seccin (N/m2). = tensin F = fuerza S0 = seccin inicial Tensin (): cociente entre la fuerza aplicada y el rea de la seccin transversal de la probeta. =F/So Unidades: (N/m2= Pascal) Alargamiento o deformacin unitaria: es el tanto por uno en que se ha incrementado la longitud de la probeta. = alargamiento o deformacin unitaria Alargamiento (): cociente entre la diferencia de longitud experimentada por la probeta y la longitud inicial de la probeta. Tanto por uno en que se ha incrementado la longitudinalidad de la probeta. = (L Lo)/Lo (Adimensional) En la curva de tensin-alargamiento se aprecian tres zonas: Zona elstica (OE):: En ella la relacin tensin-deformacin es lineal, cumplindose la ley de Hooke: en la que E es el mdulo de Young o mdulo de elasticidad longitudinal, que se expresa en N/m2 en el sistema Internacional. Si se detiene el ensayo en cualquier punto de esta zona, la probeta recupera su longitud inicial. La zona elstica se termina cuando se alcanza el lmite elstico (e). Zona plstica (ES): en ella los alargamientos son permanentes. Si el ensayo se detiene, por ejemplo en el punto A, se recupera el alargamiento elstico (e), quedando un alargamiento remanente o plstico (p). Al volver a realizar el ensayo, se obtiene una curva nueva que coincide con la de descarga y el nuevo lmite elstico E es mayor que el anterior, ya que se ha conseguido un endurecimiento por deformacin. La curva en la zona plstica tiene menor pendiente que en la elstica ya que para conseguir grandes alargamientos no es necesario aumentar la carga. Dentro de la zona elstica cabe diferenciar dos zonas: Zona proporcional (OP): en esta zona LA RELACIN ENTRE tensin y deformacin es lineal. Se trata de una recta de ecuacin: = cte. En esta zona es donde deben trabajar los materiales. Zona no proporcional (PE): en esta zona ya no existe relacin lineal entre tensin y deformacin, luego no es una zona recomendable para el trabajo de los materiales. Dentro de la zona plstica cabe diferenciar dos zonas: Zona lmite de rotura (ER): pequeas variaciones de tensin producen grandes deformaciones. Las deformaciones son permanentes y a la tensin en el punto mximo, R, se le denomina tensin de rotura o lmite de rotura. A partir de este punto a la probeta se le considera roto, aunque no est aun fsicamente rota. Zona de estriccin (RS): aunque se mantenga constante o baje la tensin aplicada, el material sigue deformndose hasta producirse la rotura fsica. Se aprecia una acusada reduccin de la seccin de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarn hasta la rotura de la probeta. (En la realidad las tensiones no disminuyen hasta la rotura, sino que el cociente de la fuerza aplicada (creciente) entre la seccin inicial aumenta, pero este efecto no se tiene en cuenta en el diagrama). Ensayos de dureza Dureza: resistencia de un material a ser rayado o penetrado por otro. Est relacionado con la resistencia al desgaste. La dureza se mide como la resistencia que opone un cuerpo a ser penetrado por otro. Esta es la base de los ensayos Brinell, Vickers y Rockwell, en los que se utilizan distintos tipos de penetradores que se aprietan con una fuerza determinada contra el material. La medida de la dureza se obtiene dividiendo la fuerza con la que se ha empujado el penetrador entre la superficie de la huella que ste deja en el material. La dureza es una propiedad de gran importancia prctica, ya que est relacionada con el comportamiento del material frente a la abrasin o al desgaste, as como con la facilidad con que puede mecanizarse. Ensayo de resiliencia El ensayo de resiliencia mide la tenacidad de los materiales.

La tenacidad (propiedad inversa la fragilidad) se define como la capacidad que tiene un material para almacenar energa, en forma de deformacin plstica, antes de romperse. El mtodo ms habitual de llevar a cabo la medida de la tenacidad de un material es por medio del ensayo Charpy. Se dispone de una probeta de seccin cuadrada (1010mm) y de 55mm de longitud en cuya parte central se ha realizado una entalla en forma de U o de V. El ensayo consiste en lanzar una bola sujeta a un hilo, desde una cierta altura contra la probeta por el lado opuesto a la entalla. La resiliencia se calcula dividiendo la energa consumida por el material en la rotura ( diferencia de energas potenciales gravitatorias en las posiciones inicial y final de la bola) entre la seccin de la probeta en la zona de entalla. De esta forma se tienen las expresiones: Los pndulos de Charpy estn normalizados. Un material tenaz o de alta resiliencia se deforma plsticamente de manera importante antes de romperse, mientras que los materiales de baja resiliencia son frgiles y apenas experimentan deformacin alguna antes de la rotura. Resiliencia: resistencia a los choques o esfuerzos bruscos Fractura La fractura de un slido se puede definir como su separacin en dos o ms partes como consecuencia de los efectos de una tensin. Existen dos tipos de fracturas: 1/ Fractura dctil, en la que se produce una importante deformacin plstica en la zona de rotura. Debido a la irregularidad de esta deformacin plstica, se originan superficies de fractura mates. 2/ Fractura frgil, en la que el material se separa segn un plano y sin que apenas se produzca deformacin plstica. Este tipo de fractura origina superficies brillantes. Fatiga Por fatiga se entiende la situacin en la que se encuentran algunas piezas sometidas a cargas cclicas de valor inferior al crtico de rotura del material. Existen dos tipos de fatiga: Fatiga en elementos sin defectos como, por ejemplo, la que tiene lugar en bielas, ejes, etc. El comportamiento de estos elementos frente a la fatiga presenta dos etapas: la de nucleacin de fisuras y la de crecimiento de estas fisuras hasta alcanzar un tamao crtico que producir la rotura frgil. Fatiga en elementos con defectos como, por ejemplo, la que se produce en puentes, barcos, aviones, etc., en los que, al haber uniones entre las piezas, se originan las lgicas fisuras. Cuando una pieza se encuentra sometida a un proceso de fatiga, las grietas de tamao diminuto existentes en el material van creciendo progresivamente hasta que en un momento dado el tamao de la grieta mayor es lo suficientemente grande como para que se produzca la rotura del elemento. Termofluencia Se define como fluencia la lenta y continua deformacin plstica que sufre un material a alta temperatura bajo la accin de una carga constante. La deformacin por fluencia que experimenta un material es tanto mayor cuanto mayor sea la temperatura, o la carga aplicada, o el tiempo que dicha carga ha estado actuando. La temperatura a la que se producen los fenmenos de fluencia est relacionada con la temperatura de fusin, de tal forma que los efectos de la fluencia comienzan a ser importantes a partir de 0,4 veces la temperatura de fusin expresada en kelvin. Friccin Cuando dos piezas de un mismo material -o de materiales diferentes- se encuentran en contacto, para que comiencen a deslizarse entre s ser preciso aplicar una fuerza: Siendo N la fuerza normal existente entre las dos piezas, y e el coeficiente de rozamiento esttico entre ambos materiales.

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MATERIALES FERROSOS-

ARRABIO O hierro de primera fusin es el primer proceso que se realiza para obtener Acero. Los materiales bsicos empleados son Mineral de Hierro, Coque, Caliza y Aire. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monxido de carbono, que se combina con los xidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metlico. La ecuacin de la reaccin qumica fundamental de un alto horno es: Fe2O3 + 3 CO => 3 CO2 + 2 Fe La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la slice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusin. Sin la caliza se formara silicato de hierro, con lo que se perdera hierro metlico. El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. Adems de carbono, las fundiciones corrientes contienen: silicio, fsforo, manganeso y azufre. La adicin de fsforo en pequeos porcentajes mejoran las caractersticas mecnicas, mientras que porcentajes mayores del 0,8% le dan gran resistencia al desgaste (fundiciones fosforosas). El fsforo favorece la colabilidad de la fundicin, mejorando su fluidez. El azufre confiere fragilidad y, por tanto, su contenido ha de ser muy limitado. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composicin: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fsforo y algunas partculas de azufre. ALTO HORNO Es virtualmente una planta qumica que reduce continuamente el hierro del mineral. Qumicamente desprende el oxgeno del xido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Est formado por una cpsula cilndrica de acero forrada con un material no metlico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El dimetro de la cpsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es mximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno est dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vaca) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por vlvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno. Carga tpica en Alto Horno de CSH: Mineral de Hierro - Pellets - Chatarra - Mineral de Mn - Caliza - Cuarzo - Coque Petrleo + Alquitrn Aire Insuflado 1.530 m3/min Temperatura Aire Insuflado 1.030C PROCESO DE OBTENCIN Las materias primas se cargan (o se vacan) en la parte superior del horno. El aire, que ha sido precalentado hasta los 1.030C aproximadamente, es forzado dentro de la base del horno para quemar el coque. El coque en combustin genera el intenso calor requerido para fundir el mineral y produce los gases necesarios para separar el hierro del mineral. En forma muy simplificada las reacciones son: Carbono (Coque) 2C + Oxgeno (aire) O2 => Calor + Monxido de Carbono Gaseoso y Calor + 2CO (oxidacin) Oxido de Hierro Fe2O3 + Monxido de Carbono 3CO => Hierro Fundido + Dixido de Carbono Gaseoso y 2Fe Hierro + 3CO2 Impurezas en el Mineral Derretido + Piedra Caliza => ESCORIA La materia prima que se va a introducir en el horno se divide en un determinado nmero de pequeas cargas que se introducen a intervalos de entre 10 y 15 minutos. La escoria que flota sobre el metal fundido se retira una vez cada dos horas, y el arrabio se sangra cinco veces al da. El aire insuflado en el alto horno se precalienta a una temperatura aproximada de 1.030 C. El calentamiento se realiza en las llamadas estufas, cilindros con estructuras de ladrillo refractario. El ladrillo se calienta durante varias horas quemando gas de alto horno, que son los gases de escape que salen de la parte superior del horno. Despus se apaga la llama y se hace pasar el aire a presin por la estufa. Esencialmente, el CO gaseoso a altas temperaturas tiene una mayor atraccin por el oxgeno presente en el mineral de hierro (Fe2O3) que el hierro mismo, de modo que reaccionar con l para liberarlo. Qumicamente entonces, el hierro se ha reducido en el mineral. Mientras tanto, a alta temperatura, la piedra caliza fundida se convierte en cal, la cual se combina con el azufre y otras impurezas. Esto forma una escoria que flota encima del hierro derretido. Cada cinco o seis horas, se cuelan desde la parte interior del horno hacia una olla de colada o a un carro de metal caliente, entre 150 a 375 toneladas de arrabio. Luego se transportan a un horno de fabricacin de acero. La escoria flotante sobre el hierro fundido en el horno se drena separadamente. Cualquier escoria o sobrante que salga del horno junto con el metal se elimina antes de llegar al recipiente. A continuacin, el contenedor lleno de arrabio se transporta a la fbrica siderrgica (Acera). Al arrabio recin producido se le ha removido el oxgeno, pero an contiene demasiado carbono (aproximadamente un 4%) y demasiadas impurezas (silicio, azufre, manganeso y fsforo) como para ser til, para eso debe ser refinado, porque esencialmente el acero es hierro altamente refinado que contiene menos de un 2% de carbono. La fabricacin del acero a partir del arrabio implica no slo la remocin del carbono para llevarlo al nivel deseado, sino tambin la remocin o reduccin de las impurezas que contiene. Se pueden emplear varios procesos de fabricacin de acero para purificar o refinar el arrabio; es decir, para remover sus impurezas. Cada uno de ellos incluye el proceso bsico de oxidacin. REFINACIN DEL ARRABIO En el alto horno, el oxgeno fue removido del mineral por la accin del CO (monxido de carbono) gaseoso, el cual se combin con los tomos de oxgeno en el mineral para terminar como CO2 gaseoso (dixido de carbono). Ahora, el oxgeno se emplear para remover el exceso de carbono del arrabio. A alta temperatura, los tomos de carbono (C) disueltos en el hierro fundido se combinan con el oxgeno para producir monxido de carbono gaseoso y de este modo remover el carbono mediante el proceso de oxidacin. En forma simplificada la reaccin es: Carbono 2C + Oxgeno O2 => MONOXIDO DE CARBONO GASEOSO 2CO

ACEROS Aleacin de hierro y carbono, en la que el carbono se encuentra presente en un porcentaje inferior al 2%. Algunas veces otros elementos de aleacin especficos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Nquel) se agregan con propsitos determinados. Para obtener acero, se toma como materia prima el arrabio, eliminando al mximo las impurezas de este, y reduciendo el porcentaje del principal componente de la aleacin que es el carbono. ACEROS: IMPUREZAS Todos los elementos indeseables en la composicin de los aceros. Se procura eliminarlas o reducir su contenido debido a que son perjudiciales para las propiedades de la aleacin, aunque se admite su presencia en cantidades mnimas. Azufre: lmite mximo aproximado: 0,04%. Aunque se considera un elemento perjudicial, su presencia es positiva para mejorar la maquinabilidad en los procesos de mecanizado. Cuando el porcentaje de azufre es alto puede causar poros en la soldadura. Fsforo: lmite mximo aproximado: 0,04%. Aunque se considera un elemento perjudicial en los aceros, porque reduce la ductilidad y la tenacidad, hacindolo quebradizo, a veces se agrega para aumentar la resistencia a la tensin y mejorar la maquinabilidad. PROPIEDADES Es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero debido a que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de aplicacionesSe pueden citar algunas propiedades genricas: - Su densidad media es de 7850 kg/m. - En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. - El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de 1.375 C, y en general la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutcticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rpido funde a 1.650 C.[15] - Su punto de ebullicin es de alrededor de 3.000 C. - Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas. - Relativamente dctil, ya que con l se obtienen hilos delgados llamados alambres. - Es maleable, pudindose obtener lminas delgadas llamadas hojalata (entre 0,5 y 0,12 mm de espesor) recubiertas, generalmente de forma electroltica, por estao. - Permite una buena mecanizacin en mquinas herramientas antes de recibir un tratamiento trmico. - Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su lmite elstico. - La dureza de los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos. - Se puede soldar con facilidad. - Posee una alta conductividad elctrica. Aunque depende de su composicin es aproximadamente de 310^6 S/m. CLASIFICACIN Los diferentes tipos de acero se clasifican de acuerdo a los elementos de aleacin que producen distintos efectos en el Acero: ACEROS AL CARBONO Ms 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 mquinas, carroceras de automvil, la mayor parte de las estructuras de construccin de acero, cascos de buques, somieres y horquillas. ACEROS ALEADOS Estos aceros contienen un proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, adems de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros de aleacin se pueden subclasificar en:

a) b)

Estructurales: son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de mquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Adems se utilizan en las estructuras de edificios, construccin de chasis de automviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleacin vara desde 0,25% a un 6%. Para Herramientas: aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar. Tienen generalmente un contenido en carbono superior a 0.30%, aunque a veces tambin se usan para la fabricacin de ciertas herramientas, aceros de bajo contenido en carbono (0.1 a 0.30%). Se emplean para la fabricacin de herramientas de corte y conformacin, son aceros al carbono que proporcionndole un adecuado tratamiento trmico poseen una capa superficial dura y un ncleo tenaz no templado. A su vez se subclasifican en:

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Aceros templables al agua: formados por aceros ordinarios al carbono, aunque algunos de los aceros de mayor contenido llevan pequeas cantidades de cromo y vanadio con el fin de aumentar la templabilidad y mejorar la resistencia al desgaste. El contenido en carbono de este tipo de aceros vara de 0,6 a 1,4%. Sometindoles al tratamiento trmico adecuado, se logra obtener una estructura martenstica dura en la superficie en ncleo tenaz. Para que alcancen las cifras de dureza que se les exigen, tienen que templarse en agua. Son los que mejor maquinabilidad tienen y los que mejor resistencia a la descarburacin, aunque su resistencia en caliente es pequea. Aceros para trabajos de choque: son generalmente bajos en carbono, con porcentajes comprendidos entre 0,45 y 0,65%. El Si y el Ni aumentan la resistencia de la ferrita, mientras que el Cr aumenta la templabilidad y contribuye al aumento de templabilidad, mientras que el tungsteno confiere dureza en caliente. La mayor parte de ellos son de temple en aceite, aunque algunos tienen que templarse en agua para lograr un temple total. Los contenidos en silicio elevados tienden a acelerar la descarburacin. Los aceros pertenecientes a este grupo se emplean en la fabricacin de matrices de estampar, punzones, cinceles, herramientas neumticos y cuchillas de cizallas. Aceros para trabajos en fro: los aceros de baja aleacin de temple en aceite contienen manganeso y cantidades menores de cromo y tungsteno. Estos aceros destacan por su gran indeformabilidad y porque en el tratamiento trmico en menos probable que se doblen, alaben, retuerzan, deformen o agrieten como los de temple en agua. Caractersticas principales: buena resistencia al desgaste, maquinabilidad y

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resistencia a la descarburacin; la tenacidad es solo regular y su dureza en caliente tan baja como la de los aceros de herramientas al carbono. Estos aceros se utilizan en la fabricacin de terrajas, rodillos de laminar roscas, herramientas de forma y escariadores expansivos.

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Aceros para trabajos en caliente (grupo H): pueden subdividirse en los tres grupos siguientes: Aceros al cromo (H11 aH16) Aceros al tungsteno (H20 a H26) Aceros al molibdeno (H41 a H43). Se caracterizan por su buena tenacidad debida a su bajo contenido en carbono, por su dureza en caliente que va de buena en unos a excelente en otros, y por una resistencia y maquinabilidad regulares. Su resistencia a la descarburacin es solamente entre regular y mala, se templan al aire. Se emplean en la fabricacin de matrices, partes mviles de los moldes utilizados en la metalurgia de polvos, moldes para materiales plsticos.

Especiales: son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosin, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos. ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARRESISTENTES Los aceros de baja aleacin son ms baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleacin. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancas fabricados con aceros de baja aleacin pueden transportar cargas ms grandes porque sus paredes son ms delgadas que lo que sera necesario en caso de emplear acero al carbono. Adems, como los vagones de acero de baja aleacin pesan menos, las cargas pueden ser ms pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleacin. Las vigas pueden ser ms delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios. ACEROS INOXIDABLES Los aceros inoxidables contienen cromo, nquel y otros elementos de aleacin, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidacin a pesar de la accin de la humedad o de cidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberas y tanques de refineras de petrleo o plantas qumicas, para los fuselajes de los aviones o para cpsulas espaciales. Tambin se usa para fabricar instrumentos y equipos quirrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la accin de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparacin de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad. ACEROS ALEADOS Aceros que adems de los cinco elementos: C, Si, Mn, P y S, tambin contienen cantidades relativamente importantes de otros elementos como molibdeno, cromo, nquel, etc., que sirven para mejorar algunas de sus caractersticas fundamentales. Tambin pueden considerarse aceros aleados, a los aceros con mayor proporcin que los porcentajes normales de los aceros al C de los cuatro elementos diferentes del C y cuyos lmites superiores suelen ser los siguientes: Si = 0,50%, Mn = 0,90%, P = 0,10%, S = 0,10%. Los elementos de aleacin ms frecuentes que se utilizan para la fabricacin de aceros aleados son: nquel, manganeso, cromo, vanadio, wolframio, molibdeno, cobalto, silicio, cobre, titanio, zirconio, plomo, selenio, niobio, aluminio y boro. Los elementos de aleacin comnmente usados y elementos de impurezas pueden ser categorizados en tres grupos: elementos microalentes (Nb, V, Ti, Al y B ) elementos substitucionales (Si, Mn, Mo, Cu, Ni y Cr) e impurezas y elementos usados para su control (P, Si, Ca, Zr y tierras raras). Los elementos de aleacin de los dos primeros grupos controlan la resistencia y tenacidad as como la transformacin microestructural, en tanto que los elementos del tercer grupo afectan la ductiulidad. El C y N desarrollan un papel importante en la soldabilidad. Las clasificaciones normalizadas de aceros como la AISI, ASTM y UNS, establecen valores mnimos o mximos para cada tipo de elemento. Estos elementos se agregan para obtener unas caractersticas determinadas como templabilidad, resistencia mecnica, dureza, tenacidad, resistencia al desgaste, soldabilidad o maquinabilidad. En resumen, los efectos de los elementos de aleacin son: Mayor resistencia y dureza Mayor resistencia a los impactos Aumento de la resistencia al desgaste Aumento de la resistencia a la corrosin Mejoramiento de maquinabilidad Dureza al rojo (altas temperaturas) Aumento de la profundidad a la cual el acero puede ser endurecido (penetracin de temple) a) b) c) d) e) f) g) h) i) Aluminio: Se usa en concentraciones cercanas al 1% y en porcentajes inferiores al 0,008% como desoxidante para el acero fundido y produce un Acero de Grano Fino. Azufre: Normalmente es una impureza y se mantiene a un bajo nivel. Sin embargo, alguna veces se agrega intencionalmente en grandes cantidades (0,06 a 0,30%) para aumentar la maquinabilidad (habilidad para ser trabajado mediante cortes) de los aceros de aleacin y al carbono. Boro: En muy pequeas cantidades (del 0,001 al 0,006%) aumenta la templabilidad sin reducir la maquinabilidad, pues se combina con el carbono para formar carburos proporcionando un revestimiento duro. Cobalto: Muy endurecedor. Disminuye la templabilidad. Mejora la resistencia y la dureza en caliente. Es un elemento poco habitual en los aceros. Aumenta las propiedades magnticas de los aceros. Cromo: Aumenta la profundidad del endurecimiento y mejora la resistencia al desgaste y corrosin. Cobre: Mejora significativamente la resistencia a la corrosin atmosfrica. Manganeso: Elemento bsico en todos los aceros comerciales. Acta como un desoxidante y tambin neutraliza los efectos nocivos del azufre, facilitando la laminacin, moldeo y otras operaciones de trabajo en caliente. Aumenta tambin la penetracin de temple y contribuye a su resistencia y dureza. Molibdeno: Mediante el aumento de la penetracin de temple, mejora las propiedades del tratamiento trmico. Aumenta tambin la dureza y resistencia a altas temperaturas.. Los aceros inoxidables austenticos contienen molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosin. Nquel: Mejora las propiedades del tratamiento trmico reduciendo la temperatura de endurecimiento y distorsin al ser templado. Al emplearse conjuntamente con el Cromo, aumenta la dureza y la resistencia al desgaste. Se utiliza mucho para producir acero inoxidable, porque aumenta la resistencia a la corrosin.

c)

j)

k) l) m) n)

Plomo: No se combina con el acero, se encuentra en l en forma de pequesimos glbulos, como si estuviese emulsionado, lo que favorece la fcil mecanizacin por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado, etc.) ya que el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0,15% y 0,30% debiendo limitarse el contenido de carbono a valores inferiores al 0,5% debido a que dificulta el templado y disminuye la tenacidad en caliente. Se aade a algunos aceros para mejorar mucho la maquinabilidad. Silicio: Aumenta moderadamente la templabilidad. Se usa como desoxidante y acta como endurecedor en el acero de aleacin. Titanio: Se usa para desoxidar y estabilizar el acero al inhibir el crecimiento granular. Tungsteno: Se emplea en muchos aceros de aleacin para herramientas, impartindoles una gran resistencia al desgaste y dureza a altas temperaturas. Vanadio: Imparte dureza y ayuda en la formacin de granos de tamao fino. Aumenta la resistencia a los impactos (resistencia a las fracturas por impacto) y tambin la resistencia a la fatiga.

NORMALIZACIN DE LOS ACEROS La norma AISI/SAE (tambin conocida por SAE-AISI) es una clasificacin de aceros y aleaciones de materiales no ferrosos. Es la ms comn en los Estados Unidos. En este sistema los aceros se clasifican con cuatro dgitos. El primero especifica la aleacin principal, el segundo indica el porcentaje aproximado del elemento principal y con los dos ltimos dgitos se conoce la cantidad de carbono presente en la aleacin La aleacin principal que indica el primer dgito es la siguiente: 1. Carbono es un elemento principal su ubicacin en la tabla peridica es de grupo A 2. Nquel 3. Nquel-Cromo, principal aleante el cromo 4. Molibdeno 5. Cromo 6. Cromo-Vanadio, principal aleante el cromo 7. Esta numeracin indica que son aceros resistentes al calor, pero estos no se fabrican habitualmente. 8. Nquel-Cromo-Molibdeno, principal aleante el molibdeno 9. Silicio FUNDICIONES DE HIERRO Son aleaciones de Hierro y Carbono con un 2 a 4% de Carbono, que debido a sus propiedades, son aptos para la produccin de fundicin en molde. Las caractersticas de una fundicin no slo dependen de su composicin qumica, sino tambin del proceso de elaboracin, ambas determinan la forma de presentacin del Carbono (combinado en forma de grafito laminar, esferoidal, etc.) Funden a temperaturas ms bajas que el acero y son ms fluidas en el estado lquido. El contenido en silicio de las aleaciones hierro-carbono y la velocidad de enfriamiento, tienen gran influencia en la formacin de una u otra clase de fundicin CLASIFICACIN FUNDICIN GRIS. 1,5 al 3,5% de Si. FUNDICIN BLANCA.< 1% de Si. FUNDICIN MALEABLE FUNDICIN ATRUCHADA entre 0,6 y 1,5% de Si. FUNDICIONES ESPECIALES: Perltica. Nodular. Acicular. Inoculadas. FUNDICIN GRIS Es ms blanda, de fractura griscea, con un contenido aproximado de carbono del 4 % y un 3 % de silicio. La estructura es perltica, con lminas de carbono grantico distribuidas por la matriz. Esta discontinuidad estructural explica las propiedades caractersticas de esta clase de fundicin: valores de resistencia a la traccin y alargamiento muy bajos (R = 10 - 35 kg/mm2), escasa sensibilidad al corte y comportamiento inelstico a las tensiones. Se utilizan para fabricar elementos robustos, debido a su ptima facilidad de colada, pero poco sometidos a fatigas y esfuerzos, tales como soportes, contrapesos, basamentos de mquinas, etctera. Las aleaciones de esta clase no pueden ser tratadas trmicamente. Puede tornearse, limarse y su temperatura de fusin es ms alta que la del hierro blanco, es ms fluido cuando esta fundido, es menos frgil y su resistencia aumenta con la finura del grano. FUNDICIN BLANCA Las fundiciones blancas son duras, frgiles, de fractura blanca y cristalina. En ellas el carbono, en porcentaje nunca superior al 3 %, se presenta combinado en forma de cementita y la estructura es mixta: perltica-cementtica. Este efecto es favorecido por la presencia de ligantes como el cromo y el manganeso, por la reduccin del contenido de silicio y por el aumento de la velocidad de enfriamiento. Presentan una dureza notable y resistencia al desgaste, por lo que son utilizadas fundamentalmente para fabricar mazos de trituradores, cilindros de laminadores, etctera. Su funcin ms importante consiste en constituir el punto de partida para la obtencin de fundicin maleable. FUNDICIN MALEABLE Es una fundicin blanca que por medio de un tratamiento trmico la mayor parte del carbono se transforma en esferas de grafito: Carbono revenido. Hay dos procesos: 1- Fundicin Maleable Blanca: Composicin qumica: C:2,8 a 3,3%- Mn:0,3 a 0,7%- Si:0,45 a 0,5%- S:0,04 a 0,25%- P: 0,04 a 0,1% Recocido en horno de atmsfera controlada CO/CO2:3. A 960 a 1100C. Para que segregue el C de la fundicin blanca. Un da de calentamiento, tres das de mantenimiento y dos de enfriamiento a 600C, luego se lo enfra a temperatura ambiente. No todo el carbono se segrega, por ello el espesor de las piezas es limitado. 2- Fundicin Maleable Negra: La pieza es colada en arena en lugar de Mineral de Fe. La temperatura del tratamiento es de 875C Un da de calentamiento, 2 de mantenimiento, y tres de enfriamiento. El material no se descarburiza en el recocido, el carbono se precipita formando ndulos de grafito. Tipos de Fundicin Maleable de corazn Negro a) Ferrtica: es ms mecanizable y dctil, es muy difcil de endurecer. Buenas propiedades amortiguantes. b) Perlitca: alta resistencia al desgaste, buena resistencia a la fatiga. Ms difcil de mecanizar. Se pueden endurecer va temple-revenido, por que poseen entre el 0,3 al 0,95 de C combinado. c) Martensticas: se obtiene por un tratamiento de temple y revenido de la fundicin Perltica. Se usa en piezas sometidas a cargas y rozamiento. Se consideran productos intermedios entre las fundiciones grises y los aceros; pueden ser tratadas trmicamente y son adecuadas tanto para piezas robustas como para las sometidas a tensiones del tipo medio. Se utilizan en gran escala en la industria automovilstica y de produccin de mquinas agrcolas, para obtener ejes, soportes, puentes posteriores, basamentos, horquillas, etc. igualmente, son muy empleadas para empalmes roscados de tubos. Sin embargo, existe

una limitacin de carcter dimensional, ya que no es posible obtener la estructura deseada cuando se trata de piezas muy gruesas. FUNDICIN ATRUCHADA Es una variedad intermedia que tiene el aspecto de hierro blanco con manchas color gris oscuro. El carbono se encuentra en forma libre y combinada. Este hierro se produce en condiciones controladas. Generalmente no tiene mucho uso comercial, se utiliza donde no se requiere que soporte mayores esfuerzos o realice trabajos forzados, un ejemplo son las bancas que estn en los parques, son de hierro atruchado. FUNDICIONES ESPECIALES

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Fundicin nodular: Contiene pequeas cantidades de Mg, que al reaccionar con Si y O2 en el metal fundido, precipitan el carbono en forma de esferitas de grafito. Los diferentes grados se consiguen controlando la matriz metlica tanto en la fusin como en el tratamiento trmico posterior. Estn normalizadas ASTM con tres cifras similares a la fundicin gris. Menores propiedades autolubricantes y meno amortiguacin de vibraciones. Ms cara que la fundicin gris. En muchos casos puede reemplazar a los aceros al carbono. Buena resistencia a la oxidacin hasta 800C. Puede ser de matriz Perltica o Austentica. Fundiciones aleadas: Fundiciones Gris, Nodular o Blanca que adems de Fe, Mn y Si contienen: Ni, Cr, Mo, Cu. Mejoran propiedades Mecnicas. Aumenta Resistencia al desgaste. Aumenta resistencia a la corrosin y altas temperaturas. Modifican las condiciones de tratamiento trmico. Cada aleante aporta y por otro lado la combinacin de aleantes. Se clasifican en: Fundiciones de Baja y Media Aleacin: Ni, Cr, Mo y Cu en cantidades que no superan el 5%. Buena presencia de cementita. 1Alta resistencia con Ni, Cr, Cu. 2- Martensticas al Ni y al Mn resistentes al desgaste. 3-Con 1% de Cr, resistentes al calor. 4-Blancas con 1 al 3% de Cr, muy duras. Fundiciones de Alta aleacin, con ms del 5% de aleantes. 1-Fundiciones al Ni, con 15 al 35% de este elemento. 2-Fundiciones al Cr, que vara segn el porcentaje del aleante. 3-Fundiciones al Si. 4- Fundiciones al Al. Fundiciones especiales: Meehanita: Se produce mediante un proceso controlado y regula la cantidad y la disposicin del grafito y las propiedades. Se agrupan e cuatro clases: Fundicin de uso general, de las que hay seis tipos. GM Es la ms verstil, piezas > 16 mm GA ms fluida que GM, piezas >12 mm GB Buena resistencia y tenacidad. Piezas de 10 a 100 mm. GC Se puede colar a presin, Piezas de 9 a 50 mm. GD para piezas chicas de 6,5 a50 mm. GE se usa para sustituir a la fundicin gris.

b)

c)

ACEROS INOXIDABLES Son aleaciones ferro-cromo con un mnimo de 10% de cromo. Entre los elementos de aleacin, dos se destacan: el cromo, elemento presente en todos los aceros inoxidables por su papel en la resistencia a la corrosin y el nquel por la memoria en las propiedades mecnicas. Las posibles aplicaciones del acero inoxidable son casi ilimitadas, hecho que puede comprobarse con tan solo unos ejemplos: En el hogar: cubertera y menaje, fregaderos, sartenes y bateras de cocina, hornos y barbacoas, equipamiento de jardn y mobiliario. / En la ciudad: paradas de autobs, cabinas telefnicas y resto de mobiliario urbano, fachadas de edificios, ascensores y escaleras, vagones de metro e infraestructuras de las estaciones. / En la industria: equipamiento para la fabricacin de productos alimentarios y farmacuticos, plantas para el tratamiento de aguas potables y residuales, plantas qumicas y electroqumicas, componentes para la automocin y aeronutica, depsitos de combustible y productos qumicos. TIPOS 1. Martensticos El carbono est en una concentracin tal, que permite la formacin de austenita a altas temperaturas, que a su vez se transforma en martensita durante el enfriamiento, la cual es una fase rica en carbono, frgil y extraordinariamente dura. Ttienen la caracterstica comn de ser magnticos y endurecibles por tratamiento trmico, presentando cuando templados una microestructura acicular (en forma de agujas). Son normalmente producidos por la industria siderrgica en estado recocido, con ductilidad razonablemente buena. Solamente despus de templados sern muy duros y poco dctiles. Pero es precisamente en esta condicin (templados), que sern resistentes a la corrosin. El ms utilizado de los aceros inoxidables martensticos es el Tipo 420. En estado recocido (estructura ferrtica), no presenta buen comportamiento frente a la corrosin atmosfrica. Por eso, el acero inoxidable 420, es colocado en servicio por el usuario, solamente despus de un tratamiento de temple. Cuando templado, el carbono forma parte de la fase martenstica, no siendo encontrado en la aleacin precipitado como carburo de cromo.La alta dureza y la consecuente resistencia al desgaste, determinan las aplicaciones de este material, utilizado en cuchillera, discos de freno, equipos quirrgicos, odontolgicos y turbinas. 2. Ferrticos Tambin son magnticos. A pesar de tener una menor cantidad de carbono que los martensticos, se tornan parcialmente austenticos a altas temperaturas y consecuentemente precipitan martensita durante el enfriamiento. Puede decirse que son parcialmente endurecibles por tratamiento trmico. Contienen, de un modo general, un tenor de cromo superior al de los martensticos, lo que mejora la resistencia a la corrosin en diversos medios, pero sacrifica en parte otras propiedades, como la resistencia al impacto. El ms utilizado de los aceros inoxidables ferrticos es el Tipo 430, que contiene 16 a 18% de cromo y un mximo de 0,12% de carbono. Entre sus aplicaciones, se puede mencionar: cubiertos, vajillas, cocinas, piletas, monedas, revestimientos, mostradores frigorficos. 3. Austenticos No son magnticos y no pueden ser endurecidos por tratamiento trmico. Son muy dctiles y presentan excelente soldabilidad. El inoxidable austentico ms popular es el Tipo 304, que contiene bsicamente 18% de cromo y 8% de nquel, con un tenor de carbono limitado a un mximo de 0,08%. Tiene gran aplicacin en las industrias qumicas, farmacuticas, de alcohol, aeronutica, naval, uso en arquitectura, alimenticia, y de transporte. Es tambin utilizado en cubiertos, vajillas, piletas, revestimientos de ascensores y en un sin nmero de aplicaciones. Los aceros de la serie 200, resultan de una substitucin parcial de nquel por manganeso. Son utilizados en aplicaciones estructurales, presentando resistencia a la corrosin inferior al 301.

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MATERIALES METALICOS NO FERROSOS -

ALEACIONES DE COBRE El Cu es el ms barato y comn de los metales nobles. Insustituible en muchas aplicaciones para las que la resistencia a la corrosin es un factor esencial. Propiedades muy importantes (conductividad de la electricidad y el calor). Muchas aplicaciones en arte y decoracin debido a su color clido. Presenta gran maleabilidad que facilita su trabajo. Las principales menas de extraccin son las siguientes: La Malaquita (CuCO3(OH)2) que es un carbonato hidratado o bsico con 57 % de cobre; La Cuprita (Cu2O) que es un xido con 84 % de cobre; La Calcopirita (Cu2S) que es un sulfuro doble de cobre y hierro con 34% de cobre; La Azurita que es un carbonato y un hidrxido con 55% de cobre. VENTAJAS Y DESVENTAJAS a.- Gran variedad de aleaciones para las ms diversas aplicaciones; b.- excelente conductividad trmica y elctrica; c.gran variedad de colores en la superficie de las aleaciones; d.- propiedades mecnicas a altas temperaturas superiores a las del aluminio. Desventajas que estos materiales poseen para evitar una utilizacin errnea. 1.- baja relacin resistencia-peso; 2.- baja resistencia mecnica a temperaturas elevadas; 3.- susceptibilidad a la tenso-corrosin; 4.fragilidad a alta temperatura; 5.- luego de soldado pierden resistencia mecnica que no puede recuperarse. El cobre puro no puede servir para todos los usos, sobre todo para los que requieren gran resistencia mecnica, buena maquinabilidad, gran resistencia a las temperaturas elevadas, resistencia al desgaste, etc. En estos casos se debe recurrir a ALEACIONES (combinaciones del cobre con otros metales como zinc, aluminio, estao, nquel, hierro, etc.) De las aleaciones de cobre se distinguen: Cobres dbilmente aleados Aleaciones con alto contenido de cobre: Latones, Bronces, Cuproaluminios, Cupronqueles, Alpacas Aleaciones con menos del 50% de cobre: Monel y Aleaciones para resistencias elctricas Aleaciones con centsimas o milsnimas de Cu usado como elemento de adicin: combinaciones con acero, aluminio, zinc, etc. COBRES DEBILMENTE ALEADOS Poseen bajo contenido de elementos de adicin (menos del 1%). Se utilizan cuando alguna de las propiedades de los cobres propiamente dichos es insuficiente, por ejemplo, cuando se requiere mejor: Resistencia mecnica a temperaturas relativamente elevadas Resistencia a la corrosin Soldabilidad Resistencia al reblandecimiento Maquinabilidad Las composiciones de cobres dbilmente aleados son: a) Cobre desoxidado con fsforo, con arsnico. b) Cobre tenaz con plata. c) Cobre exento de oxgeno con plata. d) Cobre con azufre. e) Cobre con telurio. Caractersticas de utilizacin y ejemplos de aplicaciones de cada una de estas composiciones. Cobre desoxidado con fsforo, con arsnico: Aparatos y tuberas para lquidos y gases relativamente corrosivos / Tubos y placas tubulares para condensadores que trabajen con agua dulce y pura. Cobre tenaz con plata: Construccin de elementos de mquinas elctricas rotativas / Placas para fotograbado que ha yan de tener larga vida. Cobre exento de oxgeno con plata: En Electrnica, para uniones vidrio-metal / Delgas de colectores. Cobre con azufre: Piezas conductoras de corriente obtenidas por torneado / Remaches, tuercas, tornillos. Cobre con telurio: Terminales de transformadores y de disyuntores / Contactos y conexiones diversas. ALEACIONES CON ALTO CONTENIDO DE COBRE Se utilizan cuando no es indispensable una conductividad elctrica muy elevada pero se requiere de un material con otras propiedades como las siguientes: Resistencia a la traccin Dureza Resistencia a la corrosin Resistencia a la oxidacin Son aleaciones con alto contenido de cobre: a) Cobre-Cadmio y Cobre-Cadmio-Estao b) Cobre-Cromo c) Cobre-Berilio y Cobre-Berilio-Cobalto d) Cobre-Nquel-Silicio e) Cobre-Silicio- Manganeso Algunas aplicaciones de las aleaciones con alto contenido de cobre. Cobre-Cadmio y Cobre-Cadmio-Estao: proporciona la conduccin elctrica, resistencia a la abrasin necesarias para el transporte de alta velocidad (Lneas telefnicas / Conductores de lneas de ferrocarriles elctricos) La aleacin cobre-cadmio proporciona la conduccin elctrica, resistencia a la abrasin necesarias para el Cobre-Bronce-alpaca: Monedas Cobre con Berilio y con Cobalto: Herramientas de cuproberilio para trabajos en presencia de materiales explosivos / Matrices para plsticos Cobre con Niquel: Piezas para traccin elctrica / Piezas varias de contactos elctricos Cobre con Silicio-Manganeso: Diversas cajas y accesorios para la industria elctrica / Artculos que deben permanecer en contacto con agua de mar, aguas cidas o atmsferas corrosivas LOS LATONES Son aleaciones a base de cobre y zinc. Contienen de 5 a 46% de este ltimo metal y eventualmente, varios otros elementos en pequeas proporciones. El color agradable de los latones, que vara del rosa al amarillo para contenidos crecientes de zinc, su buena resistencia a la corrosin y su aptitud para tratamientos superficiales, permiten realizar econmicamente objetos de bello aspecto, de larga duracin y de mantenimiento fcil. Se distinguen: LOS LATONES BINARIOS O LATONES PROPIAMENTE TALES LOS LATONES CON PLOMO LOS LATONES ESPECIALES LATONES BINARIOS COBRE-ZINC Tienen caractersticas muy especficas y sus aplicaciones estn relacionadas con el porcentaje de zinc que contenga la aleacin. Bisutera de fantasa Discos para monedas e insignias Quincallera Fundas de balas Aplicaciones industriales Instrumentos musicales Telas metlicas Radiadores de automviles Accesorios de fontanera sanitaria Arquitectura. LATONES CON PLOMO Presentan grandes ventajas sobre todo para la fabricacin de piezas de mecnica. Sin embargo, stas necesitan frecuentemente un maquinado importante, por lo que se busc mejorar la maquinabilidad de los latones agregando reducidos porcentajes de plomo (1 a 3%).

La aleacin Cobre-Zinc y Plomo tiene variadas aplicaciones que pueden agruparse segn la cantidad de Zinc y Plomo que contienen. Algunas aplicaciones: Piezas roscadas para electrotecnia Engranajes Conexiones machos y hembras para circuitos elctricos Piezas para instrumentos de precisin Relojera Vlvulas para bicicletas Tornos automticos de gran velocidad Accesorios para carpintera Piezas para automviles Elementos mecnicos diversos Accesorios decorativos Marcos de puertas, ventanas y vitrinas Rieles para cortinas Tuercas de radio LATONES ESPECIALES Se obtienen aadiendo uno o ms elementos a los latones simples con el fin de mejorar las caractersticas de estos. Los elementos utilizados industrialmente, adems del plomo, son el estao, aluminio, manganeso, hierro, nquel, silicio y, en pequeas proporciones, arsnico. Estos elementos se agregan para mejorar las propiedades mecnicas y aumentar la resistencia a ciertas formas de corrosin. Los ms importantes son los siguientes: Latn con Aluminio Latn Almirantazgo Latn Naval Latones de Alta Resistencia Son utilizados en la fabricacin de: Tubos de Condensadores Tubos de Evaporadores y de Cambiadores de Calor Quincallera naval Engranajes Tuberas para aire comprimido e hidrulica Perfiles arquitectnicos LOS BRONCES Los autnticos bronces son aleaciones de cobre y de estao, con contenidos que varan del 2 al 20% de estao (Sn). Contienen frecuentemente otros elementos, tales como fsforo, zinc, nquel, plomo. Se pueden distinguir dos familias de aleaciones de bronces: BRONCES BINARIOS (Cobre con Estao - Bronces Forjados y Bronces Moldeados) BRONCES COMPLEJOS (Que tienen un tercer elemento - Bronces con Zinc y Bronces con Plomo) Los usos del Bronce son variados, pero ellos dependen de sus excelentes propiedades: Resistencia a la corrosin Buena maleabilidad Propiedades mecnicas y elctricas Aplicaciones de los Bronces: Alambres para telas mecnicas Tubos flexibles y tubos ondulados Cadenas Campanas Aplicaciones navales LOS CUPROALUMINIOS Son aleaciones de cobre y aluminio con 5 a 11% de aluminio. Algunos tipos contienen tambin hierro, nquel o manganeso. Se caracterizan porque tienen: Excelente resistencia a la corrosin. Resistencia a la oxidacin en caliente, buena resistencia mecnica en caliente y muy buena a temperatura ambiente y a baja temperatura. Buenas caractersticas de friccin. Amagnetismo. Ausencia de chispas en el choque. Soldabilidad excelente, incluso sobre acero. Aspecto atractivo. Las aplicaciones de los Cuproaluminios dependen de las caractersticas que se sealaron y de las cuales se destacar ahora la principal en cada caso. Por su resistencia a la corrosin: Industria Papelera Industria Petroqumica Por su buen comportamiento en caliente: Tuberas de gases de escape Rejillas para hornos de gas Por su resistencia mecnica a temperatura ambiente: Matrices y punzones para embuticin Por su resistencia mecnica a baja temperatura: Piezas diversas de aparatos que trabajan a baja temperatura Por su buena friccin: Engranajes y tornillos Rodamientos Por su amagnetismo: Cadenas de anclas Armaduras para hormign armado Por su ausencia de chispas en el choque: Refineras de petrleo Fbricas de pinturas Por su soldabilidad: Placas tubulares Rotores de bombas Por su aspecto atractivo: Rejas y pasamanos de escaleras Estatuas LOS CUPRONIQUELES Aleaciones con menos del 50% de nquel. Los Cupronqueles propiamente dichos tienen contenidos de nquel que varan del 5 al 44%. Sus propiedades son las siguientes: Facilidad de conformacin en fro y en caliente Facilidad de moldeo Buenas caractersticas mecnicas, incluso a bajas y altas temperaturas Propiedades elctricas especiales de los tipos con alto contenido de nquel Color plateado y aspecto atractivo Buena resistencia a la corrosin. Tambin, en el grupo de los CUPRONIQUELES se distinguen dos subgrupos: LOS CUPRONIQUELES BINARIOS LOS CUPRONIQUELES COMPLEJOS (que contienen un tercer o cuarto elemento). Aplicaciones: Monedas de Cupronquel Adems, se usa en: Conduccin de agua de mar, limpia y contaminada, estancada o en circulacin rpida Proteccin de maderas Aparatos de medida Aparatos de calefaccin Enfundado de cables sumergidos o expuestos a atmsferas corrosivas. LAS ALPACAS Las alpacas son aleaciones de cobre, nquel y zinc, en diversas proporciones. Sus aplicaciones son muy diversas y estn basadas, esencialmente, en sus propiedades fsicas, qumicas y mecnicas. Entre las principales utilizaciones estn las siguientes: Piezas para equipos de telecomunicaciones Orfebrera Decoracin Arquitectura Puertas, picaportes, barandillas, apliqus, lmparas, etc. Cubiertos Se distinguen dos grupos: Alpacas propiamente dichas y Alpacas con Plomo. Se mejora la maquinabilidad de las alpacas agregando plomo. Las alpacas con plomo pueden ser moldeadas. Sin embargo, se encuentran ms frecuentemente, en forma de productos forjados, tales como chapas o barras que se prestan bien al maquinado, como asimismo llaves y bulones. OTRAS ALEACIONES DE COBRE Existe un grupo de aleaciones en el que se incluyen algunas de escasa importancia tcnica y otras de gran inters, pero que contienen menos del 50% de cobre y que por esta razn no son consideradas como aleaciones de cobre propiamente dicho. Se emplean cuando se necesita un material que tenga las siguientes caractersticas: Gran resistencia mecnica Buena maquinabilidad Gran resistencia a las temperaturas elevadas Resistencia al desgaste Ejemplos: Cobre-cadmio (Cu-Cd): son aleaciones de cobre con un pequeo porcentaje de cadmio y tienen con mayor resistencia que el cobre puro. Se utilizan en lneas elctricas areas sometidas a fuertes solicitaciones mecnicas como catenarias y cables de contacto para tranvas. Cobre-cromo (Cu-Cr) y Cobre-cromo-circonio (Cu-Cr-Zr): tienen una alta conductividad elctrica y trmica. Se utilizan en electrodos de soldadura por resistencia, barras de colectores, contactores de potencia, equipos siderrgicos y resortes conductores. Cobre-hierro-fsforo (Cu-Fe-P). Para la fabricacin de elementos que requieran una buena conductividad elctrica y buenas propiedades trmicas y mecnicas se aaden al cobre partculas de hierro y fsforo. Estas aleaciones se utilizan en circuitos integrados porque tienen una buena conductividad elctrica, buenas propiedades mecnicas y tienen una alta resistencia a la temperatura. Cobre-aluminio (Cu-Al): tambin conocidas como bronces al aluminio y duraluminio, contienen al menos un 10% de aluminio. Estas aleaciones son muy parecidas al oro y muy apreciadas para trabajos artsticos. Tienen buenas

propiedades mecnicas y una elevada resistencia a la corrosin. Se utilizan tambin para los trenes de aterrizaje de los aviones, en ciertas construcciones mecnicas. DESIGNACIN DE LAS ALEACIONES UNS (Sistema de numeracin unificacin) agrupa a estos materiales mediantes mediante un cdigo alfa-numrico formado por un prefijo literal que es la letra C y un nmero bsico de cinco dgitos, de acuerdo con la siguiente clasificacin: a. Aleaciones laminadas o Aleaciones en bruto C10000 a C10599 Aleaciones ricas en Cobre C16000 a C16999 Aleaciones de Cobre Cadmio C17000 a C17999 Aleaciones de Cobre Berilio C18000 a C18099 Aleaciones Cobre Cromo C18100 a C18999 Aleaciones de Cobre con otros elementos varios menores al 1% C19000 a C19199 Aleaciones de Cobre Nquel C19200 A C19999 Aleaciones de Cobre con otros elementos varios menores al 1% C20000 a C29999 Latones en general C30000 a C39999 Latones al Plomo C40000 a C49999 Latones comunes con Estao C50000 a C59999 Bronces al Fsforo C60000 a C64999 Bronces al Aluminio C65000 a C65999 Bronces al Silicio C66000 a C69999 Bronces al Manganeso C70000 a C74999 Aleaciones de Cobre Nquel b.- Aleaciones de Cobre coladas C80000 a C81399 Aleaciones ricas en cobre C81400 a C83299 Aleaciones de Cobre con otros elementos varios C83300 a C83999 Latones y latones al plomo C84000 a C84999 Latones y latones al Plomo semi rojos C85000 a C85999 Latones amarillos C86000 a C86999 Bronces al Manganeso C87000 a C87999 Bronces al Silicio C88000 a C88999 Aleaciones de Cobre Bismuto y Selenio C90000 a C91999 Bronces al Estao C92000 a C92999 Bronces al Plomo C93000 a C94599 Bronces con alto Plomo C94600 a C94999 Aleaciones de Cobre Estao y Nquel C95000 a C95999 Bronce al Aluminio C96000 a C96999 Aleaciones de Cobre Nquel C97000 a C97999 Aleaciones de Plata Alemana C98000 a C98999 Aleaciones de Cobre Plomo C99000 a C99999 Aleaciones Especiales. FORMAS DE SUMINISTRO Hoja: es el laminado plano ms delgado donde el largo y el ancho, de dimensiones definidas, son muy superiores al espesor. Chapa: es el laminado plano ms grueso que la hoja, tambin llamada placa en sus versiones mximo espesor. Fleje: es un laminado plano que se realiza generalmente por laminado en fro, a partir de un alambrn y presentado en rollos. Barra: es un material laminado en caliente, o trafilado en fro, con secciones distintas tales como redondos, cuadrados, rectangulares, hexagonales, ovaladas y algunas secciones especiales como media caa o trapecio. Tubo: es la barra de seccin hueca, esta-seccin puede ser-redonda (la ms difundida) pero tambin hay secciones cuadradas, ovaladas y rectangulares huecas. Se pueden fabricar por extrusin o por trafilacin. Tambin suele llamarse-cao, cuando se refiere a un conducto para transporte de lquidos o fluidos en general. Planchuela: es una barra especial cuya seccin es rectangular chata, donde el ancho es mucho mayor que el espesor de la seccin. Alambre: es un producto normalmente trafilado de pequea seccin frente a su gran longitud que se presenta tambin en rollos. Las secciones ms difundidas son la redonda y la cuadrada, tambin se fabrican secciones rectangulares, triangulares, hexagonales y trapeciales. Perfiles: son laminados en caliente cuyas secciones son especialmente adaptadas para construcciones estructurales. Las formas ms difundidas son la Doble Te, la C o U, la Te, el ngulo, la Zeta. Extruidos: son barras de secciones especiales huecas o acanaladas, generalmente ms intrincadas que las de los perfiles, fabricadas en caliente por un proceso similar al trafilado. Forjados: son piezas de formas definidas obtenidas por deformacin plstica en caliente. Se pueden estampar por forja libre o por forja con estampa. ALUMINIO Y ALEACIONES No se encuentra en la naturaleza en estado libre, sino que forma compuestos que estn muy difundidos sobre la superficie terrestre. El mineral que contiene aluminio es la bauxita. Para mejorar sus propiedades mecnicas, fsicas y qumicas, el aluminio se alea con una gama de materiales tales como cobre, manganeso, silicio, magnesio y zinc. El aluminio y sus aleaciones se emplean en estructuras por dos razones principales. Primero el uso de estos materiales representa una reduccin en peso y segundo las estructuras necesitan de un mantenimiento mnimo, ya que la superficie del aluminio expuesta al aire forma una delgadsima pelcula de xido que se transforma en una cubierta protectora contra cualquier posibilidad de oxidacin subsiguiente. El aluminio puede ser fabricado prcticamente con todas las formas tecnolgicas conocidas y posee un amplio rango de aplicaciones, desde la industria aeroespacial, hasta los utensilios de cocina. Las piezas de aluminio colado, se utilizan extensivamente en la industria del transporte en todas sus variantes, automotores, trenes, aviones y barcos, con el objeto de disminuir el peso muerto transportado. VENTAJAS Y DESVENTAJAS a.- Es de bajo peso especfico; b.- algunas aleaciones tienen mayor resistencia que el acero comn estructural; c.posee alta resistencia a la corrosin; d.- no ataca a los objetos adyacentes; e.- no decolora productos con los que est en contacto; f.- no es txico; g.- tiene excelente conductividad trmica y elctrica; h.- posee alta reflexin luminosa; i.- es de fcil mecanizado en cualquier proceso tecnolgico. j.- es un material reciclable; k.- tiene bajo costo por unidad de peso; I.- acepta recubrimientos andicos; m.- no genera chispas; n.- absorbe cargas de impacto. La nica desventaja apreciable es la baja rigidez de este material frente al acero. Propiedades mecnicas del aluminio y aleaciones Bajo peso especfico, valor medio es de 2,7 kg/dm3. Comercialmente puro tiene una resistencia a la rotura que vale R = 9,1 kg/mm2. Algunas aleaciones de aluminio mediante trabajado mecnico, envejecimiento y tratamiento trmico, llegan a lmites de rotura de R = 70 kg/mm2. Los valores de dureza Brinell, no son comparables con otros metales ms duros. Propiedades qumicas del aluminio y aleaciones Es resistente al ataque de muchos cidos y sustancias agresivas que daan a otros metales, a excepcin de los lcalis que eliminan la superficie oxidada de proteccin y corroe el aluminio. Las cualidades no txicas del aluminio son ampliamente conocidas. Propiedades fsicas del aluminio y aleaciones Alta conductividad elctrica, cuyo valor mximo es del 62% respecto del cobre (el mnimo en algunas aleaciones llega al 28%). Alta reflectividad luminosa (80%). El coeficiente de expansin trmica lineal a temperatura ambiente vale = 22x10 a 23,8x10* [1/K]. Siendo el aluminio un material no magntico, se lo aprovecha para ciertas protecciones magnticas; tambin es un material que no produce chispas. DESIGNACIN DE LAS ALEACIONES DE ALUMINIO Sistema Unificado de Numeracin (UNS) de los materiales metlicos formado por un prefijo literal y una cifra de cinco dgitos. La codificacin realizada por la Asociacin del Aluminio (AA) de los Estados Unidos, lo hace mediante cuatro dgitos, cuyo significado, son los que se indican. Para el aluminio comercialmente puro con 99% mnimo de aluminio se tiene: El primer dgito de la izquierda (1) caracteriza el grupo de aluminio puro. El segundo dgito indica modificaciones en los lmites de impurezas admitidas. El tercero y cuarto dgito indican la parte decimal del porcentaje de contenido de aluminio.

Para los aluminios aleados el significado es el siguiente: El primer dgito de la izquierda indica el elemento aleante que caracteriza a la aleacin. El segundo dgito en la designacin, se emplea para indicar modificaciones en el material; si este dgito es 0, corresponde a la aleacin original; dgitos del 1 al 9 indican sucesivas modificaciones de la aleacin original. El tercer dgito no tiene significado, pero junto con el cuarto permiten numerar distintas aleaciones pertenecientes al grupo. 4.1. Grupo 1000 Corresponde al aluminio comercialmente puro con un porcentaje mnimo de 99%. Campo de utilizacin: qumica y electrotecnia. Tienen las siguientes propiedades: a.- Excelente resistencia a la corrosin; b.- Alta conductividad trmica; c.- Alta conductividad elctrica; d.- Bajas propiedades mecnicas; e.- Excelente maquinabilidad. Puede obtenerse algn aumento en la resistencia, mediante endurecimiento por trabajada mecnico. Las mayores impurezas en este grupo la constituyen el hierro y el silicio. Aluminio 1060 Posee muy buena conformabilidad, buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosin Se emplea donde la alta resistencia no es un requisito primario, en estructuras de coches ferroviarios, equipos de procesos qumicos y aplicaciones marineras. y almacenado de alimentos tapas de botellas y jarros, Aplicaciones arquitectnicas. 4.2. Grupo 2000 Principal elemento aleante es el cobre. Requieren tratamiento trmico para mejorar sus propiedades. Cuando estn tratadas llegan a tener propiedades mecnicas aun mejores que las del acero dulce (AISI 1010). Mediante envejecimiento artificial pueden incrementar sus propiedades mecnicas, como por ejemplo el aumento del lmite de fluencia (en realidad lmite 0,2%), con una reduccin razonable de su elongacin. No tienen buena resistencia a la corrosin. Aluminio 2014 Se emplea en componentes que requieren alta resistencia, buena conformabilidad y alta dureza. Luego de un tratamiento de solucin y envejecimiento artificial adquiere muy buenas caractersticas mecnicas, ya que su lmite de rotura es R = 49 kg/mm2 su lmite 0,2 R = 42 kg/mm2. Se utiliza en piezas forjadas de servicio pesado. Palas mecnicas. Accesorios de aviacin Bastidores de camiones, estructuras mecnicas de vehculos, piezas forjadas de alta resistencia y bajo peso. Arboles especiales. Mangos de llaves de tubo. Vagones volquetes. Aluminio 2024 Tiene ~ 92% de aluminio. Se utiliza en estructuras de aviones, ruedas de automotores, lomillera, remaches. Bielas forjadas. No debe emplearse en piezas soldadas por fusin sometidas a cargas mecnicas. 4.3. Grupo 3000 El elemento aleante caracterstico es el manganeso. No son tratables trmicamente. En general pueden tomar hasta 1,5% de manganeso. Aleacin-3003 con 1,2% de Mn se emplea como material de uso general, con media resistencia mecnica buena maquinabilidad, Es til cuando se desea buena conformacin soldabilidad y alguna resistencia a la corrosin. Se usa en la fabricacin de utensilios de cocina; equipos para movimiento y almacenado de alimentos; tapas de botellas y jarros; para fabricar recipientes, tanques para nafta y para aceites, tubos, tanques presurizados, equipos qumicos. Aplicaciones arquitectnicas. Aleacin 3004 Con la incorporacin de 1% de magnesio posee un poco ms de resistencia mecnica que la anterior, es fcilmente soldable y tiene excelente resistencia a la corrosin. 4.4. Grupo 4000 Principal elemento aleante es el Silicio, con 4,5 a 8%, el que por otro lado, puede agregarse en cantidades suficientes para bajar en forma sustantiva el punto de fusin, sin producir fragilidad en la aleacin obtenida. Son de gran aplicacin por sus excelentes cualidades para la fusin y su resistencia a la corrosin. No son quebradizas en caliente y se obtienen tanto piezas gruesas como delgadas con buena resistencia mecnica. Sin embargo debe controlarse el contenido de hierro para evitar la fragilidad de estas aleaciones. 4.5. Grupo 5000 El magnesio es el elemento aleante caracterstico, obtenindose aleaciones no tratables trmicamente que tienen de media a alta resistencia mecnica. Tienen buenas cualidades para soldar, buena resistencia a la corrosin salina (ambiente marino). Sin embargo para aleaciones con alto contenido de magnesio (ms de 3,5%), es necesario tener ciertas precauciones en el trabajo en fro, y en mecanizados por encima de los 65C de temperatura, para evitar la aparicin de tenso-corrosin. Aleacin 5050 Se emplea principalmente en lminas y chapas; en adornos y decoraciones tuberas para combustibles en automotores, tuberas de aceites y tuberas .de gas. Manijas de puertas, rejillas, manillares y entradas de cerraduras. Aleacin 5053 Es apto donde se requiere buena soldabilidad, mediana resistencia mecnica y buena resistencia a la corrosin. Se utiliza en la fabricacin de accesorios para barcos y e estructuras soldadas. 4.6. Grupo 6000 Contienen Silicio y Magnesio en cantidades tales que formar siliciuro de magnesio, lo que las hace susceptibles de tratar trmicamente. Poseen buena conformabilidad y resistencia a la corrosin, junto con mediana resistencia mecnica. Aleacin 6061 Es una de las ms verstiles y es tratable trmicamente Se usa donde se requiere muy buena resistencia mecnica, resistencia a la corrosin, buena soldabilidad y conformabilidad. Se emplea en la fabricacin de trenes de aterrizaje, utensilios de cocina, accesorios nuticos, tuberas de vaco, piezas soldadas, barandas de puentes y equipos para transporte. 4.7. Grupo 7000 El aleante principal en esta serie es el Zinc. Cuando se agrega en porcentajes menores que el magnesio, se obtienen aleaciones tratables trmicamente de alta resistencia. En algunas aleaciones se agregan pequeas cantidades de cobre y de cromo. Aleacin 7075 Es el mejor material de esta serie. Est entre las aleaciones de mayor resistencia mecnica ya que su lmite de rotura es R = 56 kg/mm2. Es apto para componentes altamente solicitados, junto con excelente resistencia a la corrosin. Se utiliza en estructuras de aviones, de camiones pesados y en otras estructuras resistentes. Tambin en lomillera especial. MEJORA DE LA RESISTENCIA Para indicar el tipo de mejora efectuada en los materiales, se emplea un sufijo alfa-numrico que sigue mediante un guin a la designacin bsica del material, para indicar alguna propiedad que puede tener el material, cuando ste es susceptible de modificar sus caractersticas. En general los cambios se producen en la resistencia mecnico y en la dureza de los materiales. Las designaciones bsicas son las siguientes: F: de fbrica. Se aplica sobre los productos que pueden adquirir cierta mejora por procesos de conformado sin tener control sobre los valores obtenidos. : recocido. Se aplica sobre los productos primarios o en bruto y corresponde a la resistencia ms baja del material. W: envejecido al aire. Se emplea en aleaciones que envejecen espontneamente. Se aplica en forma muy especial. ALUMINIOS Y ALEACIONES PARA PIEZAS COLADAS Se clasifican en dos grupos, aquellos que pueden tratarse trmicamente con el objeto de mejorar sus propiedades mecnicas y aquellos que no lo admiten. No puede aplicarse la mejora por endurecimiento mecnico a las piezas coladas. Se les agrega elementos aleantes con dos finalidades: a.- para mejorar las condiciones de colada, tales como incrementar la fluidez del metal mantener el calor. b.- proveer algunas caractersticas deseadas en el producto final es decir mejora en Ia resistencia a la corrosin, en la maquinabilidad de la pieza, en la soldabilidad, aumento de resistencia, aumentar la susceptibilidad del tratamiento trmico. FORMAS DE SUMINISTRO 7.1. Aluminio en lingotes Los lingotes se ofrecen en dos categoras en cuanto a la forma exterior de los mismos; una de ellas es para los fundidores y la otra para los laminadores. La primera forma suele ser en panes de aproximadamente 23 a 25 kg. Un segundo lingote para fundidores, pesa aproximadamente 15 kg, y est dividido en tres panes. El suministro de una u otra forma depende de las capacidades de productor primario. Algunas veces a este tipo de material se lo suele llamar aluminio virgen o liga madre. La segunda forma est desarrollada para los laminadores. Es de seccin cuadrada o

rectangular, de acuerdo con el producto a laminar, sea barra o chapa. Tambin se ofrece una variante de barrote, de seccin circular gruesa apto para extrusin. 7.2. Aluminio en formas para empleo posterior Barra: slido cuya longitud es notablemente mayor que las dimensiones de la seccin; sta puede ser circular, cuadrada, hexagonal, octogonal y rectangular excepto planchuela. Planchuela: barra cuya seccin es rectangular ms o menos chata. Cao: barra de seccin circular hueca, normalmente definida antiguamente por el dimetro interno y el espesor de pared para la conduccin de fluidos. Tubo: barra se seccin circular hueca definida por el dimetro externo y grosor de pared Chapa: slido plano en el cual largo y ancho son preponderantes frente al espesor. Hoja: chapa de espesor muy delgado. Perfil: slido de gran longitud utilizados para fines estructurales, cuyas secciones son en Te, doble Te, U, Z o L. Extruido: slido de gran longitud y seccin de forma intrincada, especialmente utilizado para construcciones estructurales. Forjado: trozo o tocho de material conformado mediante golpes adecuados dados por martinete sobre el metal en caliente o entre dos matrices metlicas de forma. MAGNESIO Y ALEACIONES Es el metal estructural ms liviano que existe, su peso especfico es para el metal puro 1,73gr/cm3. La principal fuente de este metal es el agua de mar, que lo tiene disuelto en ella en el orden de 3 gramos por metro cbico de agua. El metal puro carece de valor como material estructural, ya que no posee suficiente resistencia mecnica, por lo que hay que alearlo con otros metales. Las aleaciones de magnesio, debido a su bajo mdulo de elasticidad (4550kg/mm2) pueden absorber energa elsticamente. Esta caracterstica, junto con una buena resistencia mecnica, brinda excelente resistencia a la abolladura y genera una buena capacidad amortiguadora de vibraciones. Las aleaciones comunes de este material pesan algo ms que el metal puro, pero es aproximadamente 2/3 del peso unitario del aluminio. Estas aleaciones suelen tener de 4 a 12% de aluminio y de 0,1 a 0,3% de manganeso. Las que poseen ms del 6% de aluminio pueden recibir tratamiento trmico por envejecido para aumentar su resistencia mecnica. El magnesio posee buena resistencia a la fatiga y trabaja particularmente bien en aplicaciones que posean gran nmero de ciclos a relativamente baja tensin. Este material es muy sensible a la entalladura, por lo que en buenos diseos deben evitarse ranuras, rincones y cantos vivos, y cambios bruscos de secciones. Piezas hechas con magnesio pueden trabajar adecuadamente con temperaturas de 90C y en algunos casos llegan hasta 175C. Algunas aleaciones pueden utilizarse por cortos tiempos a temperaturas de 370C. Es ampliamente conocido por su relacin resistencia-peso favorable y su excelente colabilidad, pero debe tenerse presente que muchas veces de conceptos innatos lo consideran como un material que no debe utilizarse para fusin en matrices. APLICACIONES Utilizado para piezas fundidas en matrices por su facilidad de colar (carcasas de electro-herramientas manuales, tales como agujereadoras, amoladoras, fijadoras y caladoras, soportes de arcos para flechas, marcos de valijas de mano y de equipaje). Tambin se fabrican componentes eximidos (perfiles estructurales). Las piezas forjadas, forman parte de algunos cuerpos de cohetes misilsticos. En la industria automotriz, se emplea en la fabricacin de varias cajas de mecanismos, manijas de puertas. Se emplean en varios tipos de mquinas tales como mquinas textiles, mquinas de empaque, mquinas plegadoras, maquinas elevadoras y otras mquinas de transporte de materiales. Algunas aleaciones de magnesio son resistentes a la corrosin, pero debe tenerse mucho cuidado al respecto. Las aleaciones no se oxidan en ambientes secos, pero expuestas al ambiente, se oxidan menos que el acero y luego de un tiempo forman una pelcula protectora que lo preserva de ulteriores ataques, al igual que el aluminio. No obstante, no son resistentes al agua salada o en ambientes con humedad salina. La peor corrosin se produce por presencia de otros metales en ambientes hmedos, debido a fenmeno de corrosin electroltica. Las aleaciones son resistentes a la accin de los lcalis, pero no soportan el ataque de los cidos concentrados o diluidos, excepto el cido crmico puro y el cido fluorhdrico puro. Tampoco soportan el ataque de soluciones de cloruros. ALEACIONES DE MAGNESIO Las aleaciones que poseen valor tecnolgico son las que contienen bsicamente aluminio, zinc y manganeso. El aluminio se emplea entre el 3 y el 10%, con ello se consigue una estructura de grano fino con aumento de la resistencia y reduccin de su ductilidad. En aleaciones con 13% de aluminio, el material se torna muy quebradizo. Las aleaciones de magnesio que contienen ms del 6% de aluminio son tratables por envejecimiento, mejoran la resistencia a la flexin e incrementan la dureza del material. El zinc interviene por lo general con 1 a 3%. Se lo aade a las aleaciones para favorecer su resistencia a la corrosin y porque mejora las propiedades fsicas y mecnicas del magnesio. El lmite del manganeso es del 0,3% como mximo. Favorece la resistencia a la corrosin. La codificacin generalmente adoptada es la desarrollada por la ASTM y las aleaciones se dividen en tres grupos, de acuerdo con la finalidad de su fabricacin ulterior. a.- Aleaciones para fundir: A 10; AZ 63; AZ 92; M1 y AZ 90. b.- Aleaciones para laminar: AZ 31 X; AZ 51 X y M1 c.- Aleaciones para extruir: AZ 31 Z; AZ 61 Z; AZ 80 Z y M1 d.- Aleaciones para forjar: AT 35; AZ 61 X; AZ 80 X y M1. Como se observa del listado anterior, hay algunas aleaciones que son de uso comn en varios procesos de fabricacin. Adems el magnesio entra como elemento aleante en las aleaciones de aluminio. PLOMO Y ALEACIONES Este material es blando y maleable, posee una excelente resistencia a la corrosin (usado en la fabricacin de tuberas y placas de proteccin). Este metal sin alear, con una pureza del 99,85% es blando y poco resistente, por lo que requiere de soportes para aplicaciones mecnicas. Este plomo denominado a veces plomo qumico se emplea justamente en algunas aplicaciones colaterales de la industria qumica. Por su elevada densidad es el metal ms impenetrable de todos los metales a las radiaciones, por lo que se usa como blindaje contra los Rayos X y la radiacin gamma. Adems tambin resiste el ataque de muchas sustancias qumicas agresivas, la mayora de los desperdicios, ambientes marinos e industriales. A pesar de ser uno de los metales ms pesados, pocas aplicaciones se basan en su alto peso especfico. Las razones para su empleo son su bajo punto de fusin (327C), fcil colablidad para fabricar piezas fundidas, buena absorcin de sonido y vibraciones y fcil de separar de los desechos industriales. Este metal es muy usado, en la actualidad, como integrante de un buen nmero de aleaciones industriales. Las principales son aquellas donde interviene junto con estao y antimonio.

ALEACONES DE PLOMO La natural resistencia al desgaste que presenta el plomo, lo hacen apto para formular aleaciones utilizadas en cojinetes de servicio pesado, tales como cojinetes de coches y vagones ferroviarios y en cigeales de motores alternativos. Aleaciones ternarias de plomo, estao y antimonio se emplean en la fundicin de caracteres tipogrficos o de imprenta. El estao en proporciones superiores al 25% incrementa la fluidez del metal cuando se lo cuela y tambin aumenta la tenacidad de la aleacin. El plomo duro, se obtiene agregando antimonio como elemento aleante desde 1 a 13%, esta aleacin tiene suficiente resistencia a la traccin, resistencia a la fatiga y dureza que la hacen aplicable en varias reas de la industria mecnica.