INSTITUTO POLITECNICO NACIONALE S C U E L A S U P E R I O R D E I N G E N I E R Í A Q U Í M I C A

E I N D U S T R I A S E X T R A C T I V A S

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALURGICA Y DE MATER IALES

“ M E T A L U R G I A A P L I C A D A E N L A O B T E N C I Ó N D E U N B R O N C E C O M P L E J O , A L A L U M I N I O ”

T E S I S

Que para obtener el titulo de:

INGENIERO EN METALURGIA Y MATERIALES

PRESENTA:

LEONARDO VALDEZ CHÁVEZ

Director de tesis:

Ing. Francisco Lagunas Moreno

México, D. F. 2 0 0 6

SECRETARIACEEDUCACION PUBLICA

I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L %

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE PRÁCTICAS, VISITAS Y TITULACIÓN

T-024-06

México, D F , a 04 de abril del 2006

A! c Pasante Boleta:LEONARDO VALDEZ CHAVEZ 98320496

Calle 64 No 117 Colonia Fátima Cd. del Carmen, Campeche

Mediante el presente se hace de su conocimiento que este Departamento acepta que el C Ing. Francisco Lagunes Moreno, sea orientador en el Tema que propone usted desarrollar como prueba escrita en la opción, Tesis Individual, con el título y contenido siguientes

“Metalurgia aplicada en la obtención de un bronce complejo, al aluminio”

ResumenIntroducción

I - Generalidades.II - Descripción del proceso.III - Desarrollo experimental.IV - Discusión de resultados

ConclusionesBibliografía

Carrera: Generación.IMM 1998-2003

Se concede un plazo máximo de un año, a partir de esta fecha, para presentarlo a revisión por el Jurado asignado p

3q JoraeJarfiirez Ceballos Presidente de Academia

M en C. Blanca Zamora Celis Jefa del Depto de Prácticas

Visitas y Titulación

Ing Francisct ■ Laaunes Moreno

M en £sá*^alvador Meza Espinoza Subdirector Académico

c c p.- Control Escolar.

SECRETARIADEEDUCACION PUBLICA

I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L g

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE PRÁCTICAS, VISITAS Y TITULACIÓN

México, D F , 26 de octubre de 2006.

C. LEONARDO MALDEZ CHÁVEZ

Presente

Boleta98320496

Carrera'IMM

T-024-06

Generación1998-2003

Los suscritos tenemos el agrado de informar a Ustedes, que habiendo procedido a revisar el borrador de la modalidad de titulación correspondiente, denominado

“Metalurgia ap licada en la obtención de un bronce com plejo , a l a lum inio ”

encontramos que el citado TRABAJO DE TESIS IND IV IDUAL , reúne los requisitos para autorizar el Examen Profesional y PROCEDER A S U IM PRES IÓ N según el caso, debiendo tomar en consideración las indicaciones y correcciones que al respecto se le hicieron.

Atentamente

J U R A D O

M en C MSfcelo Hernández Presidente

M Ing. Francisco Lpgunes Moreno Secretario

A g ^ i m c i M i rE i* & o s

A la E s c u e l a Supe r io r d e In gen ie r ía Q u ím ic a e In du s t r ia s E x t r a c t i v a s de l Inst i tu to Po l i técn ico Nac iona l por h a b e rm e d a d o la opo r tun idad d e adqu i r i r un a b u e n a fo rmac ión p ro fe s iona l y de sa r ro l lo pe rsona l .

Al ingen ie ro F ran c i s c o L a g u n a s Moreno por d a rm e la opo r tun id a d d e h a b e r t r a b a jo en e s t e proyec to , a s í c om o e l b r inda rm e su apoyo , d e d ic a c ió n y compar t im ien to d e conoc im ien to s .

A D ios por todo lo q u e m e h a d ado . A m is p ad re s , s e r e s q u e r i d o s por h a b e r compa r t ido s u t iempo. A m is am ig o s por s u p a c ien c ia pa ra la e la b o ra c ió n d e e s t e p royec to . A Kitzy por s u g ran apoyo d u ran te to d a mi ca r re ra , apoyo e n t iem po s d i f í c i l e s y por d a rm e án im o s para s e g u i r a d e la n te . A Jo y por s u g ran am is ta d , apoyo en m om en to s d i f íc i le s , o r ien tac ión , d ed ic a c ió n , a p o r t a c io n e s y apoyo p ro fe s iona l pa ra la rea l i zac ión de e s t e t raba jo . Y a R ica rdo por s u apoyo y án imo .

E S I Q I E - I P N Indice general¡ r ü ü S F ü T - . w " - e > .m - l j j - i ± i II 'W ' m i m i " r i a i m ........... n m m r » n r r n ' i i " i i i ' i m i v^ m e 9 k O « « w * w « . . * r s** . j t ^ cs^ s -

í n d i c e P á g i n a

R e s u m e n VIIIn t ro d u c c ió n VIII

C a p i t u l o I G e n e r a l i d a d e s

1.1 M e ta lu rg ia del c o b re1.2 N o rm a s y e sp e c i f ic a c io n e s d e la s a le a c io n e s de ba se c o b re 11.3 A le a c io n e s de b a se c o b re 31.4 A le a c io n e s c o b r e -m a n g a n e s o - a lu m in io 41.5 B ro n c e s al a lum in io 4

1.5.1 B ro n c e s al a lum in io o c u p ro a lum in io s 61.6 P ro p ie d a d e s f ís ic a s 7

1.6.1 D en s id ad 81.6.2 S o l id i f ic a c ió n 111.6.3 C a lo r e sp e c í f ic o 121.6.4 P ro p ie d a d e s e lá s t ic a s 121.6.5 C ap a c id a d de am o r t ig u a c ió n {d um p ing ) 131.6.6 P ro p ie d a d e s m a g n é t i c a s 141.6.7 P ro p ie d a d e s a n t i - c h is p a 14

1.7 C la s i f ic a c ió n 151.8 E s t ru c tu r a s m e ta lo g rá f ic a s 171.9 In f lu e n c ia d e e lem en to s e n a le a c io n e s b ro n c e a lum in io 181.10 In f lu e n c ia d e lo s m ic ro a le a n te s e n la s o ld a b iü d a d d e la s a le a c io n e s 191.11 F a l la s e s to c á s t ic a s (a le a to r ia s ) 20

20C a p i t u l o I I D e s c r i p c i ó n d e l p r o c e s o

2.1 M e ta lu rg ia no fe r ro s a ( c o b re ) 232 .2 M e ta lu rg ia p rá c t ic a 24

2.2.1 M a te r ia p r im a ( s e le c c ió n d e ch a ta r ra ) 242 .2 .2 M a te r ia s p r im a s , A d ic io n e s , l ig as m ad re , e tc . 24

2 .4 C á lc u lo s de c a rg a s 262 .5 A p l ic a c io n e s 262 .6 M e rm a s de los m e ta le s 28

2.6.1 P o r c o la d a 292 .6 .2 P o r fu s ión (p é rd id a s de fu e g o ) 302 .6 .3 P é rd id a s p o r e s c o r ia s 30

2 .7 A b so rc ió n d e g a s e s 322.8 S is tem a s , ley e s y r e a c c io n e s q u ím ic a s de lo s g ases . 3 22 .9 U n id a d e s de fu s ió n 3 4

2.9.1 H o rn o s de c r iso l 3 4

IV

E S I Q I E - I P N índice general

2 .9 .2 C om bu s t ib le s u sado s en los h o rn o s de c riso l 342 .9 .3 G ra d o s de c om bu s t ib le a u sa r 35

2 .10 T ip o s d e c r iso le s 372 .10.1 D u ra c ió n de l c r iso l 38

2.11 T é c n ic a s d e fu s ió n 392 .12 P ro c e so o x id a c ió n — red u cc ió n 402.13 R e d u c c ió n — d e sg a s i f ic a c ió n 402 .14 M e ta lu rg ia de l C u p ro — A lum in io 41

2.14.1 P re p a ra c ió n de c a rg a s 412 .14 .2 F u s ió n — e sco r ia s y t em p e r a tu r a d e v a c ia d o 412 .14 .3 F u s ió n ( l in e am ien to ) 412 .14 .4 D e sc r ip c ió n de lo s m é to d o s 422 .14 .5 D e so x id a n te s y d e sg a s i f ic a n te s 432 .14 .6 D e sg a s i f ic a c ió n 442 .14 .7 D e so x id a c ió n 442 .14 .8 E lem en to s de a d ic ió n 44

2 .15 F u n d e n te s 452 .15.1 U so s y ap l ic a c ió n 452 .15 .2 C u id a d o s en su em p leo 47

2 .16 C á lc u lo c a lo r í f ico p a ra fu nd ir c o b re 472 .17 L is ta d e v a r iab le s 482 .18 S e c u e n c ia d e p a so s 49

C a p i t u l o III D e s a r r o l l o e x p e r i m e n t a l

3.1 N u c le a c ió n y c re c im ien to de g ra n o d e las a le a c io n e s 513.1.1 A le a c io n e s eu té c t ic a s 533 .1 .2 R e a c c io n e s p e r i té c t ic a s 543 .1 .2 A le a c io n e s e n d u re c id a s p o r s o lu c ió n só l id a 5 53 .1 .4 A le a c io n e s e n d u re c ib le s p o r e n v e je c im ie n to 56

3.2 T ra n s fo rm a c io n e s d e fase 563.3 L o s b ro n c e s al a lum in io 57

3.3.1 C om po r t am ie n to y a le a c io n e s 573.4 B ro n c e con 10% de a lum in io 633.5 B ro n c e s al a lum in io (d ia g ram a de fa s e s ) 633.6 O rg a n ig r am a de l p ro c e so 6 63.7 M o ld e o de las a le a c io n e s de co b re 673.8 D e sa r ro l lo e x p e r im en ta l ( fu n d ic ió n ) 693.8.1 C o n s id e ra c io n e s teó r ic a s 693 .8 .2 F u s ió n ( l in e am ie n to ) 703.8.3 C o n tro l de l c on ten id o de a lum in io 71

V

E S I Q I E - I P N índice general

C a p i t u l o I V D i s c u s i ó n d e r e s u l t a d o s 72

C o n c l u s i o n e s 73

G l o s a r i o 74

B i b l i o g r a f í a 78

V I

E S I Q I E - I P N R e s u m e n

R e s u m e n

E s te m a te r ia l h a r e s u l ta d o e le g ib le p a r a m ú l t ip le s a p l ic a c io n e s en el m ed io in d u s t r ia l , e n á re a s de a l to ín d ic e d e h um ed a d re la t iv a a lta y am b ie n te c o r ro s iv o , d e b id o a su s g r a n d e s v en ta ja s , y a q u e e s tam o s an te u n a a le a c ió n qu e po s e e c a ra c te r í s t i c a s d e f in id a s q u e la c o lo c a n a u n a lto n iv e l d e e le g ib i l id a d , p o r se r s u m am en te a d a p ta b le a s i tu a c io n e s q u e d em a n d a n c a ra c te r ís t ic a s m u y e sp e c ia le s , qu e no se p u e d e n c u b r i r c o n m a te r ia le s f e r ro s o s p o rq u e a d em á s im p l ic a r ía u n a l to co s to q u e o r ig in a el em p le o de su s a le a c io n e s e s p e c ia le s , s in c o n ta r qu e en a lg u n a s a p l ic a c io n e s es p rá c t i c am en te in su s t i tu ib le .

A u n q u e re su l te p ro l i jo , c ab e m e n c io n a r q u e con e s te t r a b a jo , a c c e s ib l e a la c o n su l ta d e la s p e q u e ñ a s y m e d ia n a s em p re s a s de fu n d ic ió n , les p e rm i t i r á a é s ta s , in c o rp o ra r s e a la a p l ic a c ió n de la te cn o lo g ía m o d e rn a p a r a la o b t e n c ió n de e s ta s a le a c io n e s , en su s c en t ro s de t r a b a jo , s u p e ra n d o el em p le o de la s t r a d ic io n a le s té c n ic a s de f a b r ic a c ió n a p l ic a d a en la o b te n c ió n de b ro n c e s y la to n e s m á s c om un e s .

VII

ES I Q I E - I P N Introducción

I n t r o d u c c i ó n

El cob re es u no de los m a te r ia le s m á s v e rsá t i le s y ú t i le s de q u e d is p o n e el in g en ie ro . S in a le a r y en fo rm a d e p ro d u c to s d ú c t i le s h a c o n s t i tu id o la b a se de la in d u s t r i a e lé c t r ic a ; a le a d o c o n d iv e r s o s e lem e n to s p ro p o rc io n a u n a am p l ia g am a d e a le a c io n e s in ig u a la b le s p o r la g ra n v a r ie d ad de p ro p ie d a d e s que p u e d e n o b ten e r se , d e s d e u n a e le v ad a re s i s te n c ia h a s ta u n a g ra n c ap a c id a d a n t ic o r ro s iv o d e sd e u n a c o n d u c t ib i l id a d e lé c tr ic a y té rm ic a e le v a d a s h a s ta u n a g ra n r e s i s te n c ia al d e sg a s te . S e a ñ a d e a e s ta s p ro p ie d a d e s la s b u e n a s c a ra c te r í s t ic a s de c o la d a y fa c i l id ad de p ro d u c c ió n en fo rm a s c om p l ic a d a s , y c o m p ro b a r em o s , e v id e n tem en te , q u e las p ie z a s fu n d id a s d e a le a c io n e s de c o b re e s tá n l l am ad a s a t e n e r c a d a v e z m á s a p l ic a c io n e s d en t ro de los a v a n z a d o s r eq u is i to s t e c n o ló g ic o s d e h o y en día.

L a s e le c c ió n d e l m a te r ia l id ó n e o y de l m e jo r p r o c e d im ie n to d e c o la d a p a ra u n a a p l ic a c ió n d e te rm in a d a p re s e n ta a lg u n a s d i f ic u l ta d e s p a ra el in g en ie ro a n te la s n u m e ro s a s a le a c io n e s d isp on ib le s , p u e s n o h ay q u e o lv id a r q u e h a s ta en las n o rm a s in g le sa s a c tu a le s s e in c lu y en 27 a le a c io n e s d e cob re . P o r c o n s ig u ie n te , el o b je to q u e se p ro p o n e en e s ta te s is e s el d e fac i l i ta r in fo rm ac ió n a los p o s ib le s u su a r io s de a le a c io n e s de co b re p a r a fu n d i r e x i to s am en te , c o n el fin d e a y u d a r a e fe c tu a r la e le c c ió n c o r r e c ta d e la m ism a .

D ad a la im p o r ta n c ia q u e c ad a d ía v an tom an d o lo s c u p ro - a lum in io y lo s c u p ro - m a n g a n e so se q u ie re en e s te e s tu d io h a c e r u n r e s um en so b re e s ta s a le a c io n e s , h a c ie n d o m e n c ió n p r im e ram en te a su s c o n s t i tu y en te s q u e fo rm an la e s t ru c tu r a p a ra s e g u i r c o n u n a c la s i f ic a c ió n , p ro p ie d a d e s , fu s ió n , d iv e rs a s o p e ra c io n e s de t r a b a jo en c a l ien te , t r a tam ie n to s té rm ic o s y d iv e rs a s a p l ic a c io n e s .

L o s c u p ro - a lum in io s so n a le a c io n e s q u e a ú l t im a s f e c h a s h an c o m e n z a d o a d e sa r ro l la r s e , la in g e n ie r ía e s ta r e q u i r ie n d o con a v id e z e s te t ip o de a le a c io n e s :

• R e s is te n c ia a a l ta s tem p e ra tu r a s

• P ro p ie d a d e s q u e p u e d e n se r m e jo r a d a s p o r t r a tam ie n to té rm ico .

VIII

Jj E S I Q I E - I P N Introducción

Lo s g ra n d e s ad e lan to s t e c n o ló g ic o s en o tra s ram as a la m e ta lu rg ia n o f e r ro s a n o se h a n c o n s e g u id o d e sa r ro l la r la tan to c o m o la m e ta lu rg ia fe r ro sa ; p a r t ic u la rm en te la s id e ru rg ia . M ien tra s e s ta ú l t im a ya h a e n t r a d o a la ap l ic a c ió n d e la n a n o te c n o lo g ía . c o n ob je to de s a t i s fa c e r las d em an d a s de l m e r c a d o d e p a r te s y c om p o n e n te s a u tom o tr ic e s , e n t re e l lo s p e so lig e ro , g ran r e s is te n c ia y u n a l to g rado de fo rm ab i l id ad , la m e ta lu rg ia n o fe r ro sa en su r am a d e c o b re p r in c ip a lm en te a ú n p e rm a n e c e e s tá tica .

Lo an te r io r t ien e m u ch o que v e r c o n la fa l ta de v is ión de lo s r e s p o n s a b le s d e la e d u c a c ió n de n u e s t ro p a ís , a la q u e le e s c a t im an los re c u r so s p a ra r e a l i z a r las in v e s t ig a c io n e s p e r t in e n te s y así e s ta r e n c o n d ic io n e s de a c c ed e r al d e sa r ro l lo te c n o ló g ic o , e l q u e al s e r a p l ic a d o a la so lu c ió n de lo s p r o b lem a s m e ta lú rg ic o s , n o s p e rm i t i r ía c o n m a y o r f a c i l id a d n u e s t r a in s e rc ió n a la s c a d e n a s p ro d u c t iv a s m u n d ia l i z a d a s c om o p rem is a , d e b em o s d e ja r a s e n ta d o que la e la b o ra c ió n d e u n b ron c e c om p le jo es ta n to o m á s d if íc il q u e la o b te n c ió n de un a c e ro u l t ra e spec ia l .

E l c am p o d e la m e ta lu rg ia n o fe r ro s a , e n su a sp ec to a d a p ta t iv o d e fu n d ic ió n , es s u m am e n te ex ten so , c om p ren d e d e sd e la s a le a c io n e s de los m e ta le s l ig e ro s , a lu m in io y m a g n e s io , los r e s is ten te s a la c o r ro s ió n (co b re , n íq u e l) , las su p e ra le a c io n e s de t i tan io , v a n a d io , c rom o y m o l ib d en o . Es m uy g r a n d e la d iv e rs id ad de p a r te s y c o m p o n e n te s qu e se f ab r ic a n c o n e s ta s a le a c io n e s m e n c io n a d a s , d e sd e rem ach e s , m ic ro c om p o n e n te s , c ab le s , c h um a c e r a s , b om b a s , im pu lso re s , c am p an a s , v á lv u la s , e ng ran e s , e tc .

L o s co n s ta n te s a d e lan to s en la in d u s t r i a m e ta l -m e c án ic a , h a n in c r em e n ta d o su s e x ig e n c ia s r e f le já n d o la s en n o rm a s y e sp e c i f i c a c io n e s m a s e s tre ch a s , d e ta l m a n e r a q u e la s c a ra c te r ís t ic a s de las p a r te s y c om p o n e n te s , d i f íc i lm en te se o b te n d r ía n de no se r p o r el a p ro v e c h am ie n to de las p ro p ied ad e s a d ic io n a le s q u e se o b t ie n en a p a r t i r d e las a le a c io n e s . D e a llí q u e p a ra lo g ra r lo s re su l ta d o s p la n e a d o s en cuan to al d e s em p e ñ o d e d e te rm in a d o m a te r ia l e s p re c is o e in e lu d ib le el d is eñ o de la s a le a c io n e s que c um p la n la s e x p e c ta t iv a s d e su em p le o ó uso .

E n lo q u e r e sp e c ta al c ob re t ien e d o s g r a n d e s ap l ic a c io n es :• L a p r im e ra , a p ro v e c h a n d o su c o n d u c t iv id a d e lé c tr ic a y té rm ic a .• L a se g u n d a , u t i l i z á n d o lo s e n fo rm a a leada , a p ro v e c h a n d o su s a l ta s

p ro p ie d ad e s de re s is t e n c ia m e c á n ic a , al d e sg a s te y a la c o r ro s ió n .

I X

E S I Q I E - I P N Introducción

El cob re , e n el c a so de la p r im e ra a p l ic a c ió n , se u s a p a r a c o n d u c to re s con u n a p u r e z a de 99% . en la s e g u n d a , a le ado con e s ta ñ o y z in c . D e a l l í la d iv i s ió n de la s a le a c io n e s d e c o b re en bronces y la tones .

L o s bronces son a le a c io n e s d e c o b re y e s taño , p lo m o , a lum in io , b e r i l io , n íq u e l , m an g a n e so , s i l ic io , etc.

L as a le a c io n e s con b a se de cob re so n m á s p e sad a s q u e el h ie r ro . A u n q u e el l ím ite e lá s t ic o d e a lg u n a s es a l to , su re s is te n c ia m e c á n ic a e sp e c í f ic a t íp ic am en te es m e n o r que las d e a lum in io o m agn e s io ; t i e n e un a m e jo r r e s is te n c ia a la fa t ig a , a la te rm o f lu e n c ia y al d e sg a s te , q u e la s d e a lum in io y m a g n e s io l ig e ra s . M u ch a s de la s a le a c io n e s de c o b re t ien en e x c e le n te d u c t ib i l id ad , r e s is te n c ia a la c o r ro s ió n y c o n d u c t iv id a d e lé c tr ic a y té rm ica . L a m a y o r p a r te p u ed e so p la r s e fá c i lm en te o fa b r ic a r s e en fo rm a s ú t i le s . S u s a p l ic a c io n e s in c lu y en c om p o n e n te s e lé c t r ic o s ( c om o a lam b re s , b om b a s , v á lv u la s y c om p o n e n te s de p lom e r ía ) .

L a in d u s t r ia s id e rú rg ic a y fe r ro s a n o h u b ie s e a v a n z a d o ta n to si lo s b ro n c e s n o h u b ie s e n a p o r ta d o su s p ro p ie d a d e s , p o r e jem p lo :

C óm o p o d r ía n im ag in a r s e los a l to s h o rn o s s in sus to b e ra s d e c o b re , s in su s c a ja s de e n f r iam ie n to de cob re , s in su s p iq u e ra s de e s c o r ia de c o b r e o las a c e r ía s con h o rn o s e lé c t r ic o s y s in p o r ta e le c t r o d o s d e cob re .

L a in d u s t r ia e lé c t r ic a s in los c o b re s de a l ta c o n d u c t iv id a d o c o b re s d é b i lm en te a le a d o s . S im p lem en te n o h a b r ía im ag in a c ió n .

L a indu s t r ia c am in a so p o r ta d a en la m e ta lu rg ia n o fe r ro sa . L a in d u s t r ia a zu c a re ra m u e le con su s m o l in o s so p o r ta d o s en c h um a c e ra s d e b ronce , la in d u s t r ia del c em en to en c h um a c e ra s d e a ce ro so p o r ta d a s en b abb i t t , lo s fe r ro c a r r i le s en c h um a c e r a s de b ro n c e c o n b abb i t t , la in d u s t r ia tex t i l , la in d u s t r ia p a p e le ra en in f in id a d de p ie z a s de b ro n c e s al a lum in io , la m in e r ía y la p e t ro q u ím ic a con in f in id ad d e p ie z a s d e b ro n c e al a lum in io , p ie z a s d e b a se n íq u e l , h e r r am ie n ta s a n t i - c h isp a , etc . ¿Q u é h a r ía la in d u s t r i a q u ím ic a s in a le a c io n e s b a se n íq u e l o b ro n c e s al a lum in io qu e so n su p e r io re s a lo s a c e ro s in o x id a b le s p a ra m o v e r á c id o s y su s ta n c ia s c o r ro s iv a s ? .

X

U E S I Q I E - I P N Introducción

C ó m o m an e ja r m u e s t r a s e x p lo s iv a s si n o hub ie ra lo s b ro n c e s al a lum in io . C ó m o m a n e ja r á c id o s s in las a le a c io n e s d e b a se n íq u e l , c óm o m o v e r b a rc o s s in p ro p e la s d e b ro n c e s al a lum in io c o n m ang an e so .

C ó m o m a n e ja r te rm o e lé c t r ic a s , h id ro e lé c t r ic a s s in tu rb in a s de b ro n c e s al a lu m in io y p la to s d e in te r c am b ia d o re s d e ca lo r , c óm o d e sa r ro l la r u n a in d u s t r ia n av a l s in m e ta le s no f e r ro so s dond e to d o s los a c e ro s son c o r ro íd o s , q u ié n o qué té c n ic o s d e c u a lq u ie r p a r te d e l m u n d o se r ían c a p a c e s de c o n te s ta r lo a n te r io r s in la a y u d a de la m e ta lu rg ia no fe r ro sa .

S ob re lo s d e fe c to s d e las a le a c io n e s d e cob re las p ie z a s d e b ro n c e p u e d e n se r d e s e ch ad a s p o r d e fe c to s c o n so p lad u ra s , r e c h u p e s , p o ro s id ad e s , e tc . , q u e se e n c u e n t r a n d u ran te y d e sp u é s del a c a b ad o . L as so lu c io n e s p a ra e v i ta r e s to s in c o n v en ie n te s s o n c om o lo s a p l ic a d o s a la s p ie z a s de h ie r ro , y se re f ie r e n a la a ren a d e m o ld e o , a la d i s p o s ic ió n d e b e b e d e ro s ( c o lad a s ) y m a z a ro ta s , e tc.; p e ro c om o m u ch o s de lo s d e fe c to s q u e se e n c u e n t r a n en las p ie z a s de b ro n c e d e p e n d e n de q u e la a le a c ió n no e s tá b ie n d e so x id a d a y d e sg a s e a d a , e s n e c e sa r io so b re to d o , c o m o y a se h a r e c o rd a d o , p re s ta r la m á x im a a te n c ió n y c u id a d o a la s o p e ra c io n e s de fu s ió n e v i ta n d o un c a lo r e x c e s iv o , que n o rm a lm e n te d e b e e s ta r d e n t ro d e lo s l ím ite s del 3 -4 % . M u ch a s p ie z a s d e f e c tu o s a s p u e d e n se r u t i l iz ad a s r e p a r á n d o la s m e d ia n s o ld a d u ra fu e r te , a u tó g e n a o e léc tr ica .

P a ra la e le c c ió n de la a le a c ió n m á s c o n v e n ie n te p a ra u n a a p l ic a c ió n d e te rm in a d a se d eb e rá n te n e r en c u en ta n o so lam en te las p ro p ie d a d e s m e c á n ic a s b á s ic a s , s in o t am b ié n o tro s fac to re s . E n e s te a sp e c to , la e x p e r ie n c ia p u e d e re p re s e n ta r u n im p o r ta n te p a p e l , y se r e c om ie n d a e s p e c ia lm en te no e fe c tu a r la s e le c c ió n de la a le a c ió n p a ra u n a a p l ic a c ió n c r í t ic a s in c o n su l ta r c o n un fu n d id o r de b ro n c e e x p e r im e n ta d o o c o n a lg u n a e n t id ad e sp e c ia l iz a d a .

L as a le a c io n e s de c o b re se c a ra c te r iz a n p o r su r e s is te n c ia a lo s am b ie n t e s c o r ro s iv o s , p o r lo q u e , p a ra m u ch a s a p l ic a c io n e s , c u a lq u ie ra de las a le a c io n e s p r e s ta u n se rv ic io sa t i s fa c to r io . S in em b a rg o , en caso de c o n d ic io n e s m á s r ig u ro sa s , e s im p o r ta n te q u e se e li ja la m e jo r a le a c ió n . L as p e q u e ñ a s im pu re z a s d e g a se s o l íq u id o s e je r c en in f lu en c ia en la c o r ro s ió n , as í c om o las l ig e ra s d i fe ren c ia s c o n la c om p o s ic ió n p re v is ta , p o r lo que re su l ta im p o s ib le o f r e c e r a lgo m á s q u e u n a gu ía g en e ra l so b re a lg u n a s a p l ic a c io n e s p a r t ic u la re s .

X I

TIU E S I Q I E - I P N Introducción

T o d a s las a le a c io n e s de c o b re p a ra fu nd ir p o s e en b u e n a r e s i s t e n c ia a la c o r ro s ió n a tm o s f é r ic a , au n qu e e x p e r im e n ta n a lg u n a d e co lo ra c ió n su p e r f ic ia l . L a d e c o lo r a c ió n su p e r f ic ia l se h a ce m á s a c u s a d a con el p a so del t iem po , y b a jo c ie r ta s c o n d ic io n e s , se fo rm a u n a p á t in a v e rdo sa . C u a n d o se n e c e s i ta un a c a b a d o b r i l lan te , la s u p e r f ic ie se tra ta p o r g a lv a n o p la s t i a o se a p l ic a un b a rn iz .

P a ra su em p le o en a tm ó s fe r a s m a r in a con inm e rs io n e s o c a s io n a le s , s o lam en te se p u e d e n em p le a r lo s la to n e s con e s ta ñ o SCB1 o SCB 4 . C u an d o es p r o b a b l e q u e la inm e rs ió n se a p ro lo n g a d a se u t i l iz a rá n b ro n c e s in d u s t r ia le s , b ro n c e s al a lum in io , a le a c io n e s C M A o c u p ro n íq u e le s . D u ran te m u c h o s a ñ o s , las h é l ic e s m a r in a s se h an v e n id o f a b r ic a n d o de la tó n d e a l ta re s is ten c ia ; p e ro , en la a c tu a l id a d , se u t i l iz a cad a v e z m á s e l b ro n c e d e a lum in io A B 2 y m á s e sp e c ia lm en te el c o b r e -m an g a n e s o - a lu m in io C M A 1 .

C o n la e x c e p c ió n d e lo s la to n e s , to d a s las a le a c io n e s d e c o b r e p r e s e n ta n u n a b u en a r e s i s t e n c ia a los á c id o s n o o x id a n te s , ta le s c om o el a cé t ico , el f ó rm ic o , el b ó r ic o y el o x á l i c o , en to d a c la se de c o n c e n t r a c io n e s y tem p e ra tu r a s h a s ta el p u n to de ebu l l ic ió n . L a p r e s e n c ia d e a ire d isu e l to o d e a g en te s o x id an te s , in c lu id o s h ie r ro o c o b re , d is u e l to s en c u a lq u ie r d e e s to s á c id o s , o c a s io n a m a y o r in ten s id ad de a ta q u e , lo m i sm o que la tu rb u le n c ia .

L a m ay o r í a de las a le a c io n e s de c o b re re s is te n al á c id o su l fú r ic o c u a n d o e s tá e x en to d e a g en te s o x id an te s ; el b ro n c e d e a lum in io t i e n e u n a e x c e le n te r e s i s t e n c ia a las so lu c io n e s a i re ad a s .

L as so lu c io n e s a lc a l in a s d éb i le s , ta le s c om o el c a rb o n a to de só d ic o y e l p o ta s io c áu s t ic o d i lu ido , h ip o c lo r i to s y b isu lf i to s , c lo ru ro s , su lfa to s y n i t r a to s a ta c a n d é b i lm en te a la s a le a c io n e s d e cob re , e x c e p tu a d o s lo s la ton es . S in em b a rg o , el a ta q u e es fu e r te si las s o lu c io n e s c o n t ie n en h ie r ro o c o b re d isu e l to s . El am on ía c o y lo s c o m p u e s to s am o n ia c a le s no d e b e n se r u s ad o s con a le a c io n e s de cob re .

XII

13 E S I Q I E - I P N Generalidades

I G e n e r a l i d a d e s

El c o b re se p ro d u c e m ed ia n te un p ro c e s o p i rom e ta lú rg ic o (de a l ta tem p e ra tu ra ) se c o n c e n t r a m in e ra l d e c o b re c o n a lto c o n te n id o d e azu fre y a c o n t in u a c ió n se c o n v ie r te en u n a m a s a d e su lfu ro de h ie r ro y de su lfu ro de c o b re (m a ta s) . E l o x íg e n o qu e se in t ro d u c e en la m a ta c o n v ie r te el su lfu ro de h ie r ro y el su lfu ro de cob re en un c o b re im pu ro , l l am ado cob re b lis te r , q u e d e sp u é s e s p u r i f ic a d o . O tro s m é to d o s in c lu y en l ix iv ia r el c o b re a p a r t i r d e m in e ra le s de b a jo a zu f re con u n á c id o d éb il y d e sp u é s e x t r a e r lo e le c t ro l í t i c am en te de la so lu c ió n .

1 .1 M e t a l u r g i a d e l c o b r e

1.- E x tra c c ió n c o n te n id o de cob re d e 1 a 5 % .2.- F lo ta c ió n el a g u a m e z c la d a c o n re a c t iv o s q u ím ico s a d e c u a d o s , m o ja so lam en te la s

p a r t íc u la s e s té r i le s q u e se d e c a n ta n en fo rm a de co la s . L o s s u l fu r a s de c o b re y d efie rro se a d h ie re n a las b u rb u ja s de a i re q u e son e le v ad a s a la su p e r f ic ie y lu egoreb a ls an .

3.- Secado de concen trados c o n te n id o d e c o b re de 15 a 30% . tos tac ió n : E l im in a c ió n de A zu f re .

4 - M a ta : c o n te n id o de co b re 35 a 55 % .5.- C onve rs ió n de la m a ta e l im in a c ió n de l a zu f re a trav é s d e lo s h u m o s (S O 2 ).6 .- C o b re b lis te r c o n te n id o d e c ob re de 98.5 a 99.5 % .7 Á nodo c o n te n id o de c o b re 95.5 a 99.5 % .8 .- F us ió n de C á todos en a tm ó s fe ra c o n tro la d a .9.- C a lid ad es c om e rc ia le s de cob re p r im a r io (N o rm a s de C O P A N T ) 16:1 — 002 .10.- C u F R H C c o b re re f in ad o a f u e g o de a l ta c o n d u c t iv id a d e lé c t r ic a ley m ín im a C u

99 .90% .11.- C u D H P c o b re d e so x id a d o de a l to r e s id u o de fó s fo ro ley m ín im a C u : 9 9 .8 5% P:

0 .013 a 0 .50 % .12.- C u E co b re e le c tro l í t ic o ley m ín im a C u : 99 .90% .13.- C u O F c o b re e x en to de o x íg en o ley m ín im a C u : 99 .95% .

1

14.- C u O F H C c ob re e x e n to de o x íg en o de a lta c o n d u c t iv id a d e lé c t r ic a ley m ín im a C u : 99 .95% .

15.- C u C A T H c á to do de cob re e le c tro l í t ic o ley m ín im a C u : 99 .90 % .

ESI Q I E - I P N Generalidades

M E T A L U R G I A D E L C O B R E

ELABORACION A PARTIR DE MINERALES 5ULFURAD0S

TRATAMIENTO DEL MINERAL

Fllfó

MOLIENDA CLKlfluíUn tnítJnltjEXTRACCION CRIBADO TRITURACION

*' NFLOTACIÓN

0J e te t n t í iu o d e *

iiplrtut

{ TO$TACl0N

0 e¡, FUNDICIÓN

REFINACIONRtHrtüíl¿rt i) íut-joPSS53

“ íirno de tpvprijrro

H h

Fuilíncíldrmit R tducclon con pertigal Éix-5¡ p lu s

MjUG)i <3t la nuta

ínsdf') ¿nodo Celda t lK !ro t¡u iir ,'«

Fusión de c a lo d o í al alr« * ■_______ ur

F usión ( Corw«fslon í * !a i r j t i

PEFIXACIOM bLlCt?jOLITLCA

Form .is c o ^ i d a l c s fit t a b i í primaito M anta COPANT 161-011

D OC ^ v íie t l t ^ M í p * . í AlHinbn U n g c ít cilindrico lih g M * l»mlrtAi L>n jottF .ira1tíri[jii

Figura 1.1 Elaboración de cobre a partir de minerales sulfurados.

2

ÍJ E S I Q I E - I P N Generalidades

A c tu a lm e n te las c o n d ic io n e s de m e rc a d o re c lam an a lta c a l id a d en la s p ie z a s , d e r iv a d a d e u n a m a y o r e f ic ien c ia en los p ro c e so s , p o r lo que es m uy im p o r ta n te c o n o c e r a fondo la e s e n c ia de lo s m ism o s a f in de e x p l ic a rn o s los f e n óm en o s que t i e n e n lu g a r y así seg u ir lo s d e c e r c a e v i ta n d o la s v a r ia c io n e s q u e se re f le jan en a lto s r e ch a zo s .

Mena Aire- Productos químicosTrituradora

ConvertidorArtículos de cocina

Agua

MoledoraProductosquímicos

A i r e C o n c e n t r a d ocf.nvert. dar COBREe lec tro l í t ico PURO

Productosfinales

F ig u r a 1 .2 P roceso para la obten ción de cobre.

1 . 2 N o r m a s y e s p e c i f ic a c io n e s d e la s a le a c io n e s d e b a s e c o b r e

A S T M . SA E , D IN . BS , C D A , G O S H , E s ta s n o rm a s r e v is t e n e l c a r á c te r in te rn a c io n a l q u e a b a se de c o n v en io s h an su sc r i to lo s p a ís e s q u e t i e n e n in te r c am b io te c n o ló g ic o y c om e rc ia l , s iem p re h a h a b id o la n e c e s id a d de t r a b a ja r e n b a s e a n o rm a s y e sp e c i f ic a c io n e s p a ra p o d e r c o n f ia r e n la s p a r te s y c om p o n e n te s p ro d u c id a s p a r a c u a lq u ie r pa ís . L as a le a c io n e s de c o b re qu e en su e la b o ra c ió n se o b se rv an lo s p re c e p to s s e ñ a la d o s , e n c o n t r a rem o s b u en o s re su l tado s . A c tu a lm en te la a c e p ta c ió n de la ISO 9000 ( In te rn a c io n a l S ta n d a rd O rg a n iz a t io n ) , p e rm ite a las em p re s a s q u e la s ap l ic an n e g o c ia r c o n c u a lq u ie r pa ís .

3

¡1U ESIQIE-IPN Generalidadesmes?*? r •azagooaasy j jSaaauMemKmMwnisBgsMaggaawa.a'.vnesB+i JW&McMMMaesta»je>3iar»da!a«az»3K«3a! gjgg aaaBiaegig»,’»a ,Trfc «ariwirwBa

/._? A le a c io n e s d e b a s e c o b r e

L o s c o b re s p o s e e n a lta r e s is te n c ia y a l ta c o n d u c t iv id a d con t r a tam ie n to té rm ico .

T a b la 1.1 Formas de elaboración de diferentes cobres.

MATERIAL FORMA DE ELABORACIÓN PRODUCTOS Y USOS

C u e lec tro l í t ic o ( c á to d o ) M o ld e o en a re n a

P ie z a s d e a l ta c o n d u c t iv id a d . Indu s tr ia s id e rú rg ic a . T o b e ra s p o r ta

e le c t ro d o sC u - L in go te (w ire b a rs ) L am in a d o s , e s t i ra d o s , e tc . A lam b re , b a r ra s , so le ra s , e tc .

C u - E le c tro l í t ic o (c á to d o )

M o ld e o en a re n a y e n m o ld e m e tá l ic o

C u -C d . C a b le s u so e le c t ro l í t ic o . C u — B e . H e r r am ie n ta

a n t ic h i s p a in s t rum en ta lC u - L in go te (w ire —ba rs ) L am in a d o o F o r ja d o C u , C o , B e . D is p o s i t iv o s p a r a

s o ld a r p o r re s is ten c ia . C u C r.

B ro n c e s : es p r in c ip a lm en te el e s ta ñ o , qu e a leado c o n e l c o b re le a u m e n ta su s p ro p ie d a d e s m e c á n ic a s y de r e s is te n c ia al d e sg a s te y la c o r ro s ió n c o n un c o n te n id o d e l 6 % .

P o d em o s c a ra c te r iz a r lo s c om o r e la t iv am en te b la ndo s , d ú c t i l e s y m a le a b le s en fr ío , s ie n d o u s a d o s en m ed a l la s , c h ap a s p a r a em b u t id o y a lam b re s . U n c o n te n id o d e e s ta ñ o a u m e n ta d o al 1 2 % in c rem en ta su r e s i s t e n c ia a la tra cc ión , e n c o n t r a n d o u t i l id ad en la f a b r ic a c ió n de e n g ran e s , c o j in e te s , tom i l lo s s in fin . E le v ando a 18% su c o n te n id o de e s ta ñ o , r e s is te n el d e sg a s te su b e su d u re z a y so n m a le a b le s en c a l ien te . C o n un c o n te n id o d e m a s de l 2 2 % e n d u re c e n d em a s ia d o , c o n l le v a n d o f rag i l id ad .

El g é n e ro de lo s l l am ado s bronces ro jo s d eb id o a su to n a l id a d que le d a o t ro e lem en to : el p lom o q u e a c om p a ñ a d o p o r z in c , se ha e n c o n t r a d o e s ta a le a c ió n c o n c a ra c te r í s t ic a s de m o ld e a b i l id a d y m a q u in a b i l id a d e x c e le n te s q u e t ie n en n u m e ro s a s a p l ic a c io n e s , co j in e te s , c h um a c e ra s , g r i fo s , v á lv u la s , p a r te s y c o m p o n e n te s d e m a q u in a r i a , e tc .

4

E S I QIE-IPN Generalidades

1 .4 A l e a c io n e s c o b r e - m a n g a n e s o - a l u m in io

Se t ra ta de u n a fam il ia de a le a c io n e s d e c o b re c o n a lum in io , m an g a n e so , h ie r ro y n íque l . S on m a te r ia le s de a lta re s is ten c ia , c o n b u e n a r e s is ten c ia a la e ro s ió n , a la fa t ig a , a la fa t ig a de c o r ro s ió n y a la c o r ro s ió n en am b ie n te m a r ino . P o se e n tam b ié n u n a b u e n a r e s is ten c ia al d e sg a s te , m a n t i e n e n b ien su s p ro p ie d a d e s a tem p e ra tu r a s de h a s ta 250 °C , y p re se n ta n u n a s e x c e le n te s c a ra c te r ís t ic a s de c o la d a y so ld adu ra .

E l c o b re pu ro e s ro jo ; la a d ic ió n de z in c lo t o m a en am a r i l lo y el n íq u e l e n p la te a d o . L a am p l ia v a r ie d ad de a le a c io n e s con b a se d e c o b re se m e jo ra n con to d o s lo s m e c a n i sm o s de e n d u re c im ie n to q u e se h an a n a l iz ad o . E n la ta b la 1.2 se r e s um en lo s e fe c to s d e e s to s m é to d o s so b re su s p ro p ie d a d e s m ec án ic a s .

L o s c o b re s con m en o s d e l uno p o r c ie n to de im pu re z a s se u t i l iz an p a ra a p l ic a c io n e s e léc tr ic a s . P e q u eñ a s c an t id a d e s de c a dm io , de p la ta y de A I 2 O 3 m e jo ra n su du re za , s in d ism in u i r d e m a n e r a s ig n i f ic a t iv a la c o n d u c t iv id a d . L as a le a c io n e s de c o b re d e u n a so la fase se e n d u re c e n p o r t r a b a jo en frío . D o s e jem p lo s de e s te e fe c to se m u e s t r a n en la ta b la1.3 el c o b re C C C t ie n e e x c e le n te d u c t i l id a d y u n a l to c o e f ic ie n te d e e n d u re c im ie n to p o r d e fo rm ac ió n .

T a b la 1.2 Propiedades mecánicas de cobres, bronces y latones.

Grupo No-rna irg’ese Equ va'«nc a A S T MRests* 0 la trac kg/ mrri2

0 1 % ce cJef perm kg/mm5 Alarfle/T’ lento«4BS 1400 Mi n Típ Min T>p ,V.ir Tip

H 8 Ttpics

Cobre de alta cc doctíbilidad HCC1 ¿72 60 G- A 1 6,0 17,5 25 35 •42Cob*-e ce aJ*a conductibilidad CC1 27,0 30 -- _ 20 25 110Bronce fosforoso PB1 22,0 25 12,5 14 3 5 85Bronce ícs*c**oso . FB2 22,0 27 12,5 15 5 10 90Bro n ce fosforoso CT1 23,5 28 12,5 14 7 15 80Bronce fosforoso . . . PB4 19,0 23 9,5 12,5 3 8 85Bronce fosforoso con plomo LPB1 19 0 23 7,5 ! 1 3 8 75Bronce al p'cmo UBI B1 44 52 A Hoy 3D B144 52 A Hoy 3A 1 7,5 20 7,5 1 1 A 7 60Bronce a! plomo LB2 B22 61 A Hoy C 19,0 22 7,5 10 5 10 75Bronce a¡ p orno LB4 B144 52 Alloy 3C 16,0 17,5 6,0 8 8 10 65Bronce al plomo LB5 B6ó 52 5D ET 1 6,0 17,5 6,0 8 6 8 75Bronce industrial G1 B22 ó! Alloy D 27,0 31 12,5 14 15 20 85Bronce industria' G3 28,5 32 14,0 15 18 21 85Brcnce industria! a! píeme LG1 B145 65 A«loy 5A Bí45 63 Alíoy 4A 17,5 19 -- — 12 14 0 0Bronce industrial al plomo LG2 B62 63 20,5 24 9,5 11 15 20 70Brcnce industria! al plomo LG4 25.5 29 12,5 13 ! 18 22 80Brcnce de siummic AB1 B14865T 9ABC 50,0 54 17,0 IV 20 30 120Bronce de aluminio AB2 B1 48 65T 9D 64,0 68 25,0 27,5 15 18 150Cobre manganeso aluminio CViAl 66,5 70 28,0 30,5 20 30 185Cobre manganeso aluminio ........ CMA2 75,5 80 39,5 41 10 15 230Latón de alta resistencia HTB1 B132 52 Alloy AB 47,5 51 17,5 21 70 25 120Latón de alta res stencia HTB3 B2261 Alloy E 75,5 79 41,0 4 4 12 15 190La tón SCB1 B146 52 6A -- 19 -- 9 -- 30 50Latón SCB3 BT46 52 6B — 20,5 -- 8,5 _ 20 55Latón ... ... ,, ... SCB4 B146 52 ÓC -- 28,5 -- 8,5 -- 30 65Latón * SCB6 B1 34 A1T - 3 .— 18,5 -- 9 -- 30 50

5

ilM ESIQIE-IPN Generalidades

T ab la 1.3 Propiedades eléctricas y térmicas típicas (*)

tte.i gn.>c -in de la al«c in *- o idad «1Ú ■ _ ACS tr la Vi-dad 4.1iic *nca mi ero oh) r, % CiC-on&jc Ibj 1 .dad lam ca a-hL.K) f- 1 f- ),r «f= cjí

15" C r-co» e 5“ C 2CO> C 1S* c ?K> < ¡3° C iu> i6C r j-jy = eo> F ¿CO F tO> F F crp f «yy f

Grupo A:B'oncc :cs4c rC5*3 . PS4 10 9 17 19 12 27 34 11 ;6B-once £cs-forC-5S) i_PB 1 11 10 16 17 12 27 34 • i 1 ' óBronce fcsíorCsC» =BI ÍO V 17 '9 12 27 34 .11 i ¿>

LB4 15 ' 3 1 1 13 1 B 41 52 1/ 22Brcnc* jncfvJtrrol aplome .......... LG2 lí 13 T1 13 13 41 52 .17 22

LG4 13 1 5 1 3 16 16 35 45 16 19at¿n colado en a r«-B . ............ SCSI 1P T 5 9 i : 21 47 53 i e 23

Í-.C33 20 16 8 11 23 ¿2 63 21 25SC86 35 22 7 8 2V 64 74 27 3C

Locón co’ado en ccojr-Ha ...... OCSl 18 15 9 11 21 47 58 1 B 23DCB3 i e 9 1 S 21 47 53 1 5 23PCB1 IB 15 9 l 1 21 47 58 te 23

Grupo B*C~bre de alia conduc-tibi .i«aG . - . HCCl 90 54 1 9 3.1 97 215 215 9 ! . 9Cobre f remo . ...» CCS «0 ■51 2 2 3 A 52 180 133 77 7aBrenca fosforoso . r . P31 10 0 17 19 12 27 34 11 1 ó

f>32 9 8 19 25 10 26 32 IO 75d&re -esrarVo . CTl 1 1 10 1* 17 13 29 3£> 12 ,17Bre»fca at p'omo » LOS S5 13 11 13 IB 41 52 1 7 22Bonc * ndu triíiJ alp’orrw LG1 16 14 11 12 21 47 53 1 8 23

cíe a'uminiO AB1 13 1 1 13 '•4 16 35 45 1 6 1 9AB2 S 7 22 25 10 24 -12 09 1 3

Cubre mar janesoalj nn-cs CMA1 3 _ 5B — 4 B 12 03 05CMA2 3 —„ se -- 4 8 12 03 05

L-óton ckr akd 5tercía ! HTB1 22 16 8 10 22 50 67 20 24KTB3 e 7 22 25 10 24 32 CV 13

Grupo C"i

B"cr?rp B\ poirg LSI 11 •o ’i 17 12 27 24 1 1 1 6Vence nc* siria1.. G1 11 10 1 ó 17 12 27 34 1 1 .1-6

G3 i 2 11 1 5 16 12 27 34 1 1 .16Laljn colado en a c-n* SCB4 16 14 11 16 21 47 58 13 23

¡ ' I En l o i c a s o s e n e u * » s a ha d i s p j e i ' o d r d s t s » *> .p ? . ' > « - . t a l « . l o * t l í . i h . « » - o i r n m s Lr.s , v c r ~ ,

/ . 5 B r o n c e s a l a l u m i n i o

Son a le a c io n e s d e c ob re c o n a lum in io y h ie r ro , en o c a s io n e s c o n a d ic io n e s d e n íq u e l y m a n g a n e so , s egún las p ro p ie d ad e s n e c e sa r ia s . E s ta s a le a c io n e s t i e n e n de m e d ia a a l ta re s is ten c ia , c o n b u e n a c o n d u c t iv id a d y r e s i s te n c ia a la co r ro s ió n , e ro s ió n , fa t ig a y f a t ig a de co r ro s ió n ; m an t ie n en p e r fe c tam en te su s p ro p ie d a d e s a a ltas tem p e ra tu ra s .

O tra s a le a c io n e s de co b re so n las q u e c o n t ie n e n a lum in io , s e a so lo , s e a en u n ió n de p e q u e ñ a s p ro p o rc io n e s de h ie r ro , m a n g a n e s o y n íque l . S on a le a c io n e s de n o ta b le s c a ra c te r ís t ic a s m e c án ic a s , h a s ta 50 k g /m m 2 c u y o pun to de fu s ió n e s de u n o s 1000 °C , m ien t r a s la tem p e ra tu ra de c o la d a h a de a c e rc a r s e a lo s 1200 °C .

6

J] E S I Q I E - I P N Generalidades

L a a le a c ió n m á s s e n c i l la de e s to s t ip o s de b ronce es la q u e c on t ien e 90% d e c o b re y el 10 % de a lum in io . E n el e x am en m ic ro s c ó p ic o se p u e d e n r e v e la r p a r a las a le a c io n e s de c o b re y a lum in io las fases a, p , rj, y.

La fase a se ob t ien e c u a n d o el a lum in io e s tá p r e s e n te e n la a le a c ió n p ro p o rc ió n del 10 % , m ien t r a s se t r a n s fo rm a en fase ¡3 y y c u an d o a lc a n z a , r e s p e c t iv am en te , las p ro p o rc io n e s del 16 Y del 45 % . F in a lm en te ap a re ce la fa se rj c u an d o el c o b re se r e d u c e a c e rc a de l 4% y el a lum in io l leg a al 96 % .

L a fase /? se p r e s e n ta só lo so b re los 500 °C . Las a le a c io n e s q u e con t ie n en la fase a so n la s l l am ad a s b ronces de a lum in io , m ien t ra s las q u e p r e s e n ta n la fase r] p e r te n e c e n a las a leac iones lig e ra s . L as a le a c io n e s de em p le o m á s co rr ien te son m á s c om p le ja s y c o n t i e n e n , a d em á s de l c o b re y del a lum in io , p e q u e ñ a s p ro p o rc io n e s d e h ie r ro , m a n g a n e so y n íq u e l , c om o las a le a c io n e s l lam ada s e n el c om e rc io XantaX, y t ien en la s s ig u ien te s p ro p o rc io n e s :

C ob re , 81 - 87 % A lum in io , 11 - 9 %H ie rro , 3 - 4 % M ang an e so , 0 - 1 %

E s ta s a le a c io n e s se p re s ta n a se r t r a b a ja d a s en c a l ie n te p o r fo r ja y tem p la d o , yp u e d e n m e jo r a r su s y a n o tab le s c a ra c te r ís t ic a s m e c án ic a s c o n t r a tam ie n to s t é rm ic o s detem p le en a ce i te y su ce s iv o s re co c id o s . L a s c a ra c te r ís t ic a s m e c á n ic a s de e s to s b ro n c e s son :

C a rg a de ro tu ra a la t r a c c ió n ....................... 50 - 60 k g /m mA la rg am ie n to ..........................................................5 - 2 0%D u re za B r in e l l ..................................................... 100 - 160 H j 1 0/5 0 0 / 3 0

1 .5 .1 B r o n c e s a l a l u m i n i o o c u p r o a l u m i n i o s

E s ta s a le a c io n e s p re s e n ta n un a g ran re s is ten c ia a la t ra c c ió n . E n la s ig u ien te ta b la se p re se n ta u n a c la s i f ic a c ió n s e g ú n su c o n te n id o de a lum in io .

T a b la 1.4 Clasificación de aleaciones según el contenido de aluminio.A leación % Al °/o F e T ip o d é B ro n ceCu A l Fe 4 / 8 1 B ro n c eC u A l Fe 8 / 1 2 1 B ro n c e s B (g rad o )N i M n 8 / 1 2 1 B ro n c e s c om p le jo s

7

E S I Q I E - I P N Generalidades

Las a le a c io n e s c o n te n id a s en la ta b la 1.4 r e s p o n d en a l t r a tam ie n to té rm ic o . P o co a p o c o los la to n e s de a l ta re s is ten c ia h an s ido su s t i tu id o s p o r lo s cu p ro -a lum in io s . S e M en c io n a a c o n t in u a c ió n a lg u n a s ca ra c te r ís t ic a s .

1) C o n c o n te n id o de m en o s de 8 % de a lum in io so n m a le a b le s en frío y c o n m á sde 8 % so n m a le ab le s en c a l ien te .

2 ) S o n re s is ten te s a la c o r ro s ió n qu ím ic a .a) A le a c io n e s de un a fa se (m ono fá s ic a s ) .b) A le a c io n e s de do s fa se s (b ifá s ic a s ) . O b ten id a s p o r fo r ja d e m o ld e o .

3 ) R e s is te n te s al d e sg a s te , a b r a s ió n y fr icc ión .4 ) R e s is te n te s a la fa t ig a y c av i ta c ió n .5 ) R e s is te n te s a a lta s tem pe ra tu ra s .6 ) A l t a r e s is te n c ia m e c án ic a y a l ta d u re za .7) P ro p ie d a d A n t i-ch isp a .

/ . 6 P r o p ie d a d e s f í s i c a s

Las p ro p ie d a d e s m e c án ic a s y f ís ic a s t íp ic a s d e a le a c io n e s fu n d id a s , o b te n id a s d e p ro b e ta s c o la d a s in d e p e n d ie n tem en te , se in d ic a n en las ta b la s re sp e c t iv a s , en las que se inc luye A .S .T .M . (A m e r ic a n S oc ie ty fo r T e s t in g M a te r ia ls ) e x a c to o m á s p ró x im o :

T ab la 1.2: P ro p ie d a d e s m ec án ic a s .T a b la 1.3 y 1.5: P ro p ie d a d e s e lé c tr ic a s y f ís icas .T ab la s 1.6: P ro p ie d a d e s d e re s is ten c ia al im p ac to .

8

tnLy E S I Q I E - I P N Generalidades

T ab la 1.5 Densidad y coeiic ien te de dilatación térmica.

1 eoz cr CVji vn c ¿r BS 1¿00CVr

yrri cc 'ib r¿

Cc tcioní© l<r=eal dla’Acsn tírmiCíX SO—(* C-2S!>C

! Por 'C F r CPGrupo A:Bronce fo$*crcso r& 4 6 8 0 32 18 3 10 2Bronce al plomo . . . . lPBI 8 8 0 32 18.0 10 0Bronce a’ pJon>o LB2 9 0 0 32 18 6 10 3

LB4 9 0 0 32 )J? 4 10 2Bronco industrial a p cn-o LG2 8 S 0 32 17 9 9 9

LG4 8 8 0 32 1S 2 10 1La’ó*' cc'adc en a-c'-a . . SCB1 8 5 0 3! 59 3 10 7

SCB3 8 4 0 31 20 2 1 1.2SCBo 8 6 0 31 18 ó 10 3DCB1 8 3 0 30 20 3 1 1 ó

La:ón co ade en ccouiHa .............. DCS3 8 3 0 30 20 8 1 1 óPCB1 8 3 0 30 :o e 1 i 6

Grupo B:Cabré de al;« cond ct oilidad . . . . . . HCC1 S 9 C 32 17 3 9 6Cobre c~crro ■CC1 3 85 0 32 17.3 9 6Bronce fosforoso . .. .................... .... PSt 8 8 0 32 18 3 10 2

PB2 8 9 0 32 18 5 10 3Cobre esiaftc . . CT2 3 8 0 32 18 1 50 08-once ai p*omo . ................ ............. LB5 9 2 0 33 18 9 10 5B*-cnce industrial «* plorro .. LG1 8 8 0 32 57 8 9 98'once de -©fumino................... . . . . . . . AB1 7 6 0 77 17 0 9 5

AB2 7 8 0 27 17.0 9 5Ccbre-manganeso-aSumimo . * . CVA1 7 5 0 27 18 6 •C 3

CMA2 7 5 0 27 58 ó ’ C 3Latón ce sita resisrene»a HTS1 8 3 0 30 20 5 • • -

HTB3 7 9 0 28 20.5 ' ’ “Grupo C'Bronce 3 p’omo . . . . . . . . LSI 9 1 0 33 18 7 •C 38-*c'i« industrial ........... G1 8 8 0 32 18 3 C 2

G3 8 8 0 32 18 3 1 0 21.a‘on cofedo en . . . . . . SCB4 8 4 0 31 20 2 ACuprors.qjcf 90/10 8 9 0 32 17 1 9 5Cuprc*vc3jel 70/30 8 9 0 32 16 2 9 0Cobre-c^nl c . ' - n -jo 17 n ? 5

T ab la 1.6 Propiedades de impacto a temperatura normal.

A eacion Designación B 3 1400

Valer <-e '"CíC" (En‘Ell3au'_c e" V Ch'r-y * ._s

Grupo A:

B'cice al plomo ............... .............. LB2 8LB4 8

Bronce industrial al plcmc . , . . . . . . ... ... LG2 19LG4 19

Grupo B:

Cobre de aita ccnd^ctibil dad ... ... ... HCC1 45Bronce de a’umimo.................... ... ......... ......................... AB1 30

AB2 18Ccbre-Tianganeso alummjo .. .. . . . . - . ... - ... ................................. CMA1 30Laten de a’ta resistencia............ HTB1 19

HTB3 15

9

ESIQIE-IPN Generalidadesr ra <ww sííB. •..*

M uch a s de las a le a c io n e s de cob re pa ra fu n d i r p o s e e n u n a e x c e le n te r e s is te n c ia al d e sg a s te y, p o r c o n s ig u ie n te , se em p le a n a g ran e sc a la p a r a co j in e te s , p u e s las p r in c ip a le s c o n d ic io n e s qu e d e b e rá u n i r u n a a le a c ió n p a ra esta a p l ic a c ió n so n re s i s te n c ia a la tem p e ra tu ra , r e s is te n c ia a la c o r ro s ió n , d e fo rm ab i l id a d y a u to lu b r ic a c ió n . L a a le a c ió n L B 4 (e s ta ñ o , 5 % ; p lom o , 1 0 % ; re s to , c ob re ) es u n a a le a c ión de co s to m o d e r a d o c o n , po r lo m en o s , las p ro p ie d a d e s m e d ia s q u e n e c e s i ta n en e s to s c a so s . P a ra c o j in e te s q u e r e q u ie ra n u n a a ten c ió n e sp e c ia l h a c ia c u a lq u ie ra de e s to s fac to re s p u e d e n o f re c e rs e o tra s v a r ian te s . L a ta b la 1.7 p u e d e se rv i r d e g u ía p re l im in a r p a ra u n a se le c c ió n de m a te r ia le s .

L a e n e rg ía l ib e ra d a p o r el r o z am ie n to o p o r la c o r ta d u ra d e la p e l íc u la d e f lu ido a um en ta la tem p e r a tu r a d e la su p e r f ic ie del c o j in e te , lo que , a su v e z , r e d u c e la r e s i s te n c ia m e c á n ic a y la fa t ig a . L a c o n d u c t ib i l id a d té rm ic a de las a le a c io n e s a b a se cob re e s a lta en c om p a r a c ió n con la de o t ro s m a te r ia le s p a ra c o j in e te s , y e s to a y u d a a m a n te n e r u n a um en to d e tem p e ra tu r a m ín im o . P a ra se rv ic io a a l ta tem p e ra tu ra , la e le c c ió n de l m a te r ia l d e p e n d e f r e c u e n tem en te de o tra s c o n s id e ra c io n e s d is t in ta s al d e sg a s te m e c á n ic o , ta le s c om o la r e s i s t e n c ia d e la a le a c ió n a la t e rm o f lu e n c ia , a la fa t ig a o a la o x id a c ió n . C u a n d o se t r a b a ja a tem p e ra tu ra s su p e r io re s a lo s 2 50 °C ., lo s b ro n c e s de a lum in io o las a le a c io n e s C M A o f re c en la m e jo r c om b in a c ió n g en e ra l de p ro p ied ad e s .

L o s b ro n c e s al a lum in io e s tán m á s in d ic a d o s q u e lo s b ro n c e s fo s f o r a d o s p a ra a p l ic a c io n e s d o n d e h a y a c a rg a s d e c h o q u e , s iem p re que la s v e lo c id a d e s s u p e r f ic ia le s se an b a ja s . L as a le a c io n e s d e c o b re son m u y u s ad a s p a ra s in f in e s , s ie n d o el PB 2 e l m a te r ia l p re fe r id o . P a ra e n g ra n a je s p a r a a p l ic a c io n e s g e n e ra le s l ig e ra s p u e d e n em p le a r s e b ro n c e s in d u s t r ia le s al p lom o , la tón c o la d o en c o qu i l la o b ro n c e al a lum in io .

C u an d o la p r e s e n c ia de ab ra s iv o s en el lu b r ic an te d e lo s c o j in e te s o e n g ra n a je s se a in ev i tab le , se d e b e rá u t i l iz a r , u n a c om b in a c ió n con un e je d u ro , u n a a le a c ió n du ra , p re fe r ib lem en te u n b ro n c e fo s fo ro so en a lg u n a fo rm a de c o la d a en l in g o te ra (coqu il la ) . Si e s to n o fu e ra p o s ib le , se p u e d e em p le a r el b ro n c e al p lom o m á s b la n d o , el LB5 . P a r a o tra s c o n d ic io n e s en la s q u e h a y a d e sg a s te p o r a b ra s ió n , c om o en lo s s o p o r te s g u ía o d e c u ch i l la s , son p re fe r ib le s el b ro n c e al a lum in io A B 2 du ro o el c o b r e -m a n g a n e s o - a lu m in io C M A 1 .

1 0

E S I Q I E - I P N Generalidadesa a a a t 3 B B a g a B S 6 a «g ?a( ^ 3 a a a r e T « « 8 « s n » a B aii* » B . a ii H a a a H B a £ g B g s 3 s a B ^ r ;* ‘ * a a * g a ^ ^

T ab la 1.7 Resistencia al desgaste (Tabla resumen).ALEACIÓN CONDICIONES

Cargos pesadas y 'riodia*;, «itos volocidaoes, buena luLrtcaL.on,superficies oe co- aceo tíu'-íis

Cargas cesadas, bajns veloocados buena lubricación, 5UTer*c es de cantado dii' '.-i

Cargas rredl?*, ve ocidades ~io<ie radas, superficies rje <x>nt?x~1o, s n endurecer, b ens lubricación

Cargas medías o ll gc'os, su por fieles de carrac'o sfr ftrWurecer, lubricaciónintermiler>te

C n uy flecas

Grupo A ;Bronce *csforoso PE54 1 1 2 3 1Brcnce Ccs‘oroso a) plome ... l=B1 2 2 2 2 1Bronces al plcrro . . . . . LB2 2 2 1 1 1

LB4 2 2 1 1 1Bronces industria es al plome LG2 2 2 2 2 1

L34 2 2 2 2 1Latones colados en arena ... SCB1 3 3 3 3 1

SCD3 3 3 3 3 1SCB6 3 3 3 3 1

Latcnes colador é" coquilla ... DCB1 3 3 3 3 1

Grupo B:Cob-e de alte conductibilidad. HCCT 3 3 3 3 2Cobre-cromo ................... CC1 3 3 3 3 iBronces fosforosos............. PB1 1 I 2 3 1

PB2 1 2 3 1Cobre-estaño . . . . . . ... CTT 2 2 2 3 1Bronce ai plomo . ... ........ L B 5 3 3 1 l 1Brcnre indjs'r!?l ai p'omo ... LSI 2 2 2 2 ]Bronces oe 31 jmin o AB1 3 2 2 3 }

A B 2 2 1 2 3 }Cocre-mangarcso a l u m nio . ... CMA1 2 1 2 3 I

CMA2 2 1 2 3 1L f i t c n e s a h a "es stcncia........ H T B 1 2 2 2 3 1

H T B 3 2 \ 2 3 1

G r u p o C :B r o n c e a t p o r n o L B 1 3 3 ? 1 \

iBronces industna'es .. .. ... C-l 1 2 2 3 i

G 3 2 1 2 3 1 |Lo'cnes colados e n orens SCB4 3 3 3 3 1

Cuproníquel................ . ... 9 0 / 1 0 3 3 3 3 iCobre-beri o ......................... 7 0 / 3 0 3 3 3 ! 3 i

2 2 3 3

1 _ «Staierlales preferidos 7 — Retejím e»lo mediaro 3 = No sáíisfacíorto.

1 .6 .1 D e n s i d a d

L a d e n s id a d d e la s a le a c io n e s de b ro n c e al a lum in io p u e d e q u e d a r e s ta b le c id a en la f ig u ra 1 . 3 q u e a h o ra se m u e s t r a , con p e q u e ñ a s d i fe ren c ia s c o n r e s p e c to a la c o m b in a c ió n de e lem en to s , to d a v e z q u e la g am m a de tem p e r a tu r a s de fu s ión e s tan p e q u e ñ a p a r a c u a lq u ie r c o n te n id o de a lum in io , y q u e las a d ic c io n e s d e h ie r ro y n íq u e l r e v e la n u n a in f lu e n c ia m u y p equeña .

1 1

i] ESIQIE-IPNS TC ** !* . ' W T W W S S S S K g S í

Conductividad eléctrica y térmica

F ig u r a 1.3 Densidad con respecto al F ig u ra 1.3.1 Conductiv idad eléctricacontenido de aluminio. y térmica.

1 .6 .2 S o l i d i f i c a c i ó n

A l so l id if ica rse , lo s b ro n c e s al a lum in io e x h ib en u n a c o n c e n t r a c ió n d e 4% en v o lum en , c o n un 0 .7% ad ic io n a l c u a n d o se e n f r ían a la tem p e r a tu r a am b ien te . E s to r e p re s e n ta u n a c o n c en t r a c ió n linea l d e 2 3 .4% d e sp u é s de la so l id i f ic a c ió n .

L a c o n d u c t iv id a d d e un b ro n c e al a lum in io e s tá in f lu e n c ia d a p o r u n a c om b in a c ió n de la c om po s ic ió n y la tem pe ra tu ra . E n té rm in o s g en e ra le s , la c o n d u c t iv id a d e lé c t r ic a v a r ía d e sd e 17 .5% IA C S con 5% d e a lum in io , h a s ta u n 10% 1ACS en tre 12 y 14% de a lum in io . D e lo s d em á s e lem en to s d e a le a c ió n c o n te n id o s , el h ie r ro t i e n e p o c o e fe c to en la c o n d u c t iv id a d , p e ro ta n to en n íque l c om o e sp e c ia lm en te el m a n g a n e s o t ien en u n a g ra n in f lu en c ia . D eb id o a la am p l ia to le ra n c ia en lo s c o n te n id o s d e e s to s e lem en to s en la s e sp e c i f ic a c io n e s c o r r ien te s , la s c o n d u c t iv id a d e s d e lo s b ro n c e s al a lu m in io p u e d e n v a r ia r s ig n i f ic a t iv am en te , a no se r q u e se p o n g a e sp e c ia l a ten c ió n al c o n tro l de lo s c o n te n id o s d e n íq u e l y m an g an e so .

1 .6 .3 C a l o r e s p e c í f i c o

E s ta p ro p ied ad no h a s ido in v e s t ig a d a e x te n sam en te , y g e n e r a lm e n te se a c e p ta la c if ra 0 .104 p a ra to d a s la s a le a c io n e s c om e rc ia le s . S in em b a rg o , u n in v e s t ig a d o r h a in d ic ad o

1 2

CeneralidadesE S I QIE-IPN

que e s ta p ro p ie d ad e s tá ín t im am en te r e la c io n ad a con el c o n te n id o de a lum in io , v a r ia n d o de0 .100 a 5% , a 0 .114 c o n 12% d e a lum in io , en u n a re lac ión e x p e r im en ta l l inea l.

1 .6 .4 P r o p i e d a d e s e l á s t i c a s

OE ALUMINIO

F ig u r a 1.4 Propiedades elásticas. F ig u r a 1.4.1 La relación entre el contenido dea lum inio y el modulo de Youg en las aleación es cobre-aluminio.

E l m ó d u lo de e la s t ic id ad e s ta r e la c io n a d o ín t im am en te c o n la c o m p o s ic ió n y e s t ru c tu ra de a le a c ió n de re fe ren c ia , y n o e s tá a fe c ta d o s ig n i f ic a t iv am en te p o r v a r ia c io n e s en la c an t id a d de t r a b a jo en frío que h a y a su fr id o . L as a le a c io n e s c om e rc ia le s n o rm a le s , y a se a fu n d ic io n e s o fo rm a s t ra b a jad a s , t i e n en v a lo r e s en la g am a d e 13 a 18 X 10 6 p s i (0 .88 a 1.22 X 106 K g /cm 2). E n am bo s c a so s , el m ó d u lo a um en ta c o n la c an t id ad de e lem en to s de a le a c ió n , p o r s u p u e s to , las a le a c io n e s b in a r ia s o b i fá s ic a s e x p e r im en ta r á n u n a g ra n v a r ia c ió n , de a cu e rd o c o n las c o n d ic io n e s de t r a tam ie n to té rm ic o y e n f r iam ie n to q u e h a y a n e x p e r im en ta d o . L a b e ta r e ten id a , ta l c om o se e n cu en tr a en las fu n d ic io n e s e n f r ia d a s r á p id am en te , b a ja el m ódu lo ; y la t r a n s fo rm a c ió n a la e u té c to id e d e sp u é s d e u n a p e rm a n en c ia p ro lo n g a d a a tem p e ra tu ra s e le v ad a s e le v a el v a lo r c o n s id e ra b lem en te .

13

E S I Q I E - I P N Generalidadessan»ser cís8a!acs«a3Bü»3aw<a.- ap*> «.*«»>*» kafcK»<eajr«- .MnasíWSK -s'v*

1 .6 .5 C a p a c i d a d d e a m o r t i g u a c i ó n ( d a m p i n g )

E s ta p ro p ied ad e s tá ín t im am en te r e la c io n a d a con el m ó d u lo de e la s t ic id a d d e la a le a c ió n d e re fe ren c ia ; en gene ra l , c u an to m á s a l to se a el m ó d u lo m á s b a ja es la c a p a c id a d de am o r t ig u a c ió n . A s í pu e s , las a le a c io n e s q u e t ie n en el m ó du lo m á s a l to la s a le a c io n e s a lfa m á s g a m m a - 2 q u e co n t ie n en el e u té c to id e t ie n en u n a c ap a c id ad de am o r t i g u a c ió n qu e e s in d e p e n d ie n te de l t ra b a jo p rev io y p e rm a n e c e c o n s ta n te en u n a am p l i a g am a de f r e c u en c ia s . L a c a p a c id a d de am o r t ig u a c ió n de la fa s e a l fa d ep end e de l t r a tam ie n to p re v io ; a u m e n ta s e g ú n se e le v a la t em p e ra tu ra de tem p le , y d e c r e c e con el c o n te n id o d e a lum in io .

1 .6 .6 P r o p i e d a d e s m a g n é t i c a s

L o s b ro n c e s al a lum in io son id e a lm en te in d ic ado s p a ra a p l ic a c io n e s n o m a g n é t i c a s , y so n las a le a c io n e s de cob re m á s a p ro p ia d a s p a ra a p l ic a c io n e s e x t r em a d am en te c r í t ic a s ta le s c o m o b rú ju la s g i ro scóp ic a s y o t ro s in s t rum en to s s im ila re s . L a s p ro p i e d a d e s m a g n é t i c a s d e p e n d e rá n am p l iam en te d e la c a n t id a d d e h ie r ro qu e se h a y a p r e c ip i t a d o en la e s t ru c tu ra , a u n q u e o tro s e lem en to s d e a le a c ió n p u ed an te n e r su e fe c to . L a f ig u r a 1.5 m u e s t r a g r á f ic am en te la re lac ión en tre e l p o rc e n ta je de h ie r ro p re se n te , y la p e rm e a b i l id a d m a g n é t i c a en a le a c io n e s del t ip o c om p le jo n o rm a l que c o n te n g a n a l r e d e d o r d e l 4 % d e n íq u e l . D e aqu í p u ed e v e rse que el c o n te n id o d e h ie r ro no t ien e in f lu e n c ia m a y o r h a s t a q u e e x c e d e de l 1%. P a ra la su sc ep t ib i l id ad m a g n é t i c a m a s b a ja se h a e n c o n t r a d o q u e en las a le a c io n e s q u e no c o n te n g an n íque l , el c o n te n id o de h ie r ro d e b e rá se r m e n o r de l 0 .1 5% si no e x is te t r a tam ie n to té rm ico , o m e n o r d e l 0 .5% se h a s id o e n f r i a d a a p a r t i r d e u n a tem p e r a tu r a e le v ad a , tal c om o 900°C . E s to se d e b e al c am b io en la so lu b i l id a d de l h ie r ro .

Aleación 9A 9B 9C 9D

C o b r e , m i n < % ) A l u m i n i o , % H i e r r o , % M a n g a n e s o ,

m á x ( % > N í q u e l , %

8 6 0 8 5 - 9 5 2 3 - 4 . 0

8 6 . 0 9 0 - 1 1 . 0 0 - 7 5 - 1 3

8 3 01 0 0 - 1 1 . 5

3 0 - 5 .0

0 .52 .5 m á x

7 8 . 01 0 . 0 - 1 1 . 5

3 . 0 - 5 0

3 . 53 0 - 5 3

T o t a l , % 9 9 .0 9 9 . 0 9 9 5 9 9 . 6

•/* de HierroF ig u ra 1.5 Relación entre el % de hierro presente y la permeabilidad magnética.

T a b la 1.8 Especificaciones quím icas para piezas fundidas en bronce al a luminio, coladas en arena (ASTM B 148-52).

14

ESI Q I E - I P N Generalidades

T ab la 1.9 Propiedades mecánicas de bronces al aluminio fundidos y enfriados en un molde de arenabajo condiciones diferentes (estructura dúplex).

/ ,ro7>í<’dct<2É’SA-lecLK'í o n. d'Otí-ditc ¿ort JJrmzt «■

I< £//7«-?7l2 Zrrtt ctí57i JFTfif ww 2A.la.T-srcL- 771 tetra. ¿c>( «T, en 2"') ü*T.s £rtc cíOti

9B Enfriado molderao oo*a. s\l> '2.Z1 4 46 © 15 15Fuerev 1/2 hoxa 3 » fí 53 23

r)TT3. Knfriado molde AD 22 4 46 5 ÍO IOFuera en 1/2 hora 13 6 1?3 8 15Ervfí >ado molde CIO OO Í Al » 2*1 O & 16 1 SPuei en 1 20 3 s© e 25

9Í' En í* ía-do molde <10 'Jr&'/S Al) 25 & 56 O TO e i¡íí'xieJt 1 /ZS l cxra. ‘¿U 4 63 O 15

1 .6 .7 P r o p i e d a d e s a n t i - c h i s p a

E n c om ú n c o n la m a y o r í a de las d em á s a le a c io n e s d e c o b re , lo s b ro n c e s d e a lum in io n o c a u s a n c h is p a c u a n d o se les su je ta a l im p a c to c o n tra u n o b je to fe r ro so . E n v is ta de su m a y o r r e s is ten c ia , e s tá s a le a c io n e s e s tá n en tre las m a s fa v o re c id a s p a r a a p l ic a c io n e s en q u e e s to se a im po r ta n te . Q u ed en , p o r lo ta n to , s e le c c io n a rs e c o n s e g u r id a d p a r a h e r r am ie n ta s a n t i - c h is p a y e q u ip o s p a ra m an e ja r m e z c la s c om b u s t ib le s y e x p lo s iv o s . L as ta b la s 1.8, 1.9 y1 . 1 0 m u e s t r a n a lg u n a s a le a c io n e s c om e rc ia le s y su s c a ra c te r í s t ic a s m á s im po r ta n te s .

T a b la 1.10 Mechanical properties o f typical sand cast dúplex a lum inum bronzes alter quenching inwater and tempering for one tour.

A lloyT a b le 12:2) Condé tione* Y te ld St r e n g t h, pa 1T e n a i te St r *er rs gt h, p s i

E lo r tg a t io n ,% m 2" "R ed u c t ion o í A r e a .

(9.5% Al) QT 1450 -1650 1100-1250 3 2 ,000 80,000 22 22(9.5% Al) QT 1450-. 1050 IOOO 40,000 82,000 20 1 7(10% Al) T 1-450- 1650 1IOO-1250 3 8 ,000 30,000 1 5 15

9B Al ) <2T 1450 -1650 IOOO 4 8 ,000 85,000 ©- 8<1 0-73% a i ; QT 1450-1650

1 1 0 0 - r a s o 38 ,000 80,000 a 69B ( 10.75% Al) G» T 1450 -1850IOOO 55,000 85,000 5 4

{10% Al > Q~r 1450 -17001100 -1250 -40,000 1 0 0 , 0 0 0 1 S 1 39C (10% Al) cjT 1450 -1700 IOOO 52,000 X05 ,000 5 4©O 110.75% Al) OT 1450 -17001100 -1250 45^000 105,000 e 79C 0 0 .75% Al > Q 1450 -1700 00 ,000 1 10,000 3 29 0 <10.75% Al> QT 1550 -1050 1100 -1250 «3 ,000 110,000 a a

*Q - Q u en ch ed ln w a t e r í r o m t e m p e r a t u r e f F ) r a n g e « lv e n In t a b l e .I = T e m p e r e d ( o r 1 h o u r a t t e m p e r a t u r » (* F> o r t * m p e r a t u r « r a n g e K»ven Ir» tab l o and Ihcn q u « n c h ed ln w a t* r .

15

ESI Q I E - I P N Generalidades

T ab la 1.11 Tabla comparativa de las propiedades mecánicas de algunos materia les utilizados enpiezas fundidas.

Resistencia a la tracc. f Kgs/mm?.)

Límiteelást.( 5% J

Alarga­miento

(% en 2")B H N

Bronce al 10% de aluminio 65.2 23 2 22 156Bronce al 13% de aluminio 52.7 38 4 1.5 285Bronce de cañón (85.5.5.51 24.0 11.0 20 65Bronce al manganeso f°B> 63.0 30.0 20 170Acero estructural 56.2 21.0 20 160

E n la ta b la 1.11 se c om p a r a el b ro n c e al a lum in io c o n o t ro s m a te r ia le s in d u s t r ia le s .A le a c io n e s de b ro n ce . E l b ro n c e es u n a a le a c ió n d e c o b re y e s ta ñ o en p r o p o rc ió n

de l 8 0% de l p r im e ro y 2 0% de l s e g un do y t am b ié n del 9 5% y 5% re sp e c t iv am en te . E l e s taño t r a sm i te al c o b re la r e s is te n c ia y du re za . E n c o n s t ru c c ió n e s tá m uy g e n e ra l i z a d o su u so en c añ e r ía s , c h ap a s de ap l ic a c ió n a r t ís t ic a , h e r ra je s a r t ís t ico s , c ie r ta c a rp in te r ía m e tá l i c a y en f ab r ic a c ió n d e e lem en to s re v e s t id o s con un b a ñ o de n íq u e l o d e c rom o .

Si a la a le a c ió n de cob re y e s ta ño se le a g r e g a z inc , p lo m o , m ag n e s io , a lum in io , se o b t ie n e un m a te r ia l m a le a b le s in so p ladu ra s . O tro t ipo d e a le a c ió n e s la de l b r o n c e fo s fo ro so , c om p u e s to p o r e s taño h a s ta el 3 0% , d e so x id a d o , c o n 0 ,5% o m á s de fó s fo ro ; e s m u y d u ro y ten az , se u s a p a r a en g ran a je s , m o to re s , e tc . En e s ta d o de fu s ió n es m u y f lu id o , n o r e te n ie n d o o x íg e n o , lo q u e co n s t i tu y e u n a v en ta ja p a r a la s p ie z a s fu n d id a s p o r no p re s e n ta r s o p la d u ra s o b u rbu ja s . B ro n ce de a lum in io . C om pu e s to p o r el 9 0% de c o b re y el 10% de a lum in io , e s m u y p a re c id o al o ro y m u y ap re c ia d o p a r a lo s t r a b a jo s a r t ís t ico s . U n e jem p lo c o r r ien te d e e s ta d o s if ic ac ión ; so n las m o n e d a s de 5, 10 y 20 c en ta v o s d o r a d a s d e lo s año s 1950; la p ro p o rc ió n d e lo s m e ta le s e s de 9 2% de c o b re y 8 % de a lum in io .

E l a l u m in i o t ien e u n a m a rc a d a te n d e n c ia a a um en ta r la t r a c c ió n y el l ím ite e lá s t ic o en sa c r i f ic io de l a la rg am ien to . La in f lu en c ia de l h i e r r o e s de a f in ad o r de g ra n o a um en ta n d o , p o r tan to , las c a ra c te r ís t ic a s m e c án ic a s .

L a ad ic ió n d e n íq u e l , au nqu e n o a f in a el g ra n o p o r sí so la , a um en ta la s o lu b i l id a d de l h ie r ro en la s o lu c ió n só l id a m e jo ra n d o las c a ra c te r ís t ic a s m e c á n ic a s .

16

tspd E S I Q I E - I P N Generalidades

Sob re la in f lu en c ia de l m a n g a n e s o en e s ta s a le a c io n e s las o p in io n e s son m u y d iv e rs a s . M ie n t r a s u n o s au to re s in d ic a n q u e m e jo ra las c a ra c te r í s t ic a s m e c á n ic a s , o tro s , s in em b a rg o , le a s ig n an la m is ió n de d e so x id a n te de l c ob re a n te s de a ñ a d i r el a lum in io . R u llo w s k i in d ic a q u e los c u p ro - a lum in io s p e r te n e c ie n te s al g ru p o 3 o y 4 o (de la c la s i f ic a c ió n q u e in s e r tam o s m ás a b a jo ) o b t ie n e n su s v a lo re s m á x im o s de c a rg a d e ro tu ra (55 -75 k g /m m 2) si su c om po s ic ió n q u ím ic a c um p le con la fó rm u la s ig u ie n te :

C u = 8 + 0 ,2 M n

El p l o m o en p ro p o rc io n e s m e n o r e s de 2 % y f in am en te d is p e r s o m e jo ra la s p ro p ie d a d e s d e f r ic c ió n y m a q u in a b i l i d a d a u n q u e d e c re ce el a la r g am ie n to y la r e s is te n c ia al im p ac to . P o rc e n ta je s su p e r io re s al 0 ,7 5% d e z in c n o p ro d u c e n n in g ú n e fe c to so b re la s p ro p ie d a d e s m e c á n ic a s d e los c u p ro - a lum in io s p e ro si a fec tan a la r e s i s t e n c ia a la co r ro s ió n .

N o se c o n s id e ra n p e r ju d ic ia le s p o r c e n ta je s de e s t a ñ o in fe r io re s a 0,2 % .E n c u an to a p o rc en ta je s su p e r io re s a 0 ,0 5% de fó s fo ro se p ro d u c e un d e s c en so m u y

c o n s id e ra b le en el a la rg am ien to .C o n s i l ic io s del o rd e n de 0 ,0 6% d e s c ie n d e el a la rg am ien to y la t ra c c ió n , a u n q u e

a fe c ta e n m a y o r g rado a la r e s i l i e n c ia y a l l ím i te e lás t ico .

1 . 7 C l a s i f i c a c ió n

H em o s c re íd o c o n v e n ie n te in s e r ta r a qu í u n a c la s i f ic ac ió n d e lo s d i f e r e n te s t ip o s de c u p ro - a lum in io ex is ten te s , c la s i f ic a c ió n d a d a p o r J. B a rb e ry y W e il l-C o u ly .

E s ta c la s i f ic a c ió n se b a s a en lo s c o n s t i tu y e n te s que en tran en la e s t r u c tu r a d e e s ta s a le a c io n e s , p o r lo q u e p o d rem o s d iv id i r la s e n c u a t ro g rupo s :

a ) C u p r o - a l u m i n i o s m o n o f á s i c o s b i n a r i o s . F o rm ado s p o r f a s e a y en cuy ac o m p o s ic ió n no e n tra m á s que c o b re y a lum in io (< 8 % ).b ) C u p r o - a l u m i n i o s m o n o f á s i c o s c o m p le jo s . C o n s t i tu id o s t am b ié n p o r fase a s o lam en te , p e ro q u e a d em á s de l c o b r e y a lum in io e n tran e n su c o m p o s ic ió n o tro s e lem en to s .

17

IIM ESI Q I E - I P N Generalidades

d ) C u p r o - a l u m i n i o s b i f á s i c o s o p o l i f á s ic o s b i n a r i o s . C om pu e s to s p o r cob re y a lum in io en tre 8 a 1 1 % , p e ro qu e en su e s t ru c tu ra e x is te n las fa se s a y b , p u d ie n d o en d e te rm in a d a s c i r c u n s ta n c ia s a p a re c e r la s fa se s g 2 y b l .e) C u p r o - a l u m i n i o s p o l i f á s ic o s c o m p le jo s . A d em á s de l c o b re y a lum in io en tran o tro s e lem en to s a fo rm a r p a r te de su c om po s ic ió n ( ta le s c om o h ie r ro y n íq u e l ) , y en su e s t ru c tu ra ex is te u n c o n s t i tu y en te k, a d em á s de lo s in d ic ad o s e n el g ru p o an te r io r . D a d a la im p o r ta n c ia de la s a le a c io n e s que c om p o n e n el g ru p o D , las su b d iv id im o s según el p o rc e n ta je d e e lem en to a le an te en :

1. A le a c io n e s in fe r io re s a 1% de n íq ue l con h ie r ro de 0 a 5% .2. A le a c io n e s c o n p o rc en ta je s de n íque l q u e v an d e sd e 2% a 3% , y h ie r ro ,

a p ro x im a d am en te 2 % .3. A le a c io n e s con n íq u e l , d e l o rd en del 5% . y h ie r ro , c om p re n d id o en tre 2 ,5% al 5% .

1 . 8 E s t r u c t u r a s m e t a l o g r á f i c a s

B r o n c e a l a l u m i n i o n íq u e l C u 3 (x 300). M u e s t r a u n a fa se a c la r a y u n a fase k o s c u ra con m a n c h a s de p a r t íc u la s de h ie r ro c o n te n id a s en la fa s e a.

F ig u ra 1.6 Bronce al Al-Ni Cu3

B ro n c e a l m a n g a n e s o a l u m in io n íq u e l , C u 4 (C o n c e rc a d e 8 % M n) . (X 200). M u e s t r a u n a fase a y u n a fa se g r is de M n . P á l id a s e g re g a c ió n a c ic u la r en la fase g r is d e M n po s e e u n a c a ra c te r ís t ic a m a r te n s i ta .

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E S I Q I E - I P N Generalidades

F ig u ra 1.7 Bronce al manganeso Al-Ni Cu4

B r o n c e a l u m in i o n íq u e l d e a l to m a n g a n e s o , C u 4 (C on c e r c a de 18% M n ) . (X 300 ). F a s e b g r is o s c u ro en fase a c la ra en la s q u e las p a r t íc u la s de lo s c o m p o n e n te s c o n t ie n e n h ie r ro q u e h a s ido sepa rado .

F ig u ra 1.8 Bronce aluminio níquel de alto Mn, Cu 4

1 . 9 I n f l u e n c i a d e e le m e n to s e n a le a c io n e s b r o n c e a l u m i n i o

T ab la 1.12 Influencia de elementos en los bronces.E L E M E N T O I N r L U E N C I A R E S U L T A D O

F i e r r o ^ f ¡ n o d o r <3« e l g r s » r v - o,-*X i, i r > k *; . io r o p i e a a O e *

N i q t i t » ! s c l u b O t i l a df í<=-rrx>

í . l f i o t a p r u p l*='t l¿'te j e * »m f c - n v c o s

M a n g . i n n n o D c t i O ' i c U í n t o c o t - r t > M ü j ü f j p f o p l í ^ t i í i d o sm e c o m c a s

f 3 l o m o- 2 % m e j o r a l a f n c c o n y n ’ - 3 q u m a h i | l c i 3 d

D e c r e c í e l a i a r g a m i e m o y l a r u f s í s t ' e r i ' s t l a a J

Z i n c- 0 . 7 5 % r > o p r o d u c e o í » c ! o e n p r o p i e d a d e s m o m n l r

^ V f o í r t a l £ i r o s s i f v n í j a i » U « r o r r o s í 6 n

í'jl r s T t V ) •« O . ■ % n o e s i n m u n o

P ó s f o i o - o o - " . =h >O o r ' i Ll vc o n . ' j i d o r . i d o e n <=*1

S > * r C » 0 >0 . 0 6 % a f e c t a » o r e s i l e n c i a y © 1 l » m i i ?•©

D e s c i e n d e e l a l a r g a m i e n t o y I-"*

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U E S I Q IE-IPN Generalidades

1 . 1 0 I n f l u e n c i a d e lo s m i c r o a l e a n t e s e n l a s o ld a b i l i d a d d e la s a le a c io n e s

A lu m in io (AI). E s tá c o n te n id o en las a le a c ion e s d e c o b re C u 3 y C u 4 en c o n c e n t r a c io n e s en tre 8 -9 ,5% . E n c o n ju n to con p equ eñ a s c o n c e n t r a c io n e s de N i , F e y M n in c r em e n ta el e s fu e rzo m e c án ic o y la d u re z a de e s to s b ro n c e s p a r a h é l ic e s . C u an d o el c o n te n id o d e A l ex ced e d e 9,5 % am b a s c a ra c te r ís t ic a s e s t ru c tu ra le s , e u té c t ic a y m a r te n s i ta d u ra so n po s ib le s . Si lo ú l t im o o cu r re p a ra c u a lq u ie r e x te n s ió n c o n s id e ra b le c om o u n a fo rm a c ió n c o n t in u a en el á re a de la h é l ic e que e s tá s iendo so ld a d a , e l lo re su l ta rá en un e n d u re c im ie n to ra já n d o se d e sp u é s de la so ld adu ra . C om o el a lum in io r á p id am en te fo rm a ó x id o s re f ra c ta r io s (A ^O ^ ) en la su p e r f ic ie c a u s a d if icu l tad e s c u a n d o se em p ie z a a so ld a r , e s r e c om en d a b le em p le a r un p ro c e so de so ld a d u ra de gas in e r te (p o r e jem p lo so ld a d u ra T IG ) . Si el c o n te n id o de a lum in io de las a le a c io n e s fund id a s de c o b re C u 3 y C u 4 c a e p o r d e b a jo de l 8 % pu e d e f á c i lm en te r e su l ta r e n r a jadu ra s en c a l ien te d u ra n te la so ld adu ra .

T a b la 1.13 Influencia de elementos en los bronces al aluminio.

ELEMENTO INFLUENCIA RESULTADOM anqaneso < 2 % Aumento de la resistencia a la roturaHierro < 2 % Aumenta la resistencia a la roturaAluminio < 2 % Aumenta la resistencia a la roturaEstaño 1 % Me¡ora la res is tencia a la corrosión

H i e r r o (F e ) . E s a g re g a d o en lo s b ro n c e s a lum in io de l t ip o Cu3 y C u4 y, e n c a n t id a d e s p e q u eñ a s , en la s a le a c io n e s fu n d id a s d e cob re C u l y C u2 ; tam b ié n in c r em en ta la r e s i s t e n c ia m e c án ic a p o r p re c ip i ta c ió n . E l h ie r ro fac i l i ta los n ú c le o s p a ra la fo rm a c ió n d e g ra n o s y p o r c o n s ig u ie n te t ie n e la p ro p ie d a d de a f in a r el g rano . D en t ro d e lo s l ím i te s e s ta b le c id o s en el c u ad ro an te r io r , el c o n te n id o d e h ie rro no a fe c ta la so ld ab i l id a d de lo s b ro n c e s p a ra hé lice .

1 .1 1 F a l l a s e s to c á s t ic a s ( a l e a t o r i a s )

L a n a tu ra le z a d e las fa l la s es e s to c á s t i c a y cu an do o c u r ra n u n a q u e se lo c a l iz a en u n c o n d e n s a d o r , p o r e jem p lo de un in g en io a zu c a re ro o u n b uq u e d e v a p o r s ig n if ic a u n a l to a la p ro d u c c ió n o la d e te n c ió n del t r a n sp o r te , h a s ta su rep a rac ión . E s te t ip o de fa l la s p e rm i t e e v i ta r la s si se cono c e a fo n d o e l p ape l q u e j u e g a n las p ie z a s o b te n id a s de a le a c io n e s d e

2 0

E S I Q I E - I P N GeneralidadesBtms*essawmmaeBPtaw»meüB¡smB*¥!&Kísm t9m¡ttiaivB3&i!*BJ6K¡»tr . a ^ p s ^ — s a » s g a r a

cob re , así r e g re s a n d o a la c a d e n a p ro d u c t iv a se p u ed e a p l ic a r aque l v ie jo p ro v e rb io ing lé s : “u n a c a d e n a e s ta n re s is te n te c om o su e s la b ó n m a s déb il" .

E n el ám b i to de fu n d id o re s , se p u e d e c o n s id e ra r c in c o los e s la b o n e s p o s ib le s p a r a r e a l iz a r la c a d e n a p ro d u c t iv a e f ic ien te :1.- E le c c ió n de u n a a le a c ió n . E s m uy im p o r ta n te q u e la a le a c ió n e s c o g id a sea

m e ta lú rg ic am e n te r e a l i z a b le y q u e a la v e z re su l te a d e c u a d a p a ra las c o n d ic io n e s del u so al q u e v a a e s ta r d e s t in ad a .

2 .- A s e g u ra m ie n to de c a lid ad . Q ue el p ro d u c to o b ten id o , d e b e e s ta r e x en to d e d e f e c to s p e r ju d ic ia le s , d e b e n se r d im en s io n a lm e n te ex ac to s , s in im p e r fe c c io n e s su p e r f ic ia le s , c o n c o n t in u id ad en su e s t ru c tu ra y n o som e t id o a e s fu e rz o s in te rno s .

3 .- P ro yec to (D is e ñ o ). P a ra e v i ta r v a r ia c io n e s lo c a le s en la s c o n d ic io n e s d e s e rv ic io , q u e r e p re s e n ta n en lo s p ro y e c to s re a l iz a d o s o c a s io n a n d o p e r tu rb a c io n e s . E s m u y im p o r ta n te p ro n o s t i c a r el r e n d im ie n to en se rv ic io de lo s e lem en to s y c om po n e n te s , al e n f r e n ta r s i tu a c io n e s c om o g ra d o de tu rb u le n c ia , v a r ia c io n e s en v e lo c id ad , t em p e ra tu r a s , te n s io n e s lo ca le s , c o n c en t r a c ió n de f lu id o s q u e p u e d a n se r c om p l ic a d a s p o r el p ro p io d is eñ o o p o r el f u n c io n am ie n to d e los s i s tem a s de v en t i la c ió n .

4 .- In s ta la c ió n . U n a c o n s t ru c c ió n in a d e c u a d a e in e fe c t iv a p u ed e o r ig in a r lo s p r o b l em a s , que r e p e r c u te n m e ta lú rg ic am en te .

5 .- F u n c io n a m ie n to . L as c o n d ic io n e s de fu n c io n am ie n to p u e d e n y de h e c h o so n la p r in c ip a l in f lu en c ia de g ran e fe c to en el r e n d im ie n to del e q u ip o o la in s ta la c ió n .

2 1

nM ESIQIE-IPN Generalidades

E le c c ió n d e la a l e a c ió n p r o b l e m a d e c o r r o s i ó nT u b o de la tón C ob re 70 -30 fase a c o r ro íd oS o lu c ió n .- A g re g a r A rs é n ic o 0 .2 al 6 % n o m a y o r p o rq u e a fe c ta la red c r i s ta l in a T u b o de C u p ro n íq u e l 9 0% - 10%T ub o de B ro n c e al A l C u 87% - A l 9 % - F e 4%

A s e g u r a m i e n t o d e c a l i d a dD o s tu b o s ig u a lm en te p ro d u c id o s y c o lo c a d o s en se rv ic io . U n o p re s e n tó c o r ro s ió n a g ra v a d a m ien t r a s el o tro in e x p l ic a b lem en te e s ta b a c om p le tam en te en b u e n a s c o n d ic io n e s . A l a n a l iz a r lo s c o n c ie n z u d am en te se e n c o n t r ó q u e en el á rea de te rm in a d o e n la f u n d ic ió n no se h a b ía r em o v id o en la e tap a de l im p ie z a la c ap a c a rb o n o sa in te rn a y e s ta se c o n s t i tu ía e n c á to d o qu e a c tu an d o c o n p a r te s e x e n ta s de e se m a te r ia l f u n c io n a b a n c om o á n odo , e s ta b le c ie n d o la e le c tró l is is q u e e ro s io n a b a el m a te r ia l .

P r o y e c t o d e la in s t a l a c ió nE jem p lo : E v a p o ra d o r de un ing en io a z u c a re ro d o n d e ex is te c o n d e n s a c ió n y q u e en o c a s io n e s e s te p ro d u c to p e rm an e c e c o n c e n t r a d o de am on ía c o c o r ro y e n d o lo s tu b o s d e e s te e q u ip o d e b id o a u n m a l d is eñ o de f u n c io n am ie n to del m ism o .

I n s t a l a c i ó nA qu í d eb e h a b e r c o n c u r re n c ia d e u n in te ré s d ire c to p o r el o b je t iv o q u e se p r e te n d e a lc a n z a r y e s req u is i to in d isp en s ab le t e n e r u n c o n o c im ien to d e ta l la d o de lo s p ro c e so s , p a ra ev i ta r las fa l la s o d e te n c io n e s de la p ro d u c c ió n , m á s qu e bu s c a r e x p l i c a c io n e s p o s te r io re s . E jem p lo : c h um a c e ra s d e lo s m o lino s .

F u n c i o n a m i e n t oL a s b om b a s e im pu lso re s p a ra d e sp la z a r e l “gua rapo" ’ de c a ñ a d e b e n s e r h e c h o s d e u n a a le a c ió n q u e inh ib a el p ro c e so de g a lv a n iz a c ió n en lo s equ ip o s .

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E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

I I D e s c r i p c i ó n d e l p r o c e s o

P a ra r e a l iz a r el p ro c e s o se n e c e s i ta q u e se c u en te con to d o s lo a m a te r ia le s y e q u ip o n e c e sa r io s , así c om o h a c e r el c á lc u lo de c a rg a , la m e rm a en el m e ta l fu n d id o , el t ip o de a tm ó s f e r a en p o r c ie n to p e s o s e g ún el t ip o de ho rno q u e se u t i l ic e e n el p ro c e so , las p é rd id a s p o r e sco r ia s , e tc . S e t iene qu e tom a r m uy en c u en ta q u e t ip o d e h o m o e s el m á s e f ic ien te p a ra el p ro c e s o a f in d e o p t im iz a r el p ro c e so .

2 .1 M e t a l u r g i a n o f e r r o s a ( c o b r e )

B ro n c e s al Sn , Z n y P b se g ún n o rm a S .A .E .

T a b la 2 Bronces al Sn, Zn y Pb según norma S.A.E.S .A .E . Cu Sn P b Zn P N i F e Al M n Si

40 85.0 5.0 5.0 5.0 0.05 - 0 .10 0.001 0 .002 0 .00762 86.0 11.0 - 3.0 0 .10 0.5 - - - -64 80.0 10.0 10.0 - - - - - - -65 88.0 12.0 - - - - - - - -67 78.0 6.0 16.0 - 0 .10 - - - - -

i 660 83.0 7.0 7.0 3.0 - - - - -! 81 7.0 7 .0 9.0 - - - - -

O tra s n o rm a s so n la D IN , a lem an a , la B :S : B r i t ish S ta n d a rd , la C D A , la A .S .T .M . L o s la to n e s e sp e c ia le s , se p r e p a r a n a g re g a n d o a la a le a c ión C u -Z n . A lu m in io ó E s ta ñ o . V e r ta b la 2 . 1 .

T a b la 2.1 Latones especiales, se preparan agregando a la aleación Cu-Zn. Al ó Sn.

A leac ión % Z n % Al % Sn A p lic ac iones

C u Z n A l 2 1 2 - T u b o s de c o n d e n s a d o re s e v a p o r a d o r e s e in te rc am b ia d o re s de ca lo r .

C u Z n Sn 28 - 1 R es is te la c o r ro s ió n de a g u a d e río .C u Z n Sn 38 - - R e s is te la c o r ro s ió n de a g u a d e m a r (n av a l)

P la c a s tu b u la re s p a ra c o n d e n s a d o re s .

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E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

2 . 2 M e t a l u r g i a P r á c t i c a

2 .2 .1 M a t e r i a p r i m a ( s e l e c c i ó n d e c h a t a r r a )

O perac iones de re cu p e ra c ió n de m eta les a p a r t i r de e sc o r ia s , p o lv o s de e sm e r i l o c h a ta r r a s r e c u p e ra d a s en p ro c e so s de m a q u i la d e p ie z a s .

O perac iones de fu s ión de c h a ta rra s y c o n este m e ta l l íq u id o v a c ía p ie z a s s in c u m p l i r e sp e c i f ic a c io n e s . E n o c a s io n e s se v a c ía n con c o n tro l q u ím ico . E s ta s p r á c t i c a s e x p o n e n a se r ia c o n tam in a c ió n c o n o tro s e lem en to s , la a le a c ión q u e se p r e te n d e o b te n e r .

O perac iones s iem p re su jetas a espec ificac iones . E s ta b le c e un co n tro l q u ím ic o en su s c h a ta r r a s (an á l is is del l in go te o b te n id o ) o b ie n que se p a r te de l in go te , c o n a n á l i s i s c o n t ro la d o h a c ie n d o l ig as v írg en e s , e n el á re a de co r te d e c o la d a s y a l im e n ta d o re s , h a c ie n d o u n a c u id a d o s a se p a ra c ió n de e s to s , as í c om o id en t i f ic and o p le n am en te el r e t o m o .

2 .2 .2 M a t e r i a s p r i m a s , A d i c i o n e s , l i g a s m a d r e , e t c .

L o s l lam ado s d e p ó s i to s de f ie r ro v ie jo y m e ta le s al igua l q u e lo s ta l le r e s d e m a q u in a d o son lo s p r in c ip a le s su r t id o re s de re b ab a s , to d o e llo s in n in g ú n co n tro l q u ím ic o , g e n e ra lm en te r e v u e l ta s c o n o tro s m e ta le s .

L a s p e q u e ñ a s fu n d ic io n e s h a c en su s a g r e g a d o s c om o p lom o , z inc , e tc . Si la c h a t a r r a v ie n e con c o lo ra c ió n am a r i l la , le a g reg an c o b re y si v ien e ro ja le a g re g a n z in c o p lo m o , si e s el c a so d e fug a s , q u e d e b e n ev i ta r se . Im p e ra el p rá c t i c i sm o en v ir tu d de la fa l ta d e re c u r so s p a ra c o n ta r c o n u n labo ra to r io .

L a se le c c ió n de la c h a ta r ra , o c u p a u n p r im e r ís im o lu g a r en la im p o r ta n c ia d e u n a b u e n a p rá c t ic a d e fu s ión ; d e b em o s e s ta r p e n d ie n te s de los s ig u ien te s p un to s :

1.- C o n te n id o de g ra sa s y a ce i te s c u b ie r ta s d e b a rn iz , etc.2 .- C o n te n id o de óx id o s , a re n a a d h e r id a , e s c o r ia , t ie r ra , e tc .3 .- O tro s m e ta le s : f ie rro , b abb i t t , a lum in io , a n t im on io , etc .L a p rá c t i c a r e c om ie n d a que an te s de a g r e g a r e s to s m a te r ia le s al h o m o , en el p r im e r

ca so , q u em a r las g ra sa s , a c e i te s y r e c u b r im ie n to s fu e ra del c r iso l . E n el o tro c aso , u n a v e z q u e se h a h e c h o la s e le c c ió n de la c h a ta r ra , se a c o n s e ja l in g o te a r la y p ra c t i c a r al lo te s u re sp e c t iv o an á l is i s q u ím ico . P o r o tra p a r te si se o b s e rv a n las reg la s m en c io n a d a s e x i s t e la

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U E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

p o s ib i l id a d d e c o la r ese m e ta l f u n d id o d i r e c tam en te a m o ld e s p a r a o b te n e r p ie z a s . E n r e s u m e n la p rá c t ic a d e m an e jo d e c h a ta r ra s se e jem p l i f ic a en lo s s ig u ie n te s p a so s :

a) S e le c c io n a r a v is ta p o r c o lo r de a le a c ió n y l in go tea r . N o se r e c o m ie n d a v a c ia r p ie z a s s in an te s c o n o c e r su s a n á l i s i s qu ím ico s .

b) S e c a r y q u em a r la c h a ta r ra p a r a e v i ta r la g ra sa , a c e i te y r e c u b r im ie n to s d e h u le o b a rn iz , d eb e tom a rs e en c u en ta q u e la h um ed ad a c a r re a m e rm a s de l o rd e n del 1 0

% al 15 % . T am b ié n se d e b e n e l im in a r las g ra sa s so lu b le s ( p a r a c o r te de b u r i le s ) q u e in t ro d u c en c o n te n id o s a l to s de azu fre .

c) S ep a ra c ió n M ag n é t ic a , o cu r re q u e las r e b ab a s de to rn e a d u ra s t r a en r e v u e l ta s p a r te s d e h ie r ro o ace ro y e s te es el ú n ic o y m á s e fe c t iv o m é to d o de se p a ra r lo s .

d) S ep a ra r el m e ta l b la n c o (b abb it t) .e) L a c h a ta r r a d e c o b re d e b e rá s e r q u em a d a s iem p re p o r p ro c e d im ie n to .

4.- L a p re p a ra c ió n d e l ig as m a d re e s u n a s a n a p rá c t ic a c u an d o se r e q u ie r e t r a b a ja r c o n u n a lto c o n c ep to d e c a l id ad .

T a b la 2.3 Bronces al M anganeso y Cuproakim inios

C u M n 70% C u 3 0% M n 890 °C 1245° s e g ú n M nC u A l 80% C u 2 0% A l 990 °CA l F e 70% A l 3 0% Fe 1170°C 1039° s e g ú n FeC u Si 70% C u 3 0% Si 1050°CC u Al 50% C u 5 0% A l 430° C

C u Fe N i 6 0% C u 20% F e 2 0 % N i 1190°C

5.- O b te n c ió n de “lig as m a d r e ”.a) P u e d en se r f ab r ic ad a s en p lan ta .b ) A dqu ir i r s e en c a sa s e s p e c ia l iz a d a s con la v e n ta ja d e o b te n e r s e c o n un

c e r t i f ic ado de l aná l is is .6 .- L a g ran v en ta ja d e u s a r las m e n c io n a d a s ligas en n u e s t ro p ro c e s o d e p r e p a r a c ió n

de m e ta l , es q u e a h o r r am o s e n e rg ía ca lo r í f ica , p o r su re la t iv o b a jo p u n to de fu s ió n , a la rg am o s la v id a ú t i l de l c r iso l y a c o r tam o s el t i em p o en tre c a rg a y c a rg a ( lances ) .

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¡1U E SI Q I E - I P N Descripción del proceso

C ab e a c la r a r que se e s ta re f i r ie n d o a la fu s ión cu an d o se em p le a n u n id a d e s q u e u t i l iz an d ie se l o g a s (h o rn o s d e c r iso l) :

c) E l im in a r co n el m ism o p ro c ed im ien to los c o n tam in a n te s m e tá l ic o s .d) E n a lg u n o s c a s o s m od if ic a la e s t ru c tu ra de l m e ta l .e) D e sa lo ja r lo s g a se s que se h u b ie ra n m e z c la d o en a lg u n a e ta p a del p ro c e s o d e

fu s ión .E s ta c la r am en te t ip i f ic a d o ei u so de los fu nd en te s c om o los m u e s t r a la s ig u ien te tab la :

T a b la 2.3.1 Tipos de fundentes según la aleación base.

A le a c i ó n B a s e T ip o F u n d e n t eA lu m in io F lu o ru ro s

B ro n c e - M an g a n e so N aC l , C a rb ó nB ro n c e - E s tañ o C a rb o n a to s , Ó x id o s

2 . 4 C á l c u lo s d e c a r g a s

P a r t ien do d e la b a se , qu e y a t e n em o s e s ta b le c id o un con tro l s o b re los m a te r ia le s q u e em p le am o s en la fu n d ic ió n e s n e c e s a r io h a c e r un c á lcu lo q u e n o s in d iq u e en k i lo g r am o s , c u an to m a te r ia l d e b em o s c a rg a r a n u e s t ro c riso l a fin de que las p ie z a s se v ac íen , r e ú n a n la s e sp e c i f ic a c io n e s in d ic ad a s . P o d em o s p a r t i r de d o s pun to s :I . - M e ta le s v í rg e n e s p a r a p ro d u c i r l ig a s nu eva s .II .- U n p o rc en ta je m e ta l v i rg e n y el re s to d e m a te r ia l cuyo an á l i s i s se cono ce .

2 . 5 A p l i c a c io n e s

a) P rep a ra r u n c u p ro - a lum in io c u y o an á l is is f ina l sea:T am añ o de C a rg a 250 Kg .C u - 79%A l - 10.5%Fe - 4 .0%N i - 4 .5%M n - 2 .0%

100 %

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E S I Q I E - L P N Descripción del proceso

T a b la 2.4 Porcentajes de elementos de aleación para preparar un cupro-alum inioE lem en to % C u % AI % F e % Ni % M n T o ta l f% ]

P o rc e n ta je 79 10.5 4 .0 4.5 2 . 0 1 0 0

T am añ o de c a rg a 250 K g

197.5 26.25 1 0 . 0 11.250 5.0 250A l-F e 7 0 -3 0

33.3 K g23.3 1 0 . 0 - - o o

C u -N i 5 0 -5 0 22 .5 K g

11.250 - - 11.250 - 22 .5C u -M n 7 0 -3 0

16.67 K g - 11.67 - - 5.0 16.67A l-C u 8 0 -2 0

3.65 K g 0 .700 2.95 - - - 3 .65

I . - A l - F e - 70 -30I I . - C u - N i - 50 -50I I I . -C u -M n - 7 0 - 3 0IV .- A l -C u - 80 -20

I .- ¿C u á n to s K i lo g r am o s de la liga A l-F e se d e b e n ag reg a r si é s ta t i e n e u n a ley d e 70-30 p a ra q u e el a n á l i s i s n o s dé u n c o n te n id o d e f ie r ro d e 10 Kg. en la c a rg a de 250 K g . (4% )?

1 0 -3 0 X -70 70 = (70 X 1 0 ) / 3 0 = 23.3

23.3 K g . d e a lum in io + J_0 Kg . d e F ie r ro = 3 3 .3 K s de l is a A l - F e

I I . - ¿C u a n to s K g . d e la l ig a C u -N i se d e b e n a g r e g a r si es ta t ie n e u n a ley d e 50 -50 p a ra q u e el a n á l is i s f ina l n o s dé u n c o n te n id o de N i de 11 .250 Kg . en la c a rg a d e 2 50 K g ?

1 1 . 2 5 0 - 5 011.250 x 50 - (11 .250 Kg. d e C u + 11 .250 Kg. d e N i) = .2 2 .5 0 0 K s l i z a C u -N i

I I I . - ¿ C u á n to s K g . de la liga C u -M n se d e b e n ag reg a r , si e s ta t ie n e u n a ley d e 7 0 -3 0 p a r a q u e el a n á l i s i s f in a l n o s d é un c o n te n id o d e M n de 5 .0 Kg. (2% ) en la c a rg a d e 2 50 K g ?

5.0-30 X - 70 (5.0 X 70) 7 3 0 = 11.67

C u 1 1 . 6 7 K g C u + 5.0 M n = 16.67 K s de liza C u - M n

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A E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

IV .- ¿C u á n to s Kg. de la l ig a A l -C u se d eb en a g reg a r si e s ta t ie n e u n a ley d e 80-20 pa ra que el a n á l i s i s f ina l n o s d é un c o n te n id o de a lum in io de 2.95 Kg. e n la c a rg a d e 250 K g?2.95- 80 X - 20

(2 .95 X 20) / 80 = 0 .7000 .700 K g C u + 2 .9 5K g A l = 3.65 K g de l i z a A l -C u

F in a lm en te q u e d a así la r e la c ió n de l m e ta l y ligas q u e se d e b e n a g reg a r :C u — 173.9 K g . ( c á to d o o a lam b re g rue so )A l-F e 33.3 C u -N i 22.5 C u -M n 16.67

A l -C u 3.65 Suma 250 Kg.

2 . 6 M e r m a s d e lo s m e t a le s

L a s m e rm a s en lo s m e ta le s al fu n d i r lo s se o r ig in an p o r las s ig u ie n te s cau sa s :

Figura 2.1 Causas que originan mermas en los metales.

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¡ 1M E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

2 .6 .1 P o r c o l a d a

b-1 D e r ram e s b-2 S a lp ic a d u ra s

R e to m a n d o el o r ig e n d e m e rm a s p o r fu s ió n , o c u r re qu e el p r im e r o x íg e n o a l in ic ia r é s ta c um p le su f u n c ió n de d iso lv e r se en el m e ta l y p o s te r io rm en te o x id a a lo s o t ro s e lem en to s d e la a le a c ió n y p o r la m e n o r d e n s id a d d e la e s c o r ia f lo tan en la su p e r f ic ie , la s m e rm a s se c o n v ie r te n en p ro d u c to s g a se o so s y p a r t íc u la s só l id a s .

L o s p ro d u c to s g a s e o so s se fo rm an de a c u e rd o a su te n d e n c ia a e v a p o r a r s e d e p e n d ie n d o de l v a lo r de su te n s ió n de v a p o r a c ie r ta tem p e ra tu ra , v e r ta b la 2 .6 .

T a b la 2.5 Tabla en orden decreciente de evaporación.F ó s fo ro PA zu f re SA rsé n ic o A sC adm io C dC in c Z nM agn e s io M gB ism u to B iA n t im o n io S bP lom o P b !A lum in io A lS il ic io SiE s tañ o SnC ob re C uH ie rro FeN íq u e l N i

T a b la e n o rd e n d e c re c ie n te de e v a p o ra c ió n ( te n s ió n d e v ap o r ) , L as p a r t íc u la s só l id a s son la c o n d e n s a c ió n de a lg u n o s m a te r ia le s g a s e a d o s (ex cep to C ) q u e p o r lo s t i r o s de la s c am p an a s d e e x t r a c c ió n son a r ra s trada s . L a a tm ó s fe r a del h o m o in f lu y e s e g ú n el t i p o de la m ism a e n % peso .

T a b la 2.6 Tipos de atmósferas en por ciento peso según el tipo de horno a usar.. A tm ó s f e r aA le a c ió n T ip o de h o rn o R e d u c to ra N e u t r a O x id a n teC u Z n 35 In d u c c ió n (cana l) 3 .6 4 .7 2 .9C u Z n 35 H o rn o c om bu s t ib le 4 .5 2 .4 4 .6

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IIM E SI Q I E - I P N Descripción del proceso

D e lo a n te r io r d e r iv a la p rá c t i c a de u sa r fu n d en te s d e c o b e r tu r a a p ro p ia d o s , y a q u e d e no h a c e r lo tam b ié n in c id irán en la s e sc o r ia s in e f ic ien tando el p ro c e so .

2 .6 .2 P o r f u s i ó n ( p é r d i d a s d e f u e g o )

a-1 O x id a c ió na-2 F u n d e n te s O x id an te sa-3 C a rg a s m u y su c ia sa -4 F lam a s e x c e s iv am en te o x id an te sa-5 T em p e ra tu r a s a l ta s ( s o b re c a le n tam ien to )a - 6 E x c e so d e t iem po d e fu s ión

2 .6 .3 P é r d i d a s p o r e s c o r i a s

A n te s se m e n c io n ó q u e el o x íg e n o q u e se d isu e lv e al in ic io d e la fu s ió n en e l m e ta l y q u e c o n la tem p e ra tu ra o x id a lo s o t ro s e lem en to s de a le a c ió n , lo q u e o c a s io n a q u e a lg u n o s k i lo g ram o s del m e ta l in ic ia l e n f u n c ió n de e sa rea cc ió n q u e d e a c u e rd o al d ia g r am a de E llin g h a m se fo rm an los ó x id o s , d i sm in u y e n al final d e la c a rg a . V e r f ig u ra 2 .2 D ia g r am a d e E llin g h a m “E n e rg ía l ib re d e fo rm a c ió n d e los ó x id o s“, c a s o s e sp e c ia le s .

El c ob re , c e rc a d e la pa r te su p e r io r e n la f ig u ra 2.2, n o e s tá fu e r tem en te u n id o en su s ó x id o s , y p u e d e e n co n tra rs e u n a p e q u e ñ a c a n t id a d de c o b re m e tá l ic o n a t iv o en la n a tu ra le z a . P a ra el m e ta l a lum in io , c u y a c u rv a de l óx ido cae m u y a b a jo en la f ig u ra 2 .2 , es m u y d if íc i l d e s t ru i r el fu e r te e n la ce de l ó x id o A I 2 O 3 p o r lo q u e el a lum in io m e tá l ic o n o se e n c u e n t r a l ib re en la n a tu ra le za .

T o d a s las lín eas en la f igu ra 2 .2 p a r a la fo rm ac ió n de ó x id o s m e tá l ic o s t ie n en p e n d ie n te p o s i t iv a . C om o se in d icó a n te r io rm en te , e s to s ign if ic a q u e A S ° p a ra la fo rm a c ió n de e s to s ó x id o s es n eg a tiv a .

E jem p lo . D e te rm in a r si p u e d e fu n d i r s e a lum in io a 800 °C en u n c r iso l de S ÍO 2 s in c o n tam in a c ió n del baño .

E n la f ig u ra 2 .2 , la l ín ea p a ra la fo rm a c ió n de A I2 O 3 c a e a b a jo d e la l ín e a d e f o rm a c ió n de S ÍO 2 . P o r tan to , el v a lo r d e AG ° p a ra la reacc ión :

4/3 Al + S i 0 2 = Si + 2/3 AI 2O 3

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ESI Q I E - I P N Descripción del proceso

e s n eg a t iv a . Si to d o s ]os p ro d u c to s y re a c t iv o s e s tán en su e s ta d o e s tá n d a r ( só l ido s o l íq u id o s pu ro s ) , e n to n ce s . AG = AG° < O. A s í , el a lum in io p u e d e red u c i r al S i 0 2 y se r c o n tam in a d o con s i l ic io .

T am b ié n se n o ta q u e to d a s las l ín ea s de fo rm a c ió n d e lo s ó x id o s de m e ta l se e x t r a p o la n a v a lo re s n eg a t iv o s d e AG° a 0 K.

? n c c

p o ?i a t m í \ \ v . V. \ X — X — --------X N , V -

,círr -V'3 1 0_c «• -oFigura 2.2 Diagrama de Ellingham de óxidos.

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ESI Q I E - I P N Descripción del proceso

El c a lc io , m ag n e s io , a lum in io , s i l ic io , m an g a n e so y c rom o t ien d en a la o x id a c ió n a p e s a r del con tro l d e la a tm ó s f e r a el ho rno .P a ra r e d u c i r las m e rm a s p o r fu s ión :I o.- F u n d i r rá p id o de 45 a 60 m in u to s p o r 100 Kg. C arga .2 o.- M an te n e r b a ja la t em p e r a tu r a de l b año .3o.- E v i ta r d em o ra s en el v ac iado .4 o.- E v i ta r e x ce s iv a s p é rd id a s d e fu ego y e sco r ia s .5o.- N o d eb e h a b e r d e r ram e s . Si lo s h ay a n te s d e p ro c ed e r a l d e sm o ld e o re c o g e r l a go ta .

2 . 7 A b s o r c ió n d e g a s e s

L a p re s e n c ia d e g a s e s en a lg u n a d e las e ta p a s de l p ro c e so de fu s ió n n o s o b l ig a a r e c o n o c e r d o s fu en te s p r in c ip a le s de las m ism a s . L o s q u e se d i lu y e n al fu n d i r y los q u e su rg en de la r e a c c ió n m o ld e — m e ta l .Im p u re z a s g a seo sa s : H 2, O 2 , S y C C o r re c to re s : C a , B , M g , P y Li

2 . 8 S is t e m a s y le y e s y r e a c c io n e s q u ím ic a s d e lo s g a s e s

A lg u n a s fo rm a s d e d e sg a s i f ic a c ió n p a ra e l im in a r g a se s in d e s e ad o s c om o son :a) C ob re — H id ró g en oP a ra e l im in a r lo en la o b te n c ió n de cob re se d e sg a s i f ic a c o n c a rb o n a to de N a ó N 2

(n i t ró g eno seco ) .b ) C ob re + H id ró g e n o + O x íg e n oP ara e l im in a r lo s en la o b te n c ió n de l b ro n c e P ro ce so : O x id a c ió n - R ed u c c ió n

R ed u c c ió n — D e sg a s i f ic a c ió n D e sg a s i f ic a c ió n — D e so x id a c ió n

c) C o b re + A zu f r e + O x íg e n oP a ra p re p a ra r u n b ro n c e al n íq u e l e s p re c is o d e su l fu ra r c o n m agn e s io . C o n v ie n e

se ñ a la r q u e d e b id o a las a l ta s tem p e ra tu r a s la p r e s ió n de v a p o r d e l z in c es m a y o r q u e la p a rc ia l de l h id ró g en o , p o r e so é s te no se d is u e lv e en los la tones :

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ESI Q I E - I P N Descripción del proceso

Se u t i l iz a el b o ro , el c a lc io y li t io p a ra d e so x id a r c o b re s de a lta c o n d u c t iv id a d .E l m a g n e s io p a ra d e su l fu ra r .E l c a rb o n o c o n el o x íg e n o fo rm a C O q u e es el in so lu b le , en los c u p ro n íq u e le s

g e n e ra p o ro s id ad .P a ra p r e v e n i r lo a n te r io r , se r e c om ie n d a u n a m a rc h a o x id a n te p a r a e l im in a r lo a n te s

de c o la r c om o C O 2 .E l h id ró g eno : A 1313 °C , la so lu b i l id a d de l Hb en c o b re es el o rd en de 10 c c / 100

g ram o s v e r f ig u ra 2 .3 .H 2 = H H — c o n te n id o de H 2 en el m e ta l l íqu ido .P a r te de l é x i to al c o la r las p ie z a s c on s is te en el o p o r tu n o re t i ro de e s te gas , p u e s e s

s o lu b le en el c o b re fu n d id o .S u so lu b i l id a d se ve in c r em en ta d a c o n fo rm e a um en ta la tem p e ra tu r a (p r in c ip io d e

L e c h a te lie r ) .C u an d o so b re v ie n e la s o l id i f ic a c ió n p o r el e n f r i am ie n to e s te g a s q u e r e a c c io n ó

c om o e lem en to v u e lv e a su fo rm a f ís ic a p ro v o c a n d o c av e rn a s y p o ro s en las p iezas .D e f in i t iv am en te t am b ié n c u en ta m u ch o el t ip o de p e r ío d o de so l id i f ic a c ió n de la s

p ie z a s , e n u n c u p ro a lum in io q u e so l id i f ic a en fo rm a de p ie l ( lam in a r ) c uyo p e r ío d o d e so l id i f ic a c ió n (co r to ) d o n d e r e s u l t a im po s ib le el e s c a p e del m e n c io n a d o gas .

1 300

i 2 0 0m z n m 1

1 1 0 0METAL

n o d e s g a s i f i c a c i ó n ;p o r o s a

s i d e s g a s i f i c a s s a n at e m p .

C

Figura 2.3 Desgasificación con respecto a la temperatura.

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fi E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

2 . 9 U n id a d e s d e f u s i ó n

2 .9 .1 H o r n o s d e c r i s o l

G e n e ra lm en te en los h o rn o s de c riso l p u e d e n p ro d u c i r s e a le a c io n e s no fe r ro s a s de a lta c a l id a d . L o s h o rn o s de c riso l e s tán p ro v i s to s de u n a f lex ib i l id ad y a d a p ta b i l i d a d su p e r io r a m u c h o s o t ro s t ip o s de ho rn o s de fu s ió n p u d ié n d o s e em p le a r c om o h o rn o s de m a n te n im ie n to y d e fu s ión . El m ism o h o rn o p u e d e u t i l iz a r d i fe ren te s t am a ñ o s d e c r iso l p a r a fu n d i r o m a n te n e r las c an t id a d e s d e s e a d a s d e d i fe ren te s m e ta le s s in s u f r i r m o d i f ic a c ió n a lg un a , e n lo s h o r n o s de c r iso l e s ta c io n a r io s el c am b io d e a le a c io n e s a fu n d i r s o lam en te re q u e r i r á u n c am b io de c r iso le s , s iendo s em e ja n te la o p e ra c ió n p a ra los h o rn o s b a s c u la n te s . E s am p l i am en te c o n o c id o q u e los h o rn o s de c r i so l r e q u ie re n un b a jo co s to de in v e r s ió n in ic ia l , so n a p ro v e c h a b le s en cu a lq u ie r tam añ o y p u e d e em p le a r s e en su f u n c io n am ie n to u n a am p l i a v a r ie d ad d e com bu s t ib le s . P o r to d a s e s a s r a zo n e s , la fu s ión en h o rn o s d e c r iso l c o n t in ú a s ie n d o el m é to d o d e fu s ió n m á s am p l i am e n te u sado e n los m e ta le s n o fe r ro so s .

2 .9 .2 C o m b u s t i b l e s u s a d o s e n lo s H o r n o s d e C r i s o l

L o s c om bu s t ib le s m á s c om ú n m en te u s a d o s en los h o rn o s de c r iso l , p a ra la fu s ió n y m a n te n im ie n to de lo s m e ta le s son : gas, d ie se l , c o q u e , c a rb ó n y e le c tr ic id ad . A ú n c u a n d o el c o q u e t i e n e un co s to r e la t iv am en te b a jo ra r a v e z se u t i l iz a , p o r el a lto c o s to de m a n o d e ob ra y la c a r e n c ia de u n con tro l a d e c u a d o d e tem p e ra tu ra . El c a rb ó n es a ú n m á s d if íc i l de co n t ro la r y p o r lo ta n to e x c e p c io n a lm en te se u t i l iz a .

E l h o rn o d e g a s n a tu ra l e s u sado am p l i am en te en E s ta d o s U n id o s y a q u e e n E u ro p a la e s c a s e z de g a s a b a jo co s to se ve f a v o re c id a c o n los h o rn o s c a le n ta d o s c o n D ie s e l, la s o p e ra c io n e s q u e se o b t ie n e n con e s to s c o m b u s t ib le s so n sa t i s fa c to r io s , p e ro la e f ic ie n c ia d e fu s ió n se d is t in g u e p o r el m é to d o de c om b u s t ió n y c om bu s t ib le . P o r lo ta n to p o d em o s d e c i r qu e la a le a c ió n f in a l de l c om bu s t ib le d e p e n d e r á de la d is p o n ib i l id a d y co s to p o r k i lo c a lo r ía s .

E l d ie se l e s g e n e ra lm en te s um in is t r a d o a lo s h o rn o s d e c riso l a u n a p re s ió n d e 1.400 a 2 .450 K g / cm 2.

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E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

2 .9 .3 G r a d o s d e c o m b u s t i b l e a u s a r

C u a lq u ie r g rado de d ie se l p u e d e se r u s a d o s a t i s fa c to r iam en te e n lo s q u em ad o re s de h o r n o s d e c r iso l , pe ro el D ie s e l d e b a ja d e n s id a d esto es m e n o r de 20° Be d e b e rá se r p r e c a le n ta d o p a ra o b ten e r m e jo r e s r e su l ta d o s . N o rm a lm en te es p re fe r ib le u s a r D ie s e l con d e n s id a d d e 28° a 30° B e e s te d iese l e s lo su f ic ie n tem en te l ig e ro y f lu y e fá c i lm en te a la tem p e r a tu r a am b ie n te , te n ié n d o s e p o r c o n s ig u ie n te un a fác il a tom iz a c ió n e n el g e n e ra d o r . E s te d ie se l (28 ° -30 ° B e) p rom u ev e u n a m a y o r e f ic ien c ia de c om b u s t ió n q u e se c o m p e n s a c o n el a l to co s to .

G e n e ra lm en te se em p le a n tre s t ip o s de h o rn o s de c r iso l , lo s c u a le s son :

1.- E l t ip o e s ta c io n a r io ( fu s ió n )2 .- E l t ip o b a sc u la n te ( fu s ió n )3.- E l t ipo de m a n te n im ie n to (u h o m o d e e spe ra )

L o s c r i so le s q u e se c o lo c an en lo s h o rn o s d e t ipo b a sc u la n te , e s tá n p r o v i s to s de u n lab io la rgo c o n el o b je to de l le v a r el m e ta l fu n d id o del c r iso l a la c u c h a r a u o l la c u an d o el h o m o e s b a sc u la d o .

E n lo s p ro c e s o s de v a c ia d o a p r e s ió n y m o ld e p e rm an en te , se em p le a n lo s c r iso le s de ta z ó n , lo s c u a le s son u s a d o s en lo s h o rn o s e s ta c io n a r io s o de m a n te n im ie n to . E n es te t ip o d e h o rn o s el m e ta l fu n d id o es s a c a d o p o r m ed io de c u c h a r a s m an u a le s , m ed ia n te las c u a le s el m e ta l es v a c iad o al m o ld e .

L a c a p a c id a d d e los h o rn o s d e p e n d e d i re c tam en te de l tam añ o d e c r iso l em p le a d o , te n ié n d o s e c om o re su l ta d o h o rn o s e s ta c io n a r io s c o n c ap a c id a d e s de 30 h a s ta 550 K g , de c o b re y en los b a sc u la n te s d e sd e 140 K g h a s ta 1400 K g de cob re .

L a e f ic ie n c ia té rm ic a de los h o r n o s de c r iso l es tá a fe c ta d a a lg u n a s v e c e s , p o r su tam a ñ o , te n ié n d o s e p o r su e x p e r ie n c ia q u e la s u n id a d e s de tam a ñ o m ed io t i e n d e n a se r m á s e f ic ien te s .

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nM ESIQ IE -EPN Descripción del proceso

1. C riso l2. B ase de c riso l3. R ev e s t im ien to de c a rb u ro de s i l ic io4. L ad r i l lo r e f ra c ta r io a is lan te5. C em en to re f ra c ta r io6 . C u b ie r ta del h o m o d e c a rb u ro de s i l ic io o c em en to r e f ra c ta r io7. E n t ra d a d e a ire8 . Q u em ad o r9. M u ñ ó n (E n el b a sc u la n te )

F ig u r a 2.4 Horno de crisol estacionario.

1. C riso l2. B ase d e c riso l3 . R ev e s t im ie n to d e c a rb u ro de s i l ic io4. L ad r i l lo re f ra c ta r io a is lan te5. C em en to re f ra c ta r io6 . C u b ie r ta de l h o rn o de c a rbu ro de s i l ic io o c em en to r e f r a c ta r io7. E n t r a d a de a ire8 . Q u em ad o r9. M u ñ ó n (E n el b a sc u la n te )

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E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

6 9 5

4

2

8

3

F ig u ra 2.5 H om o de crisol basculante.

2 . 1 0 T ip o s d e c r is o le s

L o s c r i so le s n o rm a le s p a ra fu n d i r a le a c ió n d e a lum in io y c o b re so n f a b r ic a d o s en do s c la s e s g e n e ra le s d e a c u e rd o a su c o m p o s ic ió n y e s ta s son:

a ) .- D e c e r ám ic a yb ) .- D e c a rb o n oN o o b s ta n te am b o s t ip o s c o n t ie n en g ra f i to y c a rb u ro de s i l ic io c o m o re f r a c ta r io y

c o n d u c to s d e cob re . E l g ra f i to p r e d om in a en lo s c r iso le s de c e r ám ic a y el c a rb u ro d e s i l ic io en lo s c r i so le s d e c a rb o n o .

L o s c r i so le s q u e no l lev an g ra f i to ta le s c om o los de s i l ic io , z i r c o n io , m a g n e s i t a y a lúm in a so n fa b r ic a d o s p a r a em p le a r s e e n lo s h o rn o s d e in d ucc ió n .

L o s c r i so le s de g ra f i to t ien en la d e sv e n ta ja d e se r l ig e ram en te h ig ro s c ó p ic o s , c o n m e n o s r e s i s t e n c ia m e c án ic a , m e n o s re s i s t e n c ia al c h o qu e té rm ic o y a ta q u e q u ím ic o que lo s c r i so le s d e c a rb u ro de s i l ic io , p o r e s tá r a z ó n los c r i s o le s de g ra f i to d e b e rá n se r a lm a c e n a d o s en u n a a tm ó s fe r a de p r e fe re n c ia seca.

E l a ta q u e q u ím ic o p o r el m e ta l f u n d id o e s m u y p e q u e ñ o c o m p a r a d o c o n e l q u e su fre c u an d o se em p le a n fu n d e n te s a lc a l in o s , la fa l la p r em a tu ra d e b id a a la a c c ió n d e l fu n d e n te se m an i f ie s ta c o n u n e sp e so r m uy d e lg ad o d e p a r e d ó b ien p o r la fo rm a c ió n de un su rco o cana l al n iv e l de l m e ta l fu nd id o .

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¡1 E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

Los c r iso le s de c a rb u ro d e s i l ic io , so n g e n e ra lm en te su p e r io r e s a lo s de g ra f i to e n lo q u e se re f ie re a la fu s ió n d e las a le a c io n e s no fe rrosas . P u e s to q u e es te t ip o d e c r iso le s t i e n e n u n a a lta re s is te n c ia al c h o q u e té rm ico , p u ed en in t ro d u c i r s e al h o m o c a l ien te s in p e l ig ro d e u n a frac tu ra . E n e s to s c r i so le s el r e f ra c ta r io es m e c á n ic am e n te m á s fu e r te , n o se o x id a ni se d e sg a s ta tan f á c i lm en te c om o el g ra f i to d a n d o c o m o re su l ta d o u n a m ay o r d u ra c ió n , en g ene ra l la m a y o r í a d e las fu n d ic io n e s no fe r ro sa s p re f i e re n em p le a r lo s c r i so le s d e c a rb u ro de s i lic io , p o r el b a jo c o s to en k i lo g ram o de m e ta l fu n d id o , d eb id o p r in c ip a lm en te a las v e n ta ja s y a m en c io n ad a s .

2 .1 0 .1 D u r a c i ó n d e l c r i s o l

L a d u ra c ió n de lo s c r i so le s de g ra f i to y de c a rb u ro d e s i l ic io d e p e n d e d e m u c h o s f a c to re s a lg u n o s d e los c u á le s son :

a ) .- L a p re c a u c ió n q u e se t e n g a en el m an e jo de las h e r ram ien ta s .b ) .- F o rm a de c om p a c ta c ió n de la c h a ta r ra ó el l ingo te d e n t ro de l c riso l .c ) .- G rad o d e l im p ie z a .d ) .- T am añ o de la b a se de l c riso l , e tc .L a c o lo c a c ió n d e u n c r iso l c a l ien te so b re un p iso fr ío c a u s a u n g ra d ie n te té rm ic o

m u y v io le n to d en tro de las p a r e d e s de l m ism o , p ro d u c ié n d o s e f r a c tu ra s en el fo n d o , p o r lo t a n to el c r iso l d eb e rá se r c o lo c a d o en un a c am a de u n a a re n a . P u e d e d e c i r s e que la d u ra c ió n de l c r iso l tam b ién se v e in c r em e n ta d a p o r el u so c o n t in u o de l m ism o .

T e n ie n d o cu id ado c o n el m an e jo de l c r iso l es te p o d rá s e r u t i l iz ad o p a r a u n g ra n n ú m e ro de c a rg a s , es to d e p e n d e rá en g ran p a r te d e la t é c n ic a d e m a n e jo d e s a r ro l la d a p o r la p ro p ia fu n d ic ió n y de o tra s v a r ia b le s c om o el t ip o de m e ta l a fund ir , t em p e r a tu r a d e l m ism o , t ip o d e funden te y o p e ra c ió n d e l ho rno .

El n úm e ro de c a rg a s p u e d e se r h a s ta 50 ó 6 m e se s de o p e ra c ió n , d e p e n d ie n d o d e l u so . E l a ju s te co rrec to de la re la c ió n a ire ; c om bu s t ib le en el q u e m a d o r de l h o m o p ro d u c e u n a a tm ó s fe r a o x id an te d a rá c om o re su l ta d o u n a d u ra c ió n m a s c o r ta del m ism o .

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Descripción del proceso

2 . 1 1 T é c n ic a s d e f u s i ó n

O b je t iv o de l á re a de p re p a ra c ió n de l m e ta l , la s e c c ió n d e h o rn o s de fu n d ic ió n t i e n e e n c o m en d a d a la m is ió n de e n tr e g a r m e ta l l íq u id o , sin g a s , s in e sco r ia c o n la a le a c ió n c o r re c ta ( a n á l i s is q u ím ic o ) y a la tem p e ra tu r a in d ic a d a p a ra c o la r p ie zas .C ob res :

a).- C o b re s c om e rc ia le s d e c o n d u c t iv id a d m e d ia ( c h a ta r r a s cob re g rue so ) .

b ) .- C o b re s de a l ta c o n d u c t iv id a d (co b re cá to do ) .L a c a rg a d eb e e s ta r l im p ia d e g r a s a y h um ed ad .

F u n d i r c o n f l am a l ig e ram en te o x id a n te y c o b e r tu ra de c a rb ó n vege ta l .Se p u e d e p re p a ra r u n a e s c o r ia r e d u c to r a a b a se de c a rb ó n v eg e ta l , a r e n a s í l ic a

B la n c a y N a 2 C O 3

C a rb ó n v eg e ta l . - n o p e rm i te q u e el c o b re se ox ide .A re n a s í l ic a .- E sco r i f ic a r t ra za s de f ie rro .N a 2 C O 3 .- E l im in a r el a zu fre q u e tra e el c á to d o , d e s e s c o r ia r y cu b r i r c o n m á s c a rb ó n

v eg e ta l seco .S ub ir la tem p e ra tu r a a 1250°C y con u te n s i l io s de g ra f i to s e co s y al ro jo , h a c e r u n a

d e sg a s i f ic a c ió n c o n N 2 ó un d e sg a s i f ic a n te q u e al r e a c c io n a r l ib e re C 0 2 y a r ra s t re al H 2 p o r a c c ió n m ec án ic a .

El c o b re d e sg a s i f ic a d o te n d rá so lam en te o x íg e n o , en e s te m o m en to se e f e c tú a la d e so x id a c ió n , q u e se rá c o n C a Bé (b o ru ro de ca lc io ) .

S a c a r p ro b e ta s en a re n a y b u s c a r el r e c h u p e an te s de p o d e r vac ia r .E n a lg u n o s c a s o s se p u e d e h a c e r u n a d e so x id a c ió n d ú p le x c o n CU3 P y C a B 6 ó CU 3 P

y litio .1.- P o n e r en C u 3P p a ra te n e r en c a rg a 0 .0 0 0 5% q u e no a fe c ta la c o n d u c t iv id a d .2 .- A g re g a r el b o ru ro d e c a lc io ó litio.

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yy e s i q i e -i p n Descripción del proceso

2 . 1 2 P r o c e s o o x id a c ió n — r e d u c c ió n

Se e fe c tú a con f lam a o x id a n te y f u n d e n te — ox id an te (ó x id o c ú p r ic o y b ió x id o d e m a n g a n e s o ) con es to se e v i ta q u e el H 2 se d is u e lv a en el m e ta l fu n d id o . V e r f ig u ra 2 .6.

. 0 0 0 2 0

. 0 0 0 16

. 0 0 0 1 2

. 0 0 0 0 8

.00004

c o n t e n i d o d e O 0 % .0+0. 05* 0 . 1 Ó2* 0 . 1 5*0 . 20*0 . 2 5¿) . 30F ig u ra 2.6 D iagrama oxido-reducción.

C o m o no te n em o s h id ró g e n o e n el m e ta l en c am b io t e n d r em o s e x c e so d e O 2 y ó x id o s m e tá l ic o s d isu e l to s , es d e c i r la c a rg a e s ta rá o x id a d a y se p r e s e n ta r á p a s to sa , d e b em o s a n te s d e co la r , d e s o x id a r con CU3 P.

E l fó s fo ro in d ic ad o se rá aque l q u e n o s p e rm i ta re t i ra r to d o el O 2 y n o s q u ed e u n fó s fo ro re s id u a l a l r e d e d o r de 0 . 0 2 % .

Si q u e d a m en o s p u e d e c a p ta r O 2 en el t ra y ec to al m o ld e , si q u e d a m á s p u e d e p ro v o c a r r e a c c ió n m e ta l m o ld e .

E s te e s el m é to d o in d ic ado p a ra fu n d i r b ro n c e s con P 0 .10 — 0 .80 % . L a s tem p e ra tu r a s de v a c ia d o de lo s b ro n c e s al e s ta ñ o son m u y im p o r ta n te s . A lg u n o s a u to re s s e ñ a la n tem p e ra tu r a s de l o rd e n d e 1200°C p a r a e sp e so re s de lA “ab a jo , a u n q u e e x t r em a d am en te a l to y a qu e se h a n c o la d o im pu lso re s c o n e sp e so r e s de 3 /16 c o n tem p e ra tu r a d e 110°C y s in p ro b lem a s d e l len ado .

2 . 1 3 R e d u c c ió n — D e s g a s i f i c a c ió n

E l m é to d o re d u c c ió n — d e sg a s i f ic a c ió n se e fe c tú a con f lam a l ig e r am e n te o x id a n te y con c a rb ó n v eg e ta l c om o cobe r tu ra .

L a c a rg a no se o x id a p e ro si se g a s i f i c a c o n h id ró g eno

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fl E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

Las e tap a s son a n te s de co la r :1. F u n d i r con m e d io r e d u c to r (ca rbón ) .2. C om o hay h id ró g e n o e s n e ce sa r io d e sg a s i f ic a r c o n N 2 ó u n c a rb o n a to .3. D e so x id a r c o n fó s fo ro .D e los d o s m é to d o s a n te r io re s al de r e d u c c ió n — d e sg a s i f ic a c ió n — d e so x id a c ió n se

e s tá em p le a n d o ú l t im am e n te en m a y o r e sc a la .

2 . 1 4 M e t a l u r g i a d e l C u p r o — A l u m i n i o

2 .1 4 .1 P r e p a r a c i ó n d e c a r g a s

L a s a le a c io n e s s e rán c o n e lem en to s v í rg e n e s , c á to d o de c o b re y a lum in io de a l tapu re za :

E l N i c om o C u — N iE l M n c om o C u — M nE l F e c om o Fe —Al ó C u — A l — FeD eb ie n d o s iem p re te n e r u n c o n tro l e x ac to so b re el a lum in io en e s ta s a le a c io n e s . Se

p u e d e fu n d i r e n u n h o m o d e c r iso l c o n d ie se l ó g a s , y a q u e n o p r e s e n ta n d i f i c u l ta d p o r a l to p u n to de fu s ió n ni p o r c o la b i l id a d y a qu e a d em á s so n e x c e le n te s , p a r a m o ld e o e n m o ld e p e rm a n e n te y m o ld e de a rena .

2 .1 4 .2 F u s i ó n — E s c o r i a s y T e m p e r a t u r a d e v a c i a d o

E x is te n do s m a n e r a s p a r a fu n d i r y c o la r p ie z a s ; u n a es p r e - l in g o te a r la c a rg a y d e sp u é s v o lv e r a fu nd ir p a r a v a c ia r las p ie z a s , la o t r a fo rm a es fu n d i r y c o la r la s p ie z a s d ire c tam en te .

2 .1 4 .3 F u s i ó n ( l i n e a m i e n t o )

1. P re c a le n ta r el c r iso l y a g r e g a r l ig a s m a d re de C u — A l y C u — Fe con el c á to d o de c o b re o c o b re g ru e so l im p io .

2 . F u n d i r con f lam a l ig e ram en te o x id a n te y lo m á s ráp id o p o s ib le , y su b i r la tem p e ra tu r a a 1200 °C , s iem p re c o n c o b e r tu r a de c a rb ó n d e m ad e ra .

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3. S e p u e d e d e so x id a r si así se c o n s id e ra n ece sa r io , re t i r an d o to d a la e s c o r ia con el c a rb ó n p o n ie n d o a la c a rg a C u -M n 0.5 % M n p a ra qu e no p e r d am o s A l p o r el c o b re o x id ad o .

4. U n a v e z d e so x id a d o , a g reg a r el a lum in io que fa l ta c o m o C u - A l en se r ie s p eq u eñ a s .

5. N o p o n e r n in g ú n fu n d en te y a q u e el a lum in io al o x id a r s e fo rm a rá u n a c a p a p ro te c to r a q u e im p ed i r á el p a s o de los g a se s (H 2 ) al m e ta l fu nd ido .

6 . N o p o n e r n in g ú n funden te . E l a lum in io al ox id a rse fo rm a ra u n a c a p a que n o d e ja rá p a sa r g a se s de c om b u s t ió n al m e ta l fu nd id o , si p o n em o s fu n d e n te la c a p a d e a lúm in a se d isu e lv e y la c a rg a se g as if ica .

7. Y a a p a r a v a c ia r se l im p ia el c r iso l y se p o n e c r io l i t a o u n fu n d e n te a b ase d e f lu o ru ro s so lam en te p a ra r e t i ra r la e s c o r ia s in d em a s ia d o m e ta l .

8 . S e c h e c a tem p e ra tu r a y se sa c a u n a p ro b e ta en a re n a p a r a s a b e r su g rado d e g a s i f ic a c ió n . Si n o h ay gas se v a c ía n p ie z a s .

9. Si h ay g a s se d e sg a s i f ic a rá c o n N 2 s e c o ó con un c a rb o n a to .10. C o n tro l d e c o n te n id o de a lum in io .

D e l c o n t ro l del p o r c ien to de a lum in io d e p e n d e la m a y o r p a r te d e la s p ro p ie d a d e s f ís ica s y m e c á n ic a s de la a le a c ió n e s im p o r ta n te e n to n ce s c o n o c e r c u a l es su p o r c ie n to a n te s de c o la r p ie z a s . E s to se lo g ra p o r v a r io s m é to d o s , de lo s c u a le s t r a ta rem o s d o s :

a) P o r d u re z ab ) P o r a n á l is i s té rm ico d ife ren c ia l

2 .1 4 .4 D e s c r i p c i ó n d e lo s m é t o d o s

a) P o r d u re za .L a d u r e z a e s tá en ra zón d ire c ta de l c o n te n id o de a lum in io .

b) P o r an á l is i s té rm ico d ife ren c ia l .C u rv a s tem p e ra tu ra — tiem po .C u rv a s de e n f r iam ie n to y t r a n s fo rm ac ió n .

OJj E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

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E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

2 .1 4 .5 D e s o x i d a n t e s y D e s g a s i f i c a n t e s

T o d o s los m e ta le s su f re n d o s fe n óm eno s , c u an do se e n c u e n t r a n en p ro c e so d e fu s ió n : se o x id an y se g a s if ic a n . E s ta c o n d ic ió n se ag rav a si a d em á s se r e c a l ie n ta n o su p e rm a n e n c ia en e s ta do d e fu s ió n se a la rg a , e x is ten fu en te s de im p u r e z a s c la s i f ic a d a s c om o g a s e o s a s y só lidas .

F u en te s de im p u re z a s g a s e o s a s (g a se s de c om bu s t ió n ) :

a) s o 2 4 .9 al 11%b) C O 2.0 al 6%

c) h 2 85 al 8 9%

d) n 2 1 al 1 .2%e) o 2 0 .5%f) F lam a s r ed u c to ra s .g) H o rn o s o c r i so le s h úm ed o s , r e c ié n r e p a r a d o s y m a l s e c ad o s .

Se r e c om ie n d a el em p le o de d e sg a s i f ic a n te s a b a s e d e n i t ró g eno o c a rb o n a to s .F u en te s de im p u re z a s só l id a s :

a) E x c e so de o x íg e n ob) M a te r ia le s m u y o x id a d o sc) F u n d e n te s o x id a n te sd) F lam a s o x id a n te s

Se r e c om ie n d a d e so x id a r c on CU3 P ( fo s fu ro de c ob re ) y C aBó (B o ru ro de ca lc io ) .M gLiM nB o ro — N íq u e l

N o so lo en el p ro c e s o d e fu s ió n se t i e n e n los p ro b lem a s m e n c io n a d o s s ino q u e en el t r a y e c to del h o m o al m o ld e se p re s e n ta n , in c lu s iv e d u ra n te el v a c ia d o y en el in te r io r de l m o ld e ( re a c c ió n m o ld e m e ta l) .

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¡3 E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

En c o n c lu s ió n se en l i s ta n las c a ra c te r ís t ic a s q u e d e b en re u n i r lo s d e so x id a n te s :a) D eb en c om b in a r s e f á c i lm en te c o n el o x íg en o p a r a r e d u c i r los ó x id o s .b) P a s a r f á c i lm en te a la e sco r ia m ed ia n te u n a rá p id a se p a ra c ió n de lo s

p ro d u c to s de d e so x id a c ió n .c) El d e so x id a n te re s idu a l , d e b e rá se r in o cuo a las p ro p ie d ad e s f ís ic a s y

m e c á n ic a s de las p ie z a s fu nd id a s .Se r e c om ie n d a n los s ig u ie n te s d e so x id an te s :1) C u 3P -F o s fu ro de cob re p a ra lo s b ro n c e s al e s ta ño la c an t id a d p a r a p ie z a s

d e lg a d a s h a s ta 0 .04 % p a ra p ie z a s g ru e s a s h a s ta 0 .0 2 % p a ra m a y o re s e s p e s o r e s y q u e a d em á s te n g an a lto c o n te n id o de p lom o .

2) C aB 6- B o ru ro de ca lc io . P a ra d e so x id a r cob re . U n ex c e so de C aB ó c a u s a f rag i l id ad .

3) Li -L i t io e s u n d e so x id a n te e n é rg ic o p a r a cob re .4) A l —A lum in io . B u e n d e so x id an te . N o d e b e em p le a r s e en b ro n c e s al e s ta ñ o .5) Z n - Z in c . E s u n b u en d e sox id an te .

2 .1 4 .6 D e s g a s i f i c a c i ó n

L a d e sg a s i f ic a c ió n se l le v a a c a b o de la s ig u ie n te m an e ra :a) In t r o d u c ie n d o o x íg e n o (o x id an d o la ca rga ) .b) E x t ra c c ió n p o r a r ra s tre m e c án ic o con un g a s ine r te .c) C o n un c a rb o n a to q u e l ibera C 0 2 in e r te , q u e tam b ié n p o r a r ra s tre m e c á n i c o y

a r r a s t r a el h id ró g eno .

2 .1 4 .7 D e s o x i d a c i ó n

C u a lq u ie r o x id a c ió n d e b e rá se r s e g u id a d e u n a d e so x id a c ió n .

2 .1 4 .8 E l e m e n t o s d e a d i c i ó n

L o s c u p ro -a lum in io s so n a le a c io n e s q u e a ú l t im a s fe ch a s h an c o m e n z a d o a d e sa r ro l la r s e , la in g en ie r ía e s ta re q u ir ie n d o con a v id e z e s te t ipo de a le a c io n e s por:

• R e s i s t e n c ia a a l ta s tem p e ra tu ra s• P ro p ie d a d e s q u e p u e d e n se r m e jo r a d a s p o r t r a tam ie n to té rm ico .

44

E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

A l g u n a s a le a c io n e s c a r a c t e r í s t ic a s :

• C u — A l — F e

• C u — A l — F e — N i — M n .

S e n e c e s it a u n a g r a n e x p e r ie n c ia y c o n o c im ie n t o s p a r a m a n e j a r e s ta s a le a c io n e s y

o b t e n e r p ie z a s m o ld e a d a s .

Aluminio.- E s t e e le m e n t o d e b e c o n t r o la r s e e n ± 0 .1 % c o n e l a l u m i n i o a u m e n t a la

d u r e z a , la r e s is t e n c ia a l a t r a c c ió n c o n l a d i s m i n u c i ó n d e l a l a r g a m ie n t o .

L o s g r a n d e s p r o b le m a s p a r a l a e l a b o r a c ió n d e p ie z a s m o ld e a d a s d e c u p r o - a lu m in io .

D e s d e e l p u n t o d e v is t a m e t a lú r g ic o , e l t ie m p o e n q u e u n a a le a c ió n d e b a s e c o b r e t a r d a e n

s o l i d i f i c a r la s c la s i f i c a m o s e n d o s g r u p o s :

a ) P e r í o d o d e S o l i d i f i c a c ió n L a r g o ( P .S . L . ) . B r o n c e s a l e s t a ñ o c o n p l o m o . C o n

s o l i d i f i c a c ió n p a s t o s a y r a n g o s d e 1 5 0 °C - 2 0 0 °C.

b ) P e r í o d o d e S o l i d i f i c a c ió n C o r t o ( P .S .C . ) . C o b r e s , la t o n e s d e a lt a r e s is t e n c ia y

c u p r o a l u m in i o s , s o l i d i f i c a c ió n l a m i n a r y r a n g o s d e 1 5 °C p a r a lo s c u p r o

a l u m in i o s .

D e a c u e r d o c o n e s to e s c o g e m o s e l s is t e m a y f o r m a d e c o la r la s p ie z a s .

P a r a lo s la t o n e s d e a lt a r e s is t e n c ia y c u p r o — a l u m in i o s l a f o r m a d e c o la r e s d i f e r e n t e

p o r q u e d i f e r e n t e e s s u c o m p o r t a m ie n t o , s o n la s a le a c io n e s e n q u e h a y m á s r e c h a z o d e

p ie z a s y s i n o , v e a m o s c u a lq u ie r r e p o r t e d e t a l l e r d e m a q u in a d o y v e r e m o s t a m b ié n c o m o

p ie z a s y a p a r a t e r m in a r s e a p a r e c e n o “ p u n t o s d u r o s " (e n lo s la t o n e s d e a lt a r e s is t e n c ia ) ó

n a t a q u e a ú n s o ld a n d o s o n p ie z a s d e r e c h a z o .

2 . 1 5 F u n d e n t e s

2 . 1 5 . 1 U s o s y a p l i c a c i ó n

S o n d o s c a s o s e s p e c í f ic o s d o n d e s u e m p le o e s tá a m p l i a m e n t e j u s t i f i c a d o :

I . R e c u p e r a c ió n y r e f in a c ió n d e m e t a le s

I I . P r o t e c c ió n y c o b e r t u r a d e la s a le a c io n e s q u e se c o l a r á n p a r a l a o b t e n c ió n d e

p ie z a s m o ld e a d a s .

45

9 E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

L a s f u n c io n e s p r im o r d i a l e s d e lo s f u n d e n t e s se e n l is t a n a c o n t in u a c ió n :

a ) C u b r e e l m e t a l p r o t e g ié n d o lo d e la a b s o r c ió n d e g a s e s d u r a n t e e l p r o c e s o d e

f u s i ó n .

b ) P e r m it e e l in t e r c a m b io d e ó x id o s e im p u r e z a s n o m e t á l ic a s h a c ia l a e s c o r ia q u e

f a c i l i t a s u r e t i r o a n te s d e v a c ia r .

L o s f u n d e n t e s se c l a s i f i c a n s e g ú n s u f u n c ió n d u r a n t e l a p r e p a r a c ió n d e l m e t a l e n

o x id a n t e s , r e d u c t o r e s y n e u t r o s .

S o n oxidantes , c u a n d o la s im p u r e z a s e x is t e n t e s d e b e n s e r r e m o v id a s e m p le a n d o

o x í g e n o d e t a l f o r m a q u e c o n v e r t id a s e n ó x i d o se in c o r p o r a n a l a e s c o r ia .

E j e m p l o :

2 Z n + O 2 2 Z n O

S i + o 2 - > s í o 2

2 A 1 + 3 0 2 2 A I 2 O 3

4 P + 5 0 2 -> 2 P 2 O 5

M n + O 2 - > M n C >2

Nota: C u a n d o se p r e p a r a n c u p r o n í q u e le s , e s p r e c is o p r e v e n i r l a a b s o r c ió n d e l C O

p r o t e g ié n d o lo s c o n e s c o r ia s o x id a n t e s . P a r a f a c i l i t a r s u e x p u ls i ó n c o m o C 0 2 , se o x i d a e l S

q u e a s u v e z se c o m b in a c o n e l M n p a r a d a r e l M n S 2, c o n t in u a n d o e l 0 2 c o n v i r t ie n d o a C 0 2

e l m o n ó x i d o d e c a r b o n o .

E l c o n ju n t o d e ó x i d o s c o m o q u e d a d ic h o , p a s a n a l a s u p e r f ic ie in c o r p o r á n d o s e e n l a

e s c o r ia , l a q u e a n te s d e v a c ia r se r e t i r a , m e d ia n t e l a o p e r a c ió n d e d e s e s c o r ia d o .

L o s f u n d e n t e s reductores , p r o t e g e l a c a r g a c u a n d o e s tá c o m p u e s t a d e m a t e r ia le s

f á c i lm e n t e o x id a b le s . E s t o s d e b e n e v i t a r s e r t r a t a d o s c o n f u n d e n t e s o x id a b le s o s e r

s o m e t id o s a p r o c e s o d e f u s ió n c o n f l a m a s o x id a n t e s . E l p r i n c i p a l a g e n t e r e d u c t o r e s e l

c a r b o n o q u e se s u m in is t r a c o n e l c a r b ó n d e m a d e r a . E m p ie z a p o r c o m b in a r s e c o n e l 0 2 ,

a n te s d e q u e o x i d e l a c a r g a y se e l im i n a c o m o C 0 2 - D e e s ta m a n e r a e v i t a m o s lo s ó x i d o s y

se o b t ie n e u n a c a r g a l im p i a e x e n t a d e e l lo s .

E s t a p r á c t ic a es b e n e f ic io s a e n la o b t e n c ió n d e c u p r o a lu m in i o s y c o b r e s .

4 6

i E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

L o s neutros . s o n c o n s id e r a d o s s o lo c o m o p r o t e c t o r e s l l a m a d o s e s c o r ia s d e

p r o t e c c ió n , e l v i d r i o ( S Í O 2 ) e l b ó r a x , a r e n a s í l ic a f o r m a n u n a e s c o r ia l í q u i d a v is c o s a p a r a

q u e e l O 2 - H 2 y lo s g a s e s p r o v e n ie n t e s d e l a c o m b u s t ió n , n o s e a n a b s o r b id o s p o r e l m e t a l .

2 . 1 6 . 2 C u i d a d o s e n s u e m p l e o

D e b e n e m p le a r s e c o m p le t a m e n t e s e c o s , p a r a p r e v e n i r e l i n g r e s o d e H 2 . N o c u m p l i r

c o n e s ta r e c o m e n d a c ió n e x p o n e a l m e t a l f u n d i d o a a b s o r b e r m á s H 2 q u e e l q u e se t r a t a d e

e l im i n a r .

E n t e n d e r p le n a m e n t e e l u s o c o r r e c t o y l a a p l i c a c ió n d e l t ip o d e f u n d e n t e .

U s a r l a c a n t id a d a d e c u a d a , d e f u n d e n t e . U n e x c e s o d e l m i s m o p r o v o c a a t a q u e s a l

c r is o l y p é r d id a s d e m e t a l .

2 . 1 6 C á l c u l o c a l o r í f i c o p a r a f u n d i r c o b r e

E l e s t u d io se r e f ie r e e s p e c í f ic a m e n t e a c o b r e c o m e r c ia l , s in e m b a r g o e s to n o q u ie r e

d e c i r q u e l a s e c u e n c ia q u e a q u í s e s ig u e n o p u e d a e x t r a p o la r s e p a r a c o n o c e r l a c a n t id a d d e

c a lo r n e c e s a r io p a r a f u n d i r o t r o t ip o d e a le a c io n e s e in c lu s o e m p le a n d o o t r o t ip o d e

c o m b u s t ib le y p o r s u p u e s t o f u n d ie n d o e n o t r o t i p o d e h o m o .

4 7

nsá ESIQIE-IPN Descripción del proceso

2.17 Lista de variables

Ce.- C antidad de com bustib le necesario Its.

C p c C apac idad ca lo rífica del g ra fito (c r is o l) kca l / kg°C

Cpcu ■- Capac idad ca lo rífica del cobre kca l / kg°C

C p i ,C a p a c id a d ca lo ríf ica del la d r il lo refractario kca l / kg°C

H ° (u C a lo r latente de fus ión de l cobre kca l / kg°C

M Peso de l c riso l kgs .

M Cu .- Peso de cobre kgs .

P C D .- Poder ca lo rífico de l D iese l kca l / It

P r Pérd idas de ca lo r po r rad iac ión kca l

Q c .- C a lo r necesario para calentar e l c riso l kca l

Qcu .- C a lo r necesario para fu n d ir el cobre kca l

Q r C a lo r necesario para calentar e l la d r i l lo refractario kca l

Q r C a lo r necesario para a lcanzar tem peratura de trabajo . kca l

Q t C a lo r necesario total kcal

Q l .- C a lo r necesario para calentar el cobre kca l

Q 2 .- C a lo r necesario para efectuar cam b io de estado del C u kcal

Q 3 .- C a lo r necesario para e levar temperatura de l Cu a temperatura

de vac iado kca l

T I .- Tem peratura am biente ° C

T2.- Tem peratura de trabajo ° C

T3.- Tem peratura de fus ión de l cobre ° C

48

ESIQIE-IPN Descripción del proceso

2 .1 8 S e c u e n c ia de p a so s

L- C a lo r que se requ iere para calentar el c riso l a temperatura de vac iado de l cobre .

Qc = M C p ( T 2 - T I )

M = 60 kgs

C p = 0 .3 9 kcal/kg °C (c riso l de g ra fito )

T I = 2 0 ° C

T2 - 1120° C

Qc = (6 ) (0 .3 9 ) (1 120-20) = 25740 kcal

2.- C a lo r que se necesita para calentar e l cobre a la temperatura de fus ión .

Q1 - M c uCpcu ( T 3 - T 1 )

M Cu = 100 kgs

C p c u = 0 .55 kca l / kg°C

T3 = 1083° C

Q1 = (1 0 0 )(0 .5 5 )(1 083 - 20 ) - 58465 kcal

3.- C a lo r necesario para efectuar el c am b io de estado del cobre só lid o a líq u id o , conoc ido

com o ca lo r latente de fus ión .

Q2 = M Cu H° cu

H° cu = 4 8 .9 k c a l/ k g

Q2 = (1 0 0 ) (4 8 .9 ) = 4890 kcal

4.- C a lo r que se requ iere para e levar la temperatura de 1083° C a 1120° C (tem peratura de

vac iado ) d e l cobre.

Q r = M c u Cpcu ( T 2 - T 1 )

M l = 192 kgs .

CpL = 0 .2 2 kca l / kg°C

Q r = (1 9 2 ) (0 .2 2 ) (1120 - 20) = 46464 kcal

49

7 .- C á lc u lo d e l c a lo r n e c e s a r io p a r a f u n d i r e l C u e n c o n d ic io n e s id e a le s d e l r e n d im ie n t o .

Q t u = Q l + Q 2 + Q 3

Q C u= 5 8 4 6 5 + 4 8 9 0 + 2 0 3 5 = 65390 kcal

8.- C á lc u lo d e l c a lo r r e q u e r id o p a r a p r o p o r c io n a r u n a t e m p e r a t u r a T = 1 120° C .

Q r = Q r + Q c + Q c u + P r

Q r = 4 6 4 6 4 + 2 5 7 4 0 + 6 5 3 9 0 + 9 1 1 3 = 146 707 kcal

9.- C o n s id e r a n d o q u e lo s h o r n o s d e c r is o l t ie n e n u n a e f ic ie n c ia e n t r e 1 3 % y 2 1 % .

( s e t o m a 1 5 % )

O o o ^

i.yj E S I Q I E - I P N Descripción del proceso

Q t = ( 1 4 6 7 0 7 )V 15 y

978046.6 kcal

10.- C á lc u lo d e la c a n t id a d d e c o m b u s t ib le q u e se n e c e s it a p a r a f u n d i r 1 0 0 k g s . d e C o b r e .

Q t — P C D x C e

P C D = 1 0 5 3 4 k c a l / l t

D e a q u í se t ie n e q u e :

C , - 9 7 8 0 4 6 92.8P C D 1 0 5 3 4

E s im p o r t a n t e h a c e r n o t a r q u e e s te c á lc u lo e s d u r a n t e l a p r im e r a f u s ió n d e l t u m o , e n

la s f u s io n e s s u b s e c u e n t e s , s e n e c e s it a r á m e n o r c a n t id a d d e c o m b u s t ib le y a q u e t a n t o e l

l a d r i l l o r e f r a c t a r io c o m o e l c r is o l y a se e n c u e n t r a n c a l ie n t e s .

50

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

I I I D e s a r r o l l o e x p e r i m e n t a l

3 . 1 N u c l e a c i ó n y c r e c i m i e n t o d e g r a n o d e l a s a l e a c i o n e s

L a s o l i d i f i c a c ió n d e la s a le a c io n e s d i f i e r e d e la d e lo s m e t a le s p u r o s y s ig u e t re s

c a m in o s :

1 L a p r e c ip i t a c ió n d e la s a le a c io n e s o c u r r e d e n t r o d e u n r a n g o d e t e m p e r a t u r a .

2 .- L a c o m p o s ic ió n d e l s ó l i d o q u e se s e p a r a p r im e r o , d i f i e r e d e la d e l l í q u i d o .

3 .- D e l l í q u i d o s o lo h a y u n a f a s e c r is t a l in a .

A l e a c i ó n d e s o lu c ió n s ó l i d a : s i se d i s u e lv e m e t a l B e n e l m e t a l l í q u i d o A p a r a f o r m a r u n a

a le a c ió n l í q u i d a se d e s c r ib e l a a le a c ió n p o r m e d io d e u n d i a g r a m a d e f a s e . E n e s te c a s o e l

p u n t o d e p r e c ip i t a c ió n d e l m e t a l A s e d e p r im e o b a j a c u a n d o e l m e t a l B s e a g r e g a s e g ú n

n o s i n d i c a l a l í n e a líquidus. P o r t a n t o l a a le a c ió n d e c o m p o s ic ió n C p o r e j e m p lo n o

p r e c ip i t a a l a m i s m a t e m p e r a t u r a p e r o l o h a c e f u e r a d e r a n g o .

L a t e m p e r a t u r a a l a c u a l i n i c i a l a s o l i d i f i c a c ió n se l l a m a liquidus y l a t e m p e r a t u r a a

l a c u a l l a s o l i d i f i c a c ió n e s c o m p le t a se l l a m a solidas. U n im p o r t a n t e h e c h o e s e l q u e a l

s o l i d i f i c a r e l m e t a l , la c o m p o s ic ió n d e l s ó l i d o n o e s la m i s m a q u e e l l í q u i d o q u e lo

a c o m p a ñ a , p e r o e s r ic o e n m e t a l A . L o s á t o m o s d e l m e t a l B e n l a e s t r u c t u r a c r is t a l in a d e l

m e t a l A s o n u n a s o lu c ió n s ó l i d a y s o n in t e r c a la d o s e n t r e lo s á t o m o s d e A e n u n a d is p e r s ió n

a t ó m ic a . A h o r a s e n t a r e m o s la s b a s e s d e c ó m o e s to s f e n ó m e n o s a f e c t a n l a s o l i d i f i c a c ió n d e

u n m e t a l p u r o .

S i i n i c i a m o s c o n u n a c o m p o s ic ió n h o m o g é n e a C o lo s p r im e r o s c r is t a le s q u e

p r e c ip i t a n t ie n e n u n a c o m p o s ic ió n C s s i l a s o l i d i f i c a c ió n e s r á p id a n o o c u r r e f e n ó m e n o d e

d i f u s i ó n , e l l í q u i d o d e l a in t e r f a s e se e n r iq u e c e e n e l s o lu t o ( B ) d e l l í q u i d o d e l a in t e r f a s e .

L a v a r i a c ió n d e p o r c ie n t o d e B v a r í a c o n l a d is t a n c ia p a r a la s t e m p e r a t u r a s e n t r e e l solidus

y e l líquidus. S u p o n e m o s q u e e l m o ld e se l l e n a r á p id a m e n t e q u e c o m o e n e l e j e m p lo q u e se

m e n c io n ó a n t e r io r m e n t e i lu s t r a n d o e l c a s o d e u n m e t a l p u r o c u a n d o n o h a b í a g r a d ie n t e d e

t e m p e r a t u r a a l i n i c i a r c o n T = 0 .

C o n s id e r a n d o la t e m p e r a t u r a d e líquidus d e c o m p o s ic ió n C o c o m o T E . Q u e d a

e s t a b le c id o q u e e l g r a d ie n t e t é r m ic o y e l s u p e r - e n f r ia m ie n t o a l a v e z a n t e s q u e c o m ie n c e la

c r i s t a l i z a c ió n c o m o e l t ie m p o t i . P o r lo t a n t o c o n s id e r a m o s c o m o t 2 ( d e s p u é s q u e u n a

51

IB E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

c a n t id a d d e s ó l i d o se h a s e p a r a d o ) se s u p o n e u n g r a d ie n t e d e t e m p e r a t u r a s im i l a r a l d e u n

m e t a l p u r o .

L a d i f e r e n c ia e n t r e e s a s i t u a c ió n y e s ta d e l m e t a l p u r o e s q u e la t e m p e r a t u r a d e l

l í q u id u s d e l m e t a l l í q u i d o a h o r a v a r í a c o n l a d is t a n c ia d e l a in t e r f a s e d e b id o a l a e s t r u c t u r a

o c o n f i g u r a c ió n d e l c o m p o n e n t e B , e n e l l í q u i d o la t e m p e r a t u r a d e s o l i d i f i c a c ió n e s

c o n s id e r a b le m e n t e m á s b a j a q u e la t e m p e r a t u r a T E b ie n s e a l a in t e r f a s e , e l e q u i l i b r i o d e l a

t e m p e r a t u r a d e s o l i d i f i c a c i ó n es T E . S i s u p o n e m o s q u e n o h u b o d i f u s i ó n .

L a z o n a d e l p u n t o x t ie n e u n a lt o p u n t o d e s o l i d i f i c a c ió n q u e e l l í q u i d o d e l a

in t e r f a s e , m ie n t r a s q u e la t e m p e r a t u r a e x is t e n t e e n e l m e t a l A , X e s c a s i t a n a lt a c o m o l a d e

l a in t e r f a s e .

S in e m b a r g o , l a d i f e r e n c ia d e t e m p e r a t u r a s e n t r e e l líquidus, y l a t e m p e r a t u r a a c t u a l

c o n r e s p e c t o a X e s m á s g r a n d e q u e l a c o r r e s p o n d ie n t e p o r d i f e r e n c ia a l a in t e r f a s e . E l

l í q u i d o s o b r e l a X e s e l l l a m a d o c o n s t it u y e n t e s u p e r - e n f r ia d o . E n f a t i z a n d o e s te p u n t o ,

s u p o n d r e m o s d o s c r is o le s c o n m e t a l s e p a r a d o s . U n o c o n u n a c o m p o s ic ió n d e 1 0 % d e B y

e l o t r o c o n 5 % d e B e n e l l í q u i d o d e l a in t e r f a s e . E l d e 5 % e n e l p u n t o X p o n d r e m o s q u e e l

g r a d ie n t e t é r m ic o e n e l m e t a l r e s u lt a e n u n a in t e r f a s e d e 530° C y u n a t e m p e r a t u r a s o b r e e l

p u n t o X 538° C .

Q u e d a c la r o q u e e n t r e e l l í q u i d o y la in t e r f a s e s o lo h a y 10° F ( 6 o C ) s o b r e e l

l í q u id u s m ie n t r a s q u e e l p u n t o X es d e 28° C l a c u r v a d e e n e r g í a l i b r e d e l a p o s t e r io r , e s

p o s ib le p o r c r i s t a l i z a c ió n y e s m á s g r a n d e . L o s e f e c t o s d e u n c o n s t i t u y e n t e s u p e r - e n f r ia d o

a r r ib a d e la c r i s t a l i z a c ió n s o n d e t re s t ip o s d e p e n d ie n d o d e l g r a d o d e s u p e r - e n f r ia m ie n t o :

S i s o la m e n t e h a y s u p e r - e n f r ia m ie n t o m e n o r , c ie r t a s r e g io n e s d e l a in t e r f a s e s e r á n

p r e f e r id a s p r e s e n t a d a s c o m o p ic o s d e n t r o d e l a r e g ió n s u p e r - e n f r ia d a e i n i c i a

in m e d ia t a m e n t e c r e c ie n d o m á s r á p id o q u e e n la s r e g io n e s v e c in a s , e s to s u c e d e r á e n

a m b o s c a s o s p o r q u e e l m a n e jo d e la s f u e r z a s d e s o l i d i f i c a c ió n e s g r a n d e e n e l s u p e r-

e n f r i a m ie n t o d e e s a s r e g io n e s y p o r q u e e s to s p ic o s r e c h a z a n e l s o lu t o d e lo s la d o s ,

r e t a r d a n d o l a s o l i d i f i c a c i ó n d e la s r e g io n e s a d y a c e n t e s . L o s p ic o s p u e d e n r e s u lt a r e n l a

f o r m a c ió n d e t ip o p a n e l .

2.- S i e l s u p e r - e n f r ia m ie n t o es g r a n d e , lo s p ic o s t ie n d e n a f o r m a r s e a a m b o s la d o s

p r o d u c ie n d o u n a e s t r u c t u r a d e n d r í t ic a .

52

E S I Q I E - I P N Desarrollo expe r i m e n t a l

3.- F in a lm e n t e e n e l c a s o d e u n s u p e r - e n f r ia m ie n t o e x t r e m o , l a d i f e r e n c ia d e t e m p e r a t u r a s ,

T - l í q u id u s T - a c t u a l , l a c u a l t ie n e u n a l o n g i t u d m á x im a s o b r e la s Y p u e d e s u c e d e r l a

f o r m a c ió n d e u n a in t e r f a s e in d e p e n d ie n t e d e la c r is t a l i z a c ió n . P o r e s te l a d o , o r ie n t a d o

r a n d o m iz a d a m e n t e ( e q u i a x i a l ) l a f o r m a c ió n d e g r a n o s q u e se e n c u e n t r a h a c ia l a p a r t e

c e n t r a l d e u n l i n g o t e d e u n a a le a c ió n . U n c a s o t í p ic o e x t r e m o s o se p r e s e n t a . S e c o l i g e

q u e l a r e la c ió n d e s o l u b i l i d a d d e l s o lu t o e s d a d a p o r e l f a c t o r K .

L o s v a lo r e s t í p ic o s d e K a n d a n e n e l r a n g o d e 0 .0 1 a 0 . 5 , c u a n d o a m b o s , K y e l

g r a d ie n t e t é r m ic o s o n b a jo s , e n t o n c e s e l m e t a l d e l c e n t r o d e la p ie z a e s tá c o n s t i t u id o p o r u n

s u p e r - e n f r ia m ie n t o , p o r o t r o la d o se n o t a r á q u e a l a u m e n t a r e l g r a d ie n t e t é r m ic o a u m e n t a la

f o r m a c ió n d e t ip o c o lu m n a r .

E s t a t e n d e n c ia a p r e v e n i r c r e c im ie n t o d e n d r í t ic o y c r i s t a l i z a c ió n r a n d o m iz a d a a n t e s

d e a l im e n t a r la s c a v id a d e s d e s o l i d i f i c a c ió n . E n o t r a s p a la b r a s e l a u m e n t o d e l g r a d ie n t e

t é r m ic o e n s e c c io n e s d e lg a d a s s im p l i f i c a e l p r o b le m a d e a l im e n t a c ió n .

H a y o t r o e f e c t o , e l l l a m a d o “m a s a alimentada” l a c u a l s e m e n c io n a r á p a r a

c o m p le t a r l a id e a . C u a n d o lo s c r is t a le s e q u ia x i a le s s o n n u c le a d o s r a n d o m iz a d a m e n t e a n t e s

d e l a s o l i d i f i c a c i ó n d e l a in t e r f a s e , l a t e n d e n c ia d e e s to s c r is t a le s es a s u m e r g i r s e p o r t e n e r

m a y o r d e n s id a d . E s t e e fe c t o r e s u lt a e n u n a p e q u e ñ a p o r o s id a d e n l a p o r c ió n d e l f o n d o d e l a

p a r t e b a j a d e l a p ie z a y a lg u n a s v e c e s t a m b ié n e n c a p a s d e c o lo r p l o m i z o d e la s c a v id a d e s y

a g u je r o s .

3 . 1 . 1 A l e a c i o n e s e u t e c t i c a s

E n e s te c a s o b a jo c o n d ic io n e s d e e q u i l i b r i o , d o s d i f e r e n t e s s ó l id o s se f o r m a n

s im u l t á n e a m e n t e d e l m is m o l í q u i d o y l a r e a c c ió n e s c o m p le t a a t e m p e r a t u r a c o n s t a n t e .

S i l a c o m p o s ic ió n d e l l í q u i d o e s H ip o e u t é c t ic a se d e t e c t a a l a i z q u i e r d a d e l a

c o m p o s ic ió n 1 , p e r o c o n t ie n e m á s B q u e e l p u n t o 2 , l a c r is t a l i z a c ió n o c u r r e p r im e r o c o m o

q u e d ó a s e n t a d o a r r ib a , p o r s im p l e p r e c ip i t a c ió n s ó l i d a y e n t o n c e s la f o r m a c ió n e u t é c t ic a

t ie n e l u g a r . E n o t r a s p a la b r a s l a c o m p o s ic ió n d e l l í q u i d o 4 e n f r i a d o d e b a jo d e l a l í n e a d e

D o n d e : K = —C o

C s = C o n c e n t r a c ió n S ó l i d o

C o = C o n c e n t r a c ió n L í q u i d o

53

J3 E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

t e m p e r a t u r a d e l í q u i d u s . p r e c ip i t a la f a s e a l f a a d e c o m p o s ic ió n C s . c o m o e s ta f a s e s im p l e

d e p r e c ip i t a c ió n c o n t in u a , a u m e n t a la r iq u e z a d e l e le m e n t o B y f in a lm e n t e t ie n d e l a

c o m p o s ic ió n e u t é c t ic a a l p u n t o 1 .

E n t o n c e s a m b a s fa s e s s ó l id a s A l f a ( a ) y B e t a ( p ) p r e c ip i t a n s im u l t á n e a m e n t e e n

c a s o a n á lo g o s i e l m a t e r ia l f u n d i d o e s d e c o m p o s ic ió n 5 ( l l a m a d o h ip e r e u t é c t ic o ) s im p l e

fa s e d e p r e c ip i t a c ió n d e m e t a l B e n r iq u e c id o e n fa s e b e t a , o c u r r i r á p r im e r o , s e g u id o a l f i n a l

p o r l a f o r m a c ió n e u t é c t ic a .

L a c o m p o s ic ió n l í m i t e s in l a r e a c c ió n e u t é c t ic a q u e o c u r r e e s d e b id a a e s ta s

c o n d ic io n e s :

P o r e j e m p lo la r e a c c ió n e u t é c t ic a p u e d e e n c o n t r a r s e e n u n a a le a c ió n d e c o m p o s ic ió n

o s i s e le e n f r í a r á p id a m e n t e l a d i f u s i ó n d e B n o e s l o b a s t a n t e r á p id a d e a c u e r d o a l p r im e r

s ó l i d o f o r m a d o in c r e m e n t a n d o e l % d e B c o m o l o l l a m a m o s p o r l a l í n e a d e s o l i d u s . E l

l í q u i d o c o r r e s p o n d ie n t e se e n r iq u e c e e n B y r a r a v e z t ie n d e a l a c o m p o s ic i ó n e u t é c t ic a .

3 . 1 . 2 R e a c c i o n e s p e r i t é c t i c a s

L a s r e a c c io n e s p e r it é c t ic a s t a m b ié n in c lu y e n r e la c io n e s e n t r e la s t re s fa s e s a

t e m p e r a t u r a c o n s t a n t e p e r o a q u í u n l í q u i d o y u n s ó l i d o r e a c c io n a n a l e n f r ia r s e p a r a f o r m a r

u n n u e v o s ó l i d o . S i e l l í q u i d o d e c o m p o s ic ió n 1 e s e n f r i a d o , e l s ó l i d o d e c o m p o s ic ió n 2

p r e c ip i t a p r im e r o . B a jo c o n d ic io n e s d e e q u i l i b r i o l a c o m p o s ic ió n d e t o d o s lo a s s ó l id o s

s i g u ie n d o l a l í n e a d e s o l id u s d e 2 a 2 y lo s l í q u id o s t o m a n la t r a y e c t o r ia d e la l í n e a l í q u i d u s

d e 3 ' a 3 .

C o m o l a t e m p e r a t u r a p e r i t é c t ic a , e l s ó l i d o a l f a (a) d e c o m p o s ic ió n 2 y e l l í q u i d o d e

c o m p o s ic ió n 3 r e a c c io n a n p a r a f o r m a r u n a t e r c e r a fa s e s ó l id a G a m m a (y) d e c o m p o s ic ió n 1 .

S i la c o m p o s ic ió n d e l m e t a l f u n d id o o r i g i n a l e s a l a iz q u ie r d a d e l a c o m p o s ic ió n 1 , h a b r á u n

e x c e s o d e a l f a ( a ) d e s p u é s d e l a r e a c c ió n p e r it é c t ic a es m a y o r s i s e le c o m p a r a c o n la

p r e c ip i t a c ió n d e u n l í q u i d o .

L a e x p l i c a c ió n e s q u e u n a fa s e s ó l i d a a l f a ( a ) r e a c c io n a c o n u n l í q u i d o p a r a f o r m a r

u n a n u e v a fa s e g a m m a .

L a n u e v a fa s e g a m m a ( y ) a b s o r b e r á e l r e m a n e n t e d e a l f a p a r a la r e a c c ió n c o n t in u a la

d i f u s i ó n a t r a v é s d e l s ó l i d o g a m m a (y ) s e r e q u ie r e u n p r o c e s o le n t o r e la t i v a m e n t e .

54

MJ E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

3 . 1 . 2 A l e a c i o n e s e n d u r e c i d a s p o r s o l u c i ó n s ó l i d a .

V a r ia s a le a c io n e s b a s a d a s e n c o b r e c o n t ie n e n g r a n d e s c a n t id a d e s d e e le m e n t o s d e

a le a c ió n y a ú n a s í se m a n t ie n e n c o m o u n a s o la f a s e .

L a s a le a c io n e s d e c o b r e - z in c , e s d e c i r d e la t ó n , c o n m e n o s d e 4 0 % z i n c , f o r m a n

s o lu c io n e s s ó l id a s d e u n a s o la fa s e e n e l c o b r e . L a s p r o p ie d a d e s m e c á n ic a s , i n c lu s o la

e lo n g a c ió n se in c r e m e n t a c o n f o r m e a u m e n t a e l c o n t e n id o d e z in c . E s t a s a le a c io n e s se

p u e d e n t r a b a ja r e n f r í o p a r a c o n s e g u i r p ie z a s b a s t a n t e c o m p l ic a d a s y , a ú n a s í , r e s is t e n t e s a

l a c o r r o s ió n . E l b r o n c e a l m a g n e s io es u n a a le a c ió n d e p a r t ic u la r a l t a r e s is t e n c ia , q u e

t a m b ié n c o n t ie n e z in c p a r a e n d u r e c im ie n t o p o r s o lu c ió n s ó l i d a .

T a b la 3 P ro p ie d a d e s d e a le a c io n e s t íp ic a s de c o b re o b te n id a s m e d ia n t e m e c a n is m o s d e

e n d u r e c im ie n t o .

M a t e r i a lR e s is t e n c ia a l a

t e n s ió n ( p s i )

E s f u e r z o d e

c e d e n c ia ( p s i)

% d e

e lo n g a c ió n

M e c a n is m o d e

c n d u re c ín iie n t i»

C u p u r o , r e c o c id o 3 0 ,3 0 0 4 ,8 0 0 6 0 -

C u C o m e r c ia lm e n t e

p u r o , r e c o c id o a t a m a ñ o

de g r a n o g ru e s o

3 2 ,0 0 0 1 0 ,0 0 0 55 -

C u p u ro c o m e rc ia l

r e c o c id o a t a m a ñ o d e

g r a n o f in o

3 4 ,0 0 0 1 1 ,0 0 0 55 T a m a ñ o d e g r a n o

C u c o m e rc ia l p u r o ,

t r a b a ja d o en f r ío 7 0 %5 7 ,0 0 0 5 3 ,0 0 0 4

E n d u r e c im ie n t o

p o r d e fo rm a c ió n

C u - 3 5 % Z n re c o c id o 4 7 ,0 0 0 1 5 ,0 0 0 6 2 S o lu c ió n s ó l id a

C u - 1 0 % S n re c o c id o 6 6 ,0 0 0 2 8 ,0 0 0 6 8 S o lu c ió n s ó l id a

C u - 3 5 % Z n t r a b a ja d o en

f r ío9 8 ,0 0 0 6 3 ,0 0 0 3

S o lu c ió n s ó l id a +

e n d u r e c im ie n t o

p o r d e fo rm a c ió n

C u - 2 % B e e n d u r e c id o 1 9 0 ,0 0 0 1 7 5 ,0 0 0 4

E n d u r e c im ie n t o

p o r

e n v e je c im ie n t o

C u - A l t e m p la d o y

r e v e n id o1 0 ,0 0 0 6 0 ,0 0 0 5

R e a c c ió n

m a r te n s ít ic a

B ro n c e a l m a n g a n e s o

f u n d id o7 1 ,0 0 0 2 8 ,0 0 0 3 0

R e a c c ió n

e u té c to id e------------------------------------------------------------------ ----------- i

L a s a le a c io n e s q u e c o n t ie n e n m e n o s d e a p r o x im a d a m e n t e 9 % A l o m e n o s d e 3 %

t a m b ié n s o n d e u n a s o la f a s e . E s t o s b r o n c e s a l a l u m i n i o y a l s i l i c i o t ie n e n b u e n a s

c a r a c t e r í s t ic a s d e c o n f o r m a c ió n y , a m e n u d o , se s e le c c io n a n p o r s u e x c e le n t e r e s is t e n c ia y

t e n a c id a d .

55

9 E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

3 . 1 . 4 A l e a c i o n e s e n d u r e c i b l e s p o r e n v e j e c i m i e n t o

V a r ia s a le a c io n e s c o n b a s e c o b r e a p o r t a n u n a r e s p u e s t a d e e n d u r e c im ie n t o p o r

e n v e je c im ie n t o , i n c lu y e n d o la s d e c i r c o n io - c o b r e , c r o m o - c o b r e y b e r i l i o - c o b r e . E s t a s

ú l t im a s se u t i l i z a n d e b id o a s u r e s is t e n c ia , s u a lt a r i g i d e z q u e la s h a c e ú t i le s c o m o r e s o r t e s )

y s u c a p a c id a d p a r a n o p r o d u c i r c h is p a s ( l o q u e f a v o r e c e s u u s o , c o m o h e r r a m ie n t a s , c e r c a

d e g a s e s y f l u i d o s i n f l a m a b le s ) .

3 . 2 T r a n s f o r m a c i o n e s d e f a s e

L o s b r o n c e s a l a l u m i n i o q u e c o n t ie n e n m á s d e 9 % a l u m i n i o p u e d e n f o r m a r fa s e /? a l

c a le n t a r s e p o r e n c im a d e lo s 5 6 5 °C, la t e m p e r a t u r a e u t é c t o id e [ f i g u r a 3 .1 ( c ) ] . E n e l

e n f r i a m ie n t o s u b s e c u e n t e , la r e a c c ió n e u t é c t o id e p r o d u c e u n a e s t r u c t u r a l a m in a r , o p e r l i t a ,

q u e c o n t ie n e u n c o m p u e s t o Y 2 f r á g i l . N o r m a lm e n t e n o o c u r r e r e a c c ió n p e r i t e c t o id e d e b a ja

t e m p e r a t u r a , a + yi — » y. E l p r o d u c t o e u t é c t o id e e s r e la t i v a m e n t e d é b i l y f r á g i l , p e r o s e

p u e d e t e m p la r r á p id a m e n t e ¡3 p a r a p r o d u c i r m a r t e n s i t a , es d e c i r f3\ q u e t ie n e a lt a r e s is t e n c ia

y b a ja d u c t i b i l i d a d . C u a n d o d e s p u é s / ? ’ p a s a p o r e l r e v e n id o s e o b t ie n e u n a c o m b in a c ió n d e

a lt a r e s is t e n c ia , b u e n a d u c t i b i l i d a d y e x c e le n t e t e n a c id a d , a l p r e c ip i t a r s e p la c a s f in a s d e a

( f i g u r a 3 . 1 . 1 ) .

1 lO O1000900

800

^ 700

3 600

Í 3 0 0

O 400

300

200 e100

oC u 10 20 30 40 50 60 70 80 90

C u JO 20 30 4 0 50 60 70 80 90 Z nP e s o p o r c e n t u a l d e z i n c

Peso porcentual de estaño

56

E S I Q I E - I P N Desarrollo e x p e rimental

1200 f- -

5 10 15P e so p o rc e n tu a l d e a lu m in io

(O

1200

1000

O 800

600 8

I 400

200

4 6 8 10P e so p o rc e n tu a l de b e r il io

«0

F i g u r a 3 .1 D ia g r a m a s d e fa se s b in a r io s p a ra lo s s is te m a s ( a ) c o b re - z in c , ( b ) c o b re - e s ta ñ o , ( c ) c o b r e -

a lu m in io y ( d ) c o b re - b e r i l io .

F i g u r a 3 .1 .1 M ic r o e s t r u c t u r a d e u n b ro n c e d e

a lu m in io t e m p la d o y r e v e n id o , q u e c o n t ie n e

p la c a s a en u n a m a t r iz P ( x l 5 0 ) ( D e m e tá is

H a n b o o k , V o l . 7 , 8a E d . , A m e r ic a n S o c ie ty f o r

M e t a ls , 1 9 7 2 .)

3 . 3 L o s b r o n c e s a l a l u m i n i o

3 . 3 . 1 C o m p o r t a m i e n t o y a l e a c i o n e s

S e c o n o c e n c o m o b r o n c e s a l a l u m i n i o a q u e l l a s a le a c io n e s d e c o b r e q u e c o n t ie n e n

h a s t a e l 1 5 % d e a l u m i n i o , c o n d iv e r s a s p r o p o r c io n e s d e h i e r r o , m a g n e s io , s i l i c i o y

o c a s io n a lm e n t e , e s t a ñ o .

S i o b s e r v a m o s u n d ia g r a m a d e f a s e s , f á c i lm e n t e p o d e m o s v e r q u e es p o s ib le s e p a r a r

e n d o s g r u p o s la s a le a c io n e s : m o n o f á s ic a s y b i f á s ic a s . L a s a le a c io n e s m o n o f á s ic a s s e u s a n

i n d u s t r ia lm e n t e e n l a p r o d u c c ió n d e l á m in a , s o le r a s , b a r r a s , a l a m b r e y t u b o ; s u f a b r ic a c ió n

s e o p e r a e n c a l ie n t e , y a s e a p o r r o la d o o e x t r u s ió n , a t e m p e r a t u r a s d e u n o s 730° C . E s t a s

a le a c io n e s se e n d u r e c e n a l t r a b a ja r la s a t e m p e r a t u r a s m e n o r e s d e lo s 6 7 5° C . S e p u e d e n

57

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

t r a b a ja r e n f r í o a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e , p o r r o la d o o p o r e s t i r a d o , c o n r e c o c id o s

in t e r m e d io s c u a n d o e s n e c e s a r io l l e v a r a c a b o u n t r a b a jo in t e n s o . L a f o r j a se p u e d e l l e v a r a

c a b o a t e m p e r a t u r a s h a s t a d e 900° C . A l s e r r e c o c id a s , e s ta s a le a c io n e s e x h ib e n u n a

m ic r o e s t r u c t u r a c o n s is t e n t e e n g r a n o s d e a l u m i n i o e n s o lu c ió n s ó l i d a d e c o b r e , c o n

e s t r u c t u r a c ú b ic a d e c a r a s c e n t r a d a s , o s o lu c ió n a l f a .

F i g u r a 3 .2 M ic r o e s t r u c t u r a d e u n b ro n c e a l A l d o n d e se o b s e rv a n g ra n o s d e A l e n s o lu c ió n s ó l id a

d e C u , c o n e s tru c tu ra C C C , o s o lu c ió n a lf a .

L a s a le a c io n e s b i f á s ic a s se e m p le a n e n l a f a b r ic a c ió n d e b a r r a s , p e r f i l e s , f o r j a s y

f u n d ic io n e s . E s t a s a le a c io n e s se t r a b a ja n f á c i lm e n t e a t e m p e r a t u r a s e le v a d a s d e 8 4 5 a

9 00° C . S i e s t á n s u b s t a n c ia lm e n t e l ib r e s d e p l o m o , p u e d e n s e r r o la d a s e n c a l ie n t e . S i , p o r lo

c o n t r a r io , c o n t ie n e n p e q u e ñ a s c a n t id a d e s d e p l o m o , h a b r á n e c e s id a d d e d e s t r u i r la s ,

p u d ie n d o l u e g o s e r f o r j a d a s e n f o r m a d e e s t a m p a d o s .

L a s m ic r o e s t r u c t u r a s q u e se o b s e r v a n e n la s f u n d ic io n e s u o t r a s f o r m a s d e t r a b a jo

c o n t ie n e n d o s f a s e s : a l f a y b e t a . L a f a s e b e t a e s l a s o lu c ió n d e a l u m i n i o e n c o b r e , c o n u n a

e s t r u c t u r a d e m a t r i z c ú b ic a d e c u e r p o c e n t r a d o .

F i g . 3 .3 E s t ru c tu ra b if á s ic a en e q u i l ib r io ( 1 ) . F i g . 3 .4 E s tru c tu ra b if á s ic a e n e q u i l i b r io ( 2 ) .

58

11U E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

D a d o q u e la s a le a c io n e s c o m e r c ia le s c o n t ie n e n e n t re 4 % y 1 2 % .

F i g u r a 3 .5 D ia g r a m a d e fases d e l c o b r e - a lu m in io .

N ó t e s e la s d iv e r s a s f a s e s q u e e x is t e n e n s o lu c ió n s ó l i d a . T o d a s e l la s e x is t e n e n

e q u i l i b r i o b a jo la l í n e a d e s o l id u s e n e l d i a g r a m a . A la i z q u i e r d a y d e b a jo d e la s l í n e a s

G H K L la s a le a c io n e s s o n m o n o f á s ic a s . D e n t r o d e l á r e a d e f i n i d a p o r lo s p u n t o s H K P M

e x is t e u n a e s t r u c t u r a b i f á s ic a e n e q u i l i b r i o . L a e s t r u c t u r a s e rá u n t a n t o s im i l a r a la m o s t r a d a

e n la s f i g u r a s 3 .3 y 3 .4 p e r o la s p r o p o r c io n e s d e la s d o s fa s e s v a r i a d e a c u e r d o c o n e l

p o r c e n t a je d e a l u m i n i o y la t e m p e r a t u r a d e a le a c ió n . E n t o d a s la s t e m p e r a t u r a s

r e p r e s e n t a d a s p o r p u n t o s q u e q u e d e n d e n t r o d e l á r e a M P R S , la s a le a c io n e s t e n d r á n u n a

e s t r u c t u r a m o n o f á s ic a c o n s is t e n t e e n g r a n o s d e b e t a . F in a lm e n t e , d e n t r o d e l á r e a K L V T la s

a le a c io n e s t e n d r á n u n a e s t r u c t u r a b i f á s ic a d e a l f a y g a m m a - 2 ; e s ta ú l t im a p o s e e u n a

e s t r u c t u r a c ú b ic a s im p le y , a l a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e , e s b a s t a n t e d u r a y f r á g i l .

E n la p r á c t ic a c o m e r c ia l , c ie r t a s a le a c io n e s p u e d e n a d q u i r i r u n e q u i l i b r i o t e m p o r a l .

P o r e j e m p lo , s i la s p ie z a s f u n d id a s o f o r j a d a s se h a n m a n t e n id o a u n a t e m p e r a t u r a e le v a d a

c o n s t a n t e d u r a n t e u n t ie m p o r e la t iv a m e n t e c o r t o . A t e m p e r a t u r a s e le v a d a s , la d i f u s i ó n d e

lo s á t o m o s e n s ó l id o s e s b a s t a n t e r á p id a y p u e d e n o c u r r i r c a m b io s e s t r u c t u r a le s t a n r á p id o s

q u e e s p o s ib le q u e se m a n t e n g a n e n e q u i l i b r i o e s t r u c t u r a l . E n c a m b io , e n p ie z a s q u e h a n d e

5 9

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

t r a b a ja r a t e m p e r a t u r a s r e la t iv a m e n t e e le v a d a s d e 350° C , c o m o a s ie n t o s d e v á l v u l a s o s u s

g u í a s , s e o b s e r v a q u e in e v i t a b le m e n t e r e v ie r t e n a u n a m e z c la d e a l f a y g a m m a - 2 d e s p u é s d e

c ie r t o t ie m p o d e s e r v ic io , a u n q u e in ic ia lm e n t e t u v ie r a n u n a e s t r u c t u r a t o t a lm e n t e d i f e r e n t e .

E s t u d ie m o s t re s a le a c io n e s t í p ic a s : e n c u a n t o a c o n c e n t r a c ió n u n a a le a c ió n c o n u n

c o n t e n id o d e a l u m i n i o d e l 5 % s e rá m o n o f á s ic a , c o n g r a n o s d e a l f a q u e g e n e r a lm e n t e n o

s e r á n n i c o m p o s ic ió n n i e s t r u c t u r a u n i f o r m e s . C ie r t a m e n t e , lo s g r a n o s p u e d e n ,

i n d i v i d u a lm e n t e , p o s e e r u n c o n t e n id o d e a l u m i n i o d e 5 % e n “p r o m e d io " , p e r o la

c o n c e n t r a c ió n d e á t o m o s d e a l u m i n i o e n a q u e l la s p a r t e s d e lo s g r a n o s q u e r o d e a n a l n ú c le o

la s q u e s o l i d i f i c a r o n e n p r im e r l u g a r s e rá d e f in i t i v a m e n t e m e n o r q u e e n la s q u e r e s u l t a r o n

d e m e n o r a d ic ió n d e á t o m o s d e a m b o s m e t a le s a la s m a t r ic e s d e lo s g r a n o s e n f o r m a c ió n .

L a v a r i a c ió n e n l a c o n c e n t r a c ió n d e lo s á t o m o s d e a l u m i n i o d e s d e lo s n ú c le o s h a s t a l a

p e r i f e r i a d e c a d a u n o O d e lo s g r a n o s d e p e n d e r á d e la v e lo c id a d a e n f r i a m ie n t o d e e s a

p o r c ió n d e la a le a c ió n l í q u i d a e n q u e se f o r m e e l n ú c le o . E n b a r r a s , b i l l e t s y o t r a s

f u n d ic io n e s d e a l u m i n i o a l 5 % , lo s g r a n o s r e t ie n e n e s ta e s t r u c t u r a n o u n i f o r m e in c lu s o

h a s t a la t e m p e r a t u r a a m b ie n t e . E s t o e s p o r q u e l a a le a c ió n n o s u f r e n i n g ú n c a m b io d e fa s e a l

e n f r ia r s e ; e s ta s e s t r u c t u r a s se d ic e n q u e e s t á n n u c le iz a d a s . E n a le a c io n e s q u e c o n t e n g a n u n

7 . 5 % , e s p o s ib le e l im i n a r e s ta c o n d ic ió n c a le n t a n d o d u r a n t e l a r g o t ie m p o a u n a t e m p e r a t u r a

e le v a d a , d e u n o s 9 5 5° C . E s t e t r a t a m ie n t o se l l a m a “• h o m o g e n e iz a c ió n ” , p o r q u e o f r e c e a lo s

á t o m o s d e s o lu t o ( a l u m i n i o ) u n a o p o r t u n id a d d e d i f u s i ó n p a r a d is t r ib u i r s e p o r s í m is m o s

u n i f o r m e m e n t e e n la s m a t r ic e s d e lo s g r a n o s .

E n l a p r á c t ic a , e s in n e c e s a r io r e c u r r i r a e s ta f o r m a d e t r a t a m ie n t o t é r m ic o , y a q u e lo s

b r o n c e s q u e c o n t ie n e n e n t r e 5 y 8 % d e a l u m i n i o se t r a b a ja n e n c a l ie n t e , l o c u a l , a u n q u e n o

e l im in a r á la e s t r u c t u r a n u c le iz a d a , s ir v e s u f ic ie n t e m e n t e a l o b je t o q u e se p e r s ig u e . E l r o l a d o

e n c a l ie n t e d e e s ta s a le a c io n e s a l f a p o d r í a c o n t in u a r h a s t a t e m p e r a t u r a s b a s t a n t e s b a ja s , y a

q u e s o n m a le a b le s y d ú c t i le s a ú n a la t e m p e r a t u r a a m b ie n t e . P e r o h a c e r lo c o m e r c ia lm e n t e

s e r ía im p r o c e d e n t e , t o d a v e z q u e lo s e q u ip o s d e r o la d o e n c a l ie n t e s o n b a s t a n t e

in a p r o p ia d o s p a r a e l t r a b a jo e n f r í o p u e s t o q u e la r e s is t e n c ia d e e s ta s a le a c io n e s a la

d e f o r m a c ió n p lá s t ic a a u m e n t a r á p id a m e n t e a l b a ja r l a t e m p e r a t u r a d e 650° C .

C o m o e s d e e s p e r a r s e , e l t r a b a jo e n f r í o r o l a d o o e s t i r a d o t ie n e e l e f e c t o d e a u m e n t a r

l a r e s is t e n c ia y r e d u c i r la d u c t ib i l i d a d d e e s ta s a le a c io n e s ; e l r e c o c id o t ie n e e l e fe c t o

in v e r s o . T a n t o u n o c o m o o t r o c o n t r ib u y e n a d a r a e s ta s a le a c io n e s u n a e s t r u c t u r a g r a n u l a r

6 0

JJ E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

h o m o g é n e a . L a i n f l u e n c i a d e la t e m p e r a t u r a d e r e c o c id o e n la s p r o p ie d a d e s m e c á n ic a s d e

u n b r o n c e c o n 5 % d e a l u m i n i o p u e d e v e r s e e n l a f i g u r a 3 .6 .

V e a m o s a h o r a u n b r o n c e t í p ic o c o n u n c o n t e n id o d e a l u m i n i o d e l 8 . 5 % d e a l u m i n i o

e s u n e u t é c t o id e . E n e l d i a g r a m a c o n s t i t u t iv o p u e d e v e r s e q u e la s d o s l í n e a s d e l í q u i d u s y l a

o r d e n a d a C D c o in c id e n c o n la t e m p e r a t u r a e u t é c t ic a . e n la c u a l e l m e t a l s o l i d i f i c a r á c o n

u n a e s t r u c t u r a m u y s im i l a r a l a m a y o r í a d e o t r a s e u t é c t ic a s . C o n s is t i r á d e p e q u e ñ o s g r a n o s

d e la s d o s f a s e s , a l f a y b e t a , c a s i p e r f e c t a m e n t e o r d e n a d o s .

E l p o r c e n t a je d e e u t é c t ic o e n la s a le a c io n e s q u e c o n t ie n e n e n t r e 7 . 5 % y 9 . 5 % d e

a l u m i n i o v a r ia r í a ( u n a v e z q u e se h a y a s o l i d i f i c a d o p o r c o m p le t o ) d e 1 0 0 e n l a a le a c ió n d e

8 . 5 % a c e r o , t a n t o e n l a a le a c ió n d e 7 . 5 % , t a l c o m o se m u e s t r a e n e l d i a g r a m a d e l a f i g u r a

3 . 7 .

S i la s a le a c io n e s se h a n e n f r i a d o c o n le n t i t u d s u f ic ie n t e , e s t a r á n e n e q u i l i b r i o c o n

l í q u i d o q u e c o n t e n g a 8 . 5 % d e a l u m i n i o , y e s te l í q u i d o se s o l i d i f i c a r á is o t é r m ic a m e n t e c o n

l a f o r m a c ió n d e e u t é c t ic o . L a s a le a c io n e s q u e c o n t ie n e n e n t r e 8 . 5 % y 9 . 5 % d e a l u m i n i o

c o n s is t e n e n g r a n o s d e b e t a p r im a r i a y e u t é c t ic o . L o s g r a n o s d e b e t a p r im a r i a se C , a c u y a

t e m p e r a t u r a se f o r m a l a e u t é c t ic a .

F i g u r a 3 .6 E fe c to d e la te m p e ra tu ra de re c o c id o en la s p r o p ie d a d e s m e c á n ic a s d e b ro n c e a l 5 % d e

a lu m in io ( a ) .

61

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

A lu irw m o < >F i g u r a 3 .7 D ia g r a m a d e e s t im a c ió n d e lo s c o n s t itu y e n te s e n b ro n c e s a l a lu m in io .

S i c u a lq u ie r a d e e s ta s a le a c io n e s se m a n t ie n e e l t ie m p o s u f ic ie n t e m e n t e a

t e m p e r a t u r a s i n f e r io r e s , p e r o p r ó x im a s a la e u t é c t ic a , c a d a u n a d e la s fa s e s t e n d r á a s o ld a r s e

y f o r m a r p a r t í c u la s m á s g r a n d e s c o n e l r e s u l t a d o d e q u e l a e s t r u c t u r a e u t é c t ic a o r i g i n a l s e

d e s t r u ir á . A c a u s a d e e s t o , c u a n d o e s ta s a le a c io n e s l l e g a n a l e q u i l i b r i o e s t r u c t u r a l a

t e m p e r a t u r a s e n t r e l a e u t é c t ic a y 565° C , p u e d e c o n s id e r a r s e q u e c o n s is t e n d e a l f a y b e t a , e n

l u g a r d e a l f a y e u t é c t ic o , o b e t a y e u t é c t ic o . L o s p o r c e n t a je s d e a l f a y b e t a e n la s a le a c io n e s

s ó l id a s q u e c o n t ie n e n e n t r e 7 .5 y 9 . 5 % d e a l u m i n i o c u a n d o h a n l l e g a d o a l e q u i l i b r i o a

1 0 3 8° C , p u e d e n r e p r e s e n t a r s e d ia g r a m á t ic a m e n t e c o m o l a f i g u r a 3 .8 . D e l a c u a l p u e d e

d e s p r e n d e r s e q u e , c o m o e r a d e e s p e r a r s e , l a a le a c ió n e u t é c t ic a e s tá h e c h a d e p a r t e s i g u a le s

d e la s d o s f a s e s : a l f a c o n c o n t e n id o d e 7 . 5 % d e a l u m i n i o , y b e t a c o n c o n t e n id o d e 9 . 5 % .

F i g u r a 3 .8 D ia g r a m a d e e s t im a c ió n d e la c a n t id a d d e fase en b ro n c e s a l a lu m in io .

S u p o n g a m o s q u e t o m a m o s u n a p e q u e ñ a m u e s t r a d e la a le a c ió n e u t é c t ic a q u e se h a

e n f r i a d o a l a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e , se r e c a l ie n t e h a s t a 980° C y se m a n t ie n e a e s t a

t e m p e r a t u r a h a s t a q u e se h a y a a lc a n z a d o e l e q u i l i b r i o e s t r u c t u r a l . L a s p r o p o r c io n e s d e a l f a

y b e t a e n l a e s t r u c t u r a s e r á n 6 1 .6 y 3 8 .4 , r e s p e c t iv a m e n t e . S a c á n d o la a h o r a d e l h o m o t a n

r á p id a m e n t e q u e n o p ie r d a e l c a lo r a n te s d e s e r s u m e r g id a y v ig o r o s a m e n t e a g i t a d a b a jo u n

6 2

b a ñ o d e t e m p le , q u e c o n t e n g a a g u a o a c e it e . D e s p u é s d e e x a m in a r la m u e s t r a a l

m ic r o s c o p io se h a l l a r á q u e la s p r o p o r c io n e s d e a l f a y b e t a e n la e s t r u c t u r a s o n

p r á c t ic a m e n t e la s m is m a s q u e a 9 8 0° C . E s d e c i r , e l t e m p le t ie n e e l e f e c t o d e r e t e n e r l a

e s t r u c t u r a d e a lt a t e m p e r a t u r a e n la m u e s t r a t e m p la d a .

3 . 4 B r o n c e c o n 1 0 % d e a l u m i n i o

E s t a a le a c ió n , c u a n d o se e n f r í a a p a r t i r d e l e s t a d o l í q u i d o , c o m ie n z a a s o l i d i f i c a r s e

a l r e d e d o r d e lo s 1045° C y e s t o t a lm e n t e s ó l i d a a lo s 1038° C . E n t a l e s t a d o , c o n s is t e d e

g r a n o s d e b e t a , y h a b r á u n a c ie r t a t e n d e n c ia a la n u c le a c ió n , p e r o t a l e v i d e n c i a s e a n u la c o n

la in m e d ia t a a p a r ic i ó n d e a l f a e n l a e s t r u c t u r a c u a n d o la a le a c ió n l l e g a a 9 3 0 ° C , s u p o n ie n d o

q u e la a le a c ió n se e n f r í e t a n le n t a m e n t e q u e p u e d a l l e g a r a l e q u i l i b r i o a e s ta t e m p e r a t u r a . S i

é s te es e l c a s o , l a f a s e b e t a c a m b ia r á a e u t é c t o id e a lo s 565° C . E l c a m b io s e rá i s o t é r m ic o .

P o r e s to e s q u e , e n p r o d u c t o s q u e h a n s id o r o la d o s e n c a l ie n t e , se e n c u e n t r a p r e s e n t e l a f a s e

a l f a y e l e u t é c t o id e , c u a n d o s e h a n e n f r i a d o le n t a m e n t e d e s d e l a t e m p e r a t u r a d e t r a b a jo . L a s

fa s e s p r e s e n t e s e n e l e u t é c t o id e s o n l a a l f a y la s g a m m a - 2 . P u e d e e n t o n c e s c o n s t r u ir s e u n

d i a g r a m a l i n e a l s im i l a r a l a n t e r io r , d e a c u e r d o c o n e l c o n t e n id o d e a l u m i n i o ( d e s d e 9 . 4 %

h a s t a 1 5 . 6 % ) . S i la v e lo c id a d d e e n f r i a m ie n t o es s u f ic ie n t e m e n t e r á p i d o , l a e s t r u c t u r a q u e

t e n d r á l a a le a c ió n d e 1 0 % c u a n d o l l e g u e a l a t e m p e r a t u r a d e e u t é c t o id e n o c a m b ia r á

a p r e c ia b le m e n t e h a s t a la t e m p e r a t u r a a m b ie n t e . E n t o n c e s c o n s is t i r á d e g r a n o s d e a l f a y

b e t a , q u e e s l a e s t r u c t u r a q u e n o r m a lm e n t e se e n c u e n t r a e n e l b r o n c e c o n 1 0 % d e a l u m i n i o

n o r m a l i z a d o .

A s í p u e s , y c o m o e n e l c a s o d e l b r o n c e c o n 8 % d e a l u m i n i o , l a p r o p o r c ió n d e b e t a

r e t e n id a e n la e s t r u c t u r a a la t e m p e r a t u r a a m b ie n t e d e p e n d e d e l a v e lo c i d a d d e e n f r i a m ie n t o

a p a r t i r d e 565° C .

3 . 5 B r o n c e s a l a l u m i n i o ( D i a g r a m a d e f a s e s )

L a f i g u r a 3 .9 m u e s t r a l a p o r c ió n r ic a e n c o b r e d e l s is t e m a d e a le a c ió n c o b re -

a l u m i n i o . L a m á x im a s o lu b i l i d a d d e l a l u m i n i o e n la s o lu c ió n a s ó l i d a e s a p r o x im a d a m e n t e

d e l 9 . 5 % a 1 0 5 0 °F, la f a s e a s u f r e u n a r e a c c ió n e u t é c t o id e a 1 0 5 0 °F, p a r a f o r m a r l a

m e z c la ( a + yi)-

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

63

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

F i g u r a 3 .9 P o rc ió n r ic a en c o b re d e l s is te m a d e a le a c ió n c o b r e - a lu m in io

( T o m a d a d e l l ib r o M e t a l h a n d b o o k , e d . D e 1 9 4 8 , P á g . 1 1 6 0 , A m e r ic a n

S o c ie ty f o r M e t a ls , M e ta ls P a rk , O h io ) .

L a m a y o r í a d e lo s b r o n c e s a l a l u m i n i o c o m e r c ia le s c o n t ie n e n e n t r e 4 y 1 1 % d e

a l u m i n i o . A q u e l l a s a le a c io n e s q u e c o n t ie n e n h a s t a 7 . 5 % y 1 1 % d e a l u m i n i o s o n a le a c io n e s

b i f á s ic a s . O t r o s e le m e n t o s , c o m o e l h ie r r o , e l n í q u e l , e l m a n g a n e s o y e l s i l i c i o ,

f r e c u e n t e m e n t e se a ñ a d e n a lo s b r o n c e s a l a l u m i n i o . E l h ie r r o ( 0 .5 a 5 . 0 % ) in c r e m e n t a la

r e s is t e n c ia a la d u r e z a y r e f i n a e l g r a n o ; e l n í q u e l ( h a s t a 5 % ) t ie n e e l m i s m o e fe c t o q u e e l

h ie r r o , p e r o n o e s t a n e f e c t iv o ; e l s i l i c i o ( h a s t a 2 % ) m e jo r a l a m a q u i b i l i d a d ; e l m a n g a n e s o

d i s m in u y e l a f o r m a c ió n d e d e fe c t o s e n la s p ie z a s f u n d id a s a l c o m b in a r s e c o n g a s e s y

t a m b ié n m e jo r a l a r e s is t e n c ia .

L o s b r o n c e s a l a l u m i n i o u n i f á s ic o s m u e s t r a n b u e n a s p r o p ie d a d e s d e t r a b a ja d o e n

f r í o y g r a n r e s is t e n c ia , c o m b in a d o s c o n r e s is t e n c ia a l a c o r r o s ió n p o r a t a q u e a t m o s f é r ic o y

p o r a g u a . S e u t i l i z a n t u b o s p a r a c o n d e n s a d o r , p ie z a s t r a b a ja d a s e n f r í o , r e c ip ie n t e s q u e

r e s is t e n la c o r r o s ió n , t u e r c a s y t o r n i l l o s , y c u b ie r t a s d e p r o t e c c ió n e n a p l ic a c io n e s m a r in a s .

L o s b r o n c e s a y /? a l a l u m i n i o s o n in t e r e s a n t e s p o r q u e se p u e d e n t r a b a ja r

t é r m ic a m e n t e a f i n d e o b t e n e r e s t r u c t u r a s s e m e ja n t e s a a q u e l la s q u e h a y e n e l a c e r o . L a

f i g u r a 1 2 .1 5 a m u e s t r a l a e s t r u c t u r a d e a p r im a r i a y e u t é c t o id e g r a n u la r ( a + 7 2 ) ,

6 4

r e p r e s e n t a t iv a d e u n b r o n c e e n la c o n d ic ió n d e f u n d id o s in t r a t a m ie n t o t é r m ic o a l 1 0 % d e

a l u m i n i o . A l e n f r ia r s e e n u n h o r n o d e s d e e l p u n t o a r r ib a d e la t e m p e r a t u r a s e u t e c t o id e s . se

f o r m a u n a e s t r u c t u r a l a m in a r s e m e ja n t e a la p e r l i t a ( f i g . 3 .1 0 b ) . S i l a a le a c ió n b i f á s ic a se

e m p le a e n t r e 1 5 0 0 a 1 6 0 0 °F, se f o r m a r á u n a e s t r u c t u r a a c ic u la r p a r e c id a a l a m a r t e n s i t a

( f i g . 3 .1 0 c ) . L a s a le a c io n e s t e m p la d a s se r e v ie n e n e n t re 7 0 0 y 1100° F p a r a a u m e n t a r l a

r e s is t e n c ia y l a d u r e z a . L o s b r o n c e s a l a l u m i n i o t r a t a d o s t é r m ic a m e n t e se u t i l i z a n p a r a

e n g r a n e s , e je s m o t r ic e s , a le t a s , p ie z a s d e b o m b a s , c o j in e t e s , b u je s , h e r r a m ie n t a s q u e n o

f o r m e n c h is p a s y d a d o s p a r a e s t i r a m ie n t o y f o r m a d o .

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

F ig . 3 .1 0 E s tru c tu ra s de u n b ro n c e a l a lu m in io . T o d a s la s m u e s t ra s fu e ro n a ta c ad as

q u ím ic a m e n te c o n n it ra to fé r r ic o , a ) B ro n c e a l 1 0 % de a lu m in io en la c o n d ic ió n d e

f u n d id o s in t r a ta m ie n to t é rm ic o q u e m u e s t ra a p r im a r ia y e u té c to id e g r a n u la r , 7 5 0 x ; b )

b ro n c e a l a lu m in io e n f r ia d o e n h o r n o q u e m u e s t ra e u té c to id e la m in a r , 5 0 0 x ; c ) b ro n c e

a l 1 0 .7 de a lu m in io t e m p la d o q u e m u e s t ra u n a e s tru c tu ra m a r t e n s it ic a (3, lO O x (A m p c o

M e t a l , In c .) .

65

¡J E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

3 . 6 O r g a n i g r a m a d e l P r o c e s o

E n e l p r e s e n t e o r g a n i g r a m a s e d e s c r ib e la s e c u e n c ia d e lo s p a s o s a s e g u i r p a r a l l e v a r

a c a b o la o b t e n c ió n d e u n b r o n c e c o m p le j o a l a l u m i n i o d e u n a m a n e r a e f ic a z , lo s p a s o s a

s e g u i r s o n lo s s ig u ie n t e s :

P ro y e c to y d is e ñ o

D e lo s h e r ra m e n ta le s. .sfe • • _ á» .«• V 'jf,¿ C W - ' "í’■ S-Ss' •-'4Sr

O p e ra c io n e s

e v e n tu a le s

O p e ra c io n e s

a u x i l ia r e s

P r e p a r a c ió n

d e la c o q u i l la

R e c o m p o s ic ió n d e

l a fo jrm a y . d e Jos.

E n c o q u i l la

( l in g o t e r a )- ■ -:i

R e c o m p o s ic ió n d e

P re p a ra c ió n d e l

m e t a l líq u id o v '.

T r a t a m ie n to s

t é rm ic o s ,

r e c u b r im ie n t o s

Figura 3.10 Organigrama del proceso

6 6

¡3 E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

3 . 7 M o l d e o d e l a s a l e a c i o n e s d e c o b r e

1 . H e r r a m e n t a l e s ( M o d e l o s ) . - L o s m o d e lo s p a r a l a f u n d ic ió n d e a le a c io n e s d e c o b r e n o

d i f i e r e n s u s t a n c ia lm e n t e d e lo s q u e s o n e m p le a d o s p a r a la f u n d ic i ó n d e l h i e r r o ; s ó lo h a y

q u e t e n e r e n c u e n t a a l h a c e r lo s la c o n t r a c c ió n , q u e , s e g ú n la s a le a c io n e s y la s

d im e n s io n e s d e la s p ie z a s v a r ia d e l 1 0 a l 15 % y d e l e x c e s o d e m e t a l p a r a e l

m e c a n iz a d o , q u e v a r i a d e 3 a 1 0 m m y m á s , s e g ú n se t r a te d e b r o n c e s d e e s t a ñ o o d e

b r o n c e s e s p e c ia le s , c u a le s e l D e l t a y e l d e l a l u m i n i o .

S ó lo p a r a s e r ie s im p o r t a n t e s y n u m e r o s a s d e la s p ie z a s se a d o p t a l a f u n d i c i ó n e n

c o q u i l l a ; e n lo s d e m á s c a s o s se e m p le a , c o m o e n la f u n d ic i ó n d e l h ie r r o , e l m o ld e o e n

a r e n a v e r d e o e n s e c o .

2 . A r e n a s . - L a s a r e n a s d e m o ld e o e m p le a d a s e n la f u n d ic i ó n d e l c o b r e t ie n e n

c a r a c t e r í s t ic a s l i g e r a m e n t e d is t in t a s d e la s e m p le a d a s e n la f u n d ic i ó n d e l h ie r r o . E n

e f e c t o , se le s e x i g e m e n o r r e f r a c t a r ie d a d , p o r m á s b a ja la t e m p e r a t u r a d e c o l a d a d e la s

a le a c io n e s d e c o b r e , p e r o m a y o r f i n u r a , p o r q u e , t e n ie n d o m á s f l u i d e z , e s ta s a le a c io n e s

t ie n d e n a p e n e t r a r e n t r e lo s g r a n o s d e l a a r e n a y h a c e n d i f í c i l l a l im p i e z a d e la s p ie z a s , a

la s q u e d a n u n a s u p e r f ic ie r u g o s a , d e f e c t o q u e se l l a m a e m b r o n z a m ie n t o .

3 . C o r a z o n e s ( M a c h o s ) . - L o s m a c h o s p u e d e n h a c e r s e c o n a r e n a s i l í c e a a g l o m e r a d a , p e r o

e n c u a n t o s u s d im e n s io n e s y f o r m a lo p e r m i t a n e s m e jo r h a c e r lo s c o n l a m i s m a a r e n a

e m p le a d a e n e l m o ld e o , p a r a e v it a r e l p e l i g r o , m a y o r e n la s a r e n a s s i l í c e a s q u e e n la s

a r c i l l o s a s , d e l e m b r o n z a m ie n t o .

4 . S e c a d o . - U n a v e z t e r m in a d o e l m o l d e o , s e e s p o lv o r e a n lo s m o ld e s c o n n e g r o m in e r a l

s e c o s i se t r a t a d e a r e n a e n v e r d e , o se b a r n iz a c o n u n a s u s p e n s ió n d e p l o m b a g i n a e n

a g u a , a r te s d e l s e c a d o s i se t ra ta d e a r e n a e n s e c o . E l s e c a d o d e lo s m o ld e s se h a c e e n

e s t u fa s i g u a le s a la s d e la s f u n d ic io n e s d e h ie r r o , a u n a t e m p e r a t u r a d e 2 0 0 - 2 2 0 °C.

5 . B e b e d e r o s ( C o l a d a s ) y c a r g a d o r e s ( m a z a r o t a s ) . - L o s d is p o s i t i v o s d e c o la d a a e m p le a r

e n l a f u n d ic i ó n d e l b r o n c e n o d i f i e r e n d e lo s e m p le a d o s e n l a f u n d ic i ó n d e l h i e r r o ; p e r o

se p r e f ie r e n lo s d e f o r m a d e s i f ó n ; C o n v ie n e r e c o r d a r a q u í q u e m a y o r f l u i d e z d e l m e t a l

r e q u ie r e c a n a le s y e n t r a d a s m e n o s a n c h o s “ r e n d im ie n t o ” ( Y i e l d ) .

67

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

D e b i d o a q u e la s p ie z a s d e b r o n c e s o n a m e n u d o d e p e q u e ñ a s d im e n s io n e s , s e

a c o s t u m b r a m o ld e a r v a r io s m o d e lo s e n u n a s o la c a ja , l i g á n d o l o s t o d o s c o n u n a e n t r a d a a l

b e b e d e r o c e n t r a l , c o m o p o r l o d e m á s se a c o s t u m b r a h a c e r c o n la s p ie z a s p e q u e ñ a s d e

f u n d ic i ó n d e h ie r r o .

C u a n d o la s c a ja s a d e m á s d e p e q u e ñ a s s o n b a ja s ( 7 0 - 1 0 0 m m c a d a m e d ia c a ja ) , s e p o n e n

e n t r e d o s p la n c h a s m e t á l ic a s u n id a s p o r t ir a n t e s p a r a f o r m a r u n a u n i d a d , h o r i z o n t a l ( c o la d a

e n p r e n s a ) o v e r t ic a l ( c o la d a e n e s c a le r a ) .

S i se t r a t a , e n c a m b io , d e l a f u n d ic i ó n d e la t o n e s e s p e c ia le s y d e b r o n c e s d e

a l u m i n i o , h a y q u e t o m a r p r e c a u c io n e s e s p e c ia le s p a r a c o n s e g u i r p ie z a s l im p i a s y s in

r e c h u p e s ; y a e n e l m o d e lo d e b e n s e r p r e v is t o s c a r g a d o r e s m á s a b u n d a n t e s ; e l b e b e d e r o s e

h a r á s ie m p r e e n s i f ó n , n o d i r e c t o , s in o in t e r p o n ie n d o e n t r e é s te y l a p ie z a u n a t r a m p a p a r a

la s e s c o r ia s , d o n d e e l m e t a l p u e d e d e t e n e r s e y e n t r a r l u e g o e n e l m o ld e c o n l a m í n im a

v e lo c id a d p o s ib le . E n e l c a s o d e q u e l a p ie z a f u e s e m u y a l t a , y s ie m p r e c o n e l m i s m o f i n ,

c o n v ie n e q u e e l b e b e d e r o s e a p a r t id o e n d o s o t re s p a r t e s : t o d a a g i t a c ió n y t u r b u le n c ia d e l

m e t a l p r o v o c a l a f o r m a c ió n d e p e l í c u la s d e ó x i d o q u e v a n a f i j a r s e e n l a s u p e r f ic ie d e l

m o ld e . D o n d e se d e n g r a n d e s e s p e s o r e s se p r o v e e n a b u n d a n t e m e n t e la s m a z a r o t a s ,

m ie n t r a s e n lo s p u n t o s d e d i f í c i l a l im e n t a c ió n h a y q u e d is p o n e r c o q u i l l a s y e n f r ia d o r e s

a d e c u a d o s .

6 . A c a b a d o . - F u n d id a s la s p ie z a s , é s ta s s o n s a c a d a s d e la s c a ja s p a r a s e r r e b a r b a d a s ,

o p e r a c ió n q u e p u e d e r e a l iz a r s e c o n c o r t a f r í o s a m a n o , o m á s r á p id a m e n t e c o n

h e r r a m ie n t a s n e u m á t ic a s , c o m o se h a c e e n l a f u n d ic i ó n d e l h ie r r o , y e m p le a n d o ,

p a r t ic u la r m e n t e s i se t r a t a d e p ie z a s d e p e q u e ñ a s d im e n s io n e s y c o n b e b e d e r o s y

c a r g a d o r e s n o m u y g r a n d e s , t i je r a s c o r t a b e b e d e r o s y s ie r r a s d e c in t a o c ir c u la r e s h e c h a s

a p r o p ó s i t o .

E l a c a b a d o d e la s p ie z a s p u e d e h a c e r s e c o n l a m u e la o l a l i m a e n 1 < q u e se r e f ie r e a

l a r e b a b a , y c o n e l c h o r r o d e a r e n a , e m p le a n d o a r e n a s i l í c e a f i n a p a r a n o a t a c a r m u y

p r o f u n d a m e n t e l a s u p e r f ic ie d e la p ie z a , o c o n c e p i l l o d u r o p a r a e l im i n a r la s ú l t im a s t r a z a s

d e a r e n a .

68

ü E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

3 .8 . D e s a r r o l l o e x p e r i m e n t a l ( F u n d i c i ó n )

3 . 8 . 1 C o n s i d e r a c i o n e s T e ó r i c a s

S e le s d a e l n o m b r e d e b r o n c e s a l a l u m i n i o a la s a le a c io n e s d e c o b r e q u e c o n t ie n e n

h a s t a e l 15 % d e e s te m a t e r ia l , a d e m á s , d iv e r s a s c a n t id a d e s d e h ie r r o , n í q u e l m a n g a n e s o ,

s i l i c i o y r a r a v e z e s t a ñ o .

E n e l d i a g r a m a d e fa s e s p u e d e n id e n t i f ic a r s e c la r a m e n t e e n lo s g r u p o s d e

a le a c io n e s , m o n o f á s ic a s y b i f á s ic a s .

L a s a le a c io n e s m o n o f á s ic a s se e m p le a n in d u s t r ia lm e n t e e n la f a b r ic a c ió n d e l á m i n a ,

s o le r a s , b a r r a s , a l a m b r e y t u b o , se t r a b a ja n e n c a l ie n t e a t e m p e r a t u r a s c e r c a n a s a 7 3 0 °C,

c o n t e m p e r a t u r a s m e n o r e s , d e l o r d e n d e 6 7 5 °C e s ta s e n d u r e c e n .

L a s a le a c io n e s b i f á s ic a s se e m p le a n e n p ie z a s f u n d id a s , b a r r a s f u n d id a s y f o r j a d a s .

L a m ic r o e s t r u c t u r a d e la s f u n d ic io n e s q u e c o n t ie n e n d o s f a s e s l a a l f a y l a b e t a .

D e e l la s l a f a s e b e t a e s u n a s o lu c ió n s ó l i d a d e a l u m i n i o y c o b r e c o n m a t r i z c ú b ic a d e

c u e r p o c e n t r a d o . L a s a le a c io n e s c o m e r c ia le s se m a n e ja n d e l o r d e n d e l 4 % a l 1 2 %.

I. P r e p a r a r c u p r o a l u m in i o c o n e l s ig u ie n t e a n á l i s i s q u í m ic o .

T a m a ñ o d e l a c a r g a : 1 5 k g .

T a b la 3 .1 P o rc e n ta je s d e e le m e n to s d e a le a c ió n p a ra p r e p a r a r e l c u p r o - a lu m in io .

E le m e n t o C u A I . F e N i M n O b s e r v a c io n e s

% 7 9 % 1 0 .5 % 4 . 0 % 4 .5 % 2 . 0 % vi"

K g 1 1 .8 5 0 1 .5 7 5 0.600 0 .6 7 5 0 .3 0 0 -

A l- F e

7 0 - 3 0- 1 .4 0 0 0 .6 0 0 - - 2 .0 0 0

C u - N i

5 0 - 5 00 .6 7 5 - - 0 .6 7 5 - 1 .3 5 0

A l- C u

8 0 - 2 00 .4 3 7 0 .1 7 5 - - - 0 .2 1 8

C u - M n

7 0 - 3 00 .7 0 0 - - - - 1 .0 0 0

T o t a l 1 1 .8 5 0 1 .5 7 5 0 .6 0 0 0 .6 7 5 0 .3 0 0 1 5 .0 0 !

6 9

E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

L e y d e la s c u p r o a le a c io n e s y a l u m i n i o a le a c ió n :

I .- A l- F e 7 0 - 3 0

I I .- C u - N i 5 0 - 5 0

I I I . - C u - M n 7 0 - 3 0

IV .- A l- C u 8 0 - 2 0

II - H e c h o e l c á lc u lo , p r o c e d e r a e n c e n d e r e l h o r n o , p r e v ia r e v i s i ó n d e l c r is o l- m a n e r a l y

t e n a z a s .

3 . 8 . 2 F u s i ó n ( l i n e a m i e n t o )

1 . P r e c a le n t a r e l c r is o l y a g r e g a r l i g a s m a d r e d e C u - A l y C u - F e ó C u - F e - A l .

1 2 0 0 °C s ie m p r e c o n c o b e r t u r a d e c a r b ó n m a d e r a .

3 . S e p u e d e d e s o x id a r , s i a s í se c o n s id e r a n e c e s a r io , r e t i r a r t o d a l a e s c o r ia c o n e l c a r b ó n

p o n ie n d o a l a c a r g a C u - M n 0 . 5 % M n p a r a q u e n o p e r d a m o s a l u m i n i o p o r e l c o b r e

o x i d a d o .

4 . U n a v e z d e s o x id a d o , a g r e g a r e l a l u m i n i o q u e f a l t a c o m o C u - A l e n s e r ie s p e q u e ñ a s .

5 . N o p o n e r n i n g ú n f u n d e n t e y a q u e e l a l u m i n i o a l o x id a r s e f o r m a r á u n a c a r a p r o t e c t o r a

q u e im p e d i r á e l p a s o d e lo s g a s e s ( H 2 ) a l m e t a l f u n d i d o .

6 . E l a l u m i n i o a l o x id a r s e f o r m a r á u n a c a p a q u e n o d e ja r á p a s a r g a s e s d e c o m b u s t ió n a l

m e t a l f u n d i d o . S i p o n e m o s f u n d e n t e la c a p a d e a l ú m in a se d is u e lv e y l a c a r g a s e

g a s i f i c a .

7 . Y a p a r a v a c ia r se l im p i a e l c r is o l y se p o n e a r e n a s í l ic a ( s e c a ) s o la m e n t e p a r a r e t i r a r l a

e s c o r ia s in d e m a s ia d o a r r a s t r e d e m e t a l .

8 . S e c h e c a t e m p e r a t u r a y s e s a c a u n a p r o b e t a e n a r e n a p a r a s a b e r s u g r a d o d e

g a s i f i c a c ió n . S i n o h a y g a s se v a c í a n p ie z a s .

9 . S i h a y g a s se d e s g a s i f ic a r á c o n N 2 s e c o ó c o n u n c a r b o n a t o .

2 . F u n d i r c o n f l a m a l i g e r a m e n t e o x id a n t e y l o m á s r á p id o p o s i b l e s u b i r l a t e m p e r a t u r a a

70

J3 E S I Q I E - I P N Desarrollo experimental

3 . 8 . 3 C o n t r o l d e l c o n t e n i d o d e A l u m i n i o

S i e l c o n t r o l d e l p o r c e n t a je d e a l u m i n i o d e p e n d e la m a y o r p a r t e d e la s p r o p ie d a d e s

f í s ic a s y m e c á n ic a s d e l a a le a c ió n e s im p o r t a n t e e n t o n c e s c o n o c e r c u a l e s s u p o r c e n t a je d e

c o la r p ie z a s . E s t o se l o g r a c o n v a r io s m é t o d o s d e lo s c u a le s t r a t a r e m o s d o s :

a ) P o r d u r e z a .

b ) P o r a n á l i s i s t é r m ic o .

D e s c r ip c ió n d e lo s m é t o d o s :

a ) P o r d u r e z a .

L a d u r e z a e s ta e n r a z ó n d i r e c t a d e l c o n t e n id o d e a l u m i n i o .

b ) P o r a n á l i s i s t é r m ic o .

C u r v a s T e m p e r a t u r a - T ie m p o .

C u r v a s d e E n f r i a m ie n t o y T r a n s f o r m a c ió n .

S e v a c ió u n m o ld e d e p r o b e t a s p a r a r e s is t e n c ia a l a t r a c c ió n . E l r e s u lt a d o o b t e n id o

f u e d e 5 5 .0 0 0 L b s . Y l a d u r e z a d e la m i s m a se e s t im ó e n 1 8 0 H N B (H a r d N u m b e r Brinell).

E l a n á l is is q u í m ic o q u e d ó d e l a s ig u ie n t e m a n e r a :

• A l u m i n i o 9 . 5 %

• F e 3 . 9 %

• M n 2 . 1 %

• C u a l b a la n c e

71

E S I Q I E - I P N Discusión de resultados

I V D i s c u s i ó n d e r e s u l t a d o s

1 . S e c o m p r o b ó e l in c r e m e n t o d e r e s is t e n c ia a l a t r a c c ió n .

2 . A l s e r s o m e t id o d u r a n t e u n m e s a u n a p r u e b a e n s a lm u e r a , n o m o s t r ó i n d i c i o s

s i g n i f i c a t i v o s d e c o r r o s ió n .

3 . R e s u l t ó s e r m u y e f ic ie n t e e l f u n d i r e s te m a t e r ia l b a jo u n a m a r c h a r e d u c t o r a , p o r s u

e c o n o m í a y f á c i l l o g r ó d e la m e t a e s t a b le c id a .

4 . S e d e m o s t r ó c a b a lm e n t e s u p r o p ie d a d a n t i- c h is p a .

5 . S u p e s o e s p e c í f ic o f u e d e 8 .2 m u c h o m e n o r q u e e l c o b r e q u e e s d e 8 .9 .

D e l o a n t e r io r m e n c io n o la s s ig u ie n t e s c a r a c t e r í s t ic a s c o m p r o b a d a s :

• C o lo r

• R e s is t e n c ia a l m a n c h a d o y a la c o r r o s ió n e n m e d io s a l a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e .

• R e s is t e n c ia a l a o x i d a c ió n y f o r m a c ió n d e c a p a , y c o n s id e r a b le m e n t e r e t e n c ió n

d e s u r e s is t e n c ia , a u n a 3 5 0° C .

• R e s is t e n c ia a l d e s g a s t e .

• C a r a c t e r í s t ic a s a n t i- c h is p a .

• M e n o r d e n s id a d q u e e l c o b r e .

72

M E S I Q I E - I P N Conclusiones

C o n c l u s i o n e s

D e r iv a d o d e l d e s a r r o l lo e x p e r im e n t a l se p u d o c o m p r o b a r l a g r a n im p o r t a n c ia q u e

r e v is t e l a a le a c ió n c o b r e a l u m i n i o , e n la e le v a c ió n d e la s p r o p ie d a d e s m e c á n ic a s y d e

r e s is t e n c ia a l d e s g a s t e y a l a c o r r o s ió n , q u e p e r m it e n r e c o m e n d a r l a o b t e n c ió n d e p a r t e s y

c o m p o n e n t e s d e s is t e m a s e x p u e s t o s a a m b ie n t e s c o n a lt o s í n d ic e s d e c o r r o s ió n .

P o r o t r a p a r t e s u m e n o r p e s o e s p e c í f ic o , le p e r m it e f o r m a r p a r t e d e la c o m p le j i d a d

d e l a in d u s t r ia d e l t r a n s p o r t e m a r í t im o , q u e f a c i l i t a d i s m i n u i r lo s v a lo r e s d e p e s o m u e r t o y

t r a n s f o r m a r lo s e n f le t e ú t i l , c o n e l l o se a c e r c a a l c u m p l im i e n t o d e lo s o b je t iv o s a m b ie n t a le s

d e la a c t u a l id a d .

E l c o n o c im ie n t o d e l a c a n t id a d d e c a lo r n e c e s a r io p a r a f u n d i r u n m e t a l y c o m o

c o n s e c u e n c ia d e l a c a n t id a d d e c o m b u s t ib le n e c e s a r io p a r a e l m i s m o p r o p ó s i t o , e s

im p o r t a n t e p o r q u e a p a r t i r d e e l se p o d r á d e t e r m in a r c o n m a y o r p r e c is ió n , e l c o s t o q u e

im p l i c a f u n d i r c ie r t o m e t a l e n h o r n o s d e c r i s o l . C la r o t o m a n d o e n c u e n t a o t r o t ip o d e g a s t o s

in h e r e n t e s d e l p r o c e s o , c o m o s o n ; u s o d e m a t e r ia le s d e s g a s i f ic a n t e s , d e s o x id a n t e s ,

f u n d e n t e s , e tc . p o r q u e e n la a c t u a l id a d e s d e v a lo r e s t r a t é g ic o e l u s o r a c io n a l d e l a e n e r g í a .

E n la a le a c ió n b r o n c e a l a l u m i n i o , lo s e le m e n t o s :

• E l a l u m i n i o a u m e n t a l a t r a c c ió n y e l l í m i t e e lá s t ic o e n d e t r im e n t o d e l a l a r g a m ie n t o .

• E l h ie iT O e s u n a f i n a d o r d e g r a n o y a u m e n t a la s p r o p ie d a d e s m e c á n ic a s .

• E l n í q u e l a f i n a e l g r a n o , a u m e n t a l a s o l u b i l i d a d d e l h ie r r o m e jo r a n d o la s

p r o p ie d a d e s m e c á n ic a s .

• E l z i n c , e n p o r c e n t a je s m a y o r e s a 0 . 7 5 % , a fe c t a la r e s is t e n c ia a l a c o r r o s ió n .

• E l p l o m o , m e n o r a 2 % m e jo r a la s p r o p ie d a d e s d e f r i c c ió n y m a q u i n a b i l i d a d , a u n q u e

d e c r e c e e l a l a r g a m ie n t o y la r e s is t e n c ia a l im p a c t o .

73

E S I Q I E - I P N G l o s a r i o

G l o s a r i o

A l e a c i ó n . S u s t a n c ia c o n p r o p ie d a d e s m e t á l ic a s y c o m p u e s t a s p o r d o s o m á s e le m e n t o s

q u í m ic o s , d e lo s c u a le s p o r lo m e n o s u n o e s u n m e t a l e le m e n t a l .

binaria. A le a c ió n q u e c o n t ie n e d o s e le m e n t o s c o m p o n e n t e s .

Elementos de. E le m e n t o a g r e g a d o a u n m e t a l p a r a e f e c t u a r c a m b io s e n la s p r o p ie d a d e s

y q u e p e r t e n e c e d e n t r o d e u n m e t a l .

Hipereutéctica. C u a lq u ie r a le a c ió n b i n a r i a c u y a c o m p o s ic ió n e s tá a l a d e r e c h a d e l

e u t é c t ic o e n u n d ia g r a m a d e e q u i l i b r i o y q u e c o n t ie n e a l g u n a e s t r u c t u r a e u t é c t ic a .

Hipoeutéctica. C u a lq u ie r a le a c ió n b i n a r i a c u y a c o m p o s ic ió n e s tá a l a i z q u ie r d a d e l

e u t é c t ic o e n u n d ia g r a m a d e e q u i l i b r i o y q u e c o n t ie n e a l g u n a e s t r u c t u r a e u t é c t ic a .

A n á l i s i s t é r m ic o . M é t o d o p a r a d e t e r m in a r t r a n s f o r m a c io n e s e n u n m e t a l , s e ñ a la n d o la s

t e m p e r a t u r a s e n lo s q u e o c u r r e n lo s a r r e s t o s t é r m ic o s . E s t o s a r r e s t o s se m a n i f ie s t a n

m e d ia n t e c a m b io s d e p e n d ie n t e d e la s c u r v a s d e c a le n t a m ie n t o y e n f r i a m ie n t o

g r a f ic a d a s o m e c á n ic a m e n t e t r a z a d a s . C u a n d o t a le s d a t o s se o b t ie n e n b a jo c o n d ic io n e s

d e c a le n t a m ie n t o y e n f r i a m ie n t o p r ó x im a s a l e q u i l i b r i o , e l m é t o d o se e m p le a p a r a

d e t e r m in a r c ie r t a s t e m p e r a t u r a s c r í t ic a s r e q u e r id a s p a r a c o n s t r u i r d ia g r a m a s d e

e q u i l i b r i o .

C o r r o s i ó n . D e t e r io r a c ió n d e u n m e t a l m e d ia n t e r e a c c ió n q u í m ic a o e le c t r o q u í m ic a c o n s u

a m b ie n t e .

Anódica. D e s in t e g r a c ió n d e u n m e t a l q u e a c t ú a c o m o á n o d o .

Electroquímica. C o r r o s ió n q u e o c u r r e c u a n d o l a c o r r ie n t e f l u y e e n t r e á r e a s c a t ó d ic a s y

a n ó d ic a s e n s u p e r f ic ie s m e t á l ic a s .

Esfuerzo de. P r e s e n c ia d e f is u r a s q u e r e s u l t a n d e e s fu e r z o s r e p e t id o s o f lu c t u a n t e s e n u n

a m b ie n t e c o r r o s iv o , c a r a c t e r iz a d o p o r u n a v i d a m e n o r q u e l a q u e s e o b t e n d r í a c o m o

r e s u l t a d o d e e s fu e r z o s r e p e t id o s o f lu c t u a n t e s s o lo s o d e l a m b ie n t e c o r r o s iv o s o lo .

Galvánica. C o r r o s ió n a s o c ia d a c o n l a c o r r ie n t e d e u n a c e ld a g a l v á n ic a q u e c o n s t a d e

d o s c o n d u c t o r e s n o s e m e ja n t e s e n u n e le c t r o l i t o o d e d o s c o n d u c t o r e s s e m e ja n t e s e n

e le c t r ó l i t o s n o s e m e ja n t e s . D o n d e lo s m e t a le s n o s e m e ja n t e s e s t á n e n c o n t a c t o , l a

r e a c c ió n s e m e ja n t e es r e f e r id a c o m o u n a a c c ió n p a r .

Por grieta. T i p o d e c o r r o s ió n p o r c o n c e n t r a c ió n d e c e ld a , c o r r o s ió n d e u n m e t a l q u e e s

c a u s a d a p o r l a c o n c e n t r a c ió n d e s a le s d is u e l t a s , io n e s d e m e t a l , o x í g e n o u o t r o s g a s e s o

s im i l a r e s , e n g r ie t a s o c a v id a d e s le j a n a s d e l f l u j o p r i n c i p a l d e f l u i d o , c o n a p a r ic i ó n d e

p e q u e ñ o s a g u je r o s s u p e r f ic ia le s p r o f u n d o s .

Por rozamiento A c c ió n q u e c a u s a d a ñ o e n l a s u p e r f ic ie , e s p e c ia lm e n t e e n u n m e d io

c o r r o s iv o , c u a n d o h a y m o v im ie n t o r e la t i v o e n t r e s u p e r f ic ie s s ó l i d a s e n c o n t a c t o b a jo

p r e s ió n .

Subsuperficial. F o r m a c ió n d e p a r t í c u la s a is la d a s d e p r o d u c t o s d e c o r r o s ió n d e b a jo d e l a

s u p e r f ic ie d e l m e t a l . E s t a r e s u lt a d e la r e a c c ió n p r e f e r e n c ia l d e c ie r t o s c o n s t it u y e n t e s d e

a le a c ió n m e d ia n t e d i f u s i ó n h a c ia a d e n t r o d e o x í g e n o , n i t r ó g e n o y a z u f r e .

C r is t a l . S ó l i d o c o m p u e s t o d e á t o m o s , io n e s o m o lé c u la s a r r e g la d o s e n u n p a t r ó n q u e e s

r e p e t i t iv o e n t re s d im e n s io n e s .

D e s o x i d a d o r . S u s t a n c ia q u e p u e d e a g r e g a r s e a l m e t a l f u n d id o p a r a e l im i n a r e l o x í g e n o

p u r o o e l o x í g e n o c o m b in a d o .

D i a g r a m a d e f a s e . L o m is m o q u e e l d i a g r a m a d e c o n s t i t u c ió n o e l d i a g r a m a d e e q u i l i b r i o .

74

E S I Q I E - I P N G l o s a r i o

D i f u s i ó n , a ) E s p a r c im ie n t o d e u n c o n s t it u y e n t e e n u n g a s . l í q u i d o o s ó l i d o , t e n d ie n t e a

u n i f o r m i z a r la c o n c e n t r a c ió n d e t o d a s la s p a r t e s , b ) M o v im ie n t o e s p o n t á n e o d e á t o m o s y

m o lé c u la s a n u e v o s s it io s d e n t r o d e u n m a t e r i a l .

Coeficiente de F a c t o r d e p r o p o r c io n a l i d a d q u e r e p r e s e n t a l a c a n t id a d e n g r a m o s d e la

s u s t a n c ia q u e se d i f u n d e d e u n a p a r t e a o t r a e n u n á r e a d e 1 c m 2 a t r a v é s d e u n g r a d ie n t e

d e c o n c e n t r a c ió n u n i t a r i o e n 1 s e g . d e t i e m p o .

D u c t i l i d a d . C a p a c id a d d e u n m a t e r ia l p a r a d e f o r m a r s e p lá s t ic a m e n t e s in f r a c t u r a r s e ,

m e d id a p o r e lo n g a c ió n o r e d u c c ió n d e á r e a e n u n a p r u e b a t e n s i l .

Falta de. F o r m a d e f r a g i l i d a d e n e l m e t a l ; s e d e s ig n a c o m o f r í a , c a l ie n t e y r o j a p a r a

i n d i c a r e l in t e r v a lo d e t e m p e r a t u r a e n q u e o c u r r e l a f r a g i l i d a d .

E n frío, falta de. C o n d ic ió n d e f r a g i l i d a d e x is t e n t e e n a l g u n o s m e t a le s a t e m p e r a t u r a s

in f e r io r e s a la r e c r is t a l i z a c ió n .

D u r e z a . R e s is t e n c ia d e l m e t a l a la d e f o r m a c ió n p lá s t ic a g e n e r a lm e n t e p o r id e n t a c ió n ; s in

e m b a r g o , e l t é r m in o p u e d e r e f e r ir s e t a m b ié n a r i g i d e z o t e m p le o a la r e s is t e n c ia a l r a y a d o ,

l a a b r a s ió n o a l c o r t e . L a d u r e z a a l a id e n t a c ió n p u e d e m e d i r s e p o r v a r ia s p r u e b a s d e

d u r e z a , c o m o B r i n e l l , R o c k w e l l , V ic k e r s o m ic r o d u r e z a .

E l a s t i c i d a d . P r o p ie d a d d e u n m a t e r ia l e n v i r t u d d e l a c u a l t ie n d e a r e c u p e r a r s u t a m a ñ o y

f o r m a o r i g i n a l e s d e s p u é s d e la d e f o r m a c ió n .

L í m i t e e lá s t ic o . E s f u e r z o m á x im o a l q u e u n m a t e r ia l p u e d e s o m e t e r s e s in q u e r e s u lt e

n i n g u n a d e f o r m a c ió n p e r m a n e n t e d e s p u é s d e l a l i b e r a c ió n c o m p le t a d e e s f u e r z o s .

E n s a y o B r i n e l l d e d u r e z a . E n s a y o p a r a d e t e r m in a r l a d u r e z a d e u n m a t e r ia l f o r z a n d o u n a

b o l a d u r a d e c a r b u r o o d e a c e r o d e d iá m e t r o e s p e c í f ic o d e n t r o d e l m a t e r i a l m e d ia n t e la

a p l i c a c ió n d e u n a c a r g a d a d a . E l r e s u lt a d o s e e x p r e s a c o m o e l n ú m e r o B r i n e l l d e d u r e z a , e l

c u a l e s e l v a l o r q u e se o b t ie n e a l d i v i d i r l a c a r g a a p l i c a d a e n k i l o g r a m o s e n t r e e l á r e a d e la

s u p e r f ic ie d e l a im p r e s ió n r e s u lt a n t e e n m i l í m e t r o s c u a d r a d o s .

E r o s i ó n . D e s t r u c c ió n d e m e t a le s o d e o t r o s m a t e r ia le s p o r l a a c c ió n a b r a s iv a d e f l u i d o s e n

m o v im ie n t o , g e n e r a lm e n t e p o r l a p r e s e n c ia d e p a r t í c u la s s ó l id a s o m a t e r ia e n s u s p e n s ió n ,

C u a n d o l a c o r r o s ió n o c u r r e s im u l t á n e a m e n t e , a m e n u d o se u t i l i z a e l t é r m in o e r o s ió n -

c o r r o s ió n .

E s c o r i a . P r o d u c t o n o m e t á l ic o r e s u lt a n t e d e l a d i s o l u c i ó n m u t u a d e f u n d e n t e e im p u r e z a s

n o m e t á l ic a s e n la s o p e r a c io n e s d e f u n d ic i ó n y r e f i n a c ió n .

E u t é c t i c o . a ) R e a c c ió n is o t é r m ic a r e v e r s ib le e n q u e u n a s o lu c ió n l í q u i d a s e c o n v ie r t e e n

d o s o m á s s ó l id o s í n t im a m e n t e m e z c la d o s a l e n f r i a r , c u y o n ú m e r o d e s ó l i d o s f o r m a d o s e s e l

m i s m o q u e e l d e c o m p o n e n t e s q u e in t e g r a n e l s is t e m a , b ) A le a c ió n q u e c o n t ie n e l a

c o m p o s ic ió n in d ic a d a p o r e l p u n t o e u t é c t ic o e n u n d ia g r a m a d e e q u i l i b r i o , c ) E s t r u c t u r a

a le a d a a b a s e d e c o n s t it u y e n t e s in t e r m e z c la d o s s ó l id o s f o r m a d o s p o r u n a r e a c c ió n e u t é c t ic a .

E u t é c t o i d e . a ) R e a c c ió n is o t é r m ic a r e v e r s ib le e n l a q u e u n a f a s e s ó l i d a ( g e n e r a lm e n t e u n a

s o lu c ió n s ó l i d a ) se c o n v ie r t e e n d o s o m á s s ó l i d o s í n t im a m e n t e m e z c la d o s a l e n f r i a r c u y o

n ú m e r o d e s ó l id o s f o r m a d o s es e l m i s m o q u e e l d e c o m p o n e n t e s e n e l s is t e m a , b ) a le a c ió n

q u e t ie n e l a c o m p o s ic ió n i n d ic a d a p o r e l p in t o e u t é c t o id e e n u n d i a g r a m a d e e q u i l i b r i o , c )

e s t r u c t u r a a le a d a d e c o n s t it u y e n t e s in t e r m e z c la d o s s ó l id o s , f o r m a d o s p o r u n a r e a c c ió n

e u t é c t o id e .

F a s e . P o r c ió n f í s ic a m e n t e h o m o g é n e a y d is t in t a d e u n s is t e m a d e u n m a t e r i a l .

Continua. E n u n a a le a c ió n o p o r c ió n q u e c o n t ie n e m á s d e u n a f a s e , l a f a s e q u e f o r m a l a

b a s e o m a t r i z e n q u e la o t r a fa s e o f a s e s e s t á n p r e s e n t e s c o m o u n id a d e s a is la d a s .

75

E S I Q I E - I P N G l o s a r i oér ias&s*.- ~<r *¡ £■ •sv»^-’n<rag?*iK^Tgreary?g-a-ag^g*refc3^.?dggiegeg^^ * < a s w « s K ? * s « s a

Intermedia E s u n a a le a c ió n o u n s is t e m a q u í m ic o , f a s e d i s t i n g u i b l e h o m o g é n e a c u y o

r a n g o d e c o m p o s ic ió n n o se e x t ie n d e a n i n g u n a d e la s c o m p o n e n t e s p u r a s d e l s is t e m a . )

Terminal S o lu c ió n s ó l i d a , r e p r e s e n t a d a p o r u n á r e a , e n c u a lq u ie r a d e lo s e x t r e m o s d e

u n s is t e m a b in a r io .

F e r r i t a . S o lu c ió n s ó l i d a d e u n o o m á s e le m e n t o s e n h ie r r o c ú b ic o c e n t r a d o e n e l c u e r p o . A

m e n o s q u e se d e s ig n e lo c o n t r a r io , e n g e n e r a l se s u p o n e q u e e l s o lu b le e s e l c a r b o n o . E n

a lg u n o s d ia g r a m a s d e e q u i l i b r i o h a y d o s r e g io n e s f e r r í t ic a s , s e p a r a d a s p o r u n á r e a

a u s t e n í t ic a . E l á r e a i n f e r i o r e s f e r r i t a a l f a , e n t a n t o q u e la s u p e r io r e s f e r r i t a d e l t a . S i n o h a y

d e s i g n a c ió n , s e s u p o n e q u e e s f e r r i t a a l f a .

Pura. F e r r i t a q u e e s tá e s t r u c t u r a lm e n t e s e p a r a d a y d i s t i n g u i b l e , c o m o l a q u e p u e d e t e n e r

l u g a r s in l a f o r m a c ió n s im u l t á n e a d e c a r b u r o c u a n d o se e n f r í a a u s t e r it a h ip o e u t e c t o id e

d e n t r o d e l in t e r v a lo s im u l t á n e a d e c a r b u r o c u a n d o se e n f r í a a u s t e n it a h ip o e u t e c t o id e

d e n t r o d e l in t e r v a lo d e t e m p e r a t u r a c r í t ic o . T a m b ié n f e r r i t a p r o e u t e c t o id e .

Ferríticas, bandas B a n d a s p a r a le la s d e f e r r i t a l i b r e a l in e a d a s e n l a d i r e c c ió n d e

t r a b a ja d o . A l g u n a s v e c e s se c it a n c o m o f a ja s f e r r í t ic a s .

F l u i d e z . C a p a c id a d d e u n m e t a l l í q u i d o p a r a m o v e r s e d e n t r o d e l a c a v id a d d e u n m o l d e y

l l e n a r l o .

I n c lu s io n e s . M a t e r ia le s n o m e t á l ic o s e n u n a m a t r i z s ó l i d a m e t á l ic a .

I d e n t a d o r “ b r a l e ” . P e n e t r a d o r d e d ia m a n t e d e f o r m a e s p e c í f ic a e s f e r o - c ó n ic a u t i l i z a d o

c o n u n p r o b a d o r R o c k w e l l d e d u r e z a p a r a m e t a le s d u r o s . E s t e p e n e t r a d o r se e m p le a p a r a la s

e s c a la s A , C , D y N .

I n d i c a c i ó n . E n u n a in s p e c c ió n n o d e s t r u c t iv a , r e s p u e s t a o e v id e n c ia d e r e s p u e s t a q u e

r e q u ie r e d e in t e r p r e t a c ió n p a r a d e t e r m in a r s u s i g n i f i c a d o .

I n o c u l a c i ó n . A d i c i ó n d e u n m a t e r ia l a l m e t a l f u n d i d o p a r a f o r m a r n ú c le o s p o r

c r i s t a l i z a c ió n .

I ó n . Á t o m o , o g r u p o d e á t o m o s , q u e h a g a n a d o o p e r d id o u n o o m á s e le c t r o n e s e x t e r io r e s y

q u e d e e s te m o d o l l e v a u n a c a r g a e lé c t r ic a , L o s io n e s p o s i t i v o s o c a t io n e s s o n d e f ic ie n t e s e n

e le c t r o n e s e x t e r io r e s , E n t a n t o q u e lo s io n e s n e g a t iv o s o a n io n e s t ie n e n e x c e s o d e

e le c t r o n e s e x t e r io r e s .

L a t ó n . A le a c ió n q u e c o n s is t e p r in c ip a lm e n t e e n c o b r e ( s u p e r io r a l 5 0 % ) y z in c , a la c u a l se

le p u e d e n a g r e g a r m e n o r e s c a n t id a d e s d e o t r o s e le m e n t o s .

L i q u i d u s . E n u n d i a g r a m a d e c o n s t i t u c ió n o d e e q u i l i b r i o , e l l u g a r g e o m é t r ic o d e t o d o s lo s

p u n t o s q u e r e p r e s e n t a n la s t e m p e r a t u r a s a la s q u e d iv e r s a s c o m p o s ic io n e s e n e l s is t e m a

e m p ie z a n a c o n g e la r a l e n f r i a r o t e r m in a n d e f u n d i r a l c a le n t a r .

M a l e a b i l i d a d . C a r a c t e r í s t ic a d e lo s m e t a le s q u e p e r m it e u n a d e f o r m a c ió n p lá s t ic a e n

c o m p r e s ió n s in r u p t u r a .

M a t r i z . F a s e o a g r e g a d o p r i n c ip a l e n q u e se in t r o d u c e o t r o c o n s t it u y e n t e .

M e t a l , a ) S u s t a n c ia q u í m ic a e le m e n t a l o p a c a y lu s t r o s a q u e e s b u e n c o n d u c t o r d e l c a lo r y

d e l a e le c t r ic id a d y , c u a n d o se h a p u l i d o , e s u n b u e n r e f le c t o r d e la l u z . L a m a y o r í a d e lo s

m e t a le s e le m e n t a le s s o n m a le a b le s , d ú c t i le s y , e n g e n e r a l , m á s p e s a d o s q u e la s o t r a s

s u s t a n c ia s e le m e n t a le s , b ) R e s p e c t o a l a e s t r u c t u r a , lo s m e t a le s p u e d e n d i s t i n g u i r s e d e lo s

n o m e t a le s p o r s u s e n la c e s a t ó m ic o s y d i s p o n i b i l i d a d d e e le c t r o n e s . L o s á t o m o s m e t á l ic o s

t ie n d e n a p e r d e r e le c t r o n e s d e la s c a p a s e x t e r io r e s , c u y o s io n e s p o s i t i v o s a s í f o r m a d o s se

m a n t ie n e n u n id o s p o r l a n u b e d e e le c t r o n e s p r o d u c id a p o r l a s e p a r a c ió n . L a c a p a c id a d d e

e s to s e le c t r o n e s l ib r e s p a r a a p o r t a r u n a c o r r ie n t e e lé c t r ic a , y e l h e c h o d e q u e l a p o t e n c ia

76

c o n d u c t o r a d i s m i n u y a c o n f o r m e la t e m p e r a t u r a a u m e n t a , e s t a b le c e u n a d e la s p r in c ip a le s

d is t in c io n e s d e u n s ó l i d o m e t á l ic o .

Base. A ) M e t a l p r e s e n t e e n la m a y o r p r o p o r c ió n e n a n a a le a c ió n ; p o r e j e m p lo , e l la t ó n es

u n a a le a c ió n d e b a s e c o b r e ; b ) m e t a l q u e se c o r t a r á o s o ld a r á , c ) d e s p u é s d e s o ld a r ,

a q u e l l a p a r t e d e l m e t a l q u e n o se f u n d ió .

B la n c o . T e r m in o g e n e r a l q u e a b a r c a u n g r u p o d e m e t a le s d e c o lo r b la n c o , d e p u n t o s d e

f u s i ó n r e la t iv a m e n t e b a jo s ( p l o m o , a n t im o n i o , b is m u t o , e s t a ñ o , c a d m io y z in c ) y d e la s

a le a c io n e s b a s a d a s e n e s to s m e t a le s .

Noble, a ) M e t a l c u y o p o t e n c ia l e s a lt a m e n t e p o s i t i v o e n r e la c ió n c o n e l e le c t r o d o d e

h i d r ó g e n o , b ) M e t a l c o n m a r c a d a r e s is t e n c ia a l a r e a c c ió n q u í m ic a , s o b r e t o d o a la

o x i d a c ió n y a l a s o lu c ió n p o r á c id o s in o r g á n ic o s . E l t é r m in o se u t i l i z a a m e n u d o c o m o

s i n ó n im o d e m e t a l p r e c io s o .

Refractario M e t a l c o n u n p u n t o d e f u s ió n e x t r e m a d a m e n t e a l t o . E n e l s e n t id o a m p l i o ,

s e r e f ie r e a m e t a le s c o n p u n t o s d e f u s i ó n p o r e n c im a d e l in t e r v a lo d e l h ie r r o , e l c o b a l t o

y e l n í q u e l .

M e t a l o g r a f í a . C ie n c ia q u e e s t u d ia l a c o n s t i t u c ió n y e s t r u c t u r a d e m e t a le s y a le a c io n e s

r e v e la d a s y a s e a a s im p l e v is t a o p o r t a le s h e r r a m ie n t a s , c o m o a m p l i f i c a c i ó n d e b a j a

r e s o lu c ió n , m ic r o s c o p io ó p t ic o , m ic r o s c o p io d e e le c t r o n e s , y t é c n ic a s d e d i f r a c c ió n o r a y o s

X .

M i c r o e s t r u c t u r a . E s t r u c t u r a d e m e t a le s p u l i d o s y a t a c a d o s q u í m ic a m e n t e , M o l d e

p e r m a n e n t e . M o l d e d e m e t a l ( d is t in t o d e l m o ld e d e l i n g o t e ) d e d o s o m á s p ie z a s q u e se

u t i l i z a r e p e t id a m e n t e p a r a p r o d u c i r m u c h a s p ie z a s f u n d id a s d e l a m is m a f o r m a . E l m e t a l

l í q u i d o s e v a c í a e n é l p o r g r a v e d a d .

O x i d a c i ó n . R e a c c ió n e n l a q u e e x is t e u n in c r e m e n t o e n v a le n c ia r e s u lt a n t e d e u n a p é r d id a

d e e le c t r o n e s .

P e r i t é c t ic o . R e a c c ió n is o t é r m ic a r e v e r s ib le e n l a q u e u n a fa s e l í q u i d a r e a c c io n a c o n u n a

fa s e s ó l i d a p a r a p r o d u c i r o t r a fa s e s ó l i d a a l e n f r ia r .

P e r i t e c t o i d e . R e a c c ió n is o t é r m ic a r e v e r s ib le e n l a q u e u n a fa s e s ó l id a r e a c c io n a c o n u n a

s e g u n d a fa s e s ó l i d a p a r a p r o d u c i r a ú n u n a t e r c e r a f a s e s ó l i d a a l e n f r ia r .

P o r c e n t a j e a t ó m ic o . N ú m e r o d e á t o m o s d e u n e le m e n t o d a d o e n u n t o t a l d e 1 0 0 á t o m o s

r e p r e s e n t a t iv o s d e u n a s u s t a n c ia ; a m e n u d o s e e s c r ib e c o m o p / a (a / o ) .

P o r o s i d a d . F in o s o r i f i c i o s o p o r o s d e n t r o d e u n m e t a l .

P r e c a l e n t a m ie n t o . C a le n t a m ie n t o p r e v io a u n t r a t a m ie n t o t é r m ic o o m e c á n ic o . E n a c e r o

p a r a h e r r a m ie n t a s , c a le n t a n d o a u n a t e m p e r a t u r a in t e r m e d ia in m e d ia t a m e n t e a n te s d e

a u s t e n iz a d o f i n a l . P a r a a lg u n a s a le a c io n e s n o f e r r o s a s , c a le n t a n d o a u n a a lt a t e m p e r a t u r a

p o r l a r g o t i e m p o , a f i n d e h o m o g e n iz a r l a e s t r u c t u r a a n te s d e l t r a b a ja d o .

P u n t o c r i t i c o , a ) T e m p e r a t u r a o p r e s ió n a q u e o c u r r e u n c a m b io d e e s t r u c t u r a c r i s t a l i n a ,

fa s e o p r o p ie d a d e s f í s ic a s . I g u a l q u e l a t e m p e r a t u r a d e t r a n s f o r m a c ió n , b ) e n u n d i a g r a m a

d e e q u i l i b r i o , e s e v a lo r e s p e c í f ic o d e c o m p o s ic ió n , t e m p e r a t u r a y p r e s ió n , o c o m b in a c io n e s

d e é s to s , e n e l q u e la s f a s e s d e u n s is t e m a h e t e r o g é n e o e s tá n e n e q u i l i b r i o .

S o l i d u s . E n u n d ia g r a m a d e c o n s t i t u c ió n o d e e q u i l i b r i o , l u g a r g e o m é t r ic o d e t o d o s lo s

p u n t o s q u e r e p r e s e n t a n la s t e m p e r a t u r a s a la s c u a le s d iv e r s a s c o m p o s ic io n e s t e r m in a n d e

c o n g e la r a l e n f r i a r o e m p ie z a n a f u n d i r a l c a le n t a r .

T r a n s f o r m a c i ó n i s o t é r m ic a . C a m b io d e f a s e a c u a lq u ie r t e m p e r a t u r a c o n s t a n t e .

77

ESIQIE-IPN Bibliografía

B i b l i o g r a f í a

1 . A n d ió n U z , F r a n c is c o . “ L o s b ro n c e s a l a lu m in io , su c o m p o r t a m ie n t o y

a p l ic a c io n e s " M e t a lú r g ic a A lm e n a , S .A . d e C .V .

IV C o n g r e s o N a c io n a l y E x p o s ic ió n d e la In d u s t r ia d e la F u n d ic ió n .

S o c ie d a d M e x ic a n a d e F u n d id o r e s , A .C .

2. R o a s t , H a r o ld J. “ C ast B r o n z e “T h e A m e r ic a n S o c ie ty f o r M e t a ls ,

C le v e la n d , O h io . 1 98 3

3 . F l in n , R ic h a r d A ." F u n d a m e n t á is o f M e t a l C a s t in g ” U n iv e r s id a d d e

M ic h ig a n . E d ic ió n A d d is o n - W e s le y , P u b l is h in g C o m p a n y , In c . 1 9 7 3

4. C a p e l lo , E d o a r d o " T e c n o lo g ía d e la F u n d ic ió n "

E d it o r ia l G u s t a v o G i l i , S .A . 1994

5. H ig g in s , R a y m o n d “ In g e n ie r í a M e t a lú r g ic a "

T o m o I M e t a lu r g ia F ís ic a A p l ic a d a ”

C o m p a ñ í a E d i t o r ia l C o n t in e n t a l . S .A . 1 9 8 5

6 . M e t a ls H a n d b o o k . A m e r ic a n S o c ie t y f o r M e t a ls .

C le v e la n d , O h io , U S A . 1 9 8 6

7 . S y d n e y H . A v n e r , “ In t r o d u c c ió n a la m e t a lu r g ia f ís ic a "

E d . M c G r a w - F l i l l . 1 9 9 6 . P .P . 4 7 2 - 4 7 3

8 . A n t o n io R o m e r o S e r ra n o “A p u n t e s d e T e r m o d in á m ic a I"

E S IQ IE - IP N . 1 9 9 9 . P .P . 8 2 - 8 4

9. G o n z á le z S a a v e d r a . S e r g io E m i l i o . E t a l . C u r s o 0 0 3 “ C o b r e y a le a c io n e s

1 9 7 5 , S .M .F .

78