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LATONES
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RESUMEN
INTRODUCCIÓN.......................................................................................................
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TRATAMIENTOS DE SUPERFICIE ................................................................................................
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El propósito de este folleto es recopilar datos específicos con
respecto al uso de los utilizadores de semiproductos en ...
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profundos), mientras que el martilleo les confiere resistencia contra las rupturas, elasticidad y
durabilidad significat...
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2- CONSTITUCIÓN Y
PROPIEDADES GENERALES
2-1 LATONES SIMPLES
En la figura 1 se muestra la parte del diagrama de equilibri...
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La fase α, la solución sólida de zinc en el cobre se cristaliza dentro del sistema cúbico en caras
centradas. Existe en ...
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2-2 LATONES ESPECIALES
Con la excepción del plomo que se aísla en el estado puro en la forma de glóbulos
diseminados (F...
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3 - CARACTERISTICAS
Y APLICACIONES
3-1 DESIGNACION
La designación de los latones simples es de la forma Cu Zn x, en la ...
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En algunas publicaciones, la reducción de la sección está ligada a la sección inicial. El
martilleo se determina con la...
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Cuadro I
ESTADOS DE DISTRIBUCIÓN DE LOS LATONES
Productos Estados normales de distribución
Símbolo
AFNOR
Designación ac...
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CUADRO II
PRINCIPALES LATONES COMERCIALES
Símbolo Composición química (componentes principales) Observaciones
Cu Zn Sn ...
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CUADRO IV
TUBOS REDONDOS
Estado de entrega U-Z10 U-Z30 U-Z36 U-Z40 U-Z29 E1
Designación Martilleo en
frío
medio
%
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N:m...
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3-2 LATONES SIMPLES
CUADRO VII
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS LATONES
Propiedades físicas CuZn5 CuZn10 CuZn15 CuZn20 CuZn30...
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Su temperatura de recristalización es del orden de 370ºC para un martilleo en frío (es) de
100%, como lo muestra la fig...
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Cu Zn15
Notable por su color muy cercano al del oro (“Similor”), este latón presenta una
maleabilidad superior a la del...
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Cu Zn20
Como lo muestran los diagramas de martilleo en frío y de recocido, figuras 19 y 20, los
latones Cu Zn15 y Cu Zn...
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Cu Zn30
Esta variedad prácticamente reemplazó el Cu Zn28. Presenta una combinación óptima
de la resistencia mecánica y ...
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Figura 20 – Cu Zn20 – Influencia de la temperatura de recocido sobre la carga de ruptura y el grosor del
grano (redonde...
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Figura 22 – Cu Zn30 – Influencia de la temperatura de recocido sobre la carga de ruptura y el grosor del
grano (redonde...
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Cu Zn33
Este latón posee una capacidad de martilleo en frío particularmente elevada que lo
designa para embutidos profu...
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Figura 25 – Cu Zn33 – Influencia del diámetro del grano inicial sobre las características
mecánicas después del martill...
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Cu Zn36
De características generales muy similares a las del precedente, el Cu Zn36 se usa para
fabricaciones análogas,...
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Cu Zn40
Dado que la composición del Cu Zn40 está en el dominio de las dos fases ( + ’) del diagrama
cobre-zinc (Figur...
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Figura 29 – Cu Zn40 – Diagrama de martilleo (alambre de 5 mm de diámetro)
Figura 30 – Cu Zn40 – Influencia de la temper...
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realizar entre 425 y 600 ºC. El aumento de la dureza, para los recocidos realizados sobre 550
ºC, se debe a un enfriami...
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CUADRO VIII
Velocidades de menor desgaste
para diferentes aleaciones
y diferentes modos de mecanizado
Materiales mecani...
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El estudio del latón 60/40 ha demostrado que la presencia de la fase ’ mejoraba
ostensiblemente la capacidad de mecani...
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Figura 31 – Influencia de la temperatura de recocido en las características mecánicas y en el grosor del
grano de una b...
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CUADRO IX
Recapitulación de los rasgos del latón de plomo
RASGO RECORTE* MATRIZADO DEFORMACION EN FRIO
Cu Zn40 Pb3 Exce...
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3-4 LATONES ESPECIALES
Los latones especiales se obtienen por medio de la incorporación de uno o de varios
elementos de...
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Cu Zn29 Sn1
A continuación, se define la composición química de este elemento:
Cobre .....................................
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Figura 32 – Cu Zn29 Sn1 – Influencia de la temperatura de recocido en R, E y A /Tubo Ø 20 x 22,
martilleado al 100%. (D...
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De la misma manera, la adición de estaño no tiene como propósito sacar las
características mecánicas, sino que mejorar ...
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Figura 36 – Cu Zn22 Al2 – Influencia de la temperatura de recocido en la dureza y en el grosor
del grano (según 20)
Sin...
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Tal como el latón Cu29 Sn1, e incluso con las mismas dosis, el latón de aluminio puede
por lo general inhibir el deszin...
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CUADRO X
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS PRODUCTOS AHUECADO DE SECCIÓN
REDONDA O POLIGONAL REGULAR EN LATON DE ALTA RE...
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CUADRO XI
Composición, características mecánicas y ejemplos de las aplicaciones de distintos latones
especiales industr...
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4. RESISTENCIA A LA CORROSION
4-1 GENERALIDADES
Al igual que todas las aleaciones cupríferas, los latones presentan una...
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De este modo, cada manifestación de corrosión es frecuente en un caso en el que las
circunstancias se repiten muy raram...
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4-2 DESZINCADO
Este tipo de corrosión se manifiesta por medio de una porosidad más o menos
importante y por un cambio d...
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En los estudios efectuados con el latón Cu Zn30, Bengough y May (23) demostraron
que el hierro y el manganeso favorecen...
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Aún no se ha aclarado totalmente el mecanismo exacto de agrietamiento cristalino; sin
embargo, las condiciones en las q...
47
La protección más eficaz contra el agrietamiento estacional consiste en un tratamiento
térmico a baja temperatura (reco...
5 – TRATAMIENTOS TÉRMICOS
5-1 GENERALIDADES
Los tratamientos térmicos de aleaciones metálicas están compuestos básicamente...
49
Figura 41 – Cu Zn39Pb1. Recocido a 850ºC después de n temple. Estructura acicular α+β
G =400
(CENTRO DE INVESTIGACIONES...
50
La recristalización se origina de la formación y crecimiento de gérmenes de nuevos
cristales en las regiones más afecta...
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naranja”), que es perjudicial para la apariencia de las piezas y cuya eliminación con pulido es, a
la vez, difícil y ex...
52
Se han indicado previamente los dominios usuales de las temperaturas de recocido en
la descripción de cada rasgo de lat...
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gruesos. Para los latones, el martilleo crítico es por lo general mínimo, en el orden del 2% para
el latón Cu Zn33, por...
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Recocidos parciales o “aprovechados” – Las investigaciones (9) (10) (11) han
demostrado que para las tasas de martilleo...
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5-3 ATMÓSFERAS PROTECTORAS
El calentamiento de los latones en las temperaturas relativamente elevadas de los
tratamient...
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Independientemente de las condiciones señaladas anteriormente, para obtener los
recocidos apropiados es necesario desen...
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6. EJECUCIÓN
Las propiedades extraordinarias de los latones, estudiadas en los capítulos anteriores,
ofrecen a estas al...
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bajo la acción de deformaciones permanentes que éste sufre, el embutido de piezas profundas
o de formas complicadas gen...
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Fig. 48 - Límites de empleo de un cierra-flan, para los embutidos cilíndricos de latón (según 29). Un cierra-flan es
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La orientación cristalina interviene en la formación de “cuernos de embutido” que
aparecen con ciertos metales cuyos cr...
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De donde se saca el número de pasadas:
Esta relación es representada por la figura 49.
Sin embargo, la experiencia mues...
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-Constitución y propiedades generales
-Características y aplicaciones
-Resistencia a la corrosión
-Tratamiento térmicos
-Ejecución
-Tratamiento de superficie

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  1. 1. LATONES
  2. 2. 2 RESUMEN INTRODUCCIÓN............................................................................................................................4 CONSTITUCIÓN Y PROPIEDADES GENERALES .........................................................................6 2-1 - Latones simples .....................................................................................................................6 2-2 - Latones especiales ................................................................................................................9 CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES ...................................................................................... 10 3-1 - Designación......................................................................................................................... 10 3-2 - Latones simples ................................................................................................................... 15 CU Zn 5............................................................................................................................... 15 CU Zn 10............................................................................................................................. 16 CU Zn 15............................................................................................................................. 18 CU Zn 20............................................................................................................................. 19 CU Zn 30............................................................................................................................. 20 CU Zn 33............................................................................................................................. 23 CU Zn 36............................................................................................................................. 25 CU Zn 40............................................................................................................................. 26 3-3 - Latones con plomo............................................................................................................... 28 Cu Zn 40 Pb 3...................................................................................................................... 30 Cu Zn 36 Pb 3...................................................................................................................... 31 Cu Zn 39 Pb 2...................................................................................................................... 31 Cu Zn 35 Pb 2...................................................................................................................... 31 Cu Zn 38 Pb 2...................................................................................................................... 32 3-4 - Latones especiales .............................................................................................................. 34 Cu Zn 29 Sn 1...................................................................................................................... 35 Cu Zn 22 Al 2....................................................................................................................... 37 RESISTENCIA A LA CORROSIÓN............................................................................................... 42 4-1 - Generalidades ..................................................................................................................... 42 4-2 - Deszincado.......................................................................................................................... 44 4-3 - Rotura estacional ................................................................................................................. 45 TRATAMIENTOS TÉRMICOS....................................................................................................... 48 5-1 - Generalidades ..................................................................................................................... 48 5-2 - Recocido de latones............................................................................................................. 49 Recocido de recristalización ................................................................................................. 49 Recocido de estabilización ................................................................................................... 54 5-3 - Atmósferas protectoras ........................................................................................................ 55 5-4 - Baños de sales .................................................................................................................... 56 EJECUCIÓN................................................................................................................................. 57 6-1 - Embutido ............................................................................................................................. 57 6-2 - Repujado............................................................................................................................. 63 6-3 - Matrizado............................................................................................................................. 64 6-4 - Soldadura ............................................................................................................................ 69
  3. 3. 3 TRATAMIENTOS DE SUPERFICIE .............................................................................................. 79 7-1 - Decapado ............................................................................................................................ 79 7-2 - Abrillantado, pulido............................................................................................................... 80 7-3 - Coloración, patines artificiales .............................................................................................. 84 7-4 - Revestimientos protectores .................................................................................................. 86 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................ 88 ANEXO I – RECUPERACIÓN DE DESECHOS ............................................................................. 89 ANEXO II – COMPORTAMIENTO DEL COBRE Y DE SUS PRINCIPALES ALEACIONES ............ 91
  4. 4. 4 El propósito de este folleto es recopilar datos específicos con respecto al uso de los utilizadores de semiproductos en latón. Por lo tanto, las preguntas relacionadas con la elaboración, fundición y la primera transformación por laminado en caliente y en frío, extrusionado y trefilado no se tratan en este documento. La selección de los rasgos tienen como base la normalización francesa actual. Por último, nos limitaremos a las tecnologías industriales clásicas de tratamientos térmicos, de puesta en marcha y de tratamientos de superficie, para que este documento conserve un carácter principalmente práctico. 1 - INTRODUCCIÓN Los latones son básicamente aleaciones de cobre y de zinc. La proporción de zinc es prácticamente siempre compuesta entre un 5 y un 45% en peso. En usos particulares, se adjuntan otros elementos (plomo, estaño, aluminio, hierro, manganeso, silicio, níquel, etc.) en una proporción menor (latones especiales). El origen del latón se remonta a más de 4.000 años. Las excelentes propiedades de esta aleación, maleabilidad, color, resistencia a la corrosión, entre otras, hicieron que se lo utilizara en un comienzo en adornos, joyas y monedas. Al parecer, los romanos llegaron a crear las mejores adaptaciones de composiciones, para diferentes usos (1). Con el tiempo, los latones han contribuido a la enseñanza de a práctica y, sobre todo desde hace algunos decenios, en las investigaciones metalúrgicas que se han realizados científicamente en los laboratorios especializados, en conjunto con la industria. Estos estudios, relacionados con la influencia de las composiciones, con las condiciones de elaboraciones y los consiguientes tratamientos permiten no sólo obtener productos con características precisas sino que también utilizarlos de manera racional. Los latones reemplazan económicamente al cobre en un número importante de usos, dado el menor precio del zinc. Además, poseen aplicaciones muy variadas por el amplio espectro de sus propiedades. Según su composición, los latones pueden ser tipo molde, trabajados en calor o en frío. En el estado recocido, pueden soportar con facilidad deformaciones importantes (embutidos
  5. 5. 5 profundos), mientras que el martilleo les confiere resistencia contra las rupturas, elasticidad y durabilidad significativas. Algunos latones, en especial los rasgos en el plomo, poseen excelentes características para su utilización en la industria y permiten grandes velocidades de trabajo, y causan un desgaste mínimo de las herramientas. Los latones pueden ensamblarse fácilmente por medio de soldadura suave o resistente, teniendo en cuenta ciertas precauciones, ya sea por medio de soldadura eléctrica u oxiacetilénica. El tinte suave de los latones, que va desde el rosado al amarillo según el tipo, y su resistencia a la corrosión en la mayoría de los medios, permiten producir objetos de bella presentación, larga vida y de fácil utilización. Además, los latones pueden recibir cualquier tratamiento de superficie, protectores o embellecedores, como barnices transparentes, distintas pátinas, estañado, niquelado, cromado, dorado, etc. Además de estas distintas propiedades, que serán analizadas en detalle en los siguientes capítulos, los latones ofrecen la ventaja de dejar los desechos de fabricación que tienen pueden ser utilizados nuevamente o que pueden tener una reventa alta.
  6. 6. 6 2- CONSTITUCIÓN Y PROPIEDADES GENERALES 2-1 LATONES SIMPLES En la figura 1 se muestra la parte del diagrama de equilibrio cobre – zinc relacionado con los latones. La temperatura de fusión disminuye en forma regular cuando la proporción de zinc aumenta. El intervalo de solidificación es reducido, lo que permite obtener aleaciones homogéneas. Estas características son la muestra de buenas propiedades generales de fundición. En una temperatura normal, los latones están constituidos de una sola fase (α) hasta el 33% de zinc y de una mezcla de dos fases (α + β) de 33 a 46%. Punto A B C D E F G C. 1083 902 902 902 834 834 454 Zn % 0 32-5 36-8 37-6 56-5 60-0 39-0 Punto H I J K L M N C 454 468 468 150 200 200 200 Zn % 45-5 48-9 57-5 33-6 46-6 50-6 59-1 Figura 1- Diagrama de equilibrio cobre – zinc
  7. 7. 7 La fase α, la solución sólida de zinc en el cobre se cristaliza dentro del sistema cúbico en caras centradas. Existe en todas las temperaturas que se encuentren por debajo del estado sólido. Su proporción máxima en zinc crece de un 32,5% a 902ºC hasta un 39% a 454ºC, y luego disminuye con la temperatura. La figura 2 muestra la estructura de recocido 70/30. El ataque micrográfico muestra los granos con numerosas maclas. La fase α es maleable en frío. También lo es en caliente si no presenta plomo, y mucho más si es rica en cobre. Sus propiedades tienen la influencia en menor o mayor grado de la proporción en zinc: las productividades térmicas y eléctricas disminuyen rápidamente con las primeras adiciones de zinc y a continuación con más lentitud (figura 6); la resistencia a la tracción, el límite de elasticidad, el largo y la duración aumentan con la proporción en zinc, como así lo muestran las figuras 7, 8, 9 y 10 al destacar la influencia del martilleo y, en el estado de recocido, del grosor del grano.. El módulo de elasticidad disminuye lentamente en el campo de α más rápidamente que en el campo de dos fases (figura 5). La fase β’ que es estable al ambiente, está conformada por la fase β, estable a altas temperaturas por una transformación de orden – desorden que se produce entre los 454ºC y los 468ºC, según la composición. La fase β, desordenada, se cristaliza dentro del sistema cúbico de cuerpo centrado, es maleable, mientras que la fase β’ , ordenada, forma parte de la unión de dos redes cúbicas simples, una de cobre y otra de zinc y es dura y frágil. Las características mecánicas de la fase β’ no se conocen con demasiada precisión, dadas las dificultades de preparación de las probetas. Sin embargo, la figura 4 destaca la diferencia en la duración de las fases α y β’ en un latón de 60/40. En temperatura ambiente, las propiedades de los latones bifásicos varían con las cantidades relativas de las dos fases. La resistencia a la tracción presenta un máximo y la dureza aumenta mientras el largo y la resistencia al choque del material disminuyen. La figura 3 muestra la preparación micrográfica de latón de 60/40, en la que la fase β’ aparece en negro. El aumento del campo β en temperaturas elevadas permite modificar la constitución mediante tratamiento térmico. De este modo, el forjado de los latones bifásicos se efectúa con facilidad en caliente. Así, β es más maleable que α. Además, el temple obtiene ligeramente las características mecánicas, manteniendo cierta cantidad de β fuera del equilibrio en la temperatura ambiente.
  8. 8. 8
  9. 9. 9
  10. 10. 10 2-2 LATONES ESPECIALES Con la excepción del plomo que se aísla en el estado puro en la forma de glóbulos diseminados (Figura 4), los elementos de adición se agregan a los latones industriales en cantidades lo suficientemente mínimas para que puedan disolverse completamente en las fases α y β’. De hecho, los componentes que aparecen en las proporciones superiores a la saturación de estas fases constituyen las fases intermedias o los compuestos que, por lo general, han sido definidos como perjudiciales para las características mecánicas. La influencia de los elementos de adición puede describirse en dos efectos principales: a) Modificación de las propiedades de los componentes solventes. b) Modificación de las cantidades relativas a las componentes ( en los latones bifásicos) A pesar de que no se entregan indicaciones relacionadas con el efecto específico de los elementos de adición (a) la teoría de título ficticio (&) permite prever su influencia en la constitución y (b), por lo tanto, en las características que dependen más estrechamente de ella. El título ficticio A’ de un latón especial en A% de cobre es el mismo que la proporción de cobre en un latón simple que contenga las mismas cantidades relativas de α y β’. Si x es la proporción en un elemento de adición cuyo coeficiente de equivalencia es K , es decir, el porcentaje de zinc que tenga el mismo efecto en la constitución que el 1% de este elemento; el título ficticio de este latón está dado por la siguiente fórmula: )1(100 100 '   Kx AA De esta fórmula se desprende que los elementos cuyo coeficiente de equivalencia sea mayor que 1 aumentan la proporción de β’, y, por lo tanto, mejoran las condiciones de fundido en caliente, pero disminuyen la resistencia a choques y la elongación en frío; por otra parte, los elementos cuyo coeficiente de equivalencia sea menor a 1 aumentan la proporción de α y mejoran la maleabilidad en frío. El cuadro que se presenta a continuación entrega los coeficientes de equivalencia de los principales elementos de adición: K < 1 K > < 1 Ni = -1,2 Sn = 2 Co = -1 Al = 6 Pb = 0 Si = 10 Mn = 0,5 Cd = 0,7 Fe = 0,9
  11. 11. 11 3 - CARACTERISTICAS Y APLICACIONES 3-1 DESIGNACION La designación de los latones simples es de la forma Cu Zn x, en la que x representa el porcentaje de zinc en peso. De la misma forma, un latón con un 60% de cobre y 40% de zinc está designado con la sigla Cu Zn 40. Para aquellos latones especiales, se debe agregar, en el orden de las proporciones que disminuyen; los símbolos abreviados de los elementos de adición, que estén acompañados eventualmente por una cifra que indique las proporciones respectivas. Por ejemplo, un latón al 70% de cobre y 29% de zinc y con un 1% de estaño tiene como símbolo la abreviación Cu Zn 29Sn1. La necesidad de racionalizar tanto la producción como la utilización ha hecho que se normalice cierto número de composiciones que cubren el conjunto de las necesidades generales de la industria. Estas calidades se definen en el contexto de las normas AFNOR relativas a los productivos laminados, estirados y moldeados. Sin embargo, existen ciertos rasgos fuera de las normas, dado usos particulares o por consideraciones de moldeado o de fabricación. Las designaciones convencionales de los estados de distribución de semiproductos estirados y laminados en cobre y las aleaciones de cobre han sido modificadas profundamente por la norma NFA 02-008 de 1976. De acuerdo con esta nueva designación, el estado recocido está diseñado por O y los estados de martilleo por una H seguido por dos cifras o números. Por lo tanto, analizaremos a continuación esta norma. Podemos precisar que la calidad “recocida” indicando ya sea el diámetro promedio de los granos o el índice de granos, determinado según la norma NFA 04-504. El martilleo se mide por medio de la variación de sección por milímetro cuadrado. En la fórmula de Grard, que utiliza la Asociación Francesa de Normalización, la reducción de la sección está conectada a la sección finales; la tasa de martilleo es entonces la siguiente: 100. s sS es   S corresponde a la sección primitiva (siempre que la primera haya pasado a frío) y s corresponde a la sección final, en mm2 .
  12. 12. 12 En algunas publicaciones, la reducción de la sección está ligada a la sección inicial. El martilleo se determina con la siguiente fórmula: 100. S sS eS   Se puede apreciar que por una misma deformación permanente, el martilleo puede expresarse con dos números distintos. Por lo tanto, es muy importante precisar a cuál sección está conectada la variación de la sección (inicial o final) que afecta la tasa de martillero de los índices S ó s, por ejemplo. De las fórmulas que se presentan a continuación, se pueden sacar las siguientes relaciones entre las dos expresiones del martilleo: S S S e e e   100 100 S S S e e e   100 100 Estas relaciones están representadas en la curva de la figura 11 que da la correspondencia entre es y eS. El martilleo en ocasiones se expresa con la relación s S . Por lo tanto, tenemos que: sS S s e eS e e s     100 100 100 100
  13. 13. 13 Cuadro I ESTADOS DE DISTRIBUCIÓN DE LOS LATONES Productos Estados normales de distribución Símbolo AFNOR Designación actual Martilleo promedio Norma AFNOR es eS Laminados 0 recocido 0% 0% H 11 1/4 duro o 10% 9% H 12 1/2 duro 20% 17% H 13 3/4 duro 40% 29% A51-101 H 14 4/4 duro 70% 41% Resorte 150% 60% Tubos redondos 0 0% 0% H 11 1/4 duro 10% 9% A 51-102 y 51-103 Estirados. F En bruto de laminado no definido - F H11 En bruto de prensa 1/4 duro no definido 10% - 9% .A51-104 Nota: Los productos distribuidos después del tratamiento térmico de estabilización han sido designados H3, seguidos de una segunda cifra que corresponde al martilleo.
  14. 14. 14 CUADRO II PRINCIPALES LATONES COMERCIALES Símbolo Composición química (componentes principales) Observaciones Cu Zn Sn Pb Al Distintos LATONES SIMPLES Latones por láminas Cu Zn 5 95 5 Cu ZnIO 89 – 91 9 – 11 Cu Zn 15 83,5 – 86,5 13,5 – 16,5 Cu Zn 20 80 20 Cu Zn 30 68,5 – 71,5 28,5 – 31,5 Cu Zn 33 65,5 – 68,5 31,5 – 34,5 Cu Zn 36 63 – 66 34 – 37 Cu Zn 40 58 – 62 38 – 42 LATONES ESPECIALES* Latones por tubos de intercambiadores U-Z29 E1** ≥70 ≥28,3 0,8 – 1,2 ≤0,1 U-Z22 A2** >76 22 2 U-Z40 MNA >50 resto - Mn Ni Latón de alta resistencia U-Z35 Y20 63 – 68 resto 1 – 3 U-Z40 Y30 58 - 64 resto < 2,1 1 Moldeado con moldes metálicos Cu Pb Fe Impureza Zn Observaciones LATONES DE PLOMO Latones por torneado Cu Zn40 Pb3 (Composición 1) 57 - 59 2,5 / 3,5 0,35 0,7 Resto Cu Zn36 Pb3 (Composición 2) 60- - 62 2,5 a 3,5 0,35 0,50 Resto Latón por matrizado Cu Zn39 Pb2 (Composición 3) 58 - 60 1,5 / 2,5 0,35 0,50 Resto Latón por golpe en frío Cu Zn35 Pb2 61 - 63 1,5 / 2,25 0,20 0,50 Resto Latones para barras ahuecadas Cu Zn38 Pb2 59 - 61 1,5 / 2,5 0,20 0,50 Resto (*) Existen muchísimos latones especiales de alta resistencia, que incluyen adiciones muy variables. (**) Los latones para los condensadores y los intercambiadores contienen por lo general arsénico como inhibidor contra el deszincado. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS CUADRO III BARRAS Estado de entrega Cu Zn10 Cu Zn36 Cu Zn40 Cu Zn40 MnAI CuZn39 Pb2 Designación Martilleo en frío medio % R min. N/mm 2 A min. % R min. N/mm 2 A min. % R min. N/mm 2 A min. % E min. N/mm 2 R min. N/mm 2 A min. % E min. N/mm 2 R min. N/mm 2 A min. % Bruto de laminado No definido - - - - 380 22 180 550 - 250 - - Bruto de prensa No definido - - - - 380 22 180 550 0 250 - - ¼ duro 10 320 20 350 32 390 20 - 580 10 - 390
  15. 15. 15 CUADRO IV TUBOS REDONDOS Estado de entrega U-Z10 U-Z30 U-Z36 U-Z40 U-Z29 E1 Designación Martilleo en frío medio % R N:mm2 min. % N/mm2 min. % R N/mm2 min. % R N/mm2 A min. % R N/mm2 A min. % Recocido 0 250 40 250 45 280 45 300 25 - - ¼ duro 10 300 30 310 35 330 35 360 18 - - Revenido - - - - - - - - - 320 35 Martilleado - - - - - - - - - 430 28 CUADRO V Productos laminados: chapas, bandas, discos, rodajas Estado de entrega U-Z10 U-Z15 U-Z33 U-Z36 U-Z40 U-Z29 E1 Designación Martilleo en frío medio % R min. N/mm2 A min. % R min. N/mm2 A min. % R min. N/mm2 A min. % R min. N/mm2 A min. % R min. N/mm2 A min. % R min. N/mm2 A min. % Recocido 0 250 40 270 45 300 53 310 48 320 45 - - ¼ duro 10 320 20 330 25 340 35 350 32 39 20 - - ½ duro 20 360 15 380 18 400 20 420 16 440 12 - - ¾ duro 40 400 12 420 13 450 12 470 10 490 8 - - 4/4 duro 70 430 10 450 10 500 8 530 7 560 6 58 5 Resorte 150 - - - - 580 3 600 3 620 3 - - CUADRO VI Barras de latones con plomo para tronzado Diámetro o espesor en planos mm Resistencia a la tracción Rm mínima N/mm2 Alargamiento por ciento después de la ruptura A mínimo % Aleación Cu Zn36 pb3 Hasta 7 incluido 500 4 De 7 a 15 incluido 450 6 De 15 a 25 incluido 400 10 De 25 a 50 incluido 380 12 De 50 a 80 incluido 370 15 Aleación Cu Zn40 Pb3 Hasta 7 incluido 450 6 De 7 a 15 incluido 410 8 De 15 a 25 incluido 370 12 De 25 a 50 incluido 340 15 De 50 a 80 incluido 320 18
  16. 16. 16 3-2 LATONES SIMPLES CUADRO VII PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS LATONES Propiedades físicas CuZn5 CuZn10 CuZn15 CuZn20 CuZn30 CuZn33 CuZn36 CuZn40 CuZn29 Sn1 Cu Zn22 AI2 Intervalo de solidificación......................................................ºC 1065 a 1050 1045 a 1020 1025 a 990 1000 a 965 955 a 915 935 a 905 930 a 900 905 a 900 935 a 900 970 a 935 Densidad ..................................................................................... 8,86 8,80 8,75 8,67 8,53 8,50 8,45 8,39 8,53 8,33 Coeficiente de dilatación lineal de 20 a 300 ºC (que se multiplica por 10 -6 )...................................................................... 18,1 18,4 18,7 19,1 19,9 20 20,3 20,8 20,2 18,5 Calor específico kcal/kg ºC, a 20ºC ......................................... 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 Conductividad térmica kcal m/m 2 h ºC .................................... 201,6 162,0 136,8 118,8 104,4 100,8 100,8 104,4 93,6 86,4 Conductividad eléctrica en relación con el cobre puro (estado recocido), % IACS........................................................ 56 44 37 32 28 28 28 28 25 23 Resistencia eléctrica (estado recocido), Ω, cm 2 /cm a 20ºC 3,1 3,9 4,7 5,4 6,2 6,2 6,2 6,2 6,9 7,5 Coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica por ºC (que se multiplica por 10 -3 ......................................................... 2,31 1,86 1,6 1,54 1,48 Cu Zn5 Este latón, menos rojo que el cobre puro, presenta una resistencia a la tracción ligeramente más alta, aunque tiene la misma maleabilidad. El latón CuZn5 se trabaja muy bien en frío con todos los procedimientos de deformación plástica y muy caliente (entre 750 y 875ºC). La figura 12 muestra la evolución de las características mecánicas de la banda en función del martilleo en frío. Fig. 12 – Cu Zn5 – Diagrama de martilleo en frío. Banda de 1 mm de espesor (según documentos C.A.B.R.A. y C.I.C.L.A.).
  17. 17. 17 Su temperatura de recristalización es del orden de 370ºC para un martilleo en frío (es) de 100%, como lo muestra la figura 13 para diámetros de granos de 15 a 70 micrones antes de la deformación. La temperatura de recocido está comprendida entre 425 y 800º, según el grosor del grano deseado. La capacidad de elaboración del latón CuZn5 es la misma que la del cobre puro (si se toma como base 100 la capacidad de las piezas de latón CuºZn30Pb2, la del Cu Zn5 es de 20). Los métodos de ensamblado mejor adaptados a estos rasgos son los procedimientos de la soldadura blanda y la soldadura. Se puede utilizar soldadura oxiacetilénica al igual que soldadura al arco con gases protectores. No se recomiendan los otros métodos. El latón Cu Zn5, que adquiere un bello brillo al ser pulido, se emplea en joyería de fantasía. Su baja proporción de zinc lo hace particularmente apto para esmaltado; al realizar esta operación a una alta temperatura la destilación del zinc se opondrá al uso de contenidos muy altos de ese metal que “no toman el esmalte”. La confección de medallas e insignias es la aplicación típica de este latón, que también se encuentra en aplicaciones de cartuchería (cápsulas de detonadores). Cu Zn10 Este latón se denomina a veces “bronce de París” o “semirrojo” debido a su tintura claramente menos roja que la del cobre, pero ligeramente más marcada que la del oro. El aumento de la proporción de zinc implica una notable elevación de la resistencia a la tracción, mientras se conserva una maleabilidad comparable a la del cobre. El latón 90/10 se trabaja muy bien al frío. El martilleo en frío disminuye rápidamente los alargamientos en la ruptura. Los diagramas de martilleo en frío y de recocido, figuras 14 y 15, fueron extraídos de la memoria de Grard (7); este último, que trabajó en muestras de alambre, encontró que un martilleo en frío (es) de 20% hace el alargamiento más débil (5%). La temperatura de recocido está comprendida entre 425 y 800ºC. La figura 16 muestra el aumento del grano en función de la temperatura, para permanencias de una hora. El latón Cu Zn10 también se puede forjar en caliente, entre 750 y 875ºC. Sus aptitudes para elaboración y para la soldadura son las mismas que las del Cu Zn5. Muy rico en cobre, el latón 90/10 prácticamente no está sujeto a “agrietamientos estacionarios” (8). Las aplicaciones del latón Cu Zn10 son muy numerosas, especialmente en joyería de fantasía, arquitectura, quincallería, cartuchería (“latón para balas”), etc.
  18. 18. 18
  19. 19. 19 Cu Zn15 Notable por su color muy cercano al del oro (“Similor”), este latón presenta una maleabilidad superior a la del Cu Zn10. El diagrama de martilleo en frío, figura 18, pone en evidencia la disminución más lenta del porcentaje de alargamiento en la ruptura; por lo tanto es posible efectuar deformaciones en frío más importantes (embutido relativamente profundo, repujado, plegado). La figura 17, relativa a una chapa de 1 mm de espesor formada en frío (es) 100%, muestra la evolución de las características mecánicas (R y A%) y del grosor del grano en función de la temperatura, para permanencias de media hora. Se ve que el recocido se puede realizar a partir de 425ºC hasta 725ºC; el trabajo en caliente se efectúa entre 800 y 900ºC. El latón Cu Zn15 es prácticamente insensible al “agrietamiento estacionario” y ofrece, además, una excelente resistencia a la corrosión por agua. La capacidad de elaboración es ligeramente mejor (índice 30% en relación con un latón de tronzado). Debido a su color, el latón Cu Zn15 evidentemente es muy utilizado en joyería de fantasía y en decoración, pero su capacidad de conformación y su resistencia a la corrosión han producido variadas aplicaciones industriales: tubos guía de ondas, soquetes de lámparas, construcción eléctrica, etc. Figura 17 – Cu Zn15 – Influencia de la temperatura de recocido sobre R, A % y el grosor del grano (banda de 1 mm de espesor, formada en frío es=100%).
  20. 20. 20 Cu Zn20 Como lo muestran los diagramas de martilleo en frío y de recocido, figuras 19 y 20, los latones Cu Zn15 y Cu Zn20 tienen propiedades generales muy similares; sin embargo, la capacidad de deformación del segundo es más alta en frío y menor en caliente. La temperatura de recocido está comprendida entre 425 y 700ºC, y el forjado se puede efectuar entre 825 y 900ºC. Entre las numerosas aplicaciones del latón Cu Zn20, se pueden citar, además de ciertos artículos de decoración, los instrumentos musicales, fuelles y membranas manométricas, etc.
  21. 21. 21 Cu Zn30 Esta variedad prácticamente reemplazó el Cu Zn28. Presenta una combinación óptima de la resistencia mecánica y de la aptitud al martilleo en frío. Las figuras 23 y 22 representan respectivamente la influencia del martilleo en frío sobre las características mecánicas y la de la temperatura sobre la resistencia a la tracción y el aumento del tamaño del grano. El recocido clásico se efectúa entre 425 y 700 ºC, según el grosor del grano compatible con las exigencias del acondicionamiento y el estado de superficie aceptable (efecto “piel de naranja”) de los embutidos de granos grandes). Estudios efectuados en el Cu Zn30, han demostrado que era posible obtener, por “recocido cuidado”, una recristalización muy fina asociada a una ductilidad relativamente alta (9) (10). Esta operación consiste en mantener el latón, necesariamente muy martilleado en frío (es  230%), a una temperatura constante entre 250 y 700ºC, durante un tiempo determinado que depende principalmente de la deformación inicial. Así es posible realizar combinaciones de dureza y de resistencia a la tracción equivalente a la que se obtienen por simple martilleo en frío (¼ duro o ¾ duro), pero presentando alargamientos relativamente dobles (11). La figura 21, relativa al Cu Zn30 recristalizado, muestra la evolución de las propiedades mecánicas R, HB y A% en función del diámetro medio del grano. La temperatura de trabajo en caliente está comprendida entre 725 y 850ºC; a pesar de esto, la capacidad de forjado es bastante débil, pero también lo es para todos los latones monofásicos ricos en zinc. Sus características mecánicas aumentadas, junto con una gran maleabilidad, ofrecen al latón Cu Zn30 un campo de aplicación extremadamente vasto: radiadores de automóviles, reflectores, soquetes de lámparas, instrumentos musicales, adornos de ropa, tornillos enroscados y golpeados, etc.
  22. 22. 22 Figura 20 – Cu Zn20 – Influencia de la temperatura de recocido sobre la carga de ruptura y el grosor del grano (redondel de menos de 25 mm de espesor, formada en frío es=60%, grano inicial de 69 micrones). Figura 21 – Cu Zn30 – Recristalizado – Influencia del grosor del grano sobre las características mecánicas según (10).
  23. 23. 23 Figura 22 – Cu Zn30 – Influencia de la temperatura de recocido sobre la carga de ruptura y el grosor del grano (redondel de menos de 25 mm de espesor, formada en frío es=100%, grano inicial de 45 micrones). Figura 23 –– Diagrama de martilleo en frío Cu Zn30
  24. 24. 24 Cu Zn33 Este latón posee una capacidad de martilleo en frío particularmente elevada que lo designa para embutidos profundos y difíciles. En efecto, la maleabilidad máxima de los latones se logra con 33% de zinc (Figura (8), aunque las otras características mecánicas siguen altas (Figura 7, 9 y 10). Debido a sus notables propiedades, que le han significado innumerables aplicaciones, el latón Cu Zn33 ha sido objeto de numerosos estudios destinados a precisar, principalmente, la influencia respectiva de los principales parámetros de las operaciones de transformación sobre sus características mecánicas y estructurales. El martilleo en frío del latón Cu Zn33 ha sido estudiado por Grard (7) en bandas de latón para cartuchos (probetas de 6 mm y 0,3 mm de espesor) y por Boniewski y Pelczynski (12) en alambres de 5 mm de diámetro. La figura 24 muestra los resultados obtenidos por estos autores en lo que respecta a la dureza, la carga de ruptura, el límite elástico y el alargamiento. Estas características dependen, por otra parte, del grosor del grano antes de la deformación (13): para una tasa determinada de martilleo en frío, la resistencia y la dureza son mucho más elevadas y la maleabilidad mucho más débil mientras el grano inicial es más fino. La figura 25 indica la importancia de este factor para martilleos en frío de 10 y de 100%. Las figuras 26 y 27 muestran la evolución de las mismas características anteriores durante el recocido para diferentes tasas de martilleo en frío. La disminución brusca de R, E y H, cerca de los 300ºC, se produce a una temperatura mucho más baja si el martilleo en frío es más fuerte. Se desprende de estos diagramas, que la temperatura de recocido puede estar entre 400 y 750ºC, según las características deseadas. En particular, los recocidos a alta temperatura (700-750ºC) otorgan una maleabilidad muy elevada, la que reduce de forma apreciable el desgaste de las herramientas de embutidos. Figura 24 – Cu Zn33 – Diagrama de martilleo en frío.
  25. 25. 25 Figura 25 – Cu Zn33 – Influencia del diámetro del grano inicial sobre las características mecánicas después del martilleo en frío. La variación del diámetro medio de los granos durante el recocido se representa en la figura 28 con períodos de 15 minutos y de 6 horas y tasas de martilleo en frío de 2 a 10% (13). El primer valor corresponde claramente al martilleo en frío crítico; a más de 10%, la recristalización prácticamente no es afectada. La composición del latón Cu Zn33 corresponde al máximo del intervalo de solidificación, de lo que se desprende una tendencia a la segregación mayor en el caso de piezas voluminosas; además, esta composición es superior a la saturación de la fase  por encima de 800ºC (Figura 1). De esto resulta que, si la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida durante y después de la solidificación o después del recalentamiento por encima de 800ºC, puede subsistir cierta cantidad de fase  en la temperatura ambiente. La existencia de estos cristales  se ha ligado a la presencia de fisuras o alineamientos observados a medio espesor en chapas obtenidas por laminación a partir de placas espesas. Este defecto se ha podido eliminar con una serie de pasadas de laminación en frío, alternadas con recocidos de homogeneización entre 600 y 700ºC (14). El latón Cu Zn33 se utiliza para los trabajos complicados de martilleo en frío, repujado y embutido profundo: cartuchos, soquetes, instrumentos musicales, elementos de iluminación, faroles, remaches. Es indispensable un recocido de estabilización después de la última pasada de embutido para evitar agrietamientos intergranulares en atmósfera corrosiva (season cracking). Este tratamiento, efectuado entre 250 y 300ºC durante una media hora a dos horas, según las piezas, elimina las principales tensiones internas prácticamente sin modificar las propiedades mecánicas (Figura 26 y 27).
  26. 26. 26 Cu Zn36 De características generales muy similares a las del precedente, el Cu Zn36 se usa para fabricaciones análogas, pero sin necesitar las propiedades particulares de embutido del Cu Zn33. Figura 26 – Cu Zn33 – Diagrama de recocido (Grard) Figura 27 – Cu Zn33 – Influencia de la temperatura de recocido sobre la dureza para diferentes tasas de martilleo en frío (alambre de 5 mm de diámetro, permanencias de media hora).
  27. 27. 27 Cu Zn40 Dado que la composición del Cu Zn40 está en el dominio de las dos fases ( + ’) del diagrama cobre-zinc (Figura 1), estos dos constituyentes, con distintas características, confieren a la aleación un conjunto de notables propiedades: - A temperatura ambiente, ’, que es más duro y menos dúctil que la solución sólida , limita la capacidad de deformación,. Esta, sin embargo, puede seguir utilizándose, pero mejora la capacidad de elaboración provocando la ruptura de virutas; - A temperaturas elevadas, este mismo componente adquiere una excelente maleabilidad (superior a la fase  en las mismas condiciones) y su cantidad relativa aumenta con la temperatura hasta la desaparición completa de  sobre 750ºC – de modo que el latón 60/40 puede ser forjado, laminado en caliente o hilado fácilmente en la prensa entre 625 y 800 ºC. El diagrama de martillado (figura 30) se refiere a alambres recocidos durante dos horas a 550 ºC antes del estirado final en un diámetro de 5 mm (12). Figura 28 – U-Z33 – influencia de la temperatura de recocido sobre el grosor del grano (martilleo en frío es de 2 y 10%, duraciones de recocido de 15m y 6 horas).
  28. 28. 28 Figura 29 – Cu Zn40 – Diagrama de martilleo (alambre de 5 mm de diámetro) Figura 30 – Cu Zn40 – Influencia de la temperatura del recocido sobre la dureza para las diferentes tasas de martilleo en frío (alambres de 5 mm de diámetro). La figura 30 muestra la influencia del recocido en la dureza de las mismas muestras arriba indicadas, martilladas a diferentes tasas. Resulta que el recocido del Cu Zn40 puede
  29. 29. 29 realizar entre 425 y 600 ºC. El aumento de la dureza, para los recocidos realizados sobre 550 ºC, se debe a un enfriamiento posterior demasiado rápido que implica la retención de cierta de cantidad de  de exceso (12). La apropiada interacción entre las propiedades del latón 60/40 en los distintos modos de trabajo lo hace especialmente apto para productos que necesitan a la vez una deformación plástica (en caliente o en frío) y un mecanizado* . Tiene también numerosas aplicaciones en arquitectura, cerrajería, mobiliario, farolería, aparatos sanitarios (piezas estampadas y luego ligeramente mecanizadas), etc. 3-3 LATONES CON PLOMO La posibilidad de mecanizado es la principal característica de los latones con plomo. Esta propiedad, compleja, es difícil de medir, porque depende no sólo de la calidad del material que se mecanice, sino también de la forma y de la calidad de la herramienta, al igual que de las condiciones de corte; en la práctica se traduce en la posibilidad de un mecanizado muy rápido con poco desgaste de las herramientas y por la calidad del estado de la superficie obtenida. Los latones con plomo, llamados también “latones de tronzado” son, entre las aleaciones industriales, los que presentan la mejor “mecanizabilidad”; por esto, a menudo se los toma como base de referencia para evaluar la capacidad de mecanizado de los otros materiales. A título comparativo, el cuadro VIII, extraído de los trabajos del Ct Denis (15), indica las velocidades de menor desgaste para el fresado, el cilindrado y el taladrado de diferentes aleaciones; el latón de tronzado siempre se ubica a la cabeza, y su posición no se modificaría si la comparación se extendiera a aleaciones más recientes (cobre con telurio, aleaciones ligeras, aceros al azufre y al plomo). * El coeficiente de mecanización es de 40; a pesar de su gran firmeza como herramienta de corte, el U-Z40 no se adapta perfectamente a trabajos con máquinas automáticas, para las cuales es necesario añadirles algunos puntos porcentuales de plomo.
  30. 30. 30 CUADRO VIII Velocidades de menor desgaste para diferentes aleaciones y diferentes modos de mecanizado Materiales mecanizados Cilindrado m/mn Fresado m/mn Taladrado t/mn Latón de tronzado...... 52 24 800 Bronce 90-10............. 45 22 620 Bronce 88-12............. 39 20 520 Fundición gris............ 30 17 320 Acero a 30 Kg/mm2 .... 30 17 320 Acero a 70 Kg/mm2 .... 15 12 65 Acero a 100 Kg/mm2 .. 6 10 10 Fundición acerada ..... 5 9,5 7 Acero a 100 Kg/mm2 o con alto contenido de níquel ... 4 9 3 Condiciones de corte: Cilindrado - En seco - Avance para todo: 0,5 mm - Ancho de corte: 5 mm Fresado - Lubricante - Avance por vuelta de fresa y por diente: 0,5 mm - Suma de los anchos de corte y de pasada: 50 mm Taladrado - Lubricante bajo presión - Broca:  25 mm. - Avance: 0,25 mm/t La solubilidad del plomo en los latones, muy débil a alta temperatura (de 0,2 a 0,7% a 750ºC en Cu Zn40), es prácticamente nula en frío (0,01% como máximo). El plomo, por tanto, conserva sus características propias aislándose bajo la forma de inclusiones que provocan la fragmentación de virutas; también interviene como lubricante, debido a su bajo punto de fusión, y así disminuye los coeficientes de roce entre la pieza y la herramienta. Esta doble acción tiene por efecto, por una parte, favorecer el desprendimiento de las virutas formadas, y por otra parte, reducir el desgaste y el calentamiento del filo de la herramienta, evitando así en gran medida la formación de posibles aristas, perjudiciales al buen estado de la superficie. La eficacia de las adiciones de plomo depende de dos factores principales: a) La cantidad de plomo introducida: debe ser tal que produzca una mecanizabilidad óptima, sin disminución excesiva de las características mecánicas; puede variar entre 1 y 3,7% según la composición del latón de base; b) La distribución de las partículas de plomo: estas deben ser finas y diseminadas de manera homogénea.
  31. 31. 31 El estudio del latón 60/40 ha demostrado que la presencia de la fase ’ mejoraba ostensiblemente la capacidad de mecanizado y, sobretodo, que la ampliación del campo  a alta temperatura, aumentaba la plasticidad en caliente como consecuencia de la transformación más o menos completa de la fase . Estas consideraciones se tradujeron en la elaboración de latón de torneado a partir de composiciones bifásicas cuyas propiedades tienen origen, cualitativamente en los dos componentes: α con un 33% de zinc moldeable en frío, pero poca resistencia al calor y β’, con un 46% de zinc, duro y frágil, pero moldeable en la forma de β, sobre los 470ºC. Por lo tanto, los latones de plomo agregan a su alto uso en la industria una plasticidad más o menos considerable en el calor o en el frío, siguiendo el título en cobre. Del mismo modo, pueden asociarse o no a la elaboración propiamente dicha, el matrizado con calor o a una deformación en frío. Entre las variadas posibles composiciones de los latones de torneado, que han sido adaptados para un uso en particular, es necesario soltar* un número restringido de fórmulas de base que cubran el conjunto de las necesidades generales. Diferentes rasgos de latones de plomo para las barras y los campos de usos Hay algunos títulos normalizados que poseen dominios de composición relativamente conocida, en cuyo interior es posible seleccionar la mejor aleación para un modo particular de trabajo. Por lo tanto, no es importante que el utilizar sepa precisar cuál sea el uso del latón con el que trabaja, de tal modo que el proveedor, que presenta bajo en una misma designación “rasgos” distintos, pueda entregar la que responda mejor a los requerimientos de la futura fabricación. Cu Zn40 Pb3 Es un latón de torneado rápido. Gracias a su proporción importante de plomo, es el material que mejor se adapta a las mejores condiciones de corte en fábrica. El Cu Zn40 Pb3, aunque puede ser matrizado dentro de un margen estrecho de temperatura, no es aconsejable para la deformación en caliente. Tampoco es aconsejable su utilización en rebordeo o en deformaciones en frío. En el siguiente cuadro se indican sus características. Cu Zn36 Pb3 Este latón, a pesar de que tiene un contenido de zinc menor al anterior, puede elaborarse muy bien gracias a la proporción elevada de plomo, pero soporta de igual manera cierto rebordeo o una leve deformación en frío por su contenido de cobre. Tal como el elemento precedente, no se aconseja efectuar en él un proceso de matrizado. Sus características mecánicas se indican en el siguiente cuadro. (Figura 31)
  32. 32. 32 Figura 31 – Influencia de la temperatura de recocido en las características mecánicas y en el grosor del grano de una barra con Cu Zn 36 Pb 3 (Ø 20 mm, ¾ duro, durante una hora). Cu Zn39 Pb2 Es el latón de matrizado por excelencia (750º C), gracias a su contenido menor de plomo y a una apropiada proporción de cobre. Su uso en fábrica, aunque levemente inferior al del Cu Zn40 Pb3, es de todas maneras excelente y superior al resto de los materiales comunes. Las características mecánicas de este latón son muy similares a las del Cu Zn40 Pb3. Cu Zn35 Pb2 Este título de latón corresponde a un material que puede soportar operaciones importantes de deformación en frío después del torneado. Cu Zn38 Pb2 Este latón está elaborado para la fabricación de barras cruzadas destinadas a la elaboración de tuercas o de otras piezas industriales. Sus características son muy similares a las del latón Cu Zn36 Pb3.
  33. 33. 33 CUADRO IX Recapitulación de los rasgos del latón de plomo RASGO RECORTE* MATRIZADO DEFORMACION EN FRIO Cu Zn40 Pb3 Excelente Posible, pero no se aconseja. Cu Zn 36Pb3 Muy bueno Posible, pero no se aconseja. Para deformaciones medianas Cu Zn39 Pb2 Muy bueno Excelente 750º C Cu Zn35 Pb2 Bueno Para deformaciones importantes Cu Zn38 Pb2 Muy bueno Posible, pero no se aconseja. Para deformaciones medianas Latón “reloj” En la clase de los latones en plomo, además de los productos destinados al toreado y al matrizado que en general son proporcionados en la forma de barras o de perfiles, existe una fama importante de productos planos laminados, que tienen distintos usos en la industria y, en especial, en la relojería. Estos latones, que son aptos para soportar operaciones de recorte, perforación, fresado, roscado, corresponden en la mayor parte de los casos al rasgo Cu – Zn39 Pb1. Por lo general, se distribuyen en el estado martilleado, a menudo en forma de bandas en platos derechos, lo que permite obtener piezas perfectamente planas, y tienen una gran rigidez, con excelentes características para su uso en fábrica. Las características mecánicas son las siguientes para el estado de distribución H 14 (4/4 duro): R ≥580 N /mm2 A≥ 5% Tratamiento de estabilización Tal como en todos los latones con contenido mínimo en cobre, los latones de plomo martilleados de manera relativamente uniforme están predispuestos a un tipo particular de corrosión intergranular bajo la acción de ciertos medios específicos. Esta corrosión, que se manifiesta por medio de un fenómeno denominado “agrietamiento estacional” puede prevenirse de manera eficaz por medio de un recocido de estabilización de aproximadamente media hora a 250 – 280ºC. Este recocido no modifica significativamente las características mecánicas otorgadas por el martilleo. Además, el tratamiento termina por lo general la gama de fabricación de los productos estirados en frío (principalmente seis caras, cuadradas, etc.) las que enseguida son controladas por una prueba con nitrato de mercurio. De este modo, los utilizadores están prácticamente seguros contra este tipo de corrosión.
  34. 34. 34 3-4 LATONES ESPECIALES Los latones especiales se obtienen por medio de la incorporación de uno o de varios elementos de latones simples, para así mejorar ciertas características de estos últimos. La influencia en las propiedades de los latones de distintos elementos (ya sea tanto impurezas como adiciones voluntarias) ha sido objeto de numerosas investigaciones que, sin agotar el tema, han analizado en forma más o menos precisa la acción específica de dichos elementos (18) (19). Estos trabajos han permitido determinar las concentraciones permitidas en los cuerpos no deseables, seleccionar los cuerpos de mayor beneficio y precisar loas proporciones óptimas para los usos específicos. Los elementos de adición que se utilizan industrialmente son, además del plomo, cuyas aplicaciones ya se han descrito en este documento, el estaño, el aluminio, el manganeso, el níquel, el hierro, el silicio, y en dosis mínimas, el arsénico. A excepción del plomo, que es insoluble en los latones, y del níquel que es prácticamente soluble en todas las proporciones, los otros elementos tienen una solubilidad limitada en los componentes normales α y β’ y, además de cierta concentración que depende del elemento considerado y de la proporción de cobre, dan vida a componentes especiales. Estos últimos, duros y excesivamente frágiles, provocan casi siempre la disminución rápida de las características mecánicas (resistencia, alargamiento, resistencia al choque del material). Asimismo, las proporciones usuales son, por lo general, menores que los límites de saturación de los componentes normales salvo cuando se han investigado calidades especiales, como las propiedades ante frotes, por ejemplo. La teoría del título ficticio, y de manera más precisa y más completa los diagramas de equilibrio (cuando han sido determinados) permiten prever la influencia de las adiciones en la constitución de los latones: modificación del número de las fases y sus proporciones relativas y se puede deducir cualitativamente las repercusiones sobre las características mecánicas ligadas a la constitución. Por otra parte, las propiedades físicas y químicas de los componentes normales pueden modificarse en mayor o menor grado por medio de la disolución de cuerpos agregados. De manera general, se origina una equivalencia de constitución. Los latones especiales pueden presentar tanto características superiores a las de los latones simples, como también propiedades particulares, como por ejemplo, resistencia a la corrosión en ciertos medios. La diversidad de los latones especiales, en teoría infinita y demasiado grande para la practica, impide explicar en detalle las propiedades de cada rasgo. Por lo tanto, nos limitaremos a estudiar dos latones ternarios: el Cu – Zn29 Sn1 y el Cu – Zn22 AI2, determinando sus composiciones y, para los latones más complejos, con respecto a los datos esenciales respectivos.
  35. 35. 35 Cu Zn29 Sn1 A continuación, se define la composición química de este elemento: Cobre ......................................................................70 % Zinc......................................................................28,3 % Estaño........................................................... 0,8 a 1,2 % Con un total máximo de 0,5 en impurezas, de las cuales Pb ≤ 0,15, Fe ≤ 0,1 5 y Al ≤ 0,1 %. Figura 34 – Cu Zn29 Sn1 (Cu 70,9 %; Sn 1,05; As 0,03%; Zn el resto. Estructura monofásica α. Ataque en cloruro ferroso, G = 250) Además, se agregan cantidades mínimas de arsénico (0.02 a 0,1 %, más a menudo 0,04) para paliar los riesgos de corrosión por deszincado que presentan ciertas aguas. Esta inhibición puede realizarse del mismo modo por medio de adiciones de fósforo o de antimonio. Sin embargo, estos elementos que en ocasiones originan inconvenientes en el plano metalúrgico, parecen ser menos eficaces que el arsénico que en estos casos especiales. Ya que la solubilidad mínima del estaño en los latones es del orden del 1% por un 36% de zinc, el Cu Zn29 Sn1 está constituido sólo por cristales α, tal como lo confirma la micrografía de la figura 34. El reemplazo del 1% de zinc por un 1% de estaño mejora sólo levemente las características mecánicas en relación con el Cu Zn30. La capacidad de deformación en frío es muy elevada, mientras que las propiedades de forjado (650-800ºC) son menores. La capacidad de uso en industria corresponde a aproximadamente un 30% de la que presenta el latón de torneado. El recocido se efectúa entre los 425º y los 600ºC. Las figuras 32 y 33 muestran la influencia de la temperatura de recocido en las características mecánicas y en el grosor del grano, en un tubo de diámetro 20 x 22, martillado anteriormente en un 100%.
  36. 36. 36 Figura 32 – Cu Zn29 Sn1 – Influencia de la temperatura de recocido en R, E y A /Tubo Ø 20 x 22, martilleado al 100%. (Duración de recocido: 1 hora) Figura 33 – Cu Zn29 Sn1 – Influencia de la temperatura de recocido en la dureza y en el grosor del grano. Tubo Ø 20 x 22, martilleado al 100%. (Duración de recocido: 1 hora)
  37. 37. 37 De la misma manera, la adición de estaño no tiene como propósito sacar las características mecánicas, sino que mejorar la proporción de aguas ácidas o contaminadas, por medio de la formación de una película protectora de óxido de sal básica de estaño. Este latón también puede resistir la acción de aguas de ríos o de estuarios (que no deben contener ni arena ni elementos abrasivos en suspensión) hasta velocidades de circulación de 1 a 1,5 m/s. Del mismo modo presenta buenas condiciones con respecto a las aguas ácidas, como por ejemplo, las aguas de minas. En todo caso, la salinidad total no debe sobrepasar los 2,5 por 1000. El latón Cu Zn29 Sn1 puede aplicarse principalmente en las placas y en los tubos intercambiadores de calor, condensadores, evaporadores, refrigerantes y recalentadores en contacto con aguas que responden a las condiciones indicadas anteriormente. Las propiedades térmicas del Cu Zn29 Sn1 son las siguientes: Calor específico: 0,09 cal /g. º C Conductividad térmica: 0,26 cal / cm2 .s. º C Coeficiente de dilatación lineal: 20,2.106 de 2 a 300 º C Los métodos de soldadura que se adaptan mejor son aquellos procedimientos de soldadura blanda y soldadura. Se pueden utilizar la soldadura oxiacetilénica, la soldadura al arco de carbón y la soldadura por resistencia. No se recomienda la soldadura al arco metálico. Cu Zn22 Al2 El diagrama ternario parcial del Cu Zn22 Al2 de la figura 35 muestra la gran influencia que tiene el aluminio en la estructura de los latones. Figura 35 – Diagrama de equilibrio Cu Zn Al
  38. 38. 38 Figura 36 – Cu Zn22 Al2 – Influencia de la temperatura de recocido en la dureza y en el grosor del grano (según 20) Sin embargo, el Cu Zn22 Al2 se encuentra en el dominio α y sus características mecánicas pueden compararse con las de Cu Zn29 Sn1, que además tiene el mismo título ficticio (≈69). No obstante, se puede observar que el crecimiento del grano de recocido se produce con una temperatura más elevada (figura 36). El recocido se efectúa entre los 425 y los 600ºC, mientras que la temperatura de forjado es levemente más elevada para el Cu Zn29 Sn1, entre los 750 y los 875ºC, con una capacidad igualmente menor de deformación con el calor y con buenas propiedades de forjado en frío. La ventaja del latón Cu Zn22 Al2 por sobre el anterior reside en su mejor mantención frente a la corrosión en condiciones más severas. En efecto, la película protectora en base a aluminio que se forma es muy resistente a la corrosión y a la erosión. Su velocidad de reconstitución es muy elevada y posee una excelente mantención frente a las aguas de ácidos pantanosos, a las aguas de estuarios, a las aguas de ríos contaminados, a las aguas de mar y a las aguas salobres, incluso en las velocidades de circulación cercanas a los 3 m / s. A pesar de su excelente resistencia al proceso de corrosión – erosión, no es muy sensible a la corrosión perforada o “pitting” (corrosión muy localizada que se produce por la aireación diferencial en una discontinuidad de la película protectora, que se traduce en un ataque en el fondo, en una proceso tan rápido que la película es más catódica y aumenta la velocidad de circulación). Por último, el Cu Zn22 Al2 es poco sensible a los compuestos orgánicos sulfúricos. La velocidad de circulación óptima se encuentra en el orden de 2 a 2,5 m/s. Se deben evitar los depósitos, incrustaciones y obturaciones parciales que dan origen a numerosas corrosiones, para proteger la velocidad.
  39. 39. 39 Tal como el latón Cu29 Sn1, e incluso con las mismas dosis, el latón de aluminio puede por lo general inhibir el deszincado con arsénico. Se ha demostrado (21) el interés y la posibilidad de fijar una película protectora en la superficie de los tubos de los intercambiadores, mediante una oxidación en seco. Esta operación, incluso en el ciclo de fabricación requiere condiciones de temperatura y de duración que se hayan determinado perfectamente. La película pasiva que se obtiene de este modo, que se controla por medio de métodos electroquímicos, presenta las características deseadas para permitir que los tubos sean capaces de resistir condiciones desfavorables de puesta en servicio para la formación de una película “natural”. El latón Cu Zn22 Al2 se utiliza en forma de tubos en los intercambiadores de calor para las centrales eléctricas, barcos a vapor, refinerías de petróleo, entre otros. Las siguientes son sus características térmicas: Calor específico:0,09 cal /g º C Conductividad térmica: 0,24 cal cm/ cm2 s º C Coeficiente de dilatación lineal: 18,5.106 de 20 a 300ºC. Dado que se forma una película de alúmina, es difícil que el latón de aluminio pueda soldarse con una soldadura blanda. Los procedimientos más convenientes para ello son la soldadura y la soldadura por resistencia- Se puede utilizar tanto la soldadura oxiacetilénica y al arco de carbón. No se recomienda el uso de la soldadura al arco metálico. Latones de alta resistencia Esta denominación comprende los latones especiales que contienen entre un 50 a un 80% de cobre, con múltiples combinaciones de elementos de adición en proporciones variables. La normalización de la AFNOR (NFA 51-106) señala dos latones de alta resistencia, sin composición química impuesta. Estas condiciones son amplias y entregan variadas posibilidades, Sin embargo la puesta a punto de una formula que esté destinada a definirlas adecuadamente constituye en sí una operación delicada, en la que la teoría del título ficticio puede servir como hilo conductor. Entre los distintos elementos que existen “incompatibilidades”: si se agregan en forma simultánea ciertos elementos, éstos pueden incidir negativamente en los efectos de cada uno de ellos o dar origen a componentes especiales inapropiados.
  40. 40. 40 CUADRO X CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS PRODUCTOS AHUECADO DE SECCIÓN REDONDA O POLIGONAL REGULAR EN LATON DE ALTA RESISTENCIA. Tipo Ø o espesor en las hojas C mm Límite de elasticidad mínimo Rp 0,2 N / mm2 Resistencia mínima a la tracción Rm N / mm2 Alargamiento mínima Cu Zn +, Clase 1 C ≤ 12 12 < c ≤ 25 25 < c ≤ 50 50 < c ≤ 80 80 < c 260 250 230 220 200 500 470 440 400 390 5 10 15 17 20 Cu Zn +, Clase 2 C ≤ 12 12 < c ≤ 25 25 < c ≤ 50 50 < c ≤ 80 80 < c 300 280 260 250 240 600 570 550 530 520 7 8 9 10 11 COMPOSICIÓN QUIMICA DE LOS LATONES DE ALTA RESISTENCIA Las composiciones de los tipos de latón Cu Zn+, clase 1 y 2, deben estar comprendidas dentro de los siguientes límites: Cu Al Fe Mn Ni Pb Sn Suma de otros elementos 52 a 70% O a 5% 0 a 3% O a 4% 0 a 5% 0 a 3% 0 a 2% 0 a 1 % El cuadro XI muestra la composición de los distintos latones industriales de alta resistencia, con la indicación de sus características y con algunos ejemplos de uso. Este cuadro destaca el hecho que los latones de alta resistencia permiten satisfacer niveles de exigencia extremadamente variados de resistencia mecánica, de mantención frente a los distintos modos de corrosión (corrosión – erosión, cavitación, corrosión seca, etc) de resistencia al desgaste, de competencia en relación con el roce, moldeamiento, formación y mecanizado.
  41. 41. 41 CUADRO XI Composición, características mecánicas y ejemplos de las aplicaciones de distintos latones especiales industriales Cu % Zn % Al % Mn % Ni % Fe % Sn % Si % Pb % Estado R N / mm2 E N / mm2 A % Durez a Brinell Ejemplos de aplicaciones 55 40 0,1,5 Moldeado 530 10 57– 62 36- 40 0,5 –1 0,5– 1,5 Moldeado 490 30 Pistones. Palas de hélices 60 34 3-4 1,2 Moldeado 560 20 Bombas. Segmentos de pistones 57 40 3 Moldeado 490 250 20 Varillas de sopapo. Hélices. 59 36 0,5 1 2 1,5 Corroído 450 250 10 130- 160 Frotación 62 33 0,5 1,5 2 0,5 Corroído 420 180 22 100- 135 58,5 36 0,5 2 2 0,5 0,5 Corroído Moldeado 550 420 250 160 15 22 150- 200 110- 150 Árboles. Ejes. Correderas. 53 41 1 2 2 0,5 0,5 Corroído 550 250 15 140- 185 54,5 38 2 4 1,5 Moldeado 550 300 15 160- 200 47- 52 40- 48 1- 2, 5 Moldeado 450 230 18 Álabes de turbinas. Bombas 52- 53 Rest o 3 4, 5 0,5-1 Moldeado 420- 450 20-220 28 100- 110 Características válidas hasta los 400ºC. 60 Rest o 0,5- 1 01-2,3 0,6-1 0,8- 1 Moldeado 390 140 26 86 Construcción naval 60- 62 Rest o 0-1 1-2 1-2 0,5 Moldeado 420 180 25 Piezas de compresores. Chapaletas 61 36 1 1 1 Moldeado 440 25 56 41 1 0,5 1 0,5 Moldeado 450 25 Hélices 57 39 1 1 1 1 Moldeado 450- 550 30- 25 57 37 2,5- 3 1 1 1 Moldeado 550- 650 25- 20 57- 58 Rest o 1,5 1,5-2 0,3- 0,6 Moldeado 500- 600 200- 250 8-12 140- 180 Articulaciones lubricadas 62 27 4,5 3,5 3 Moldeado 660- 730 270- 330 10- 18 170 - 66,5 23 5 2,5 1 2 Corroído Moldeado 600 500 280 250 15 8 170- 210 160- 190 Ruedas con pernillos sin fin. Válvulas. Chapaletas 67,5 19 5,5 5 3 Corroído 700 360 12 200- 240 Rótulos. Correderas. 63 25 5 4 3 Moldeado 700 420 12 200- 240 64,5 21 6,5 4,5 3,5 Moldeado 750 550 8 230- 260 56 18 7 5,5 3,5 Corroído 850 600 10 230- 280 Engranajes 66 34 1 Moldeado 450 250 25 120 82 15 1 1 1 Templado Tr. endurecido 420- 520 650 250 450 40 25 Tuberías de alta presión 81- 82 14 0,2 4-5 Moldeado 600 350 8 83 10 1 1 5 Moldeado en coq. 730 420 5 190
  42. 42. 42 4. RESISTENCIA A LA CORROSION 4-1 GENERALIDADES Al igual que todas las aleaciones cupríferas, los latones presentan una resistencia a la corrosión relativamente elevada en un sinnúmero de condiciones. De este modo, pueden clasificarse en cuatro grupos según su composición química, en particular, su proporción de zinc: a) Los latones simples, que contienen hasta un 15% de zinc, poseen una resistencia a la corrosión similar a la del cobre puro. Mantienen una excelente condición en distintas atmósferas, aguas naturales dulces o saladas (el Cu Zn15 es más resistente que el cobre en aguas que contienen Co2 libre), a los ácidos no oxidantes (que no contienen ni oxígeno disuelto ni otros agentes oxidantes), a las bases cáusticas (soda, potasio) en solución y también a la mayoría de las soluciones salinas, con excepción de las salas férricas, cupríferas, estánnicas, mercúricas y amoniacales principalmente. Además, estos latones son prácticamente insensibles a la deszincado y al agrietamiento estacional (ver más adelante). b) Los latones simples monofásicos que contienen de un 15 a un 36% de zinc, tienen una resistencia general a la corrosión sensiblemente menor que la del grupo anterior. Sin embargo, resisten un poco mejor el ataque de los sulfuros y la oxidación seca de temperaturas medias. Este debilitamiento de la condición en ciertos medios agresivos se debe principalmente a una corrosión selectiva particular de los latones _ la deszincado- que es más intensa que la proporción de zinc más elevada. Sin embargo, los latones monofásicos pueden protegerse de manera eficaz contra la deszincado por medio de inhibidores como el arsénico en una dosis muy baja. c) Los latones bifásicos α+β’ (Zn > 36%) , con o sin plomo, en los que los riesgos de deszincado se adquieren, por una parte, debido a su alta proporción en zinc y, por otra, a la ineficacia de los inhibidores para la fase β’. d) Los latones especiales, en los que ciertos elementos de adición como el aluminio, el estaño, el níquel mejoran la resistencia a la corrosión, ya sea al participar en la formación de una película protectora o al modificar las características electroquímicas de la aleación. Se pueden encontrar en el anexo los resultados de distintas investigaciones y observaciones prácticas en relación con el comportamiento de los latones en comparación con los principales productos químicos y las atmósferas usuales. Estas indicaciones cualitativas pueden servir para la selección de la mejor aleación para un medio determinado; sin embargo, ellas deben ser completadas con un estudio acucioso de las condiciones de servicio.
  43. 43. 43 De este modo, cada manifestación de corrosión es frecuente en un caso en el que las circunstancias se repiten muy raramente de una manera idéntica. Por lo tanto, es por lo general difícil formular de antemano las indicaciones precisas en relación con el comportamiento en servicio de las aleaciones metálicas, por la complejidad del fenómeno de la corrosión y por los múltiples factores que la afectan: naturaleza del medio, temperatura, aeración, composición química completa (acción de elementos en proporciones menores y estado estructural de la aleación, estado de la superficie, depósitos superficiales, velocidad de fluido, efectos galvánicos, heterogeneidad, impurezas, etc. De este modo, J. Tourret (22) realizó, a propósito de tubos de latón para condensadores y refrigerantes, una nueva clasificación en 9 tipos de corrosión: 1º Corrosión uniforme, en la que, por los latones, intervienen principalmente en medios ácidos o en presencia de productos sulfurosos; 2º Corrosión por picaduras, que se atribuye a distintas causas: efectos electrolíticos locales, depósitos, fallas de la superficie, 3º Corrosión intergranular; 4º Deszincado, generalizada o por picaduras; 5º Corrosión bajo tensión, debido a la acción simultánea de tensiones estáticas aplicadas y de agentes químicos específicos; 6º Agrietamiento estacional (season cracking) , caso particular del tipo anterior, en el que las tensiones son internas; 7º Corrosión – erosión, debido a velocidades de fluido de aguas que llevan partículas de abrasivas o burbujas de aire demasiado fuertes; 8º Fatiga – corrosión: para los latones, el límite de fatiga disminuye por lo general cuando una acción corrosiva es superpuesta a tensiones cíclicas; 9º Corrosión en puntos calientes, que se observa principalmente en refinería, en los tubos de latón que se encuentran en contacto con el agua, en sentido vertical a los puntos o la temperatura ha aumentado en forma localizada. Sin embargo, es necesario mencionar que la mayor parte de los casos mencionados anteriormente son comunes (con intensidades variables) en la mayoría de las aleaciones metálicas. Por lo tanto, nos limitaremos a realizar la descripción de los dos tipos de corrosión específicos de los latones, la deszincado y el agrietamiento estacional, como también a los medios para prevenirlos.
  44. 44. 44 4-2 DESZINCADO Este tipo de corrosión se manifiesta por medio de una porosidad más o menos importante y por un cambio de color en la zona corroída que, desde el amarillo propio de los latones, pasa hacia el rojo del cobre. A pesar de que se ha previsto un ataque selectivo del zinc en ciertos casos (principalmente en latones ricos en zinc), el mecanismo del deszincado pareciera ser por lo general el que se indica a continuación: el zinc y el cobre se disuelven primero simultáneamente; luego, se deposita nuevamente el cobre en el lugar por desplazamiento, mientras que los productos de la corrosión del zinc permanecen en la solución o se precipitan si son insolubles. De este modo, en la zona corroída, el latón inicial se reemplaza por una masa esponjosa de cobre (figura 39). Figura 48 Deszincado de un latón de 64/36 no inhibido. El deszincado en la superficie se ha terminado casi por completo; sólo queda una esponja de cristales muy ricos en cobre. El deszincado penetra primero en los alineamientos ricos en cobre . G = 200 (CENTRO DE INVESTIGACIONES – TREFIMETAUX) El deszincado se produce sobre todo en aquellas soluciones que poseen una conductividad eléctrica elevada. Cuando ella aparece en un medio ácido, el latón es atacado de manera uniforme (deszincado generalizado) y se forma una película de cobre de un espesor relativamente constante, mientras que en los medios alcalinos, neutros o levemente ácidos el ataque es más bien localizado y se expande en profundidad (deszincado por picaduras). Este último tipo es, sin duda, el más peligroso. El deszincado es favorecido con temperaturas elevadas y por una velocidad de fluido menor, como también por la presencia de depósitos en el metal o por rayas en la superficie (rallas, estrías de estiramiento). En los latones bifásicos, se ataca de preferencia la fase β’, rica en zinc (48%). El deszincado sólo aparece después en los cristales α.
  45. 45. 45 En los estudios efectuados con el latón Cu Zn30, Bengough y May (23) demostraron que el hierro y el manganeso favorecen el deszincado, mientras que éste se ve dificultado por la acción del aluminio, el níquel, el estaño y , sobretodo, el arsénico. Este último elemento, que se utiliza en proporciones del orden del 0,04% es el inhibidor de deszincado más eficaz y el que se utiliza en general. El fósforo y el antimonio poseen del mismo modo interesantes propiedades inhibidoras, pero su empleo está limitado por distintos inconvenientes de orden metalúrgico. Por ejemplo, los riesgos de corrosión intergranular que se producen en proporciones de fósforo superiores al 0,02% en los latones de aluminio. Por último, los inhibidores no tienen prácticamente efecto alguno en el deszincado de la fase β’ y los latones simples bifásicos están sujetos a una corrosión preferencial Sin embargo, la mayor parte de los latones especiales (de alta resistencia), en especial el estaño, presentan un deszincado con una resistencia bastante aceptable. 4-3 ROTURA ESTACIONAL (“Season cracking”) El agrietamiento estacional corresponde a una fisura intercristalina por la acción combinada de tensiones mecánicas y de agentes corrosivos específicos. La figura 40 muestra el aspecto micrográfico de un agrietamiento estacional. La fisura es sólo intercristalina (mientras que las fisuras progresivas debido a fatiga son a la vez inter y transcristalinas), con numerosas ramificaciones. No existen otras deformaciones des cristales a lo largo de la fisura. Figura 40 – Fisura tipo “agrietamiento estacional” en un latón Cu Zn30. G = 200 (CENTRO DE INVESTIGACIONES – TREFIMETAUX)
  46. 46. 46 Aún no se ha aclarado totalmente el mecanismo exacto de agrietamiento cristalino; sin embargo, las condiciones en las que aparece han sido determinadas con precisión. Los principales factores que favorecen este tipo de falla son los que se indican a continuación: a) Composición química Al igual que en el deszincado, el agrietamiento estacional debe ser tomada en cuenta como un peligro si la proporción de zinc es elevada y no afecta prácticamente en nada a los latones que tienen más de un 85% de cobre. b) Existencia de tensiones internas o externas Las tensiones internas provienen de la fabricación de semiproductos o de las transformaciones posteriores de los mismos (moldeamiento, repujado, plegado). Las tensiones externas se producen principalmente debido a las tensiones de ensamblaje. Los valores de las tensiones límites para que aparezca el agrietamiento estacional no han sido definidas con precisión (del orden de 10,5 a 17 kg7mm, según los autores). Sin embargo, parece que se ha establecido adecuadamente que la coexistencia de las tensiones de valores muy distintos en una misma pieza favorece más aun el agrietamiento estacional en vez de una tensión repartida con uniformidad. c) Ambiente corrosivo Entre los agentes que ejercen una acción incuestionable en la formación del agrietamiento estacional se cuentan: los vapores amoniacales, las soluciones de sal de mercurio, el anhídrido sulfuroso húmedo, la condensación de vapores sulfúricos con humedad, trazos desoxidantes, un número importante de aminas (metilamina, trimetilamina – etilamina, etanolamina, anilina, etc), y ciertos metales fundidos (soldadura al estaño, por ejemplo). Sin embargo, es importante mencionar que las piezas susceptibles al agrietamiento estacional pueden salir sin daños en los medios no agresivos como el aire puro y seco. Además, pueden ser protegidos de manera más o menos eficaz por depósitos herméticos (niquelado, grasas, barnices) d) Variaciones bruscas de temperatura Las variaciones bruscas de temperaturas, en especial en atmósferas húmedas pueden provocar el agrietamiento estacional, que debe su nombre a las primeras manifestaciones que se observan con el cambio de estación y que por lo general van acompañadas de cambios de temperaturas, que son las causas de las condensaciones en las piezas. e) Forma del producto La forma del producto interviene en la repartición de las tensiones internas que pueden ser más o menos uniformes. Es el caso, por ejemplo, de una barra redonda en relación con una barra de seis caras de la misma sección.
  47. 47. 47 La protección más eficaz contra el agrietamiento estacional consiste en un tratamiento térmico a baja temperatura (recocido de “estabilización”) entre los 50 y los 325ºC durante media a dos horas. Este tratamiento debe realizarse de tal manera que todas las partes de las piezas puedan mantenerse por suficiente tiempo a la misma temperatura para regularizar las tensiones residuales. Por lo tanto, no se aconseje efectuar este recocido en un medio de calentamiento sin control, como el recocido local con soplete. La eficacia de tratamiento de estabilización puede verificarse con una prueba con nitrato al mercurio (norma NFA 05-111).
  48. 48. 5 – TRATAMIENTOS TÉRMICOS 5-1 GENERALIDADES Los tratamientos térmicos de aleaciones metálicas están compuestos básicamente de ciclos de temperatura en los que los principales parámetros son la temperatura máxima, la duración de la mantención de esta temperatura y la velocidad de enfriamiento. Además del recalentamiento por el trabajo en caliente, los principales tratamientos térmicos industriales corresponden al recocido, temple (puesta en solución), el revenido (endurecimiento estructural), cuyas características se señalarán a continuación. Recocido El recocido confiere a la aleación la estructura de equilibrio físico-química, ya sea porque no se ha obtenido en el curso de la solidificación (recocido de homogeneización) o porque se ha destruido con el martilleo (recocido de recristalización) o con otro tratamiento térmico (recocido de regeneración). El recocido aumenta por lo general la maleabilidad; sin embargo, hace disminuir la resistencia a la tracción, el límite elástico y la durabilidad. Sin embargo, existe un tipo específico de recocido, denominado de “estabilización” que, cuando se realiza en temperatura relativamente bajas, no modifica sensiblemente la estructura ni las características mecánicas, pero elimina las tensiones internas inadecuadas. El recocido es prácticamente el único tratamiento térmico que se aplica de manera industrial en los latones y, por esta razón, lo analizaremos en in capítulo específico. Temple En el caso de los latones (tipo 60/40 con dos fases α+β) el temple que se hace a partir de los 700 – 850ºC permite aumentar la proporción de la fase β, que modifica importantemente las características mecánicas de estas aleaciones (24). En relación con los valores obtenidos después del enfriamiento al aire, la carga de ruptura aumenta de aproximadamente 50 N / mm2 , el límite elástico de 40 a 50 N / mm2 y la durabilidad de 20 a 30 unidades de Brinell. Los alargamientos disminuyen en alrededor de 10 puntos. El resultado se debe al mantenimiento, a la temperatura ambiente, a una cierta cantidad de la fase β fuera de equilibrio y a la repartición fina y homogénea de los constituyentes en una estructura acicular (Figura 41). Este tratamiento puede utilizarse para eliminar las características de aquellas piezas que no pueden ser martilladas (piezas formadas con matriz en caliente, por ejemplo). Se debe efectuar el calentamiento lo más rápido posible y durante un tiempo breve para limitar el grosor del grano y el deszincado seco.
  49. 49. 49 Figura 41 – Cu Zn39Pb1. Recocido a 850ºC después de n temple. Estructura acicular α+β G =400 (CENTRO DE INVESTIGACIONES – TREFIMETAUX) Revenido Son variados elementos que forman con el cobre aleaciones con endurecimiento estructural; los más utilizados son el berilio, el cromo y, en conjunto, el níquel y el silicio. Estos dos últimos elementos, además, permiten extender esta característica a los latones α (Cu > 63%) al endurecimiento estructural y una fórmula de latón especial del tipo 85/15 con adiciones de Al, de Si y de Ni que alcancen cada una aproximadamente el 1% se hayan puesto a punto para aplicaciones específicas (tuberías de altas presiones). Para esta aleación, la temperatura de calentamiento con temple se encuentra entre los 725 y los 800ºC y el tratamiento de maduración se efectúa entre los 450 y los 500ºc (25). Las características mecánicas de este latón se indican en el cuadro XI, para los estados de temple y de temple endurecido. 5-2 RECOCIDO DE LOS LATONES Los tratamientos térmicos que se aplican comúnmente en los latones son los de recocido de cristalización y de estabilización que se efectúan sobre los productos martilleados. Recocidos de recristalización Tienen como función principal la de restituir en el metal su maleabilidad, con el fin de permitir la continuación de las operaciones de elaboración.
  50. 50. 50 La recristalización se origina de la formación y crecimiento de gérmenes de nuevos cristales en las regiones más afectadas por la deformación en frío (conjuntos de granos, planos de deslizamiento). Estos cristales sanos se desarrollan progresivamente a expensas de los antiguos granos deformados. La recristalización propiamente tal termina cuando se completa esta sustitución. La recristalización se produce en el marco de cierto intervalo de temperaturas en donde la extensión y los valores extremos dependen de la composición de la aleación, de la duración del recocido y sobre todo, de la proporción del martilleo. La figura 42 muestra la importancia relativa de estos dos últimos factores en las temperaturas iniciales y finales en la recristalización de un latón Cu Zn28 (26). Parece cierto que mientras menor sea la temperatura de recristalización, mayor es el martilleo y que ésta disminuye con mantenciones lo suficientemente prolongadas. Figura 42 – Cu Zn 28 – Variación de la temperatura inicial y final de recristalización, en función de la proporción de martilleo y de la duración del recocido, según (26). En el campo de las temperaturas y en un grado menor que en la del tiempo, la recristalización está por lo general precedida de una “restauración”, es decir, por una eliminación de las fallas y de las tensiones internas sin modificación aparente de la estructura y seguida de un “crecimiento de granos”, o sea, el desarrollo de ciertos cristales a expensas de otros. Es importante mencionar que las diferentes etapas se apoyan con frecuencia mutuamente, incluso llegando a ocultarse, y que, por lo tanto, es frecuente que en ocasiones sea difícil distinguirlas. La dimensión del grano tiene influencia relativamente significativa en las propiedades del latón y constituye en particular un factor de calidad importante para los semiproductos (planchas, chapas, bandas) destinadas a producirse en frío. En efecto, la capacidad de deformación aumenta a medida que el grano sea más grande; sin embargo, un tamaño excesivo de los granos puede originar una rugosidad más o menos significativa (“piel de
  51. 51. 51 naranja”), que es perjudicial para la apariencia de las piezas y cuya eliminación con pulido es, a la vez, difícil y extremadamente cara. Para los latones de moldeamiento (con un 30 a 36% de zinc) se pueden distinguir, por ejemplo, en función del grosor del grano, varios rasgos de recocido adaptados a distintos usos específicos, como lo indica el cuadro XII. CUADRO XII Diámetro nominal del grano en mm Dimensiones del grano promedio en micrones Durabilidad Brinell aproximada Aplicaciones 0,015 0,025 0,035 0,050 0,070 0,120 25 15 a 35 25 a 50 35 a 70 50 a 120 100 64 a 82 59 a 72 57 a 68 54 a 65 47 a 60 45 a 55 Formación ligera, pequeño martilleo, pulido. Martilleo ligero con un aspecto agradable de la superficie. Martilleo profundo en productos delgados. Martilleo común Repujado común Repujado o martilleo en productos gruesos. La dimensión de los granos puede estar determinada por variados métodos. La que se utiliza con mayor frecuencia consiste en comparar el aspecto microscópico de una muestra pulida y atacada con tipos de micrografías (figura 43) Figura 43 (a, b y c). Aspectos micrográfico del latón Cu Zn30 recocido. Diferentes grosores de granos.
  52. 52. 52 Se han indicado previamente los dominios usuales de las temperaturas de recocido en la descripción de cada rasgo de latón. Están relativamente extendidos y en los intervalos de temperaturas mencionadas (e incluso fuera de ellos) es posible obtener las características determinadas modificando los parámetros del recocido (martilleo, temperatura, tiempo), según los resultados investigados. La figura 43 muestra la evolución del grosor del grano en función de la proporción de zinc y de la temperatura de recocido para un martilleo previo (es) de un 80% y con duraciones de mantenimiento de 30 mm. Se puede ver que hasta las proporciones de aproximadamente un 10%, el zinc presenta una tendencia a hacer el grano más fino, mientras que por debajo del 10%, el grosor del grano que se obtiene a una temperatura dada aumenta con la proporción de zinc. Esta figura hace asimismo recalcar que para los latones α, el crecimiento del grano comienza con temperaturas relativamente bajas y que prosigue de una manera continua hasta convertirse en sólido, cuando la temperatura aumenta. Por el contrario, en los latones polifásicos (latones α + β, ciertos latones especiales), el crecimiento del grano se encuentra limitado por lo general hasta las temperaturas en las que no existe más sólo una fase. Por ejemplo, para un latón 60/40, el grosor del grano no es importante sino debajo de los 750ºC. Las curvas de la figura 43 no pueden prolongarse, por lo tanto, en los dominios α + β y α + β’. Figura 44 – Variación del grosor del grano en función de la proporción de zinc y de la temperatura de recocido (es=80% mantienen 30 mm, según el Metals Handbook, 1948, página 880). La figura 45 muestra la influencia simultánea de la tasa de martilleo y de la temperatura en el grosor de grano de un latón Cu Zn33, en recocidos de seis horas (13). Es necesario un martilleo mínimo para que se produzca la recristalización. A partir del momento en que se espera esta tasa (martilleo crítico), un número mínimo de gérmenes crece e invade, sin toparse, toda la masa del metal, lo que produce así una estructura con granos muy
  53. 53. 53 gruesos. Para los latones, el martilleo crítico es por lo general mínimo, en el orden del 2% para el latón Cu Zn33, por lo que el dominio anterior no aparece en la figura 45. Figura 45 _ latón Cu Zn 33. Variación del grosor del grano en función de la tasa de martilleo y de la temperatura de recocido, en mantención durante 6 horas. Para las tasas de martilleo superiores, el número de gérmenes aumenta y la recristalización termina con un mayor número de grano y, por lo tanto, con un diámetro más pequeño: por una temperatura y un tiempo de recocido dados, el grosor del grano de recristalización es menor mientras el martilleo sea mayor. El hecho de conocer la tasa crítica de martilleo es extremadamente importante: cuando las piezas no son martilleadas de manera uniforme, es necesario vigilar que la tasa de martilleo local menor sea mayor que el valor crítico, para así evitar una recristalización demasiado heterogénea. Por otra parte, este fenómeno se desencadena con la preparación de cristales demasiado gruesos, incluso monocristales, que son importantes, especialmente en los estudios fundamentales de metalurgia y de física de metales. En lo que respecta a la influencia de la temperatura, la figura 45 confirma que, dado un martilleo, el grano engruesa cuando la temperatura aumenta, pero ésta última hace que además aparezca el dominio del “crecimiento de los granos( que se delimita en trazos interrumpidos). En este dominio, se elimina totalmente la disminución del grosor del grano que se origina con el aumento del martilleo.
  54. 54. 54 Recocidos parciales o “aprovechados” – Las investigaciones (9) (10) (11) han demostrado que para las tasas de martilleo muy elevadas (> 230%), la evolución de la estructura en función del tiempo de mantenimiento a una temperatura constante pasa por tres fases o estadios: primero, la recristalización en granos muy finos; luego, la formación de granos más gruesos que, al crecer, sustituyen progresivamente a los primeros y, por último, el crecimiento homogéneo de los cristales. Las diferentes etapas son lo suficientemente distintas en la escala de los tiempo para permitir la obtención de estructuras parcial o completamente recristalizadas en granos muy finos, lo que limita la duración del recocido. Los latones que han sido tratados de esta manera se denominan “parcialmente recristalizados” o “restaurados”. Ofrecen una maleabilidad mayor, que está asociada a una gran fineza del grano, lo que los hace particularmente interesantes para el martilleo, ya que no presentan el fenómeno de la “piel de naranja”. Los recocidos “aprovechados” pueden efectuarse entre los 250 y los 750ºC. La duración del mantenimiento se encuentra en función de la tasa de martilleo inicial y de la temperatura de recocido. Dada la precisión relativamente elevada de las condiciones de operación, la realización de estos tratamientos se efectúa con mayor comodidad en hornos con pasillo, en los que la temperatura de trabajo y el tiempo de permanencia se controlan rigurosamente. Recocido de estabilización Este tipo de recocido se utiliza principalmente para eliminar las tensiones internas que sensibilizan los latones a un tipo particular de corrosión denominada “agrietamiento estacional”. Esta corrosión se manifiesta con fisuras intergranulares y afecta especialmente a los latones con más de un 15% en zinc. Necesita la participación simultánea de tensiones (internas o externas) y de agentes químicos específicos como las soluciones o vapores amoniacales, soluciones de sal de mercurio, el anhídrido sulfuroso húmedo, distintas aminas, etc. Además, parece que es la heterogeneidad de las tensiones más que la intensidad absoluta la que sensibiliza a los latones frente al agrietamiento estacional. Un martilleo muy elevado, pero uniforme, puede ser un poco peligroso. El recocido de estabilización se efectúa en una zona de temperatura inferior a la de la recristalización, de tal manera que no se destruyan las características mecánicas otorgadas por el martilleo. Usualmente, se opera entre los 250 y los 325ºC, con una duración entre 1 y 2 horas. Las tensiones residuales se reducen de este modo en forma considerable y, sobre todo, se regularizan. La eficacia del recocido de estabilización puede verificarse mediante una prueba con nitrato de mercurio: se sumerge una probeta durante 15 minutos en una solución de nitrato de mercurio a 100 g/l agregados de 15 cm3/l de ácido nítrico de densidad 1,42 (norma NF A 05- 111). Las muestras sensibles al agrietamiento estacionario se agrietan de manera más o menos rápida.
  55. 55. 55 5-3 ATMÓSFERAS PROTECTORAS El calentamiento de los latones en las temperaturas relativamente elevadas de los tratamientos térmicos que se han descrito anteriormente produce una alteración superficial más o menos importante, seguido de una oxidación y de la volatilización del zinc. La formación del óxido de zinc es difícil de evitar, sobre todo cuando la proporción de cobre es menor al 85%. Para el recocido brillante en especial, las atmósferas deben estar rigurosamente sin gases oxidantes, que actúan incluso en concentraciones mínimas. Por ejemplo, a 725ºC en hidrógeno, los trazos de vapor de agua son suficientes para provocar una ligera oxidación (27). La volatilización del zinc es considerable a partir de los 450 – 500ºC; aumenta con el transcurrir del tiempo, la temperatura y la proporción de zinc. La presencia de una capa de óxido de zinc que sea suficientemente gruesa para ser estancarse limita la volatilización; sin embargo, en atmósferas reductoras o neutras (gas amoniacal agrietado, gas amoniacal agrietado parcialmente quemado y perfectamente seco) la volatilización prosigue en teoría hasta que haya un equilibrio entre el vapor de zinc y el zinc en estado sólido. No obstante, este equilibrio estático nunca se alcanza y aumenta el deszincado. La figura 46 muestra las tensiones de vapor de zinc en función de la temperatura y de la proporción de zinc (28). Se puede disminuir el deszincado efectuando tratamientos térmicos en temperaturas lo más bajas posibles (correspondientes a tensiones de vapores del orden de 1 a 1,5 Torr) o limitando al mínimo el tiempo de mantención de la temperatura (horno de pasaje, recocido de hilo “al vuelo”). Figura 46 – Tensión de vapor de zinc en los latones, en función de la temperatura (según 28).
  56. 56. 56 Independientemente de las condiciones señaladas anteriormente, para obtener los recocidos apropiados es necesario desengrasar el latón previamente. De esta manera, se evita la formación de manchas por los depósitos de carbono o de compuestos sulfurosos que provoquen la descomposición del lubricante. La eliminación del ligero tiente gris que empaña el latón después del recocido en una atmósfera controlada se logra por medio de una desoxidación rápida (ácido sulfúrico a 10-15%, en 35 a 40ºC). 5-4 BAÑOS DE SALES El recocido de los latones se puede efectuar del mismo modo en baños de sal disueltos. Estas sales, cuyas zonas de utilización varían entre los 150-550ºC a los 400-750ºC, sólo producen una leve modificación del aspecto de las piezas, mucho menor y, sobretodo, más regular que en atmósferas. Se elimina fácilmente por medio de una desoxidación ácida.
  57. 57. 57 6. EJECUCIÓN Las propiedades extraordinarias de los latones, estudiadas en los capítulos anteriores, ofrecen a estas aleaciones un campo muy vasto de aplicaciones en forma de piezas de una infinidad variada. La fabricación de estos productos “terminados” recurre a técnicas generales de la industria metalúrgica: deformaciones plásticas, moldeado, mecanización, etc., cuyos principios fundamentales y ejecución son a grandes rasgos los mismos para la mayoría de los metales. Por lo tanto, aquí nos limitaremos, después de resumir las características de los principales procedimientos, a indicar las condiciones específicas en las cuales cada uno de ellos es aplicable a los latones. Entre los diversos métodos, los que proceden por deformaciones plásticas (embutido, repujado, matrizado, etc.) se adaptan especialmente bien al trabajo de los latones, tanto desde el punto de vista económico como desde el punto de vista tecnológico. En efecto, los latones presentan una maleabilidad extraordinariamente elevada, en frío o calor según su composición, lo cual permite deformaciones importantes entre pasadas, un mínimo de recocidos intermedios, grandes velocidades de trabajo y la ejecución relativamente sencilla de formas complejas. Además, las potencias necesarias son de dos a tres veces más bajas que para las aleaciones ferrosas. En fin, estas operaciones se efectúan a partir de semi-productos (enrolladas, bandas derechas o enrolladas, tubos, alambres, barras llenas o huecas, perfiles varios) que se obtienen con tolerancias dimensionales estrechas y que se prestan perfectamente a trabajos de serie en la prensa. 6.1. EMBUTIDO El embutido permite obtener piezas huecas, de formas generalmente no desarrollables a partir de chapas planas. La pieza de partida, denominada flan, se recorta primero según un trazo impuesto por la forma de la pieza que se hará, luego se deforma en una prensa entre un punzón y una matriz (fig. 47). Cuando el flan corre el riesgo de plisarse en su área bajo la acción de fuerzas tangenciales de compresión que se desarrollan allí en el curso del embutido, se mantiene entre la matriz y un cierra-flan, ejercido por dispositivos mecánicos, neumáticos o hidráulicos según los tipos de prensas, debe ser suficiente para evitar la formación de pliegues, sin frenar demasiado el vaciado y aumentar de manera prohibitiva el esfuerzo del punzón; para los latones, es del orden de 20 kg/cm2 . La necesidad de un cierra-flan se impone por el espesor de la chapa y por la reducción del diámetro del flan. La figura 48 indica los límites de necesidad de un cierra-flan en función de estos parámetros para embutidos cilíndricos. Como consecuencia de diversos factores, entre los cuales están la deformación del punzón, los límites de la carrera y la potencia de las prensas y, sobre todo, el martilleo del metal
  58. 58. 58 bajo la acción de deformaciones permanentes que éste sufre, el embutido de piezas profundas o de formas complicadas generalmente se realiza en varias operaciones sucesivas o pasadas. La primera pasada, que transforma el flan plano en una pieza hueca, denominada pasada de embutido; en tanto que las siguientes, que modifican progresivamente la forma de este primer embutido se denominan pasadas de estiramiento. Entre las pasadas, los embutidos intermediarios son recocidos para dar al metal su maleabilidad primitiva. Sin embargo, la profundidad máxima que es posible obtener por embutido es limitada, porque las dificultades de fabricación crecen rápidamente con la relación altura/diámetro de las piezas. De todas las aleaciones industriales, los latones son los que permiten alcanzar los valores más elevados de esta relación, con profundidades iguales a siete u ocho veces el diámetro. Durante el embutido, el metal se somete a tensiones combinadas de flexión, tracción y compresión, cuyas resultantes, muy complejas, varían de un punto al otro de la pieza y evolucionan en el curso de las deformaciones. Por causa de esta complejidad, la aptitud del embutido es extremadamente difícil de determinar, lo que explica el número y la diversidad de los procedimientos de ensayo empleados (30). Estos ensayos, que simulan de una manera más o menos aproximada pero reproducible las condiciones prácticas de trabajo en diferentes casos de especie, aunque suministran indicaciones comparativas de real interés. La A.F.N.O.R. retuvo el ensayo Persoz (NF A03-601), que consiste en embutir hasta una ruptura un flan bloqueado entre dos mordazas estriadas. El ensayo Persoz hace intervenir principalmente tensiones de tracción (estirado). La aptitud de embutido se mide con la flecha alcanzada por la probeta en el momento de la aparición de la primera fisura (índices Persoz lp). Los aparatos de ensayo indican igualmente el esfuerzo máximo de embutido. Entre los numerosos parámetros que participan en la aptitud de embutido, considerada en un sentido muy amplio, la talla de los granos del metal y su orientación cristalina presentan una importancia particular. Ya se indicó que en el capítulo “Tratamientos Térmicos” la influencia del grosor del grano en estado de superficie de los productos embutidos, en particular la rugosidad (efecto de “piel de naranja”) provocado por estructuras gruesas. Por otra parte, la maleabilidad y, en consecuencia, la profundidad de embutido aumentan generalmente con el tamaño del grano (por lo menos, hasta cierto punto).
  59. 59. 59 Fig. 48 - Límites de empleo de un cierra-flan, para los embutidos cilíndricos de latón (según 29). Un cierra-flan es necesario en las zonas situadas sobre las curvas a) matrices planas b) Latón recocido, matrices cónicas (reducciones posibles sin cierra-flan son más importantes que con matrices planas)
  60. 60. 60 La orientación cristalina interviene en la formación de “cuernos de embutido” que aparecen con ciertos metales cuyos cristales toman las direcciones privilegiadas en el curso de las operaciones de laminado en frío. Los latones se revelan, felizmente, en forma poco sensible a esta orientación preferencial; en tanto que unos estudios en el Cu Zn30 demostraron que los cuernos no estaban presentes o eran demasiado poco pronunciados. En este último caso, éstos se presentan en 45º (cuatro), 55º y 125º (cuatro) y 0º, 60º y 120º (seis) en relación a la dirección de laminado (32). Los primeros problemas encontrados durante el establecimiento de una gama de embutido tienen que ver con la determinación del flan primitivo y el cálculo del número óptimo de pasadas. La determinación de la forma y las dimensiones del flan primitivo se basa en la conservación del volumen del metal durante el embutido. En el trabajo en flan aproximado, es necesario prever una cierta cantidad suplementaria de material que será cizallada después de la pasada final. En forma relativamente simple en el caso de las piezas sencillas (pliegues cilíndricos, por ejemplo) y en flan aproximado, la determinación del flan primitivo requiere de una cierta experiencia para las piezas complicadas; en particular, en flan justo en donde se opera generalmente por aproximaciones sucesivas (33) (34). Para el cálculo del número de pasadas, se considera que el trabajo se reparte bien entre las diferentes operaciones cuando cada una de ellas produce el mismo martilleo del metal, el cual puede llegar al 90 % en el caso del latón. Ya sea: - S la sección inicial (superficie lateral del flan primitivo). - s la sección final. - N el número de pasadas - e3 el martilleo promedio. Según la definición misma de martilleo, la relación de las secciones en cada pasada es igual a: Para las n pasadas, la relación de la sección inicial con la sección final es: 1 e 100 3 S s = 1 + e 100 n 3F HG I KJ
  61. 61. 61 De donde se saca el número de pasadas: Esta relación es representada por la figura 49. Sin embargo, la experiencia muestra que no es necesario conservar el mismo martilleo durante cada pasada y, en la práctica, se tiene interés en ejecutar, para los latones, la primera pasada con un martilleo de 60 a 90 % y las pasadas siguientes con un martilleo de 30 a 50 %. Ejemplo: Efectuar el envase cilíndrico de fondo plano de la figura 50. n = log S - log s log 1 + e 100 3F HG I KJ

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