Unidad I

Los metales no ferrosos

2ª parte

La clase:

Tema 6 SuperaleacionesTema 7 Titanio y aleacionesTema 8 Refractarios y aleacionesTema 9 Metales preciosos

Superaleaciones

Contra corrosión, temperaturas elevadas. A base de hierro, cobalto y níquel

Súper aleaciones

Son importantes en aplicaciones en alta temperatura.

CaracterísticasBuena resistencia a la corrosiónFatiga mecánicaFatiga térmicaResistencia con el impacto mecánicoResistencia a la termo fluencia y erosión a temperaturas elevadas.

La mayoría tiene una temperatura de servicio de alrededor de 1,000°C en aplicaciones estructurales , pudiendo llegar a a 1,200 °C para componentes de rodamiento sin carga.

Tipos de supe aleaciones

Base Hierro: contienen de 32% a 67% de hierro, 15% a 22% de cromo y de 9% a 38% níquel. Incoloy.

Base Cobalto: contienen 35% a 65% de cobalto, 19 a 30% de cromo y hasta 35% de níquel. No son tan fuertes como los base níquel pero mantienen su resistencia a mayor temperatura.

Base Níquel: son las más comunes . Contienen de 38% a 76% níquel, hasta 27% de cromo y 20% de cobalto.

Estas aleaciones son empleadas para la construcción de turbinas de gas(álabes), turborreactores de avión, toberas y cámaras de combustión, reactoresquímicos, generadores y prensas de extrusión.

Se denominan por nombres comerciales.

Base NiquelAstroloy, Hastelloy, In-100, In-102, Inconel 625, Inconel 718, Mar-M 200, Mar-M 432, René 41, Udimet 700, Waspaloy.

Hastelloy D (Ni, 10% Si, 3% Cu). Es una aleación para moldeo, fuerte, tenaz y extremadamente dura. Tiene una excelenteresistencia a la corrosión al acido sulfúrico. Difícil mecanización. Se emplea para evaporadores, reactores, canalizaciones yaccesorios en la industria química.

Hastelloy A (57% Ni, 20% Mo, 20% Fe) y Hastelloy B (62% Ni, 28% Mo, 5% Fe). Forman carburos globulares en una matriz desolución sólida. Ninguna responde al proceso de envejecimiento. Gran resistencia a la corrosión por ácido clorhídrico, fosforitoy otros ácidos no oxidantes. Se emplean en la industria química para manejar, transportar y almacenar ácidos y otrosmateriales corrosivos.

Inconel (76% Ni, 16% Cr, 8% Fe). Combina la resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y tenacidad características del Ni,con la resistencia a la oxidación a altas temperaturas, típica del Cr. Resiste la fatiga térmica sin hacerse frágil. Se utiliza enescapes y calentadores de motores de avión, en hornos y recipientes para tratamientos de nitruración y en tubos de protecciónde termopares.

Chromel A (80% Ni, 20% Cr). Se emplea como elemento eléctrico de calefacción para aparatos caseros y hornos industriales.Nichrome (60% Ni, 16% Cr, 24% Fe) para resistencias de tostadores, cafeteras, planchas, secadores de pelo, calentadores

eléctricos y reóstatos para equipos electrónicos.

Illium B (50%Ni, 28%Cr, 8.5%Mo, 5.5%Cu) y el Illium G (56%Ni, 22.5%Cr, 6.5%Mo, 6.5%Cu) proporcionan superior resistencia ala corrosión en aleaciones de fundición maquinables de alta resistencia. Se utilizan en cojinetes de impulso y rotatorios y laspiezas de bombas y válvulas en las que se requiere alta dureza a medios corrosivos. Fueron diseñados principalmente comomateriales resistentes a los ácidos sulfúricos y nítricos.

Nimonic 90 (53%Ni, 20%Cr, 18%Co, 2.5%Ti, 1.5%Al, 1.5%Fe). Principalmente utilizada por su resistencia a la fluencia (creep), sualta tenacidad y estabilidad a temperaturas elevadas. Es la aleación básica para los motores a reacción.

Incoloy se caracterizan por una buena resistencia a la corrosión en ambientes acuosos y por su excelente resistencia a laoxidación en atmósferas a altas temperaturas. Sus aplicaciones incluyen hornos y equipos de tratamiento térmico, generadoresde vapor, etc.

Titanio

• Es un metal blanco plateado blanco grisáceo• Es el cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el

noveno en la gama de metales industriales• No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, en la escoria de

ciertos minerales de hierro y en las cenizas de animales y plantas.

Ventajas:Titanio comercialmente puroExcelente resistencia a la corrosión.De escasa conductibilidad térmicaResistente a la corrosiónHipo alergénicoLigeroReciclable

Proceso Kroll

Rutilo

Ilmenita

Anastasa

Principales usos

Principales usos

Clasificación del Titanio

Según UNSConsta de una letra que indica la clase de aleación seguida de cinco números que identifican su composiciónquímica. E l Titanio es «R».

Aleaciones Principales

R50250 (recocido)R54520 (recocido)R56400 (Recocido, solución)R58010 (solución Envejecimiento)

ASTM

ASTM B265: fleje, pletina y chapaASTM B263: accesorios soldados y sin soldaduraASTM B348: barras y palanquillasASTM B367: piezas de fundiciónASTM B381: forjadosASTM B861: tubería sin soldaduraASTM B862: tubería soldadaASTM B863: hilo y alambre

Metales y aleaciones refractarias

Existen cuatro metales refractarios: molibdeno, niobio, tugsteno y tantalio.Se les llama así por su elevado punto de fusión. Por lo general se utilizan como elementos importantes de aleación en aceros y superaleaciones.

CaracterísticasEstos elementos mantienen su resistencia a temperaturas elevadas mas que el resto.Su gama de temperaturas oscila entre los 1,100°C a 2,200°C

Usos principales• Motores de cohetes• Turbinas de gas• Aplicaciones aeroespaciales• Industria electrónica• Industria nuclear y química• Herramentales y matrices.

MolibdenoMetal blanco plateadoAlto punto de fusiónAlta elasticidadBuena resistencia al impacto térmicoGran conductividad eléctrica y térmica

Principales aleantes del Molibdeno: titanio y zirconioComo aleante imparte resistencia, tenacidad, y resistencia a la corrosiónSu limitación importante con sus aleaciones es su baja resistencia a laoxidación a temperaturas superiores a 500 °C, por lo que requiere cubiertasprotectoras

NiobioO Columbio

Posee buena ductibilidad y formabilidad , mayor resistencia a la oxidaciónque otros metales refractarios.

Con diversos elementos de aleación se pueden producir aleaciones deniobio con resistencia moderada y buenas características de fabricación.

TungstenoEs el mas abundante de todos los metales refractarios además de ser de losmás pesados. Tiene la temperatura de fusión mas alta de los metales a3,370 °C. No resiste la oxidación a temperaturas elevadas y comofilamento de lámpara, tiene que estar en vacío.

Se utiliza para contactos eléctricos y electrodos para soldar. Como aleanteen aceros para herramientas y herramientas de corte. Como el caso delcarburo de tugsteno.

Recubrimientos de gargantas de toberas de misiles, cortacircuitos,electrodos de bujías para motores.

Tantalio

Se caracteriza por su alto punto de fusión (3,000 °C) elevada densidad ,buena ductibilidad y resistencia a la corrosión. Su desventaja es que poseeuna resistencia pobre a los productos químicos en temperaturas superioresde 150°C .

Se utiliza en capacitadores electrolíticos y componentes en la industriaeléctrica, electrónica y química. Tambien, como aleación, en aplicacionestérmicas como hornos e intercambiadores de calor resistentes a ácidos.

En misiles y aviones.

Berilio

De color gris acero. Tiene una alta relación resistencia-peso. Comoelemento de aleación se utiliza para los resortes, contactos eléctricos, yherramientas que no producen chispas. Su oxido es tóxico.

Se utiliza en toberas de cohetes, estructuras espaciales y misiles, discos defrenos para aeronaves e instrumentos de precisión y espejos. También enaplicaciones nucleares y rayos X.

Tantalio

Apariencia plateada. Buena resistencia y ductilidad a temperaturaselevadas, buena resistencia a la corrosión por su oxido.

Se caracteriza por su alto punto de fusión (3,000 °C) elevada densidad ,buena ductibilidad y resistencia a la corrosión. Su desventaja es que poseeuna resistencia pobre a los productos químicos en temperaturas superioresde 150°C .

Se utiliza en capacitadores electrolíticos y componentes en la industriaeléctrica, electrónica y química. Tambien, como aleación, en aplicacionestérmicas como hornos e intercambiadores de calor resistentes a ácidos,reactores nucleares por su baja absorción de neutrones.

En misiles y aviones.

Berilio

De color gris acero. Tiene una alta relación resistencia-peso. Como elemento dealeación se utiliza para los resortes, contactos eléctricos, y herramientas que noproducen chispas. Su oxido es tóxico.

Se utiliza en toberas de cohetes, estructuras espaciales y misiles, discos de frenospara aeronaves e instrumentos de precisión y espejos. También en aplicacionesnucleares y rayos X.

Metales preciosos

ORO: Blando y ductil, buena resistencia a la corrosión a cualquier

temperatura. Sus aplicaciones incluyen joyería, acuñado, reflectores,láminas de decoración trabajo dental, contactos y terminales eléctricas.

PLATA: metal dúctil que tiene la mayor conductividad eléctrica y térmica.

Pero desarrolla una película de oxido que afecta sus característicassuperficiales y de apariencia. Se utiliza en joyería, acuñado, películafotográfica, contactos eléctricos, soldaduras blandas, recubrimientos pararodamientos, equipo para alimentos y productos químicos. Aleación, platasterling, con un 7.5% de cobre.

PLATINO: metal blanco-grisaceo blando, dúctil, con buena resistencia a

la corrosión incluso en temperaturas elevadas. Sus aleaciones se utilizanen contactos eléctricos, electrodos de bujías, catalizadores, filamentos,boquillas y matrices de extrusión con fibra de vidrio. Joyería y trabajosdentales, entre otros.

Bibliografía

Sharer, Shubeli Ulrich Ingeniería de los materiales México 1991 Editorial Continetal

Neely, John E. Materiales y procesos de manufactura México, Edit. Limusa 1992ISBN 968-18-4381

Kalpakjian, Serope Manufactura, ingeniería y tecnología. 5ª edición México 2008. Edit. PearsonISBN 970-26-1026-5

Propiedades de los metales http://www.arqhys.com/construccion/metales-propiedades.html visto el 28 de enero de 2011

Catálogo de aceros USN-ASTM http://www.e-pipe.co.kr/spain/spanish/main/sp_main.html visto el 7 de febrero de 2011

Usos y aplicaciones del magnesio http://www.magnesium.com/w3/ visto el 14 de febrero de 2011.

Cobre, características y clasificación CDA http://www.copper.org/resources/properties/db/SDAPropertiesSelectionServlet.jsp?service=COPPERINTRA&Action=search visto el 15 de febrero de 2011