Metales y aleaciones: características, aplicaciones y clasificación

26 Jul

Por profesor
En Tecnología
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Características del Aluminio

Densidad 2,7 kg/dm³. Cristaliza CCC, dúctil y maleable. Se puede forjar, laminar, batir y prensar. En frío, presenta elevada dureza y se agrieta superficialmente, con recocido adquiere las propiedades iniciales. Resistencia mecánica débil, mejorable mediante aleaciones. Resistente a la corrosión. Conductividad eléctrica alta, bajo factor de emisión, es utilizado como aislante térmico. Es un reductor enérgico empleado en la obtención de metales, mediante el proceso de aluminotermia.

Aplicaciones del Aluminio por sus propiedades características

Ligereza: estructuras metálicas.
Conductividad eléctrica: líneas de alta tensión.
Resistencia a la corrosión:
Elevado poder reflector de rayos caloríficos: pinturas, depósitos de líquidos inflamables.

Clases de aleaciones del Aluminio

Constituyentes: elementos como el Si, intermetálicos como Al₂Cu, FeAl₃; elementos de aleación como Mg₂Si, MgZn. Dos grupos:

Moldeo

Difícil por elevado coeficiente de contracción, se alea con otros metales hasta un 14%. Fundido, gran afinidad por el oxígeno, capa superficial de óxido evita disolución H₂ y oxidación. Serie L-2xxx.

Forja

No pasa del 7%. Piezas para tratamientos mecánicos, laminado, forjado, estampado… modifican propiedades, aleación más homogénea y de grano fino. Forman la serie L-3xxx.

Características del Magnesio

d=1,74 kg/dm³. Cristaliza HEC, maleable, poco dúctil. Forja a 350º-500ºC. Menor conductividad eléctrica y térmica que el Al, y superior al acero. Arde al contacto con el aire, desprende luz ultravioleta, permite grandes velocidades de corte. Se añade un 5-6% de S, que al quemarse forma una capa de SO₂ que lo protege.

Aplicaciones del Magnesio

Aplicaciones limitadas:

A) Facilidad con la que arde y luz blanca intensa que desprende: pólvoras, instantáneas fotográficas y pirotecnia.
B) Elevado poder reductor: obtención de Si, B, K con elevado nivel de pureza y desoxidante del Cu, el cual tiene una conductividad igual que el Cu electrolítico.
C) Desulfurante muy enérgico de los productos siderúrgicos.
D) Aleaciones ligeras y ultraligeras destinadas a la fabricación de émbolos, hélices, construcciones…

Clases de aleaciones del Magnesio

Moldeo: las aleaciones de moldeo contienen todas Al como elemento principal.
Forja: escasa maleabilidad en frío, las aleaciones deben ser en caliente. Mg principal elemento de aleación, contenido inferior a 8%.
Se dividen en 3 grupos, cuyos individuos normalizados son:

L-611: chapas, tubos, perfiles…
L-612: piezas extruidas y forja general.
L-613: altas características mecánicas, resistencia a la corrosión.
L-621: elevada resistencia, conductividad y forjabilidad.
L-641: fácil de soldar, buena resistencia a la corrosión y maleable.

Tratamientos térmicos de las aleaciones ligeras

Características del Titanio y aplicaciones

Gris plata, muy resistente a la corrosión, d=4,54 kg/dm³, situado entre aleaciones Al y aceros inoxidables 18/8, buena relación (resistencia/densidad).
Dos estados alotrópicos: Tiα (HEC) forma estable a bajas temperaturas y Tiβ (CC) a temperaturas superiores a 385ºC. Propiedades mecánicas dependen del grado de pureza: 96% frágil y 99,5% dúctil. Aplicaciones: gran resistencia a la corrosión salina. Elevada resistencia y poco peso, se usa en cohetes y aviones. Con el carbono forma carburo más duro, para fabricar herramientas de corte.

Clases de aleaciones del Titanio

Aleaciones α

Cristaliza HEC. Son estabilizadas por Al, Zr y Sn. Caracterizadas por su buena soldabilidad y resistencia hasta 500ºC. No pueden endurecerse por tratamientos térmicos. Son utilizadas en depósitos de combustible, autoclaves, turbinas…

Aleaciones α+β

Adición de elementos betágenos, como Mo, V, Mn. La estructura presenta la dureza de α (endurecida por Al) y resistencia de β. Se incrementa la resistencia por tratamiento térmico. Mismas aplicaciones que α, excepto construcciones soldadas.

Aleaciones β

Industrialmente solo se utiliza la Ti-3Al-13V-11Cr. Aleación β metaestable que puede ser endurecida por tratamiento térmico, obteniéndose una resistencia a la tracción de 150 kp/mm² con un alargamiento del 5%.

Características del Berilio

Gris acerado. Menos ligero que el Mg, cristaliza en sistema HEC, sus propiedades mecánicas dependen de la pureza: es maleable, con impurezas de Si, Cu y Fe, quebradizo y muy duro, módulo de elasticidad de los más altos. Emite muchos neutrones. No se altera en la atmósfera, se cubre por una capa de O₂.
Su principal aplicación es para aleaciones con Cu, Al, Ni, Fe, etc., de buenas características mecánicas. Se utiliza para producir energía nuclear.

Características del Cobre

Color rojizo, estructura CCC, d=8,96 kg/dm³. Muy dúctil y maleable. Resistencia por rotura a la tracción: σR= 21 daN/mm², el alargamiento del 50% y la estricción de 90%.
Conduce muy bien el calor y la electricidad, resistente. Con ácidos orgánicos forma sales venenosas. No se suelda en forja. Muy deformable en frío, por su estructura reticular. Buena conductividad eléctrica, fabricación de conductores y buena conductividad térmica, fabrican calderas, alambiques.
Maleabilidad, se usa en objetos de adorno, sobre todo para aleaciones.

Clasificación de Aleaciones del Cu

Forja: Son las destinadas para obtener piezas por forja.
Moldeo: Se usan para obtener piezas por moldeo.
Previas o de adición: La norma UNE 37102-3ªR las clasifica en C-xxxx

Aleación de Cu-Zn y tipos

LATONES: Según las características mecánicas, fusibilidad y capacidad de conformación los latones pueden ser de distintos tipos:

Latones de primer título
Latones de segundo título.
Latones de tercer título.
Latones especiales.

Algunos de estos elementos dan a los latones complejos, características particulares:

Aluminio, hierro, estaño y manganeso: aumenta la resistencia a la tracción, límite elástico, corrosión y oxidación.
Plomo: es insoluble en Cu, mejoran la maquinabilidad.

Etiquetas: aleaciones, aluminio, berilio, cobre, latón, magnesio, metales, titanio