Tipos de Fundiciones
La Fundición Blanca difiere de los otros tipos de hierro fundido en que el carbono está en forma de carburo (cementita) y no de grafito. Se produce con un proceso de enfriamiento acelerado. La fundición resultante no es fácilmente mecanizable, se utiliza principalmente para la fabricación de piezas pequeñas y no tiene un amplio uso industrial.
La Fundición Maleable es una aleación de hierro-carbono tratada térmicamente, que se solidifica primariamente con una estructura sin grafito, es decir, el contenido total de carbono está presente en la forma cementita (Fe3C). La fundición maleable europea es un producto descarburizado y el grado de descarburización depende del espesor de la pieza. La maleable americana no es necesariamente un producto descarburizado.
La Fundición Dúctil es una familia de hierros fundidos que poseen alta resistencia, ductilidad y tenacidad de impacto. La fundición dúctil recocida puede doblarse, torsionarse o deformarse sin fracturarse. Su resistencia, dureza y ductilidad duplican muchos grados de acero y exceden con mucho los de las fundiciones grises estándar. Sin embargo, posee las ventajas de flexibilidad de diseño y procedimientos de fundición de bajo costo similares a la fundición gris. La diferencia entre la fundición dúctil y la fundición gris está en la formación de grafito. El hierro gris ordinario se caracteriza por un patrón aleatorio de grafito en escamas en el metal. En hierro dúctil, la adición de pequeñas cantidades de magnesio o de cerio hace que el grafito se forme en nódulos pequeños en lugar de láminas. Esto crea menos discontinuidades en la estructura del metal y produce una fundición más resistente y dúctil. Es esta formación de grafito lo que explica el hecho de que el hierro dúctil también se conoce como «hierro nodular».
En las Fundiciones de Grafito Vermicular, el grafito está presente en forma de gusanos, de forma irregular con bordes redondeados. Este material también se conoce popularmente como fundiciones de grafito compacto o como fundición CGI. Sus características caen entre las del hierro fundido con grafito laminar y el hierro fundido con grafito esferoidal no sólo en términos de su microestructura, sino también en términos de sus propiedades mecánicas y físicas.
Aceros de Alta Resistencia
El efecto más importante de los aleantes empleados en los aceros microaleados es su capacidad para limitar el crecimiento de grano, tanto en la fase de calentamiento antes de la laminación, como en la posterior recristalización que sigue a la laminación en caliente. Así mismo, los aleantes pueden aumentar la Temperatura de Recristalización y conseguir granos ferríticos de tamaños proporcionales a los granos austeníticos previos. Asuvez, las propiedades mecánicas van a estar estrechamente ligadas al tamaño de grano.
Los aceros Dual Phase, DP son una subcategoría de los aceros de ultra alta resistencia. Se caracterizan por tener una microestructura compuesta principalmente de ferrita (una fase blanda) y martensita (una fase dura). Esta combinación proporciona una buena relación entre resistencia y ductilidad. Los aceros DP son apreciados por su alta capacidad de absorción de energía en caso de impacto y por su buena formabilidad, lo que los hace ideales para componentes de seguridad en automóviles, como refuerzos de puertas y pilares.
Los aceros TRIP (Transformation Induced Plasticity) son otra subcategoría de los aceros de ultra alta resistencia. Su microestructura incluye ferrita, bainita y una pequeña cantidad de austenita retenida. Durante la deformación, la austenita se transforma en martensita, lo que mejora significativamente la ductilidad y la capacidad de absorción de energía del material. Esto hace que los aceros TRIP sean especialmente útiles en aplicaciones donde se requiere una alta capacidad de deformación sin pérdida de resistencia, como en estructuras de vehículos que deben absorber energía en colisiones.
Aceros Estructurales
Los aceros para temple son aquellos diseñados para ser endurecidos mediante un proceso de calentamiento y enfriamiento rápido (temple). Este tratamiento térmico aumenta la dureza y la resistencia del acero al formar una microestructura martensítica. Los aceros para temple suelen contener elementos de aleación como carbono, cromo, manganeso y molibdeno, que mejoran su capacidad de endurecimiento. Se utilizan en aplicaciones que requieren alta resistencia y durabilidad, como herramientas, matrices y componentes de maquinaria. Los aceros para rodamientos deben tener alta dureza y resistencia al desgaste, así como una buena resistencia a la fatiga por contacto. Este acero se endurece mediante tratamiento térmico para obtener una microestructura martensítica, proporcionando las propiedades necesarias para los rodamientos.Los aceros de cementación son diseñados para endurecer solo la superficie mientras mantienen un núcleo tenaz y dúctil. Estos aceros, como el 16MnCr5 y 18CrNiMo7-6, se someten a un proceso de cementación en el cual se enriquece la superficie con carbono y luego se templa. Esto resulta en una capa superficial dura y resistente al desgaste, ideal para engranajes y ejes.Los aceros de nitruración son seleccionados para recibir un tratamiento de nitruración, donde se introduce nitrógeno en la superficie del acero para formar una capa de nitruros duros. Esto mejora la dureza superficial, la resistencia al desgaste y la fatiga sin necesidad de un enfriamiento rápido. Los aceros para muelles deben tener alta elasticidad, resistencia a la fatiga y capacidad de soportar deformaciones repetidas. Estos aceros se utilizan en muelles de suspensión, resortes de válvulas y otros componentes que deben soportar cargas cíclicas. Aceros para fabricacion de moldes de inyeccion tienen que tener dureza, tenacidad y resistencia a la corrosión. Cromo, molibdeno y Vanadio. Recocido, temple y revenido. Para trabajo en caliente tienen que tener estabilidad dimensional, resistencia a la temperatura, resistencia a la fatiga termica. Niquel, vanadio, cromo, molibdeno y manganeso. Los aceros tapidos tienen mucho carbono y wolframio, formancdo carburos, para mantener las propiedades mecanicas en caliente. Por ejemplo para brocas. Los aceros pluvimetalurgicos resisten la corrosión atmosferica y entornos agresivos. niquel, cromo, cobre, fosforo y silicio
ALEANTES DE ACEROS SIEMPRE PRESENTES El Azufre se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la mecanizabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar porosidad en las soldaduras. El Carbono es el elemento de aleación mas efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita la cual, con la ferrita, forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría mas rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero. El Fósforo se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el Azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la mecanizabilidad. El Manganeso es uno de los elementos fundamentales e indispensables, esta presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de austenita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento. El Silicio se usa como desoxidante en el proceso de fusión, por lo que siempre está presente en los aceros. El Silicio contribuye a endurecer la fase ferrítica, aumenta su resistencia y elasticidad, protege de la corrosión en medios ácidos y aumenta el tamaño de grano, por lo que incrementa la permeabilidad magnética. ALEANTES Níquel (Ni)– Incrementa la resistencia mecánica, resistencia al impacto y tenacidad, colaborando con otros elementos en aumentar la resistencia a la corrosión. Cromo (Cr)– Aumenta la templabilidad, resistencia mecánica y resistencia al desgaste, incrementando decisivamente la resistencia a la corrosión a altas concentraciones (> 12%). Wolframio (W)– Aumenta la dureza, especialmente a temperaturas elevadas debido a la formación de carburos estables y a su efecto en el afino del grano. Vanadio (V)– Aumenta la resistencia, dureza, y resistencia a la termofluencia debido a la formación de carburos muyduros y a un notable efecto en el afino del grano. Molibdeno (Mo)– Incrementa la templabilidad y la resistencia, especialmente a temperaturas altas y en condiciones dinámicas. Titanio (Ti)– Aumenta la resistencia mecánica y a la corrosión y limita el tamaño de grano austenítico. Cobalto (Co)– Mejora la resistencia mecánica a altas temperaturas y aumenta la permeabilidad magnética. Zirconio (Zr)– Aumenta la resistencia mecánica y limita el tamaño de grano austenítico. Boro (B)– Tiene un altísimo efecto en la templabilidad y mejora la deformabilidad y mecanizabilidad. Cobre (Cu)– Aumenta la resistencia a la corrosión. Aluminio (Al)– Desoxidante, mejora los efectos de una nitruración y limita el crecimiento del grano austenítico.
ALEANTES DEL INOXIDABLE El cromo es, con mucho, el elemento de aleación más importante en la producción de acero inoxidable. Se requiere un mínimo de 10,5% de cromo para la formación de una capa protectora de óxido de cromo sobre la superficie del acero. La resistencia de esta capa protectora (pasiva) aumenta con el aumento del contenido de cromo. El cromo induce la formación de ferrita dentro de la estructura de la aleación y se describe como estabilizador de ferrita. El níquel mejora la resistencia a la corrosión y favorece la formación de austenita (es decir, es un estabilizador de austenita). El aumento del contenido de níquel más allá del 8-9% mejora aún más la resistencia a la corrosión (especialmente en ambientes ácidos) así como su conformado. El molibdeno aumenta la resistencia tanto a la corrosión local (corrosión por picaduras, corrosión por grietas, etc.) como a la corrosión general. El molibdeno y el tungsteno son estabilizadores de ferrita que, cuando se utilizan en aleaciones austeníticas, deben equilibrarse con estabilizadores de austenita para mantener la estructura austenítica. El molibdeno se añade a los aceros inoxidables martensíticos para mejorar la resistencia a altas temperaturas. El nitrógeno aumenta las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión localizada. Es estabilizador de la austenita. El cobre aumenta la resistencia general a la corrosión de los ácidos y reduce la velocidad de endurecimiento (Por ejemplo, se utiliza en productos de conformado en frío tales como clavos y tornillos). Es un estabilizador de la austenita. Colabora en la formación de precipitados en los PH. El carbono aumenta la resistencia mecánica (especialmente en los aceros inoxidables martensíticos endurecibles), pero puede tener un efecto adverso en la resistencia a la corrosión por la formación de carburos de cromo. Es un estabilizador de la austenita. Cuando no es deseable o, de hecho, no es posible controlar el carbono a un nivel suficientemente bajo, se puede usar titanio o niobio para estabilizar el acero inoxidable contra la corrosión intergranular. Como el titanio (o el niobio o circonio) tienen mayor afinidad por el carbono que el cromo, los carburos de titanio (niobio y circonio) se forman preferentemente al carburo de cromo y por lo tanto se evita el agotamiento localizado del cromo. Estos elementos son estabilizadores de la ferrita. Se agrega azufre para mejorar la mecanizabilidad de los aceros inoxidables. Como consecuencia, los aceros inoxidables que contienen azufre presentan una resistencia a la corrosión reducida. El cerio, un metal del grupo de las tierras raras, mejora la resistencia y adhesión de la película de óxido a altas temperaturas. El manganeso es un formador de austenita, que aumenta la solubilidad del nitrógeno en el acero y puede usarse para reemplazar el níquel en los grados que contienen nitrógeno. El silicio mejora la resistencia a la oxidación y también se utiliza en aceros inoxidables especiales expuestos a ácidos sulfúrico y nítrico altamente concentrados. El silicio es un estabilizador de la ferrita
Aceros inoxidables austeníticos contienen cromo (1626%), níquel (6-12%) y hierro. Otros elementos de aleación (por ejemplo, molibdeno) pueden añadirse o modificarse de acuerdo con las propiedades deseadas para producir grados derivados que están definidos en las normas. son los mas usados. Los aceros inoxidables austeníticos presentan una resistencia a la corrosión superior tanto a los aceros inoxidables ferríticos como martensíticos. El rendimiento frente a corrosión variable. no pueden ser endurecidos por temple y son reforzados por trabajo en frío. no presentan un límite elástico bien definido. Ofrecen un conformado excelente y su respuesta a la deformación puede ser controlada por la composición química. No están sujetos a transición dúctil– frágil a bajas temperaturas y poseen alta tenacidad a temperaturas criogénicas. Presentan un mayor coeficiente de expansión térmica y capacidad calorífica, con menor conductividad térmica que otros aceros. Generalmente se sueldan fácilmente, ferríticos contienen cromo (típicamente 12,5%- 17%) y hierro. Los aceros inoxidables ferríticos son esencialmente exentos de níquel. Estos materiales contienen muy poco carbono y no son templables, pero presentan una resistencia a la corrosión superior a los aceros inoxidables martensíticos y poseen buena resistencia a la oxidación. Son ferromagnéticos y, aunque están sometidos a transición dúctilfrágil, poseen una conformabilidad adecuada. Su coeficiente de expansión térmica y otras propiedades térmicas son similares a los aceros convencionales. Los aceros inoxidables ferríticos se sueldan fácilmente en secciones delgadas, Aceros inoxidables dúplex contienen cromo (18-26%) níquel (4-7%), molibdeno (0-4%), cobre y hierro. Estos aceros inoxidables tienen una microestructura consistente en austenita y ferrita, que proporciona una combinación de la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables austeníticos con mayor resistencia mecánica. Los aceros inoxidables dúplex son soldables, pero se debe tener cuidado para mantener el equilibrio correcto de austenita y ferrita. Son ferromagnéticos y sujetos a una transición dúctil– frágil a bajas temperaturas. Su coeficiente de dilatación se encuentra entre el de los aceros inoxidables austeníticos y los ferríticos, mientras que otras propiedades térmicas son similares a los aceros al carbono. La conformabilidad es razonable, pero se requieren fuerzas mayores que las usadas para los aceros inoxidables austeníticos. Aceros inoxidables martensíticos contienen carbono (0,2-1,0%), cromo (10,5-18%) y hierro. Estos materiales pueden ser tratados térmicamente, de manera similar a los aceros convencionales, . Su resistencia a la corrosión puede describirse como moderada (es decir, su comportamiento a la corrosión es más pobre que otros aceros inoxidables del mismo contenido de cromo y aleantes). Son ferromagnéticos, sujetos a una transición dúctil– frágil a bajas temperaturas y poseen una conformabilidad deficiente. Pueden soldarse con precaución agrietamiento.
ALEACIONES DE COBRE cobre estaño La mayor parte de los bronces clásicos se componen de cobre con un 5%- 20% de estaño. Esto supone la presencia de dos fases. cobre zinc Los latones se dan en un intervalo de composición muy amplio, desde el 5% al 50% de Zinc, pudiendo componerse de una o dos fases. cobre aluminio El sistema binario Cobre-Aluminio forma aleaciones muy interesantes, tanto base cobre como base aluminio. En el caso de las aleaciones Cu-Al, puede explotarse la existencia de un punto eutectoide y trabajar tanto con fases eutectoides como con transformaciones martensíticas, que dan lugar a algunas de las aleaciones más resistentes del Cobre (700 MPa). cobre niquel Cobre y Níquel presentan solubilidad total y dan lugar a una amplia gama de aleaciones muy resistentes a la corrosión. La descomposición spinodal que se produce a baja temperatura permite también obtener aleaciones de muy alta resistencia mecánica. cobre berilio El sistema Cobre-Berilio da lugar a aleaciones extremadamente resistentes, endurecidas por temple de precipitación, que rivalizan y pueden sustituir a aceros de herramientas en situaciones en las que se precisen materiales amagnéticos o que no desprendan chispas al ser golpeados.
TRATAMIENTOS TERMICOS COBRE La mayoría de las aleaciones de cobre endurecibles por precipitación se usan en aplicaciones eléctricas y de conducción térmica. Por lo tanto, el tratamiento térmico debe estar diseñado para desarrollar tanto la resistencia mecánica como la conductividad eléctrica necesarias. La dureza y la resistencia resultantes dependen tanto de la eficacia del temple como del control del tratamiento de precipitación. Las aleaciones de cobre se endurecen mediante un tratamiento a temperatura elevada en lugar de un envejecimiento a temperatura ambiente como en el caso de algunas aleaciones de aluminio. La conductividad eléctrica aumenta continuamente con el tiempo hasta alcanzar un máximo, normalmente en la condición de precipitación completa. La condición óptima se suele producir justo un poco después de alcanzar el pico de dureza por envejecimiento. Aleaciones endurecibles mediante fases ordenadas Ciertas aleaciones, generalmente aquellas que están casi saturadas con un elemento de aleación disuelto en la fase alfa, experimentarán una transformación de fase ordenada cuando el material trabajado en frío es recocido a una temperatura relativamente baja. El endurecimiento se atribuye al ordenamiento de rango corto de los átomos de soluto dentro de la matriz de cobre, lo que impide en gran medida el movimiento de las dislocaciones a través de los cristales. Este tratamiento también produce un alivio de tensiones, reduciendo las concentraciones de tensiones en la red en los focos de acumulación de dislocaciones. La transformación de fase se realiza en tiempos relativamente cortos y a temperaturas relativamente bajas, generalmente en el intervalo de 150 a 400ºC. Endurecimiento por temple martensítico y revenido (I) El endurecimiento y revenido por enfriamiento se utiliza principalmente para aleaciones de bronce al aluminio y bronce al níquel y, ocasionalmente, para algunas aleaciones de moldeo de bronce al manganeso Este endurecimiento refuerza ciertas aleaciones induciendo el cambio a una fase más dura y resistente. Los bronces al aluminio bifásicos y algunos bronces al manganeso reciben tratamientos de temple y revenido para aumentar la resistencia sin sacrificar innecesariamente la ductilidad. Estas aleaciones se endurecen por enfriamiento rápido desde alta temperatura para producir la estructura martensítica y luego se revienen a una temperatura menor para estabilizar la estructura y restaurar en parte la ductilidad y la tenacidad. Las aleaciones tratadas por descomposición spinodal La estructura spinodal blanda y dúctil se genera mediante un tratamiento de solubilización a alta temperatura seguido de temple. El material puede ser trabajado en frío o conformado en esta condición. A continuación, se utiliza un tratamiento de descomposición spinodal a baja temperatura, comúnmente denominado envejecimiento, para aumentar la dureza y la resistencia de la aleación. Las aleaciones de endurecimiento spinodal son básicamente aleaciones de cobre-níquel con adiciones de cromo o estaño. El mecanismo de endurecimiento está relacionado con un vacío de mezcla en la solución sólida y no da lugar a precipitación. consiste en la segregación química de la matriz de cristal alfa a una escala muy fina, conservan una excelente estabilidad dimensional durante el tratamiento.
ALEANTES ZINC Aluminio: Mejora la resistencia mecánica y la colabilidad, aunque su proporción tiene que ajustarse entre el 3,5% y 4,5%. El contenido mínimo de aluminio se establece, arbitrariamente en el 3.5% para permitir suficiente margen para la fabricación de las piezas fundidas. Existe cierta pérdida de capacidad de fundición y propiedades cuando el contenido de aluminio disminuye por debajo del límite mínimo de la especificación. Esta pérdida se produce a una velocidad que reduce su estabilidad al 50% de su óptimo cuando el contenido de aluminio se reduce al 2,0%. Las reducciones adicionales en el contenido de aluminio provocan una rápida depreciación continua de las aleaciones. Más grave es el caso del límite superior: la resistencia al impacto se ve seriamente afectada por cantidades excesivas de aluminio. La caída en esta propiedad comienza en 4.5%, y en el 5.0%, la aleación es extremadamente frágil. Es particularmente importante que el contenido máximo de aluminio se establezca en una cantidad que no afecte la resistencia por lo que, para más seguridad, el valor máximo se estableció en 4.3%. Adicionalmente, la durabilidad de los recubrimientos en fundición a presión de zinc se ve seriamente acortada por el uso de aleaciones con un contenido de aluminio demasiado bajo. Cobre: El tiene como misión aumentar la resistencia a la tracción y la dureza, en proporción a la cantidad agregada. En el uso a temperatura ambiente no hay otro efecto importante hasta un contenido alrededor del 1,5%. Contenidos de cobre más altos producen un efecto de envejecimiento, que se refleja en una menor resistencia al impacto y un crecimiento dimensional a temperaturas de servicio elevadas, por ejemplo a 100 ° C. Estos efectos se observan por primera vez a alrededor de un 0,4% decobre, pero no es grave hasta que se alcanzaun contenido de alrededor del 1,5%. Magnesio: La razón principal para añadir magnesio es contrarrestar los efectos corrosivos nocivos de las impurezas normales en las aleaciones de zinc (corrosión intragranular). Los valores mínimos de magnesio son los necesarios para contrarrestar el nivel de impurezas permitido en la especificación de colada. Estos límites mínimos evitan la formación de corrosión de la red sub-superficial durante una exposición de 10 días en un tanque de vapor a 95 ° C (test habitual de envejecimiento acelerado). Por su parte, los valores máximos se establecieron arbitrariamente para permitir tolerancias de aleación, pero la práctica comercial es operar cerca de los valores mínimos para disminuir la fragilización en caliente y, en general, mejorar la colabilidad de las aleaciones. El magnesio tiende a perderse cuando en las fundiciones se emplea material reciclado, por lo que hay que añadir nuevas cantidades para compensar.
Serie 1xxx- Aluminio de pureza del 99 por ciento o superior. Tiene muchas aplicaciones, especialmente en los campos eléctricos y químicos. Estas composiciones se caracterizan una excelente resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica y eléctrica, bajas propiedades mecánicas y fácil conformado. Se pueden obtener aumentos moderados en la resistencia mediante endurecimiento por deformación. El hierro y el silicio son las principales impurezas. Serie 2xxx- El cobre es el principal elemento de aleación en este grupo a menudo con el magnesio como aleante secundario. Estas aleaciones requieren un tratamiento térmico de solubilización para obtener propiedades óptimas. En algunos casos se emplea envejecimiento artificial para aumentar aún más las propiedades mecánicas. Este tratamiento aumenta materialmente el límite elástico, con la consiguiente pérdida de ductilidad. Su efecto sobre la resistencia a la tracción no es tan significativo. Las aleaciones de esta serie no tienen tan buena resistencia a la corrosión como la mayoría de las otras aleaciones de aluminio, y bajo ciertas condiciones pueden estar sujetas a corrosión intergranular. Serie 3xxx- El manganeso es el principal elemento de aleación de las aleaciones de este grupo, que generalmente no son tratables térmicamente. Debido a que sólo se puede agregar de manera efectiva al aluminio un porcentaje limitado de manganeso, hasta aproximadamente 1,5 por ciento, éste se utiliza como un elemento principal en sólo unos pocos casos. Serie 4xxx- El principal elemento de aleación de este grupo es el silicio, que puede añadirse en cantidades sustanciales (hasta un 12%) para provocar un descenso importante del punto de fusión sin producir fragilidad en las aleaciones resultantes. Por estas razones, las aleaciones de aluminio y silicio se usan en el alambre y aleaciones de soldadura, donde se requiere un punto de fusión inferior al del metal original. Serie 5xxx– El magnesio es uno de los elementos de aleación más eficaces y ampliamente utilizados para el aluminio. Cuando se usa como elemento principal de aleación o junto conm el con manganeso, el resultado es una aleación de resistencia media a alta no tratable térmicamente. Las aleaciones de esta serie poseen buenas características de soldadura y buena resistencia a la corrosión en atmósfera marina. Serie 6xxx- Las aleaciones de este grupo contienen silicio y magnesio en proporciones similaress para formar precipitados de silicio-magnesio, por lo que son tratables térmicamente. Aunque menos fuertes que la mayoría de las aleaciones 2xxx o 7xxx, las aleaciones magnesio-silicio poseen buena conformabilidad y resistencia a la corrosión. Serie 7xxx– El zinc es el principal elemento de aleación de este grupo y, cuando se combina con magnesio y cobre (o sin cobre), produce aleaciones tratables térmicamente de muy alta resistencia. Por lo general, otros elementos como el manganeso y el cromo también se añaden en pequeñas cantidades. Miembros destacados de este grupo son las 7075, 7050 y 7049, que están entre las aleaciones de la más alta resistencia disponible y se utilizan en estructuras de aeronaves y para las partes altamente tensionadas.
ALEANTES MAGNESIO El aluminio tiene el efecto más favorable sobre el magnesio de todos los elementos de aleación. Mejora la resistencia y la dureza y hace que la aleación sea más fácil de moldear. Si supera el 6% en peso, la aleación se puede tratar térmicamente, pero las aleaciones comerciales raramente exceden el 10% en peso de aluminio. Un contenido de aluminio de 6% en peso proporciona la combinación óptima de resistencia y ductilidad. El berilio es sólo ligeramente soluble en magnesio. Sin embargo, la adición de hasta aproximadamente 0,001% en peso disminuye la tendencia a la oxidación de la superficie del metal fundido durante la fusión, la colada y la soldadura. El calcio se añade en cantidades muy pequeñas, siendo un componente de aleación especial. Sin embargo, la adición de calcio debe ser controlada de modo que esté por debajo de aproximadamente 0,3% en peso – o la hoja será susceptible de agrietamiento durante la soldadura. El cobre, si está presente en cantidades que exceden el 0,05% en peso, afecta negativamente a la resistencia a la corrosión del magnesio. Sin embargo, mejora la resistencia a altas temperaturas. El hierro es una de las impurezas más nocivas en las aleaciones de magnesio debido a la reducción considerable de la resistencia a la corrosión incluso en el presente en pequeñas cantidades. El litio tiene una solubilidad sólida relativamente alta y baja densidad relativa (0,54). Baja la densidad por debajo del magnesio sin alear. La adición de litio disminuye la resistencia, pero aumenta la ductilidad. El manganeso no afecta considerablemente a la resistencia a la tracción, aunque aumenta ligeramente el límite elástico. Su función más importante es mejorar la resistencia al agua salada de las aleaciones de Mg-Al y Mg-Al-Zn mediante la eliminación de hierro y otros elementos pesados. El níquel, al igual que el hierro, es otra impureza dañina en las aleaciones de magnesio porque también reduce la resistencia a la corrosión incluso en pequeñas cantidades.Las tierras raras aumentan la resistencia de las aleaciones de magnesio a temperaturas elevadas. También reducen el agrietamiento de la soldadura y la porosidad en la colada porque reducen el rango de congelación de las aleaciones. El silicio aumenta la fluidez del metal en estado fundido. Sin embargo, disminuye la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio en caso de presencia de hierro en la aleación. Las adiciones de plata mejoran las propiedades mecánicas de las aleaciones de magnesio aumentando la respuesta al endurecimiento por envejecimiento. El torio aumenta la resistencia a la fluencia de las aleaciones de magnesio a temperaturas de hasta 370o C. El torio mejora la soldabilidad de las aleaciones que contienen zinc. El estaño es útil cuando se combina con pequeñas cantidades de aluminio. Aumenta la ductilidad de la aleación y la hace mejor para la forja, ya que reduce la tendencia a la fisuración de la aleación mientras se trabaja en caliente. El ytrio tiene una solubilidad sólida relativamente alta en magnesio (12,4% en peso) y se añade con otras tierras raras para promover la resistencia a la fluencia a temperaturas de hasta 300oC. El zinc es similar al aluminio en eficacia. A menudo se utiliza en combinación con aluminio para producir mejoras en la resistencia a temperatura ambiente, aunque no se suele añadir en cantidades mayores que 1% en peso a aleaciones de magnesio que contienen 7-10% en peso de aluminio. El zinc también ayuda a superar el efecto corrosivo perjudicial de las impurezas de hierro y níquel que podrían estar presentes. El zirconio tiene un potente efecto de afinamiento de grano, no se puede utilizar en aleaciones que contienen aluminio o manganeso porque forma compuestos estables con estos elementos y, por tanto, se elimina de la solución sólida.
GRADOS TITANIO Grado 1: El titanio de grado 1 es el más blando y dúctil de estos grados. Es altamente conformable y tiene excelente resistencia a la corrosión y alta resistencia al impacto. Debido a todas estas cualidades, el Grado 1 es el material de elección para cualquier aplicación donde se requiere facilidad de conformabilidad y está comúnmente disponible como plancha y tubo de titanio. Grado 2: El titanio de grado 2 es el caballo de batalla de la industria del titanio comercialmente puro, gracias a su variada facilidad de uso y amplia disponibilidad. Comparte muchas de las mismas cualidades que el titanio de grado 1, pero es un poco más resistente. Ambos son igualmente buenos frente a la corrosión. Este grado posee buena soldabilidad, resistencia, ductilidad y conformabilidad. Esto hace que la barra y la chapa de titanio de grado 2 sean la primera opción para muchos campos de aplicaciones. Grado 3: Este grado es el menos usado de los grados de titanio comercialmente puros, pero eso no lo hace menos valioso. El Grado 3 es más resistente que los Grados 1 y 2, similar en ductilidad y solo un poco menos conformable. El grado 3 se utiliza en aplicaciones que requieren resistencia mecánica moderada y mayor resistencia a la corrosión. Grado 4: Es el más resistente de los cuatro grados de titanio comercialmente puro. También es conocido por su excelente resistencia a la corrosión, buena conformabilidad y soldabilidad. Aunque normalmente se usa en diversas aplicaciones industriales, el grado 4 ha encontrado un nuevo nicho como untitanio de grado médico.
Aleaciones base cobalto Las superaleaciones a base de cobalto tienen su origen en las aleaciones Stellite® patentadas a principios de los años 1900 por Elwood Haynes. Aunque en términos de propiedades, las aleaciones con base de níquel endurecido (γ ‘) han tomado la mayor parte del mercado de superaleaciones, las aleaciones de cobalto coladas y moldeadas continúan utilizándose porque: • Tienen puntos de fusión más altos que las aleaciones de níquel (o hierro). Esto les da la capacidad de absorber tensiones a una temperatura absoluta más alta. • Proporcionan una resistencia superior a la corrosión en caliente en las atmósferas de turbinas de gas, debido a su alto contenido de cromo. • Muestran una resistencia superior a la fatiga térmica y soldabilidad respecto a las aleaciones de níquel.
Megallium es la marca registrada de una aleación de 60% de cobalto, 20% de cromo, 5% de molibdeno y trazas de otros elementos. La aleación se utiliza en odontología debido a su ligereza, resistencia a la corrosión y propiedades hipoalergénicas (libres de níquel). Megalium fue desarrollado por John Leonard Attenborough para AttenboroughDental Laboratories en 1951. Vitallium Vitallium es una marca registrada para una aleación muy similar a la anterior que se utiliza en odontología y articulaciones artificiales, así como para componentes de turbocompresores debido a su resistencia térmica. Vitallium fue desarrollado por Albert W. Merrick para los Laboratorios Austenal en 1932. Ultimet La resistencia a la corrosión de ultimet es similar a la del hastelloy. Ultimet se compone de los siguientes aleantes: 54% de Cobalto, 26% de Cromo, 9% de Níquel, 5% de Molibdeno, 3% de Hierro, 2% de Tungsteno, 0.8% de Manganeso, 0.3% de Silicio 0.08% de Nitrógeno y 0.06% de Carbono. La función principal de las aleaciones ultimet es trabajar en un ambiente entre moderadamente y severamente corrosivo, donde también hay riesgo de erosión o desgaste, un entorno en el que las aleaciones de hierro más comunes y menos costosas fallarían, incluyendo aplicaciones tales como boquillas, bombas, aspas de ventiladores, equipos de mezcla y agitación de fluidos, matrices (incluidas las de extrusión) y válvulas. Stellite Las Stellitas son una gama de aleaciones de cobalto-cromo diseñadas principalmente para resistir el desgaste. Pueden contener tungsteno o molibdeno y una pequeña pero importante cantidad de carbono. Es un nombre registrado de Deloro Stellite Company y fue inventado por Elwood Haynes a principios del siglo XX como sustituto de otros metales para cubertería que se oscurecían y tenían que limpiarse constantemente. La aleación Stellite es no magnética y resistente a la corrosión. Las hay de distintos tipos, con varias composiciones optimizadas para usos diferentes. La aleación actualmente más adecuada para herramientas de corte, por ejemplo, es la Stellite 100, porque es bastante dura, mantiene un buen filo incluso a alta temperatura. Otras aleaciones están formuladas para maximizar las combinaciones de resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión o capacidad para soportar temperaturas extremas.