03   aleaciones metalicas
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03 aleaciones metalicas Presentation Transcript

  • 1. ALEACIONES METALICAS• Introducción• Clasificación de las aleaciones• Metal puro• Compuestos químicos• Compuestos intersticiales• Soluciones sólidas • S. S. por sustitución • S.S intersticiales
  • 2. CLASIFICACIÓN DE LAS ALEACIONESHOMOGENEAS MONOFÁSICASMEZCLAS POLIFÁSICAS
  • 3. METALES PUROS TEn condiciones de equilibrio;presentan puntos definidos de Tm L Sfusión y congelación. t
  • 4. COMPUESTOS QUÍMICOS •Las diversas clases de átomos se combinan en proporciones definidas expresadas por fórmulas químicas.Son combinaciones •Cuando los átomos se combinande elementos con pierden en gran medida su identidad individual y sus propiedadesvalencias positivas y características.negativas. •Los compuestos tienen generalmente estructura cristalina diferente de las de sus constituyentes
  • 5. SOLUCIONES SOLIDAS SUSTITUCIONALES• Factor de tamaño relativo• Factor de estructura cristalina• Factor de afinidad química• Factor de valencia relativa
  • 6. SOLUCIONES SOLIDAS INTERSTICIALES Átomos que forman soluciones intersticiales • Hidrógeno • Boro • Carbono • Nitrógeno • Oxígeno
  • 7. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIOLas aleaciones metálicas pueden existir en varias fases • Un diagrama de fases sirve para conocer en que condiciones se encuentra la aleación bajo determinadas condiciones de presión, temperatura y composición. • En un diagrama de fases se puede encontrar gran cantidad de información. • Los diagrama de fase también se conocen como diagramas de equilibrio o constitucionales
  • 8. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
  • 9. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
  • 10. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
  • 11. EL DIAGRAMA DE EQUILIBRIOHIERRO – CARBURO DE HIERRO
  • 12. ALEACIONES HIERRO – CARBONOCEMENTITA Fórmula química Fe3C Contenido de carbono 6.7 wt% Resistencia Tensil 5000 PSI Dureza > 650 HB Estructura cristalina Ortorrombica
  • 13. ALEACIONES HIERRO – CARBONOAUSTENITA Solución sólida γ Max. Cont. de carbono 2.14 wt% Resistencia Tensil 150,000 PSI Dureza 40 HRC Alargamiento en 2 “ 10 % Estructura cristalina FCC
  • 14. ALEACIONES HIERRO – CARBONOFERRITA Solución sólida α Max. Cont. de carbono 0.0252 wt% Resistencia Tensil 40,000 PSI Dureza 90 HB Alargamiento en 2 “ 40 % Estructura cristalina BCC
  • 15. ALEACIONES HIERRO – CARBONOPERLITA Mezcla eutectoide α + Fe3C Cont. de carbono 0.76 wt % Resistencia Tensil 120,000 PSI Dureza 20 HRC Alargamiento en 2 “ 20 %
  • 16. EL ACERO MÉTODO DE MANUFACTURACLASIFICACIÓN COMPOSICIÓN QUÍMICA APLICACIÓN
  • 17. CLASIFICACION DEL ACERO DE HOGAR ABIERTO Siemens - MartinMÉTODO DEMANUFACTURA DE CONVERTIDOR ELÉCTRICOS
  • 18. CLASIFICACION DEL ACERO • De construcción ACEROS AL • De herramientas CARBONOCOMPOSICIÓNQUÍMICA ACEROS DE BAJA ALEACIÓN • De construcción ACEROS ALEADOS • De herramientas
  • 19. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACEROACEROS AL CARBONO ACEROS ALEADOS HIERRO • NÍQUEL • CROMO • MOLIBDENO CARBONO • VANADIO MANGANESO • TITANIO SILICIO • COBALTO FÓSFORO • TUNGSTENO AZUFRE
  • 20. CLASIFICACION DE LOS ACEROS AL CARBONO ACEROS EXTRA DULCES % C < 0,15 ACEROS DULCES 0,15 – 0,30 ACEROS SEMI DULCES 0,30 - 0,40 ACEROS MEDIO DUROS 0,40 – 0,60 ACEROS DUROS 0,60 – 0,80 ACEROS MUY DUROS 0,80 – 1,20
  • 21. CLASIFICACION AISI DEL ACEROAISI: American Iron and Steel Institute10XX Aceros al carbono: básicos de hogar abierto11XX Aceros al carbono: básicos de hogar abierto12XX Aceros al carbono: básicos de hogar abierto, azufre alto, fósforo alto;13XX Manganeso 1.75;31XX Níquel 1.25 y cromo 0.6033XX Níquel 3.50 y cromo 1.5040XX Molibdeno 0.20 o 0.25;41XX Cromo 0.50, 0.80 o 0.95 y molibdeno 0.12, 0.20 (> 0.30;43XX Níquel 1.83, cromo 0.50 o 0.80 y molibdeno 0.25;44XX Molibdeno 0.53;46XX Níquel 0.85 o 1.83 y molibdeno 0.20 o 0.25;47XX Níquel 1.05, cromo 0.45 y molibdeno 0.20 o 0.35;
  • 22. CLASIFICACION AISI DEL ACERO48XX Níquel 3.50 y molibdeno 0.25;50XX Cromo 0.40;51XX Cromo 0.80, 0.88, 0.93, 0.95 o 1.00;5XXXX Carbono 1.04 y cromo 1.03 o 1.45;61XX Cromo 0.60 o 0.95 y vanadio 0.13 o 0.15 mín;86XK Níquel 0.55, cromo 0.50 y molibdeno0.20;87XX Níquel 0.55, cromo 0,50 y molibdeno 0.25;88KX Níquel 0.55, cromo 0.50 y molibdeno 0.35; 92xx Silicio 2.0094BXX Níquel 0.45, cromo 0.40, molibdeno 0.12 y boro 0.005 mín.
  • 23. Clasificación UNSSerie  UNS  MetalA00001 to A99999  Aluminio y sus aleacionesC00001 to C99999 Cobre  y sus aleacionesD00001 to D99999 Aceros de características mecánicas específicasE00001 to E99999 Metales y aleaciones del grupo de las tierras  rarasF00001 to F99999 Hierro fundidos Aceros al carbono y aleados  AISI y SAE (exepto los de G00001 to G99999 herramientas)H00001 to H99999 Aceros AISI y SAE tipo H J00001 to J99999 Acerros fundidos (excepto los de herramientas)K00001 to K99999 Aceros y aleaciones ferrosas varasL00001 to L99999 Metales y aleaciones de bajo punto de fusiónM00001 to M99999 Metales y aleaciones no ferrosas variasN00001 to N99999 Níquel y sus aleacionesR00001 to R99999 Metales y aleaciones reactivas y refractarias 
  • 24. CONDICIÓN OPTIMA DE UN ACERO AL CARBONO % CARBONO MICROESTRUCTURA ÓPTIMA 0.06 – 0.20 Laminado en frío 0.20 – 0.30 Inf. 3”, Normalizado Sup. A 3” Laminado en frío 0.30 – 0.40 Recocido completo (perlita gruesa) 0.40 - 0.60 Recocido globular (esferoidita) 0.60 – 1.00 100% esferoidita ( perlita globular)
  • 25. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS FASES CONSTITUVAS DEL ACERO
  • 26. PROPIEDADES MECÁNICAS
  • 27. ACEROS ALEADOS• INTRODUCCION• PROPOSITO DE LA ALEACION• EFECTO DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIOPN EN LA FERRITA• EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION EN EL CARBURO• INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION SOBRE EL DIAGRAMA Fe-Fe3C• EFECTO SE LOS ELEMENTOS DE ALEACION EN EL REVENIDO
  • 28. POR QUE SE NECESITAN LOS ACEROS ALEADOS MÁS TEMPLABILIDAD MAYOR RESISTENCIA A TEMPERATURAS COMUNES MÁS RESISTENCIA MECÁNICA A ALTA TEMPERATURA MEJORAR LA TENACIDAD A CUALQUIER DUREZA O RESISTENCIA MÍNIMA
  • 29. POR QUE SE NECESITAN LOS ACEROS ALEADOS AUMENTAR LA RESISTENCIA AL DESGASTE AUMENTAR LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN MEJORAR LAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS
  • 30. EFECTO DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LA FERRITALOSELEMENTOS DEALEACIÓN SEDISUELVEN EN S. SÓLIDA FERRITALA FERRITA ALEADACROMO ENTUNGSTENO AUSENCIAVANADIO DEMOLIBDENO CARBONONIQUEL DUREZAMANGANESO RESISTENCIASILICIO
  • 31. EFECTO DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN EL CARBURO LOS DUREZA ELEMENTOS DE ALEACIÓN FORMAN R. DESGASTE CARBUROS SIMPLES O + COMPLEJOS CARBONO RESILIENCIA T. GRANO
  • 32. EFECTO DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LA FERRITA Y EN EL CARBURO ELEMENTO DE GRUPO 1 GRUPO 2 ALEACION DISUELTO EN COMBINADO LA FERRITA EN CARBURO NIQUEL Ni SILICIO Si ALUMINIO Al COBRE Cu MANGANESO Mn Mn CROMO Cr Cr TUNGSTENO W W MOLIBDENO Mo Mo VANADIO Va Va TITANIO Ti Ti
  • 33. INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DEALEACIÓN SOBRE EL DIAGRAMA HIERRO CARBONO
  • 34. INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DEALEACIÓN SOBRE EL DIAGRAMA HIERRO CARBONO
  • 35. INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DEALEACIÓN SOBRE EL DIAGRAMA HIERRO CARBONODiagrama Fe-C para Diagrama Fe-C parauna acero de 12 % Cr una acero de 18 % Cr
  • 36. INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN SOBRE EL DIAGRAMA HIERRO CARBONODiagrama Fe-C para unaacero de 18 % Cr, 8% Ni
  • 37. INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN SOBRE EL REVENIDO
  • 38. EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN SOBRE EL ACEROELEMENTO EFECTOSALUMINIO 1. Desoxida eficazmente 2. Restringe el crecimiento del grano 3. Facilita la nitruraciónCROMO 1. Aumenta la resistencia a la corrosión y oxidación. 2. Aumenta la templabilidad. 3. Incrementa la resistencia a alta temperatura. 4. Aumenta la resistencia a la abrasión y desgaste.
  • 39. EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN SOBRE EL ACEROELEMENTO EFECTOSCOBALTO 1. Contribuye a conservar la dureza al rojo, endureciendo la ferritaMANGANESO 1. Contrarresta la fragilidad debida al azufre. 2. Aumenta la templabilidad.MOLIBDENO 1. Eleva la temperatura de inicio del grano de austenita. 2. Profundiza el endurecimiento 3. Contrarresta la tendencia a la fragilidad por revenido 4. Aumenta la resistencia a alta temperatura 5. Mejora la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables 6. Forma partículas resistentes a la abrasión
  • 40. EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN SOBRE EL ACEROELEMENTO EFECTOSNIQUEL 1. Aumenta la resistencia de los aceros. 2. Hace tenaces los aceros ferrítico – perlíticos 3. Austeniza las aleaciones de hierro con alto cromo.SILICIO 1. Desoxidador de propósito general 2. Elemento de aleación para láminas eléctricas y magnéticas. 3. Mejora la resistencia a la corrosión 4. Aumenta la templabilidad en aceros que no tienen elementos grafitizadores 5. Mejora la resistencia de los aceros de baja aleación.
  • 41. EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN SOBRE EL ACEROELEMENTO EFECTOSTITANIO 1. Fija el carbono en partículas inertes - Reduce la dureza de la martensita y la templabilidad de los aceros al cromo medio. - Previene la formación de austenita en los aceros de alto cromo. - Previene el agotamiento localizado del cromo en aceros inoxidables durante largo calentamiento.TUNGSTENO 1. Forma partículas duras y resistentes a la abrasión en aceros para herramientas. 2. Promueve la dureza y resistencia a altas temperaturas.
  • 42. EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN SOBRE EL ACEROELEMENTO EFECTOSVANADIO 1. Eleva la temperatura de inicio del grano austenítico. 2. Aumenta la templabilidad (cuando está disuelto). 3. Resiste el revenido y produce un marcado endurecimiento secundario
  • 43. TIPOS DE ACEROS ALEADOSACEROS AL NIQUEL ( serie 2XXX) TENACIDAD Aceros PLASTICIDAD estructurales de RES. FATIGA gran resistenciaACEROS AL CROMO ( serie 5XXX) Formador de Simples Cr7C3, Cr4C carburos Complejos [(FeCr) C] 3
  • 44. TIPOS DE ACEROS ALEADOS ACEROS AL CROMO ( serie 5XXX) Propiedades a alta temperaturaCr>5% Resistencia a la corrosión Bajo C: se carburizan51XX: 0.15 > % Cr > 0.64 Medio C: Bonificado: Resortes, pernos 1.5 % Cr , 1 %C: Cojinetes52XX: 2-4 % Cr, 1 %C: Imanes permanentes
  • 45. TIPOS DE ACEROS ALEADOS ACEROS AL NIQUEL CROMO ( serie 3XXX)2 1/2 Ni - 1 Cr Ni: Tenacidad y ductilidadEfecto sinergístico Cr. Templabilidad y res. desgaste31XX: 1.5 % Ni; 0.6 %Cr Engranajes heliciodales, Ejes33XX: 3.5 % Ni; 1.5 %Cr Trabajo peasado, Ejes Reemplazados por 87XX y 88XX
  • 46. TIPOS DE ACEROS ALEADOS ACEROS AL MANGANESOBajo % de Mn Tenacidad; formación de MnS Resistencia y durezaMn >10% Acero austenítico “HADFIELD” Resistencia al desgaste Resistencia mecánica Ductilidad
  • 47. TIPOS DE ACEROS ALEADOS ACEROS AL MOLIBDENO (Serie 4XXX) Costoso, Fuerte formador de carburos Templabilidad Tendencia a laMo Dureza fragilidad del Resistencia revenido40XX y 44XX Bajo %C: Carburación, → Ejes Medio %C: Resortes de suspensión
  • 48. ACEROS AL MOLIBDENO (Serie 4XXX) Más baratos Recipientes a41XX presión, Partes Buena soldablilidad estructurales, Ejes, Buena tenacidad Alta resistencia Engranajes,46XX y Alta ductilidad pasadoores cadenas48XX Alta templabilidad Ejes, Cojinetes Similar a los Ni-Cr Ejes, Engranajes,43XX y más las ventajas de partes estructurales47XX templabilidad del importantes Molibdeno
  • 49. ACEROS AL TUNGSTENOTEMPLABILIDADFORMADOR DE CARBUROMANTIENE DUREZA MARTENSITAEN EL REVENIDO ACEROS PARA HERRAMIENTAS
  • 50. ACEROS AL VANADIO MUY COSTOSO FUERTE DESOXIDADOR FUERTE FORMADOR DE CARBURO INHIBIDOR DEL CRECIMIENTO DEL GRANO TEMPLABILIDAD PROPIEDADES MECÁNICAS Piezas forjadas de maquinasSerie 61XX: Pernos, cigüeñalesBajo %C: Ejes, resortes,Alto %C: Cojinetes, herramientas
  • 51. ACEROS AL SILICIO BARATO FUERTE DESOXIDADOR %Si > 0.61-2 % Si → Aplicaciones estructurales de lato pto de cedencia0.01 %C y 3 %Si → Acero para chapa magnéticaAcero Si-Mn (AISI 9260)→ Hojas de resortes , punzones, cinceles
  • 52. ACEROS INOXIDABLESDESIGNACION DE LA SERIE GRUPOS2XX Cromo-Níquel-Manganeso; no endurecibles, austeníticos, no magnéticos3XX Cromo-Níquel; austeníticos, no endurecibles, no magnéticos4XX Cromo, endurecibles, martensíticos, magnéticos4XX Cromo, no endurecibles,ferríticos, magnéticos5XX Bajo cromo, resistentes al calor
  • 53. ACEROS INOXIDABLES FORMACION DE UNA PELÍCULA DELGADA DE ?Porque son los ÓXIDO DE CROMO O DEaceros ÓXIDO DE NÍQUEL QUEinoxidables PROTEJEresistentes a la EFECTIVAMENTE ALcorrosión ACERO CONTRA MUCHOS MEDIOS CORROSIVOS En los aceros al cromo solo se evidencia cuando Cr > 10%
  • 54. ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS 11.5 > % Cr >18 Temple al aire Revenido a 400 – 550 ºC Más difíciles de mecanizar que el acero al C403, 410, 416, 420, Aletas de turbina440A, 501, 502 Piezas de fundicion 0.6–1.2 %C, 16-18 %Cr; Cojinetes, Válvulas de motor 4-6 %Cr; Mejor R.Corrosión que aceros comunes. Propiedades intermedias entre los inox. y 51XX
  • 55. ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS 14 > % Cr >27 Tienen muy poco carbono Son magnéticos No pueden endurecerse por T.T.Aceptan recocido, pero ↑tendencia a la fragilización Moderado endurecimiento por deformación 405, 430, 446 Piezas de estampado profundo
  • 56. ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS % Cr + % Ni >23 Endurecibles por deformación en frío Resistentes al impacto Difíciles de maquinar Alta resistencia a alta temperatura La mayor resistencia a la coirrosión Revenido a 400 – 550 ºC Más difíciles de mecanizar que el acero al C301, 302, 304, 304L, Alta resistencia321 (estabilizado con Industria alimenticiaTi), 347 con Cb o Ta Industria química y alimentos, Severas consiciones corrosivas, Partes soldadas
  • 57. ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS Metal de aporte soldadura.↑Cr, ↑Ni ↑Cr, ↑Ni, Equipo de T.T., Partes de hornos. Intercambiadores de calor,308, 310, 316 Metal de aporte para soldadura. Contiene Mo y tiene mayor res. corrosión que el 302 o 304, se usa en equipo qímico e industria de alimentos,
  • 58. EL NIQUELNIQUEL Resistencia a la corrosión y oxidación Buenas propiedadesNiquel A, 99% Ni mecánicas inclusos a altaNiquel D, 4.5%Mn temperaturaNiquel E, 2 %MnPermaniquel Prop. Elec.Duraniquel, Ni+Al,resortes, res. Corrosión,
  • 59. ALEACIONES DE NIQUEL COBREELEMENTOS DE HIERROALEACION CROMO SILICIO MOLIBDENO MANGANESO ALUMINIOALEACIONES Ni-Cu MONEL 2/3 Ni +1/3 Cu Alta resistencia a los ácidos álcalis salmueras, aguas, productos alimenticios
  • 60. ALEACIONES DE NIQUELMONEL Propiedades mecánicas mejores que los bronces Buena tenacidad y resistencia a la fatiga Aplicaciones para alta temperatura (1000 ºF)TIPOS Monel R, Ni,Cu S mejor maquinabilidad Monel K, Ni,Cu Al, endurecible por envejecimiento Monel H y S, Ni, Cu, Si, Resistencia a pérdidas de presión Constantan, 45 % Ni, 55 % Cu, Resistividad eléctrica
  • 61. ALEACIONES DE NIQUELALEACIONES DE NIQUEL SILICIOHASTELOY Fuerte, tenaz, extremadamente dura10% Si, 3%Cu Excelente resistencia a la corrosión al H SO 2 4ALEACIONES DE NIQUEL CROMO HIERROCHROMEL Resistencias de calefacción 80 % Ni, 20 % CrNICHROME Resistencias de electrodomésticos 60%Ni, 16 %Cr, 24 FeINCONEL 76 % Ni, 16 % Cr, 8 %Fe Resistencia a alta temperatura Soporte fatiga térmica entre 0 – 1500 ºF
  • 62. ALEACIONES DE NIQUELALEACIONES DE NIQUEL CROMO HIERROINCONEL X Contiene Ti, Endurecible por envejecimientoALEACIONES DE NIQUEL MOLIBDENOHIERROHASTELLOY A 57Ni, 20Mo, 20FeHASTELLOY B 62Ni, 28Mo, 5Fe Trabajadas en frío tiene resistenmcias similares al acero aleado. Alta resistencia al ácido clorhídrico fosfórico
  • 63. ALEACIONES DE NIQUELALEACIONES DE NIQUEL CROMO MOLIBDENO HIERROHASTELLOY C 54Ni, 17Mo, 15Cr, 5Fe Alta resistencia a la corrosión y ácidos de oxidación como Nítrico, crómico y sulfúrico. Alta resistencia a la temperaturaHASTELLOY X 47Ni, 9Mo, 22Cr, 18Fe Alta resistenmcia general. Alta resistencia a la oxidación hasta 2200 ºF
  • 64. ALEACIONES DE NIQUELALEACIONES DE NIQUEL CROMO MOLIBDENO COBREAlta resistencia a la corrosión y ácidos de oxidación como Nítrico, y sulfúrico.ILLIUM B 50Ni, 8,5Mo, 28Cr, 5.5 CuILLIUM G 56Ni, 6,5Mo, 22.5Cr, 6.5 CuILLIUM R 68Ni, 5Mo, 21Cr, 3CuAPLICACIONES Cojinetes de impulso piezas para bombas Donde se requiera resistencia al calor y corrosión
  • 65. ALEACIONES DE NIQUELALEACIONES DE NIQUEL HIERROALTA ESTABILIDAD DIMENSIONAL CON CAMBIOS DE TEMPERATURAINVAR 35NiKOVAR Y FERNICO 28Ni, 18CO, 54FePLATINITA 46 %NiAPLICACIONES Patrones de longitud, piezas de instrumentos, resortes especiales, termostatos bimetálicos.
  • 66. ALEACIONES DE NIQUEL OTRAS ALEACIONES DE NIQUELELINVAR 36 %Ni, 12 %Cr Coef. termoelástico ceroPERMALLOY 78Ni, Alta permeabilidad magnéticaALNICO 8-12 % AL, 14-28 %Ni, 5-35 % Co, imanes permanentes.
  • 67. Aleaciones de Aluminio• 1 XXX Aluminio semi puro• 2XXX Aluminio Cobre• 3XXX Aluminio Manganeso• 4XXX Aluminio Silicio• 5XXX Aluminio Magnesio• 6XXX Auminio Magnesio Silicio• 7XXX Aluminio Zinc
  • 68. Aleaciones de Cobre• Latones – Latones rojos – Latones alfa amarillos – Latones alfa más beta amarillos• Bronces – Bronce al estaño – Bronce al silicio – Bronce al aluminio• Cuproníquel