Bronces y Latones • Clasificación de lo Metales • Metales No Férricos • Componentes Principales de los Bronces y • • • • • • • Latones Aleaciones de Cobre Propiedades Físicas y Mecánicas de las Al Aleaciones i de d Cobre C b Bronce Ti Tipos y usos del d l Bronce B Latón Ti Tipos y usos del d l Latón L tó Ensayos que se le Realizan Cl ifi ió de Clasificación d lo l Metales M t l M t l No Metales N Férricos Fé i • Dependiendo de sus características, estos materiales sustituyen con • • • • ventaja a los derivados del hierro en múltiples aplicaciones tecnológicas Sin embargo tecnológicas. embargo, resultan más caros de obtener debido a diversas razones, entre las que destacan las siguientes: La baja concentración de algunos de estos metales en sus menas. La energía consumida en los procedimientos de obtención, obtención y afino, afino ya que, la mayoría de los casos, se trata de procesos electrolíticos para los que se emplea energía eléctrica. La demanda reducida,, que q obliga g a producirlos p en pequeñas p q cantidades. Los metales no férricos de mayor aplicación industrial son el cobre y sus aleaciones: el aluminio, el plomo, el estaño y el cinc. Otros como ell mercurio i y ell volframio, lf i se aplican li en ámbitos á bit industriales i d ti l muy específicos. Los demás metales casi nunca se emplean en estado puro sino formando aleaciones. Es el caso del níquel, el cromo el titanio o el manganeso cromo, Componentes Principales de los Bronces y Latones • El cobre • El cobre puede encontrarse en estado puro. Es un metal de color • • • rojizo, se trata de un metal bastante pesado, con una densidad de , g/ cm³. Cristaliza en la red cúbica centrada en las caras,, y su 8,9 punto de fusión es de 1083 ºC. Es después de la plata, el mejor conductor del calor y de la electricidad. Sus propiedades mecánicas más destacables son la maleabilidad y la ductilidad, que le proporcionan un alargamiento de hasta un 50% más de su longitud inicial sin romperse. Es poco resistente a los agentes atmosféricos. El cobre esta presente en diversos minerales: Cuprita: esta compuesto básicamente por óxido de cobre cobre. Contiene hasta un 88% de riqueza, pero es muy escasa. Calcopirita: es un sulfuro mixto de hierro y cobre; tiene color p p mena de cobre. amarillento,, resulta la principal Malaquita: es una mezcla de carbonato e hidróxido de cobre; se presenta en masas cristalinas de color azul y resulta también una buena mena de cobre. Componentes Principales de los Bronces y Latones • El Estaño • El estaño t ñ es un metal t l de d color l blanco bl brillante, muy blando, de estructura cristalina, i li poco dúctil dú il pero muy maleable. l bl • Puede ser laminado en finas pplanchas,, que q forman el papel de estaño. Es muy estable y resistente a los agentes g atmosféricos a temperatura ambiente, aunque puede ser atacado con ácidos y productos alcalinos. C Componentes t P Principales i i l • El Cinc • El cinc es un metal de color ggris azulado,, brillante,, frágil g • en frío y relativamente blando. Es inalterable al aire seco, pero el aire húmedo lo oxida y hace que pierda su brillo. b o La a capa apa de d óxido ó do que qu lo o empaña pa a lo o protege p o g de d una u a oxidación más profunda. No resiste la acción de los ácidos ni de los agentes alcalinos y es soluble en alcohol. Se encuentra como óxido de cinc en el mineral cincita y como silicato de cinc en la hemimorfita. También se encuentra como carbonato de cinc en el mineral esmitsonita como óxido mixto de hierro y cinc en la esmitsonita, franklinita, y como sulfuro de cinc en la esfalerita, o blenda de cinc. La mena principal es la blenda. Aleaciones de Cobre Propiedades Físicas y Mecánicas de las Aleaciones de Cobre • • • • • • • • • • • • • • Propiedades físicas Datos para una aleación promedio 89 % cobre y 11 % estaño estaño:: Densidad: 8,90 8 90 g / cm3. cm3 Punto de fusión: 830 a 1020 ºC Coeficiente de temperatura: 0,0006 KK-1 Resistividad eléctrica: 14 a 16 µOhm µOhm/cm /cm Coeficiente de expansión térmica: entre 20 y 100 ºC ---> ---> 17,00 x 10 10--6 KK-1 Conductividad térmica a 23 ºC : 42 a 50 WmWm-1 Propiedades mecánicas Elongación: < 65% Dureza Brinell: Brinell: 70 a 200 Módulo ódu o d de elasticidad: elasticidad a dad: 80 a 115 5 GPa G a Resistencia a la cizalla: 230 a 490 MPa Resistencia a la tracción tracción:: 300 a 900 MPa Modulo de Elasticidad Tensión de Rotura σR [ MPa ] σR [ kp/cm² ] Acero de alta resistencia 1550 15500 Acero dulce comercial 400-500 4000-5000 Material Tensión de Rotura Hierro colado 100-300 1000-3000 Fundición maleable 140-300 1400-3000 Aluminio 70 700 Aluminio aleado 140-600 1400-6000 Cobre 140 1400 Bronce 100-600 1000-6000 Aleaciones de Mg 200-300 2000-3000 Aleaciones de Ti 700-1400 700-14000 Material E1 2 [ MPa ] E [ kg/cm² ] Polietileno, Nylon 1400 14000 Madera (laminada) 7000 70 000 Hueso (fresco) 21000 210 000 Hormigón H i ó / Concreto 27 000 270 000 Aleaciones de Mg 42 000 420 000 vidrio 70 000 700 000 Aleaciones de Al 70 000 700 000 Latón 105 000 1 100 000 Bronce 110 000 1 200 000 Hierro forjado 190 000 < 1 900 000 Acero 200 000 2 100 000 Dureza Brinell de algunos materiales: • • • • • • Acero de herramientas templado................... 500 Acero dulce (0.80% de carbono)................... 210 Acero dulce (0.10% de carbono)................... 110 Bronce Bronce......................................................... 100 Latón........................................................... 50 Aluminio....................................................... 25 a 30 Bronce Bronce • Bronce es toda aleación metálica de cobre y esta estaño oe en la a que e el p primero e o co constituye st tuye su base y el segundo aparece en una proporción de entre el 3 y el 20% 20%. Ti Tipos y Usos U • Bronce de gran elasticidad muy apto para engranajes, coronas, tornillos sinfin, tuercas y piezas dentadas en general; madrevías de prensas de fricción o impacto impacto, placas de fricción. fricción • Material de grano fino: resistente a la presión hidráulica y de vapor: camisas de bomba, válvulas de vapor, accesorios para calderas. ld ruedas d helicoidales h li id l con pequeñas ñ velocidades l id d de d deslizamiento, engranajes menores,camisas de calandras. • Bronces muy duros: excelentes anticorrosivos, anticorrosivos especiales para soportar grandes esfuerzos, impactos y elevada temperatura: impulsores de bombas centrífugas para agua con materiales en suspensión, guías de válvulas para motores de competición, asientos i t de d válvulas. ál l Ti Tipos y Usos U • Material standard: para aplicaciones generales en ejes semiduros con buena lubricación: motores eléctricos eléctricos, maquinaria agrícola, rodillos de cintas transportadoras, maquinaria textil. Bujes de: montacargas y ascensores con cargas y velocidades normales, poleas, elásticos, roldanas. • Aleaciones de gran dureza y resistencia al desgaste: Usos estructurales, engranajes, tornillos sinfín, levas, guías de válvulas válvulas, ejes ejes, patines para trenes de laminación, mariposas, piezas de cilindros hidráulicos, bujes de puentes, pernos y émbolos. L tó Latón • El latón es cualquier aleación de Cobre y Zinc (Cu (Cu--Zn) se le conoce • • también con la denominación de cuzin o latones. Su densidad depende de su composición. composición En general, general la densidad del latón ronda entre 8,4gr / cm3 y 8,7gr / cm3 Las aleaciones útiles de cobre y zinc contienen hasta un 40 % de zinc las que contienen del 30 al 35 % son las de mayor aplicación zinc, por ser baratas, muy dúctiles y fáciles de trabajar. Al disminuir el contenido de zinc, las aleaciones se aproximan cada vez más al cobre en sus propiedades y mejoran su resistencia a la corrosión. L aleaciones Las l i de d zinc i del d l 5 all 20% son de d aplicación li ió en operaciones de soldado con soldadura fuerte, a causa de no ser susceptibles al agrietamiento por esfuerzos producidos en la elaboración debido a su color rojo y porque su alto punto de fusión elaboración, es conveniente. Ti Tipos y Usos U • Latones binarios cobrecobre-cinc: • Los Latones Binarios tienen características muy específicas y sus • • • • • • • • • aplicaciones están relacionadas con el porcentaje de zinc que contenga la aleación. Usos: • Discos para monedas e insignias. • Quincallería. Quincallería • Fundas de balas. • Aplicaciones industriales. • Instrumentos I t t musicales. i l • Telas metálicas. • Radiadores de automóviles. • Accesorios de fontanería sanitaria. • Arquitectura. Ti Tipos y Usos U • Latones con plomo: Desde el punto de vista de la maquinabilidad, los • • • • • • • • • • • latones con plomo están a la cabeza de todas las demás aleaciones. • Piezas roscadas para electrotecnia • Engranajes • Piezas para circuitos eléctricos instrumentos de precisión • Relojería • Válvulas para bicicletas • Tornos automáticos de gran velocidad • Accesorios p para carpintería p • Piezas para automóviles • Elementos mecánicos diversos • Accesorios decorativos • Marcos de puertas, ventanas y vitrinas Ti Tipos y Usos U • Latones especiales: Los Latones Especiales se obtienen añadiendo uno o • • • • • • más elementos a los latones simples con el fin de mejorar las características de estos. Los elementos utilizados industrialmente, además del plomo, son el estaño, aluminio, manganeso, hierro, níquel, silicio y, en pequeñas proporciones, arsénico. Estos elementos se agregan para mejorar las propiedades mecánicas y aumentar la resistencia a ciertas formas de corrosión. corrosión La Hélice naval de latón de alta resistencia, es una aplicación de Latón Especial. Por sus características, los Latones Especiales son utilizados en la fabricación de: • Tubos de Condensadores • Tubos de Evaporadores y de Cambiadores de Calor • Quincallería naval • Engranajes E j • Tuberías para aire comprimido e hidráulica E Ensayos que se lle Realizan R li • Tracción: El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada realizada con dicho material a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. probeta Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. E Ensayos que se lle Realizan R li • Dureza: Dureza:La La dureza es una propiedad mecánica de los materiales consistente en la l dificultad difi lt d que existe i t para rayar (mineralogía) o crear marcas en la superficie mediante micropenetración de una punta (penetrabilidad (penetrabilidad).En ).En metalurgia g la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración. El interés de la d t determinación i ió de d la l dureza d estriba t ib en la correlación existente entre la dureza y la resistencia mecánica mecánica. E Ensayos que se lle Realizan R li • Ensayo de Compresión: el el ensayo de compresión consiste en aplicar a la probeta, en la dirección de su eje longitudinal, una carga estática que tiende a provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se irá incrementando hasta la rotura o suspensión del ensayo. El diagrama obtenido obte do e en u un e ensayo sayo de co compresión p es ó presenta, al igual que el de tracción un periodo elástico y otro plástico. En los gráficos de metales sometidos a compresión es posible deducir que los compresión, materiales frágiles (fundición) rompen prácticamente sin deformarse, y los y dúctiles,, en estos materiales el ensayo carece de importancia, ya que se deforman continuamente hasta la suspensión de la aplicación de la carga, siendo posible determinar únicamente, únicamente a los efectos comparativos, la tensión al limite de proporcionalidad. E Ensayos que se lles Realizan R li • Ensayo de Flexión: El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal de modo que longitudinal, provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos. E Ensayos que se lles Realizan R li • Ensayo de Fatiga: En el estudio de los materiales en servicio, como componentes de órganos de máquinas o estructuras, debe tenerse en cuenta que las solicitaciones predominantes a que generalmente están sometidos no resultan estáticas ni cuasi estáticas, muy por lo contrario en la mayoría de los casos se encuentran afectados a cambios de tensiones, ya sean de tracción, compresión, ió flexión fl ió o torsión, t ió que se repiten it sistemáticamente i t áti t y que producen la rotura del material. Los ensayos de fatiga, evalúan el comportamiento a la fatiga mediante ciclos predeterminados de carga o deformación deformación, generalmente senoidales o triangulares triangulares, de amplitud y frecuencia constanteso variables. Son de ampliación en ensayos de bajo como de alto número de ciclos, ponderan la capacidad de supervivencia o vida a la fatiga por el número de ciclos i l hasta h t la l rotura t (inicio (i i i y propagación ió de d la l falla) f ll ) y la l resistencia a la fatiga por la amplitud de la tensión para un número de ciclos de rotura predeterminado. E Ensayos que se lle realizan li • Ensayo de Metalografía: Metalografía: La metalografía estudia la estructura de los • • metales y sus aleaciones éstos tienen un enorme campo de aplicación en las construcciones mecánicas y metálicas. Ensayo de Plegado:El Plegado:El plegado a temperatura ambiente es un ensayo tecnológico derivado del de flexión, se realiza para determinar la ductilidad de los materiales metálicos (de él no se obtiene ningún valor específico) Este ensayo es solicitado por las especificaciones en la recepción específico).Este de aceros en barras y perfiles, para la comprobación de la tenacidad de los mismos y después de haber sido sometido al tratamiento térmico de recocido. E Ensayo d de Ch Choque: En E elementos l t sometidos tid a efectos f t exteriores t i instantáneos o variaciones bruscas de las cargas, las que pueden aparecer circunstancialmente, su falla se produce generalmente, al no aceptar deformaciones plásticas o por fragilidad, aun en aquellos metales considerados id d como dúctiles. dú il En E estos casos es conveniente i analizar li ell comportamiento del material en experiencias de choque o impacto. • Ensayo de Corte: El ensayo de corte tiene poca aplicación práctica práctica, pues no permite deducir de él algunas de las características mecánicas de importancia del material que se ensaya; es por ello que rara vez lo solicitan las especificaciones. Gracias Por Su Atención