UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

PROF: ING. ENCARNACION V. SANCHEZ CURIvicsancu5@yahoo.es

ALEACION

Producto → unión de dos o más elementos químicos → carácter metálicos

Los elementos deben ser totalmente miscibles en estado líquido.

El producto resultante tenga la mayoría de enlaces metálicos.

Forman una misma red cristalina.

DIAGRAMA DE FASES• Son representaciones gráficas

temperatura vs. composición a presión constante.

• Los diagramas de fases se construyen a partir de datos experimentales de Análisis Térmico diferencial (ATD), observación metalográfica y difracción de rayos X.

• Fase → parte homogénea del mismo que difiere de los demás en su composición, estado o estructura.

Diagrama de fases binario• Una aleación de cobre-níquel contiene 47% en peso de Cu y 53% en

peso de Ni y esta a 1300ºC utilizando la figura:

• ¿Cuál es el porcentaje en peso de cobre en las fases sólida y liquida a esta temperatura ¿

• ¿Qué porcentaje en peso de la aleación es liquida y que porcentaje es sólida?

Regla de las FASES de gibbs

• Permite calcular el número de fases que pueden existir en equilibrio en cualquier sistema.

f =número de fases presentes en el punnto de análisis.N =grado de libertad, es decir número de variables (presión, temperatura, composición) en sistema con más de un componente.C = número de componentes del sistema.

f + N = C + 2

DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE FASES

• Aleación de dos metales.• Línea de líquidus: representa

el inicio e la solidificación y marca la transición entre la fase líquida y la fase líquida + sólida.

• Línea de solidus: representa la transición entre la fase líquida + sólido y la fase sólida.

D

α + L

Regla DE la palanca• Punto D → estado bifásico coexisten un fase sólida y una fase líquida.• Composición del sólido y líquido se determina por la regla de la

horizontal.• Determinación de las masas por la regla de la palanca:

• C0 = concentración del elemento A o B correspondiente al punto D.

• CL = concentración del líquido correspondiente al elemento A o B.

• Cα = concentración del sólido elemento A o B• Wα =tanto por uno que tenemos de masa líquida en el punto D• WL =tanto por uno que tenemos de masa sólida en el punto D.

CURVA DE ENFRIAMIENTO

• En lo metales puros y en aquellas concentraciones que den lugar a un punto eutéctico, la temperatura se ha mantenido constante hasta qu se de toda la solidificación.

ALEACIÒN• Mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con

algunos elementos no metálicos.• Se mezclan los elementos a su temperatura de fusión.

ALEACIONES FERROSAS• Tienen al hierro como su principal metal de aleación.

ALEACIONES NO FERROSAS• Son aleaciones de cualquier otro metal menos del hierro, como solvente.

Extraordinaria dureza

Alta dureza , buena resistencia mecánica

ALEACIÓN Fe – C.

HIERRO

.ACERO

Aleación de Fe y C (0,025 – 2,10)% a

temperatura ambiente

FUNDICIONES

Aleación de Fe y C (2,10 – 6,67)% a temperatura

ambiente

ACERO

Metal formado a base de hierro y aleado con carbono en una proporción entre el 0,03% y el 2% .

.

• Es la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones.

• El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas .

SIDERURGIA

Alto hornoTransforma o trabaja el mineral de hierro. Un alto horno típico → una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios.

PROCESO DE PRODUCCIÓN

FASES SÓLIDaS Y DIAGRAMA DE FASES DE CARBURO DE HIERRO

• Ferrita( α) → fase sólida intersticial de carbono en una estructura BCC. El carbono tiene una solubilidad del 0.02% a 723ºC y 0.005% a 0ºC.

• Austenita( γ) →solución sólida intersticial FCC de carbono en hierro . El carbono tiene una solubilidad máx. de 2.08% a 1148ºC y de 0.8% a 723ºC.

• Cementita( Fe2O3) → compuesto intermetálico que tiene una solubilidad insignificante y una composición de 6.67% de C y 93.33% de Fe.

• Ferrita(α): tiene una estructura BCC pero con una constante de red mas alta. La solubilidad de carbono máximo, es 0.09 a 1465ºC.

DIA

GR

AM

A

Fe -

C

FASES DE FUNDICIÓN

• Si una muestra de 0.8% de acero (eutectoide) al carbono simple se enfría a 750ºC y se mantiene así el tiempo suficiente, este se transformara en Austenita homogénea. Este proceso se conoce como Austenitizado.

• Debajo de los 723ºC la estructura eutectoide se llama perlita.• Si una muestra de carbono hipoeutectoide 0.4% se calienta a

900 ºC este se convierte en Austenita homogénea y luego se enfría se transforma en ferrita y perlita.

• El carbono en estado austenítico se enfría rápidamente hasta temperatura ambiente, en inmersión en agua su estructura de modificara de Austenita a Martensita (temple instantáneo)

REACCIÓN EUTECTOIDE

DIAGRAMA Fe -C

TIPOS DE ACERO

ACERO INOXIDABLE

• resistente a la corrosión, dado que el cromo, u otros metales que contiene, posee gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro.

• Contiene, por definición, un mínimo de 10,5% de cromo. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros elementos aleantes; los principales son el níquel y el molibdeno.

ACEROS AL CARBONO

• Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.

• Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo.

ACEROS ALEADOS

Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte.

• Son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación.

• Da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas.

LOS ACEROS DE BAJA ALEACIÓN

Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado de máquinas empleadas en diversas operaciones de fabricación. Contienen volframio, molibdeno y otros elementos de aleación, que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad

ACEROS DE HERRAMIENTAS

ALEACIONES DE ALUMINIO

• Endurecimiento por precipitación: es una dispersión densa y fina de partículas precipitadas. Estas actúan como obstáculos que se oponen al movimiento de dislocación y por lo tanto fortalecen la aleación sometida a tratamiento térmico.

• fortalecimiento por precipitación:

515ºC 130 a 190ºC.

TRATAMIENTO CALÓRICO

TEMPLADO ENVEJECIMIENTO

TRATAMIENTO TERMICO

TEMPLADO ENVEJECIMIENTO

ALEACIONES DE COBRE• Este se consigue de los sulfuros de cobre y de hierro.

Estos se consiguen a partir de un mineral de baja clasificación la cual se funden en un reverbero para producir una mata y se separan las escorias.

• El cobre aleado es un metal, que por su conductividad eléctrica se usa en la industria eléctrica. El cobre tenaz es el menos costoso de los cobres industriales se usa para producción de alambres, varillas placas y tiras.

• El cobre tenaz expuesto a hidrogeno a 850ºC durante media hora la estructura muestra huecos internos ocasionados por el vapor, lo cual hace que el cobre sea fragil.

ALEACIONES DE COBRE-ZINC

• Latones de cobre-zinc consisten con adiciones de 5 a 40% de zinc.

• La microestructura de los latones de una sola fase alfa consiste en una solución de 70% Cu y 30% Zinc , la microestructura del latón 60% Cu y 40% Zinc tiene dos fases, alfa y beta.

• Algunas cantidades de plomo se le echan a estas aleaciones para facilitar su maquinado, este se distribuye en pequeños

glóbulos.