Aleaciones no Ferrosas

Aleaciones No Ferrosas 

    Las aleaciones no ferrosas son aquellas que no poseen en su composición el metal del Hierro (Fe). Por tanto, no consiste en ninguno de los tipos de aceros, y su base principal puede ser la de cualquier otro elemento metálico; tales como Aluminio (Al) (1.1), Plata (Ag)(1.2), Cobre (Cu) (1.3), Berilio (Be) (1.4), Magnesio (Mg) (1.5), Titanio (Ti) (1.6) .

(1.1)     (1.2)       (1.3)

(1.4)       (1.5)    (1.6)                  
Para consultar la Tabla periodica de los elementos quimicos puedes hacerlo con este link. donde te mostrara de manera grafica cada elemento, su densidad, peso atomico y numero atomico:Pictures, stories, and facts about the element Cadmium in the Periodic Table

 

Cobre y sus aleaciones 

El Cobre (Cu) es un elemento metal numero 29 de la tabla periódica con peso atómico de 63.546 y una densidad de 8.36 g/cm3, con punto de fusión de 1084.62 °C y de ebullición de 2562 °C  es un excelente conductor de electricidad. De manera común se distingues por su color rojo anaranjado como muestra la imagen 1.3.1 . Cuando en el aparece el óxido es distinguible por su color verde además de ser nocivo o toxico. Así como en la imagen 1.3.2

                 (1.3.1)                                                                                                                                                                                                                                     (1.3.2)

     El Cobre como cualquier otro metal tiene variantes de aleaciones con otros metales sean o no ferrosos, en la actualidad se reconoce que sus principales aleaciones son el Latón y el Bronce. Siendo el Bronce una aleación del Estaño (Sn) y el Cobre (Cu) dando nuevas características como lo es un punto de ebullición de 2230 °C a 2420 °C, además de ser blando y buen conductor de calor, cuenta con una densidad de 8.90 g/cm³ , se suele utilizar en rodamientos y mecanismos gracias a su bajo coeficiente de fricción.

    Existen derivantes del bronce donde solo se modifica el porcentaje de proporciones de sus componentes, por ejemplo el Bronce básico (89% Cobre y 11% Estaño), el Bronce sol donde la proporción es variable del Cobre y del 60% del Estaño, finalmente está el Bronce de campana donde el 78% es de Cobre y el 22% es de Estaño.                                                                                            

   Ahora bien el Latón es una aleación de Zinc (Zn) y de Cobre (Cu) donde también es blando pero también es dúctil y maleable, en sus características o propiedades físicas se tiene que su color es similar al del oro y además es considerado un gran resistente a la corrosión, tiene una densidad de 8.4 g/cm³ hasta 8.7 g/cm³, tiene un punto de fusión de los 900°C a los 940 °C y finalmente un punto de ebullición de los 2300° C. Al igual que la anterior aleación este también tiene sus variantes siendo entonces una de ellas Cobre-Zinc-Plomo (Latón con Plomo) , y Cobre-Zinc-Estaño (Tin latón).

 Además de las Aleaciones mencionadas más comunes existen otras como por ejemplo con Cobre (Cu) y Níquel (Ni) donde se emplea principalmente en intercambiadores de calor; otra aleación derivada de está es conocida como “alpaca” la cual se compone de Cobre-Níquel-Zinc que tiene una resistencia a la corrosión y buenas cualidades mecánicas. 

   Está también la aleación con el Aluminio (Al) y el Cobre (Cu) que también se les conoce como “bronces de aluminio” ya que contienen por lo menos un 10% de aluminio, fue descubierto y fabricado en China en el siglo II. 

La unión de Berilio (Be) y el Cobre (Cu) es una aleación con grandes propiedades mecánicas y que se emplea más comúnmente en muelles. Otra aleación del Cobre (Cu) con el Cromo (Cr) se suele emplear para los electrodos que se utilizan en los distintos tipos de Soldadura. 

Si se habla de la Plata (Ag) y el Cobre (Cu) es una aleación de gran dureza que le permite soportar grandes temperaturas de hasta 226°C y finalmente el Cadmio (Cd) aleado con el Cobre (Cu) se utiliza en líneas eléctricas aéreas que pueden soportar fuertes exigencias mecánicas catenarias y en cables de contacto de medios de transporte.

Aluminio y sus aleaciones 

  El aluminio es el metal más abundante en la corteza terrestre. De partida es la bauxita, con un porcentaje que oscila del 40 al 50 por ciento de alumina, además de sílice, óxidos de hierro y titanio, impurezas que no se pueden eliminar y determinan la calidad del aluminio. Se caracteriza por:

• Tener una densidad baja (2.7 〖𝑔/𝑐𝑚〗^3)
• Elevadas conductividades eléctricas y térmicas.
• Resistencia a la corrosión.

  El aluminio cuenta con una estructura cúbica centrada en las caras y es dúctil incluso a temperatura ambiental. La limitación que tiene el aluminio es la baja temperatura de fusión (660°C) restringiendo así su campo de aplicación.

  La resistencia mecánica del aluminio se logra mediante acritud y por aleación, la desventaja de ello es que por ambos métodos disminuye la resistencia a la corrosión. Los principales elementos de aleación cobre, magnesio, silicio, manganeso y zinc.

 Las aleaciones de aluminio se suelen clasificar en moldeables y en hechurables. La composición de ambos tipos se designan mediante 4 dígitos que indican los solutos principales, y en algunos casos, el nivel de pureza.

 Algunas de las aplicaciones más comunes de las aleaciones de aluminio se encuentra: partes estructurales de aviones, latas de bebidas, partes de carrocerías de autos y camiones.

Magnesio y sus aleaciones 

  El magnesio cuenta con la menor densidad de los metales estructurales (1.7𝑔/𝑐𝑚^3), por lo
tanto, las aleaciones se utilizan por su bajo peso como pueden ser en la fabricación de aviones, misiles, maletas y ruedas de automóviles. Cuenta con una estructura cristalina hexagonal compacta, relativamente blanda y con pequeños módulos elásticos.

A temperatura ambiental, el magnesio y sus aleaciones se deforman con dificultad, aplicándose un leve hechurado sin recocido. Por este motivo se realiza por moldeo o hechurado a temperaturas comprendidas entre los 200 y 350°C. La temperatura de fusión es similar de baja que la del aluminio (651°C).

  Las aleaciones de magnesio también se clasifican en moldeables y hechurables y algunas son tratables térmicamente. Aluminio, zinc, manganeso y algunas tierras raras son los principales elementos de aleación. Las primeras 2 letras de la designación identifican los 2 elementos aleantes presentes con mayor cantidad. Las letras son ordenadas en forma decreciente según su porcentaje, o en su caso alfabéticamente si los elementos se encuentran en igual proporción. Las letras son seguidas de sus respectivos porcentajes redondeados a números enteros, seguidos por una letra final de serie. Esta letra de serie indica alguna variación en composición de algún constituyente aleante menor, o impurezas. (A: Aluminio, E: Tierras raras, H: Torio, K: Circonio, L: Litio, M: Manganeso, Q: Plata, S: Silicio, Z: Zinc).

Titanio y sus aleaciones 

   El titanio se produce a partir del TiO2 por medio del proceso Kroll. El TiO2 se convierte en TiCl4 (tetracloruro de titanio, también conocido de manera informal como cosquilla), que después se reduce a metal titanio por medio de sodio o magnesio.

   Los elementos de aleación, que generan endurecimiento por solución sólida y cambian la temperatura de transformación alotrópica, pueden dividirse en cuatro grupos.

 Cuando se agregan materiales como estaño y zirconio proporcionan endurecimiento por solución sólida sin afectar la temperatura de transformación.

  El aluminio, el oxígeno, el hidrógeno y otros elementos estabilizadores incrementan la temperatura a la que F se transforma en. Los estabilizadores beta, como el vanadio, el tantalio, el molibdeno y el niobio hacen disminuir la temperatura de transformación, provocando incluso que sea estable a temperatura ambiente. 

   Por último, el manganeso, el cromo y el hierro producen una reacción eutectoide, es decir, reducen la temperatura a la que ocurre la transformación - y producen una estructura de dos fases a temperatura ambiente.

 Marcela Rojas. (2021, 10 septiembre). TITANIO Y SUS ALEACIONES. YouTube.

Metales refractarios 

   Estos metales se caracterizan por poseer temperaturas de fusión extremadamente altas, que van desde 2468° C para el Nibio, hasta 3410° C para el Tungsteno.

   En estos metales los enlaces interatómicos son extraordinariamente fuertes, lo que deriva en sus altas temperaturas de fusión y resistencia al desgaste, gran módulo elástico y elevados valores de dureza.

   Sin embargo, y debido a estas propiedades, presentan una mala capacidad de fabricación a bajas temperaturas y extrema oxidabilidad a altas, por lo que su aplicación requiere de una atmósfera protectora o un revestimiento.

Algunas aplicaciones de las aleaciones de estos metales son:

• El tántalo y molibdeno se alea en los aceros inoxidables para aumentar la resistencia a la corrosión.
• Las aleaciones de molibdeno se utilizan en la fabricación de matrices para la extrusión, partes de vehículos espaciales, filamentos de bombillas de incandescencia y tubos de rayos x.
• Las aleaciones de tungsteno son utilizadas en los electrodos de soldadura.

Superaleaciones 

  Las superaleaciones tienen una superlativa combinación de propiedades. Son los materiales más utilizados en componentes de turbinas especiales, que deben estar expuestas a medios oxidantes, elevadas temperaturas y durante periodos de tiempo razonables. En esas condiciones, la integridad mecánica es crítica; en ese aspecto, la densidad es importante, ya que el esfuerzo centrífugo disminuye al hacer girar componentes de densidad baja. Se clasifican de acuerdo con el componente principal de la aleación, que puede ser cobalto, níquel o hierro. Otros elementos incluidos son los metales refractarios (Nb, Mo, W, Ta), cromo y titanio. Además de las turbinas, también se aplican en los reactores nucleares y equipos petroquímicos.

Corrosión

La corrosión se define como el ataque destructivo e involuntario de un metal. Este ataque es electroquímico y generalmente empieza en la superficie. En la corrosión química, un liquido corrosivo disuelve el material; en la corrosión electroquímica, se retiran átomos del metal solido como resultado de un circuito eléctrico producido. La corrosión química es una importante consideración en muchos sectores, entre los que se cuentan el de transporte (puentes, automóviles, aviones, trenes y barcos), servicios públicos (energía eléctrica, agua, telecomunicaciones y plantas de energía nuclear), así como en la producción y la manufactura.