jueves, 17 de julio de 2008
martes, 15 de julio de 2008
METALES NO FERROSOS PARA SOLDADURA
aceros
(steels) Metales formados por hierro y carbono, normalmente con pequeñas cantidades de otros elementos. El acero es el metal más común en la manufactura.
aceros inoxidables austeníticos
(austenitic stainless steel) Aceros inoxidables con muy elevada resistencia, así como excelente ductilidad y tenacidad. El acero inoxidable austenítico es el acero inoxidable más resistente a la corrosión.
agrietamiento
(cracking) Fractura que se desarrolla en la soldadura después de completarse la solidificación. Las soldaduras con alta dureza pueden causar agrietamiento.
aleación
(alloy) Metal que consiste de la mezcla de dos o más materiales. Uno de estos materiales debe ser un metal.
aleaciones de cobre y estaño
(copper-tin alloys) Aleaciónes que contienen cobre y estaño, las cuales son las más soldables de las aleaciones de cobre. El estaño agrega resistencia y dureza al cobre. A las aleaciones de cobre-estaño también se les conoce como bronce.
aleaciones de cobre y plomo
(copper-lead alloys) Aleaciónes que contienen cobre y plomo, las cuales tienen la más baja soldabilidad debido a que el plomo tóxico suele contaminar la soldadura.
aleaciones de cobre y zinc
(copper-zinc alloys) Aleaciónes que contienen cobre y zinc, las cuales tienen mala soldabilidad y tienden a emanar humos dañinos. A las aleaciones de cobre y zinc también se les conoce como latón.
aleaciones de níquel forjado
(wrought nickel alloys) Aleaciones que contienen níquel que ha sido doblado, martillado o formado físicamente a una forma deseada. Las aleaciones de níquel forjado suelen ser soldadas en las mismas condiciones que ciertos tipos de acero.
aleaciones de níquel fundido
(cast nickel alloys) Aleaciones que contienen níquel que ha sido vertido como líquido en un molde y enfriado a una forma sólida. Las aleaciones de níquel fundido suelen ser difíciles de soldar debido a su elevado contenido de silicio.
aleaciones no tratables térmicamente
(nonheat-treatable alloys) Aleaciones que dependen ante todo del trabajo en frío para incrementar sus propiedades de resistencia.
aleaciones tratables térmicamente
(heat-treatable alloys) Aleaciones que pueden ser calentadas después de soldar para restablecer sus propiedades de resistencia.
aluminio
(aluminum) Metal de color plateado claro que es suave, ligero y conductivo.
argón
(argon) Tipo de gas inerte, incoloro e inodoro. El argón se usa comúnmente como gas protector.
bronce
(bronze) Aleación de cobre y estaño. El bronce es la más soldable de las aleaciones de cobre.
calibre
(gauge) Estándar de medición que se utiliza para determinar el grosor específico de una hoja de metal.
cobre
(copper) Metal rojizo que es muy dúctil, térmica y eléctricamente conductivo y resistente a la corrosión. El cobre suele utilizarse para fabricar cables eléctricos.
conductividad eléctrica
(electrical conductivity) Capacidad de un metal para conducir corriente eléctrica.
conductividad térmica
(thermal conductivity) Índice al cual el calor fluye por el metal.
ductilidad
(ductility) Capacidad de un metal para ser extendido, estirado o formado sin romperse.
dureza
(hardness) Capacidad del material para resistir indentación, penetración y rayado. El calor de la soldadura puede cambiar la dureza de un metal.
electrodo
(electrode) Dispositivo que conduce electricidad. En la soldadura por arco, el electrodo también puede participar como metal de aporte.
endurecimiento por precipitación
(precipitation hardening) Proceso de calentamiento a una temperatura a la cual ciertos elementos se precipitan, formando una estructura más dura y luego un enfriamiento a un índice que impida el retorno a la estructura original.
esmerilado
(grinding) Uso de un abrasivo para rebajar la superficie de una pieza de trabajo.
estaño
(tin) Metal suave plateado claro que se usa en muchas aleaciones. El estaño suele utilizarse para recubrir otros metales para impedir su corrosión.
estructura granular
(grain structure) Relación entre los pequeños cristales individuales en un metal o aleación.
expansión térmica
(thermal expansion) Incremento en las dimensiones de un metal debido a un incremento en su temperatura.
galvanizado
(galvanizing) Proceso de agregar una capa de zinc al acero. El acero galvanizado se utiliza para fabricar piezas para automóvil, estructuras de edificios y ductos.
latón
(brass) Aleación de cobre y zinc. El latón tiene mala soldabilidad.
magnesio
(magnesium) Metal plateado claro extremadamente ligero que también es quebradizo y tiene mala resistencia al desgaste.
metal base
(base metal) Uno de dos o más metales que se sueldan para formar una unión.
metal de aporte
(filler metal) Tipo de metal que a veces se agrega a la unión en la soldadura por fusión. Los metales de aporte ayudan a la resistencia y a la masa de la unión soldada.
metales ferrosos
(ferrous metals) Metales que contienen hierro. El acero es el metal ferroso más popular.
metales no ferrosos
(nonferrous metals) Metales que no contienen hierro. El aluminio y el cobre son metales no ferrosos comunes.
níquel
(nickel) Metal duro, maleable, plateado claro que se utiliza en diversas aleaciones para agregar resistencia, tenacidad y resistencia al impacto a los metales.
oscilar
(weave) Movimiento del electrodo hacia adelante y hacia atrás para depositar metal de soldadura en una unión.
óxidos de aluminio
(aluminum oxides) Compuestos químicos de aluminio y oxígeno que forman una capa delgada en la superficie del aluminio cuando se les expone al aire. Los óxidos de aluminio deben removerse antes de la soldadura.
penetración por quemado
(burnthrough) Penetración excesiva o un hoyo en el metal base. Las temperaturas de soldadura extremadamente altas pueden provocar penetración por quemado.
plomo
(lead) Elemento metálico suave, pesado y tóxico. El plomo suele usarse en la gasolina.
postcalentamiento
(post heating) Aplicación de calor a la soldadura inmediatamente después de soldar. El postcalentamiento ayuda a reducir la tensión en el metal de soldadura.
precalentamiento
(preheating) Aplicación de calor al metal base inmediatamente antes de la soldadura. El precalentamiento ayuda a reducir la dureza en el metal.
precipitar
(precipitate) Separación de los elementos de un tipo de solución. Los elementos que se precipitan de una solución cambian las propiedades de un metal.
propiedades
(properties) Características de un material que le distinguen de otros materiales.
propiedades físicas
(physical properties) Propiedades que describen la capacidad de un metal para fundirse, emitir calor, conducir electricidad y expandirse o contraerse.
propiedades mecánicas
(mechanical properties) Propiedades que describen la capacidad del material para ser comprimido, estirado, doblado, rayado, mellado o roto.
punto de ebullición
(boiling point) La temperatura a la cuál un líquido cambia a vapor. El punto de ebullición del zinc está por debajo de la temperatura de fusión de la mayoría de los aceros.
puntos
(tack weld) Soldaduras hechas para sostener las piezas de una soldadura debidamente alineadas antes de que se aplique la soldadura final. Los puntos también se usan para ayudar en el precalentamiento.
recristalización
(recrystallization) Formación de una nueva estructura granular. La recristalización suele ser resultado del revenido.
resistencia
(strength) Capacidad de un metal para resistir fuerzas que intentan romperlo o deformarlo.
resistencia a la compresión
(compressive strength) Capacidad del metal para resistir fuerzas que intentan apretarlo o aplastarlo.
resistencia a la corrosión
(corrosion resistance) Capacidad de un metal para resistir ataques de otros elementos y químicos.
resistencia a la tensión
(tensile strength) Capacidad de un metal para resistir fuerzas que tratan de separarlo o estirarlo.
resistencia elástica
(yield strength) Capacidad de un metal para resistir una fuerza gradual progresiva sin deformación permanente.
revenido
(annealing) Calentamiento constante de un metal a cierta temperatura seguido por un proceso gradual de enfriamiento. El revenido suele usarse cuando se sueldan metales no ferrosos.
silicio
(silicon) Elemento no metálico que suele encontrarse en la arena y se utiliza para fabricar vidrio. Las elevadas cantidades de silicio en un metal de soldadura pueden provocar agrietamiento.
soldabilidad
(weldability) Capacidad de un material para ser soldado bajo ciertas condiciones impuestas en una estructura específica y apropiada, la cual funciona eficientemente para el uso que se le destina.
soldadura
(weld) Mezcla de metales que une cuando menos dos piezas separadas. Se pueden producir soldaduras aplicando calor o presión, o ambos, y éstas pueden o no usar un metal adicional de aporte.
soldadura por arco
(arc welding) Proceso de soldadura por fusión que utiliza electricidad para generar el calor necesario para fundir los metales base.
solución supersaturada
(supersaturated solution) Solución que ha sido llenada completamente con elementos de aleación.
soplete de gas
(gas torch) Dispositivo que emite calor en forma de gas. Los sopletes de gas se utilizan para precalentar los metales base.
temperatura de fusión
(melting temperature) Temperatura que es necesaria para cambiar un metal de sólido a líquido. También se le conoce como punto de fusión.
tenacidad
(toughness) Capacidad de un metal para soportar un golpe brusco.
titanio
(titanium) Metal gris plateado, fuerte pero ligero, conocido por su resistencia a la corrosión. El titanio suele utilizarse en la industria aeroespacial.
trabajo en frío
(cold working) Formado del metal a temperaturas substancialmente por debajo del punto de recristalización. El trabajo en frío agrega resistencia y dureza.
tratamiento térmico
(heat treatment) Procesos controlados de calentamiento y enfriamiento que se usan para cambiar la estructura de un material y alterar sus propiedades físicas y mecánicas.
tratamiento térmico por solución
(solution heat treating) Método de tratamiento térmico que se usa para calentar una aleación a una temperatura específica por un determinado periodo para permitir que uno o más de los elementos de la aleación se disuelva en una solución sólida, y luego se enfría rápidamente.
unión
(joint) El punto de unión de dos materiales que se unen entre sí. El proceso de soldadura crea una unión permanente.
zinc
(zinc) Metal azulado-blanco que es resistente a la corrosión y tiene un punto de fusión relativamente bajo. El zinc suele usarse como recubrimiento para el acero.
zona afectada por calor
(heat-affected zone) Porción del metal base que no ha sido fundida, pero cuyas propiedades mecánicas han sido alteradas por el calor de la soldadura.
PROPIEDADES DEL LATÓN
El latón es cualquier aleación de Cobre y Zinc (Cu-Zn) se le conoce también con la denominación de cuzin o latones.
El latón, es una aleacion que se realiza en crisoles o en un horno de reverbero o de cubilote. Las proporciones de Cobre y Zinc pueden ser variadas para crear un rango de latones con propiedades variables. En los latones industriales el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior a 50%. Su composición influye en las características mecánicas, la fusibilidad, y la capacidad de conformación por fundicíón, forja, estampación y mecanizado. En frío, los lingotes obtenidos pueden transformarse en láminas de diferentes espesores, varillas o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad también depende de su composición. En general, la densidad del latón ronda entre 8,4gr / cm3 y 8,7gr / cm3
En cambio, el bronce es principalmente una aleacion de cobre con estaño, No obstante, algunos tipos de latones son denominados bronces. El Latón es una aleación sustitucional, la cual es usada para decoración debido a su brillo de apariencia similar al del oro, para aplicaciones donde se requiere baja fricción, tales como cerraduras, válvulas, etc. Para plomería y aplicaciones eléctricas, y extensamente en instrumentos musicales como trompetas y campanas por sus propiedades acústicas.
El latón ha sido conocido por los humanos desde épocas prehistóricas, incluso antes de que el mismo zinc fuese descubierto. Este se producía por la mezcla de cobre junto con calamina, una fuente natural de zinc. En las villas alemanas de Breinigerberg un antiguo sitio romano fue descubierto donde existía una mina de calamina. Durante el proceso de mezclado, el zinc es extraido de la calamina y mezclado con el cobre. El zinc puro, por otra parte tiene un bajísimo punto de fusión como para haber sido producido por las antiguas tecnicas del trabajo del metal.
El latón, es una aleacion que se realiza en crisoles o en un horno de reverbero o de cubilote. Las proporciones de Cobre y Zinc pueden ser variadas para crear un rango de latones con propiedades variables. En los latones industriales el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior a 50%. Su composición influye en las características mecánicas, la fusibilidad, y la capacidad de conformación por fundicíón, forja, estampación y mecanizado. En frío, los lingotes obtenidos pueden transformarse en láminas de diferentes espesores, varillas o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad también depende de su composición. En general, la densidad del latón ronda entre 8,4gr / cm3 y 8,7gr / cm3
En cambio, el bronce es principalmente una aleacion de cobre con estaño, No obstante, algunos tipos de latones son denominados bronces. El Latón es una aleación sustitucional, la cual es usada para decoración debido a su brillo de apariencia similar al del oro, para aplicaciones donde se requiere baja fricción, tales como cerraduras, válvulas, etc. Para plomería y aplicaciones eléctricas, y extensamente en instrumentos musicales como trompetas y campanas por sus propiedades acústicas.
El latón ha sido conocido por los humanos desde épocas prehistóricas, incluso antes de que el mismo zinc fuese descubierto. Este se producía por la mezcla de cobre junto con calamina, una fuente natural de zinc. En las villas alemanas de Breinigerberg un antiguo sitio romano fue descubierto donde existía una mina de calamina. Durante el proceso de mezclado, el zinc es extraido de la calamina y mezclado con el cobre. El zinc puro, por otra parte tiene un bajísimo punto de fusión como para haber sido producido por las antiguas tecnicas del trabajo del metal.
PROPIEDADES DEL COBRE
PROPIEDADES DEL COBRE
Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos.
La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antes abundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y no hay probabilidad de que se agoten durante un largo periodo.
El cobre es el primer elemento del subgrupo Ib de la tabla periódica y también incluye los otros metales de acuñación, plata y oro. Su átomo tiene la estructura electrónica 1s22s22p63s23p63d104s1. El bajo potencial de ionización del electrón 4s1 da por resultado una remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu+, y el cobre(II), o ion cúprico, Cu2+, se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3d. El peso atómico del cobre es 63.546. tiene dos isótopos naturales estables 63Cu y 65Cu. También se conocen nueve isótopos inestables (radiactivos). El cobre se caracteriza por su baja actividad química. Se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia. La valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente; la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables.
Un metal comparativamente pesado, el cobre sólido puro, tiene una densidad de 8.96 g/cm3 a 20ºC, mientras que el del tipo comercial varía con el método de manufactura, oscilando entre 8.90 y 8.94. El punto de fusión del cobre es de 1083.0 (+/-) 0.1ºC (1981.4 +/- 0.2ºF). Su punto de ebullición normal es de 2595ºC (4703ºF). El cobre no es magnético; o más exactamente, es un poco paramagnético. Su conductividad térmica y eléctrica son muy altas. Es uno de los metales que puede tenerse en estado más puro, es moderadamente duro, es tenaz en extremo y resistente al desgaste. La fuerza del cobre está acompañada de una alta ductibilidad. Las propiedades mecánicas y eléctricas de un metal dependen en gran medida de las condiciones físicas, temperatura y tamaño de grano del metal.
De los cientos de compuestos de cobre, sólo unos cuantos son frabricados de manera industrial en gran escala. El más importante es el sulfato de cobre(II) pentahidratado o azul de vitriolo, CuSO4 . 5H2O. Otros incluyen la mezcla de Burdeos; 3Cu(OH)2CuSO4; verde de París, un complejo de metaarsenito y acetato de cobre; cianuro cuproso, CuCN; óxido cuproso, Cu2O; cloruro cúprico, CuCL2; óxido cúprico, CuO; carbonato básico cúprico; naftenato de cobre, el agente más ampliamente utilizado en la prevención de la putrefacción de la madera, telas, cuerdas y redes de pesca. Las principales aplicaciones de los compuestos de cobre las encontramos en la agricultura, en especial como fungicidas e insecticidas; como pigmentos; en soluciones galvanoplásticas; en celdas primarias; como mordentes en teñido, y como catalizadores.
Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos.
La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antes abundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y no hay probabilidad de que se agoten durante un largo periodo.
El cobre es el primer elemento del subgrupo Ib de la tabla periódica y también incluye los otros metales de acuñación, plata y oro. Su átomo tiene la estructura electrónica 1s22s22p63s23p63d104s1. El bajo potencial de ionización del electrón 4s1 da por resultado una remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu+, y el cobre(II), o ion cúprico, Cu2+, se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3d. El peso atómico del cobre es 63.546. tiene dos isótopos naturales estables 63Cu y 65Cu. También se conocen nueve isótopos inestables (radiactivos). El cobre se caracteriza por su baja actividad química. Se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia. La valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente; la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables.
Un metal comparativamente pesado, el cobre sólido puro, tiene una densidad de 8.96 g/cm3 a 20ºC, mientras que el del tipo comercial varía con el método de manufactura, oscilando entre 8.90 y 8.94. El punto de fusión del cobre es de 1083.0 (+/-) 0.1ºC (1981.4 +/- 0.2ºF). Su punto de ebullición normal es de 2595ºC (4703ºF). El cobre no es magnético; o más exactamente, es un poco paramagnético. Su conductividad térmica y eléctrica son muy altas. Es uno de los metales que puede tenerse en estado más puro, es moderadamente duro, es tenaz en extremo y resistente al desgaste. La fuerza del cobre está acompañada de una alta ductibilidad. Las propiedades mecánicas y eléctricas de un metal dependen en gran medida de las condiciones físicas, temperatura y tamaño de grano del metal.
De los cientos de compuestos de cobre, sólo unos cuantos son frabricados de manera industrial en gran escala. El más importante es el sulfato de cobre(II) pentahidratado o azul de vitriolo, CuSO4 . 5H2O. Otros incluyen la mezcla de Burdeos; 3Cu(OH)2CuSO4; verde de París, un complejo de metaarsenito y acetato de cobre; cianuro cuproso, CuCN; óxido cuproso, Cu2O; cloruro cúprico, CuCL2; óxido cúprico, CuO; carbonato básico cúprico; naftenato de cobre, el agente más ampliamente utilizado en la prevención de la putrefacción de la madera, telas, cuerdas y redes de pesca. Las principales aplicaciones de los compuestos de cobre las encontramos en la agricultura, en especial como fungicidas e insecticidas; como pigmentos; en soluciones galvanoplásticas; en celdas primarias; como mordentes en teñido, y como catalizadores.
PROPIEDADES DEL ALUMINIO
Aluminio
Elemento químico metálico, de símbolo Al, número atómico 13, peso atómico 26.9815, que pertenece al grupo IIIA del sistema periódico. El aluminio puro es blando y tiene poca resistencia mecánica, pero puede formar aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácil formación para muchos procesos de metalistería; son fáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan gran variedad de acabados. Por sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido en el metal no ferroso de mayor uso.
El aluminio es el elemento metálico más abundante en la Tierra y en la Luna, pero nunca se encuentra en forma libre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi todas las rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de alúmino silicato. Cuando estos minerales se disuelven, según las condiciones químicas, es posible precipitar el aluminio en forma de arcillas minerales, hidróxidos de aluminio o ambos. En esas condiciones se forman las bauxitas que sirven de materia prima fundamental en la producción de aluminio.
El aluminio es un metal plateado con una densidad de 2.70 g/cm3 a 20ºC (1.56 oz/in3 a 68ºF). El que existe en la naturaleza consta de un solo isótopo, 2713Al. El aluminio cristaliza en una estructura cúbica centrada en las caras, con lados de longitud de 4.0495 angstroms. (0.40495 nanómetros). El aluminio se conoce por su alta conductividad eléctrica y térmica, lo mismo que por su gran reflectividad.
La configuración electrónica del elemento es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. El aluminio muestra una valencia de 3+ en todos sus compuestos, exceptuadas unas cuantas especies monovalentes y divalentes gaseosas a altas temperaturas.
El aluminio es estable al aire y resistente a la corrosión por el agua de mar, a muchas soluciones acuosas y otros agentes químicos. Esto se debe a la protección del metal por una capa impenetrable de óxido. A una pureza superior al 99.95%, resiste el ataque de la mayor parte de los ácidos, pero se disuelve en agua regia. Su capa de óxido se disuelve en soluciones alcalinas y la corrosión es rápida.
El aluminio es anfótero y puede reaccionar con ácidos minerales para formar sales solubles con desprendimiento de hidrógeno.
El aluminio fundido puede tener reacciones explosivas con agua. El metal fundido no debe entrar en contacto con herramientas ni con contenedores húmedos.
A temperaturas altas, reduce muchos compuestos que contienen oxígeno, sobre todo los óxidos metálicos. Estas reacciones se aprovechan en la manufactura de ciertos metales y aleaciones.
Su aplicación en la construcción representa el mercado más grande de la industria del aluminio. Millares de casas emplean el aluminio en puertas, cerraduras, ventanas, pantallas, boquillas y canales de desagüe. El aluminio es también uno de los productos más importantes en la construcción industrial. El transporte constituye el segundo gran mercado. Muchos aviones comerciales y militares están hechos casi en su totalidad de aluminio. En los automóviles, el aluminio aparece en interiores y exteriores como molduras, parrillas, llantas (rines), acondicionadores de aire, transmisiones automáticas y algunos radiadores, bloques de motor y paneles de carrocería. Se encuentra también en carrocerías, transporte rápido sobre rieles, ruedas formadas para camiones, vagones, contenedores de carga y señales de carretera, división de carriles y alumbrado. En la industria aeroespacial, el aluminio también se encuentra en motores de aeroplanos, estructuras, cubiertas y trenes de aterrizaje e interiores; a menudo cerca de 80% del peso del avión es de aluminio. La industria de empaques para alimentos es un mercado en crecimiento rápido.
En las aplicaciones eléctricas, los alambres y cables de aluminio son los productos principales. Se encuentra en el hogar en forma de utensilios de cocina, papel de aluminio, herramientas, aparatos portátiles, acondicionadores de aire, congeladores, refrigeradores, y en equipo deportivo como esquíes y raquetas de tenis.
Existen cientos de aplicaciones químicas del aluminio y sus compuestos. El aluminio en polvo se usa en pinturas, combustible para cohetes y explosivos y como reductor químico.
Elemento químico metálico, de símbolo Al, número atómico 13, peso atómico 26.9815, que pertenece al grupo IIIA del sistema periódico. El aluminio puro es blando y tiene poca resistencia mecánica, pero puede formar aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácil formación para muchos procesos de metalistería; son fáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan gran variedad de acabados. Por sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido en el metal no ferroso de mayor uso.
El aluminio es el elemento metálico más abundante en la Tierra y en la Luna, pero nunca se encuentra en forma libre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi todas las rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de alúmino silicato. Cuando estos minerales se disuelven, según las condiciones químicas, es posible precipitar el aluminio en forma de arcillas minerales, hidróxidos de aluminio o ambos. En esas condiciones se forman las bauxitas que sirven de materia prima fundamental en la producción de aluminio.
El aluminio es un metal plateado con una densidad de 2.70 g/cm3 a 20ºC (1.56 oz/in3 a 68ºF). El que existe en la naturaleza consta de un solo isótopo, 2713Al. El aluminio cristaliza en una estructura cúbica centrada en las caras, con lados de longitud de 4.0495 angstroms. (0.40495 nanómetros). El aluminio se conoce por su alta conductividad eléctrica y térmica, lo mismo que por su gran reflectividad.
La configuración electrónica del elemento es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. El aluminio muestra una valencia de 3+ en todos sus compuestos, exceptuadas unas cuantas especies monovalentes y divalentes gaseosas a altas temperaturas.
El aluminio es estable al aire y resistente a la corrosión por el agua de mar, a muchas soluciones acuosas y otros agentes químicos. Esto se debe a la protección del metal por una capa impenetrable de óxido. A una pureza superior al 99.95%, resiste el ataque de la mayor parte de los ácidos, pero se disuelve en agua regia. Su capa de óxido se disuelve en soluciones alcalinas y la corrosión es rápida.
El aluminio es anfótero y puede reaccionar con ácidos minerales para formar sales solubles con desprendimiento de hidrógeno.
El aluminio fundido puede tener reacciones explosivas con agua. El metal fundido no debe entrar en contacto con herramientas ni con contenedores húmedos.
A temperaturas altas, reduce muchos compuestos que contienen oxígeno, sobre todo los óxidos metálicos. Estas reacciones se aprovechan en la manufactura de ciertos metales y aleaciones.
Su aplicación en la construcción representa el mercado más grande de la industria del aluminio. Millares de casas emplean el aluminio en puertas, cerraduras, ventanas, pantallas, boquillas y canales de desagüe. El aluminio es también uno de los productos más importantes en la construcción industrial. El transporte constituye el segundo gran mercado. Muchos aviones comerciales y militares están hechos casi en su totalidad de aluminio. En los automóviles, el aluminio aparece en interiores y exteriores como molduras, parrillas, llantas (rines), acondicionadores de aire, transmisiones automáticas y algunos radiadores, bloques de motor y paneles de carrocería. Se encuentra también en carrocerías, transporte rápido sobre rieles, ruedas formadas para camiones, vagones, contenedores de carga y señales de carretera, división de carriles y alumbrado. En la industria aeroespacial, el aluminio también se encuentra en motores de aeroplanos, estructuras, cubiertas y trenes de aterrizaje e interiores; a menudo cerca de 80% del peso del avión es de aluminio. La industria de empaques para alimentos es un mercado en crecimiento rápido.
En las aplicaciones eléctricas, los alambres y cables de aluminio son los productos principales. Se encuentra en el hogar en forma de utensilios de cocina, papel de aluminio, herramientas, aparatos portátiles, acondicionadores de aire, congeladores, refrigeradores, y en equipo deportivo como esquíes y raquetas de tenis.
Existen cientos de aplicaciones químicas del aluminio y sus compuestos. El aluminio en polvo se usa en pinturas, combustible para cohetes y explosivos y como reductor químico.
propiedades de los aceros
Aceros:
Los aceros son aleaciones de hierro-carbono, aptas para ser deformadas en frío y en caliente. Generalmente, el porcentaje de carbono no excede del 1,76%.
Estructura del acero
Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución en el hierro. Antes del tratamiento térmico, la mayor parte de los aceros son una mezcla de tres sustancias: ferrita, perlita y cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita, un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una profunda mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructura característica, y sus propiedades físicas son intermedias entre las de sus dos componentes.
La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por completo compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita.
Al elevarse la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en una forma alotrópica de aleación de hierro y carbono conocida como austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfría despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y perlita, pero si el enfriamiento es repentino la austenita se convierte en martensita, una modificación alotrópica de gran dureza similar a la ferrita pero con carbono en solución sólida.
Tratamiento térmico del acero
El proceso básico para endurecer el acero mediante tratamiento térmico consiste en calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente entre los 750 y 850 ºC, y después enfriarlo con rapidez sumergiéndolo en agua o aceite. Estos tratamientos de endurecimiento, que forman martensita, crean grandes tensiones internas en el metal, que se eliminan mediante el temple o el recocido, que consiste en volver a calentar el acero hasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta la ductilidad y la tenacidad.
El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es controlar la cantidad, tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita contenidas en la ferrita, que a su vez determinan las propiedades físicas del acero.
Hay muchas variaciones del proceso básico. Los ingenieros metalúrgicos han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la última fase del enfriamiento, y que la transformación se ve acompañada de un cambio de volumen que puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado rápido.
Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el agrietamiento. En el templado prolongado, el acero se retira del baño de enfriamiento cuando ha alcanzado la temperatura en la que empieza a formarse la martensita, y a continuación se enfría despacio en el aire. En el martemplado, el acero se retira del baño en el mismo momento que el templado prolongado y se coloca en un baño de temperatura constante hasta que alcanza una temperatura uniforme en toda su sección transversal. Después se deja enfriar el acero en aire a lo largo del rango de temperaturas de formación de la martensita, que en la mayoría de los aceros va desde unos 300 ºC hasta la temperatura ambiente. En el austemplado, el acero se enfría en un baño de metal o sal mantenido de forma constante a la temperatura en que se produce el cambio estructural deseado, y se conserva en ese baño hasta que el cambio es completo, antes de pasar al enfriado final.
Hay también otros métodos de tratamiento térmico para endurecer el acero. En la cementación, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrógeno. Estos compuestos reaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capa superficial.
En la carburización la pieza se calienta cuando se mantiene rodeada de carbón vegetal, coque o de gases de carbono como metano o monóxido de carbono. La cianurización consiste en endurecer el metal en un baño de sales de cianuro fundidas para formar carburos y nitruros. La nitrurización se emplea para endurecer aceros de composición especial mediante su calentamiento en amoníaco gaseoso para formar nitruros de aleación.
Ventajas y desventajas del acero como material de construcción:
Ventajas del acero como material estructural:
Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes claros.
Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.
Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente.
Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.
Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.
Otras ventajas importantes del acero estructural son:
A) Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches.
B) Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura.
C) Rapidez de montaje.
D) Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas.
E) Resistencia a la fatiga.
F) Posible rehuso después de desmontar una estructura.
Desventajas del acero como material estructural:
Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente.
Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios.
Susceptibilidad al pandeo.- Entre más largos y esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas no resulta muy económico ya que debe usarse bastante material, solo para hacer más rígidas las columnas contra el posible pandeo.
NOTA: El acero estructural puede laminarse en forma económica en una gran variedad de formas y tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas. Generalmente los miembros estructurales más convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en relación con sus áreas. Los perfiles I, T y L tienen esta propiedad.
Características de los aceros:
En este proyecto se van a emplear una serie de materiales dependiendo de la temperatura a la que trabaja el aparato al que va destinado ese material. Tenemos tres aceros a elegir; el acero al carbono que se empleará cuando trabajemos a temperaturas superiores de -28ºC, el acero inoxidable cuando trabajemos a temperaturas entre -28ºC y -45ºC y, por último, el acero con una aleación de 3,5% de níquel que se empleará a temperaturas inferiores a -45ºC.
A continuación se expondrán las características de cada uno de estos aceros.
Aceros al carbono:
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Están formados principalmente por hierro y carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.
Aceros inoxidables:
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a al herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Se emplea para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de aviones o para cápsulas espaciales.
En la industria química y petroquímica, los aceros inoxidables ofrecen elevada resistencia a la corrosión y excelentes propiedades mecánicas así como un bajo costo de mantenimiento.
Los aceros inoxidables son más resistentes a la corrosión y a las manchas de los que son los aceros al carbono y de baja aleación. Este tipo de resistencia superior a la corrosión se produce por el agregado del elemento cromo a las aleaciones de hierro y carbono.
La mínima cantidad de cromo necesaria para conferir esta resistencia superior a la corrosión depende de los agentes de corrosión.
Las principales ventajas del acero inoxidable son:
Alta resistencia a la corrosión.
Alta resistencia mecánica.
Apariencia y propiedades higiénicas.
Resistencia a altas y bajas temperaturas.
Buenas propiedades de soldabilidad, mecanizado, corte, doblado y plegado.
Bajo costo de mantenimiento.
Reciclable.
Como consecuencia de diferentes elementos agregados como níquel, cromo, molibdeno, titanio, niobio y otros, producen distintos tipos de acero inoxidable, cada uno con diferentes propiedades.
ACERO:
El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fría adquiere por el temple gran dureza y elasticidad.
Tipos de aceros:
Acero aleado o especial.
Acero al que se han añadido elementos no presentes en los aceros al carbono
ll.b. Acero autotemplado
Acero que adquiere el temple por simple enfriamiento en el aire, sin necesidad de sumergirlo en aceite o en agua.
ll.c. Acero calmado o reposado
Acero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo, mediante la adición de manganeso, silicio o aluminio.
ll.d. Acero de construcción
Acero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, níquel, molibdeno y vanadio.
II.e. Acero de rodamientos
se obtiene a partir de aleaciones del 1% de carbono y del 2% de cromo, a las que se somete a un proceso de temple y revenido. Se emplea en la construcción de rodamientos a bolas y en general.
II.f. Acero dulce
Denominación general para todos los aceros no aleados, obtenidos en estado fundido
II.g. Acero duro
Es el que una vez templado presenta un 90% de martensita.
II.h. Acero efervescente
Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de verterlo en los moldes.
II.i. Acero fritado
El que se obtiene fritando una mezcla de hierro pulverizado y grafito, o también por carburación completa de una masa de hierro fritado.
II.j. Acero fundido o de herramientas
Tipo especial de acero que se obtiene por fusión al crisol.
II.k. Acero indeformable
El que no experimenta prácticamente deformación geométrica tanto en caliente( materias para trabajo en caliente ) como en curso de tratamiento térmico de temple( piezas que no pueden ser mecanizadas después del templado endurecedor )
II.l. Acero inoxidable
Acero resistente a la corrosión, de una gran variedad de composición, pero que siempre contiene un elevado porcentaje de cromo ( 8-25% ). Se usa cuando es absolutamente imprescindible evitar la corrosión de las piezas. Se destina sobre todo a instrumentos de cirugía y aparatos sujetos a la acción de productos químicos o del agua del mar.
II.m. Acero magnético
Aquel con el que se fabrican los imanes permanentes.
II.n. Acero no magnético
Tipo de acero que contiene aproximadamente un 12% de manganeso y carece de propiedades magnéticas.
II.ñ. Acero moldeado
Acero de cualquier clase al que se da forma mediante el relleno del molde cuando el metal esta todavía liquido.
II.o. Acero para muelles
Acero que posee alto grado de elasticidad y elevada resistencia a la rotura. Aunque para aplicaciones corrientes puede emplearse el acero duro, cuando se trata de muelles que han de soportar fuertes cargas y frecuentes esfuerzos de fatiga se emplean aceros al sicilio con temple en agua o en aceite y revenido.
II.p. Acero pudelado
Acero no aleado obtenido en estado pastoso.
II.q. Acero rápido
Acero especial que posee gran resistencia al choque y a la abrasión. Los mas usados son los aceros tungsteno, al molibdeno y al cobalto, que se emplean en la fabricación de herramientas corte.
II.r. Acero refractario
Tipo especial de acero capaz de soportar agentes corrosivos a alta temperatura.
II.s. Acero suave
Acero dúctil y tenaz, de bajo contenido de carbono
II.t. Aceros comunes
Los obtenidos en convertidor o en horno Siemens básico.
II.u. Aceros finos
Los obtenidos en horno Siemens ácido, eléctrico, de inducción o crisol.
II.v. Aceros forjados
Los aceros que han sufrido una modificación en su forma y su estructura interna ante la acción de un trabajo mecánico realizado a una temperatura superior a la de recristalización.
Clasificación de los modernos procesos de obtención
1) Por soplado, en el cual todo el calor procede del calor inicial de los materiales de carga, principalmente en estado de fusión.
2) Con horno de solera abierta, en el cual la mayor parte del calor proviene de la combustión del gas o aceite pesado utilizado como combustible; el éxito de este proceso se basa en los recuperadores de calor para calentar el aire y así alcanzar las altas temperaturas eficaces para la fusión de la carga del horno.
3) Eléctrico, en el cual la fuente de calor más importante procede de la energía eléctrica ( arco, resistencia o ambos ); este calor puede obtenerse en presencia o ausencia de oxígeno; por ello los hornos eléctricos pueden trabajar en atmósferas no oxidantes o neutras y también en vacío, condición preferida cuando se utilizan aleaciones que contienen proporciones importantes de elementos oxidables.
Corrosión:
Podemos definir la corrosión como el deterioro que sufre un material (habitualmente un metal) en sus propiedades debido a una reacción con el medio. Si se pretenden comprender los métodos de control de la corrosión es necesario describir primero en un cierto grado de profundidad las reacciones y los factores que influyen en el fenómeno.
El fenómeno corrosión puede ser definido también como el deterioro de los materiales, a causa de alguna reacción con el medio ambiente en que son usados. Este fenómeno no siempre involucra un cambio de peso o un deterioro visible, ya que muchas formas de corrosión se manifiestan por un cambio de las propiedades de los materiales, disminuyendo su resistencia.
Corrosión es un proceso de destrucción o deterioro electroquímico de un metal por acción y reacción de éste con el medio que lo rodea (reacciones de oxidación y reducción simultánea).
Métodos preventivos para la corrosión.
La tendencia de los metales a corroerse es un hecho natural y permanente. El problema radica en controlar este efecto destructivo con la mayor economía posible, en la forma técnicamente adecuada, optimizando los recursos existentes. Son cinco los principales métodos para esto; pero son cuatro los mas usados:
Eliminación de los elementos corrosivos.
Mejores materiales de construcción, resistente a la corrosión.
Protección eléctrica.
Colocar una barrera entre el material y el ambiente
Sobre-dimencionamiento de las estructuras.
Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas, y cierta área de uso en la cual es el más económico.
Eliminación de los elementos corrosivos.
Este procedimiento abarca, evitar descargas accidentales de líquidos corrosivos o agregando inhibidores a líquidos dentro de circuitos cerrados.
· El uso de inhibidores químicos normalmente se restringe a sistemas de circulación o abastecimiento de agua, a líneas de vapor y condensado y a líneas de salmuera. Como todos estos sistemas actúan por inmersión en soluciones, su uso en el campo de la manutención es limitado. Además de ello, deberán tenerse precauciones en cuanto al tipo y cantidad de los productos químicos agregados como inhibidores. Una mala selección de ello o la manutención inadecuada de las concentraciones puede acelerar mas la corrosión que evitarla. Sin embargo, si se usa en buena forma dentro de su campo limitado ayudaran eficientemente a minimizar al problema a un costo relativamente bajo. El procedimiento de alterar el ambiente engloba también otros sistemas, como por ejemplo la instalación de sistemas de aire acondicionado o el uso de disecantes para mantener un ambiente seco. Este ultimo es solamente una protección temporal.
Materiales resistentes a la corrosión.
Principalmente a su bajo costo y sus buenas propiedades mecánicas, el fierro y el acero, son los materiales mas ampliamente usados en construcción industrial. Desafortunadamente, estos materiales n la mayoría tienden a corroerse y a volver a su estado primitivo. Por ello en ciertos casos de corrosión, se prefiere el empleo de materiales menos activos o aleaciones especiales, para retardar el proceso de degradación. En solicitaciones en extremo severas esta es la única solución posibles.
El trabajo a alta temperatura, combinado con elementos químicos altamente corrosivos, produce una solicitación demasiado severa para los materiales o las protecciones corrientes, y en este caso el alto costo inicial de estos productos o aleaciones especiales, es fácilmente justificable por el largo periodo en que prestan servicios satisfactorios.
Entre los metales comúnmente usados en aleaciones con aceros se encuentra: el Cromo, el Cobre, el Níquel y el Molibdeno. En otros casos se usan metales como Aluminio, cuyo precio es muy razonable. Materiales menos comunes como Titanio y Tantalio se emplean solamente bajo condiciones muy severas. La decisión sobre cual de estos materiales se usar o que tipo de protección se empleara, dependerá
en gran parte del tipo de protección se empleara, dependerá en gran parte del tipo de ambiente y del costo de los métodos de alternativa.
Además de las aleaciones especiales se usa hoy en día una gran cantidad de materiales plásticos.
El Hierro: Es un elemento metálico, magnético, maleable y de color blanco plateado. Tiene de número atómico 26 y es uno de los elementos de transición del sistema periódico.
También, es uno de los elementos metálicos más abundantes en el planeta. Constituye aproximadamente el 4.5% de la corteza terrestre. Generalmente es encontrado en forma de óxido de magnetita (Fe304), hermatita (Fe203), limonita, u óxidos hidratados (Fe203 + NH20) También existen pequeñas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales, en las plantas, y además es un componente de la sangre.
El hierro fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar armas. El objeto más antiguo existente, es un grupo de cuentas oxidadas encontrado en Egipto, y data del 4000 a.c. El término arqueológico edad del hierro se aplica sólo al periodo en el que se extiende la utilización y el trabajo del hierro. El procesado moderno del hierro no comenzó en Europa central hasta la mitad del siglo XIV.
LA Siderurgia: tecnología relacionada con la producción del hierro y sus aleaciones, en especial las que contienen un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los diferentes tipos de acero. A veces, las diferencias entre las distintas clases de hierro y acero resultan confusas por la nomenclatura empleada. En general, el acero es una aleación de hierro y carbono a la que suelen añadirse otros elementos. Algunas aleaciones denominadas `hierros' contienen más carbono que algunos aceros comerciales. El hierro de crisol abierto y el hierro forjado contienen un porcentaje de carbono de sólo unas centésimas. Los distintos tipos de acero contienen entre el 0,04 y el 2,25% de carbono. El hierro colado, el hierro colado maleable y el arrabio contienen entre un 2 y un 4% de carbono. Hay una forma especial de hierro maleable que no contiene casi carbono alguno. Para fabricar aleaciones de hierro y acero se emplea un tipo especial de aleaciones de hierro denominadas ferro aleaciones, que contienen entre un 20 y un 80% del elemento de aleación, que puede ser manganeso, silicio o cromo.
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS METALES
Resistencia a la rotura:
Resistencia que opone el material a romperse por un esfuerzo mecánico exterior. Depende de la cohesión entre sus moléculas.
Deformabilidad:
Es una propiedad que da a los materiales la posibilidad de deformarse antes de su rotura. Esta deformación puede ser permanente (plasticidad) o no (elasticidad).
La elasticidad es la propiedad de algunos materiales de deformarse proporcionalmente a las cargas y volver a su estado primitivo cuando deja de actuar dicha carga. Estos materiales siguen la ley de Hooke.
La plasticidad es la propiedad de los materiales para deformarse sin fisuras no recuperando su estado primitivo al cesar las cargas.
Ductilidad: Es la aptitud que presenta un metal para ser deformado en forma de alambre mediante esfuerzos de tracción, estando el mismo en estado plástico.
Maleabilidad: es la aptitud que presenta un metal para ser deformado en láminas mediante esfuerzos de compresión, estando el mismo en estado plástico.
La acritud es la propiedad de un metal de aumentar su dureza y su resistencia a tracción por efecto de las deformaciones.
La fragilidad es la propiedad de algunos metales de no poder experimentar deformaciones plásticas, de forma que al superar su límite elástico se rompen bruscamente.
La fluencia es la pérdida de resistencia que sufre un metal al pasar el tiempo sometido a cargas inferiores a la de rotura
Tenacidad:
La tenacidad nos expresa el trabajo que realiza un metal cuando es sometido a esfuerzos exteriores que lo deforman hasta la rotura. Esta característica nos define la trabajabilidad del metal
Es la capacidad que presenta el metal a ser deformado en su superficie por la acción de otro material. Distinguimos varios tipos de dureza: al rayado, a la penetración, al corte y dureza elástica.
Soldabilidad:
Propiedad que presentan algunos metales por la que dos piezas en contacto pueden unirse íntimamente formando un conjunto rígido.
Con la soldadura se produce una recristalización de los materiales mediante la acción de calor y de una fuerza de compresión. Hay tres tipos de soldadura:
Soldadura eléctrica: la unión se calienta mediante el paso de corriente eléctrica.
Soldadura por fusión: las piezas se ponen en contacto, se calientan y provocan un estado de fusión consiguiendo una intima unión.
Soldadura autógena: En la operación no interviene ningún otro metal.
PROPIEDADES TÉRMICAS
Conductividad eléctrica:
Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a través de él la corriente eléctrica. Este fenómeno se produce por una diferencia de potencial entre los extremos del metal.
Conductividad térmica:
Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a través de él una cantidad de calor. El coeficiente de conductividad térmica k nos da la cantidad de calor que pasaría a través de un determinado metal en función de su espesor y sección.
Dilatación:
Es el aumento de las dimensiones de un metal al incrementarse la temperatura. No es uniforme ni sigue leyes determinadas.
PROPIEDADES QUÍMICAS
La actividad química del metal depende de las impurezas que contenga y de la presencia de elementos que reaccionan con estas, dependiendo también en menor medida de la temperatura y zonas de contacto. Distinguimos fundamentalmente dos reacciones: oxidación y corrosión.
Oxidación:
La oxidación se produce cuando se combina el oxigeno del aire y el metal.
La oxidación es superficial, produciéndose en la capa más externa del metal y protegiendo a las capas interiores de la llamada oxidación total. El óxido no es destructivo.
Corrosión:
Se considera corrosión a toda acción que ejercen los diversos agentes químicos sobre los metales, primeramente en la capa superficial y posteriormente en el resto.
Cuando es producida por el oxígeno y usando como catalizador el agua, la corrosión es progresiva desde la capa superficial hasta el interior del metal lo que provoca su total destrucción.
Corrosión general: Cuando es en toda la superficie, se protege con facilidad.
Corrosión intercristalina: Se debe a las impurezas y no se advierte a simple vista.
Corrosión localizada: Se localiza en sitios poco visibles y pasa desapercibida hasta que se rompe la pieza.
Productos siderúrgicos:
Los productos siderúrgicos, que conocemos con la denominación de hierro, atendiendo a su proporción de Carbono son los siguientes:
Hierro puro: con una cantidad menor al 0,02% de Carbono. Es un material sin utilidad industrial, blando, maleable y no soldable.
Acero: el Carbono está entre el 0,02% y el 2%, presenta gran dureza y tiene distintas aplicaciones en función de la cantidad de Carbono. Además, se puede mejorar añadiéndole Cromo, Níquel...
Fundición: su cantidad de Carbono es mayor del 2% (entre el 2% y el 4%) No es soldable y solamente se usa industrialmente mediante moldeo. No se puede trabajar por medios mecánicos.
Corrosión Gaseosa
-Corrosión Atmosférica
-Corrosión Liquida
-Corrosión Subterránea
De acuerdo a su mecanismo
-Corrosión Química, ocurre cuando el metal reacciona con un medio ionico y la característica principal es que no hay circulación de corriente.
-Corrosión Electroquimica, ocurre cuando el metal reacciona con un medio electrolito y se produce acompañada por la circulación de corriente .La mayoría de los procesos de corrosión por agua de mar y soluciones de sales ácidas De acuerdo a la apariencia del metal corroído
-Corrosión Uniforme -Corrosión Localizada
PRINCIPALES AGENTES CONTAMINANTES PARA LA CORROSION ATMOSFERICA
-Atmosférica
Oxidación Corrosión, Radiación solar, Corrosión marina
-Biológica Corrosión Microbiologíca
-Mecánica Corrosión bajo tensión y relacionadas con fuerzas externas
FORMAS DE EVITAR LA CORROSION
Hay tres métodos para evitar la oxidación del hierro :
ð Mediante aleaciones del hierro que lo convierten en químicamente resistente a la corrosión
ð impregnándolo con materiales que reaccionen a las sustancias corrosivas más fácilmente que el hierro, quedando éste protegido al consumirse aquéllas
ð Recubriéndolo con una capa impermeable que impida el contacto con el aire y el agua.
Los aceros son aleaciones de hierro-carbono, aptas para ser deformadas en frío y en caliente. Generalmente, el porcentaje de carbono no excede del 1,76%.
Estructura del acero
Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución en el hierro. Antes del tratamiento térmico, la mayor parte de los aceros son una mezcla de tres sustancias: ferrita, perlita y cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita, un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una profunda mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructura característica, y sus propiedades físicas son intermedias entre las de sus dos componentes.
La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por completo compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita.
Al elevarse la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en una forma alotrópica de aleación de hierro y carbono conocida como austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfría despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y perlita, pero si el enfriamiento es repentino la austenita se convierte en martensita, una modificación alotrópica de gran dureza similar a la ferrita pero con carbono en solución sólida.
Tratamiento térmico del acero
El proceso básico para endurecer el acero mediante tratamiento térmico consiste en calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente entre los 750 y 850 ºC, y después enfriarlo con rapidez sumergiéndolo en agua o aceite. Estos tratamientos de endurecimiento, que forman martensita, crean grandes tensiones internas en el metal, que se eliminan mediante el temple o el recocido, que consiste en volver a calentar el acero hasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta la ductilidad y la tenacidad.
El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es controlar la cantidad, tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita contenidas en la ferrita, que a su vez determinan las propiedades físicas del acero.
Hay muchas variaciones del proceso básico. Los ingenieros metalúrgicos han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la última fase del enfriamiento, y que la transformación se ve acompañada de un cambio de volumen que puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado rápido.
Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el agrietamiento. En el templado prolongado, el acero se retira del baño de enfriamiento cuando ha alcanzado la temperatura en la que empieza a formarse la martensita, y a continuación se enfría despacio en el aire. En el martemplado, el acero se retira del baño en el mismo momento que el templado prolongado y se coloca en un baño de temperatura constante hasta que alcanza una temperatura uniforme en toda su sección transversal. Después se deja enfriar el acero en aire a lo largo del rango de temperaturas de formación de la martensita, que en la mayoría de los aceros va desde unos 300 ºC hasta la temperatura ambiente. En el austemplado, el acero se enfría en un baño de metal o sal mantenido de forma constante a la temperatura en que se produce el cambio estructural deseado, y se conserva en ese baño hasta que el cambio es completo, antes de pasar al enfriado final.
Hay también otros métodos de tratamiento térmico para endurecer el acero. En la cementación, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrógeno. Estos compuestos reaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capa superficial.
En la carburización la pieza se calienta cuando se mantiene rodeada de carbón vegetal, coque o de gases de carbono como metano o monóxido de carbono. La cianurización consiste en endurecer el metal en un baño de sales de cianuro fundidas para formar carburos y nitruros. La nitrurización se emplea para endurecer aceros de composición especial mediante su calentamiento en amoníaco gaseoso para formar nitruros de aleación.
Ventajas y desventajas del acero como material de construcción:
Ventajas del acero como material estructural:
Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes claros.
Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.
Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente.
Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.
Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.
Otras ventajas importantes del acero estructural son:
A) Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches.
B) Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura.
C) Rapidez de montaje.
D) Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas.
E) Resistencia a la fatiga.
F) Posible rehuso después de desmontar una estructura.
Desventajas del acero como material estructural:
Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente.
Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios.
Susceptibilidad al pandeo.- Entre más largos y esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas no resulta muy económico ya que debe usarse bastante material, solo para hacer más rígidas las columnas contra el posible pandeo.
NOTA: El acero estructural puede laminarse en forma económica en una gran variedad de formas y tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas. Generalmente los miembros estructurales más convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en relación con sus áreas. Los perfiles I, T y L tienen esta propiedad.
Características de los aceros:
En este proyecto se van a emplear una serie de materiales dependiendo de la temperatura a la que trabaja el aparato al que va destinado ese material. Tenemos tres aceros a elegir; el acero al carbono que se empleará cuando trabajemos a temperaturas superiores de -28ºC, el acero inoxidable cuando trabajemos a temperaturas entre -28ºC y -45ºC y, por último, el acero con una aleación de 3,5% de níquel que se empleará a temperaturas inferiores a -45ºC.
A continuación se expondrán las características de cada uno de estos aceros.
Aceros al carbono:
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Están formados principalmente por hierro y carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.
Aceros inoxidables:
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a al herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Se emplea para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de aviones o para cápsulas espaciales.
En la industria química y petroquímica, los aceros inoxidables ofrecen elevada resistencia a la corrosión y excelentes propiedades mecánicas así como un bajo costo de mantenimiento.
Los aceros inoxidables son más resistentes a la corrosión y a las manchas de los que son los aceros al carbono y de baja aleación. Este tipo de resistencia superior a la corrosión se produce por el agregado del elemento cromo a las aleaciones de hierro y carbono.
La mínima cantidad de cromo necesaria para conferir esta resistencia superior a la corrosión depende de los agentes de corrosión.
Las principales ventajas del acero inoxidable son:
Alta resistencia a la corrosión.
Alta resistencia mecánica.
Apariencia y propiedades higiénicas.
Resistencia a altas y bajas temperaturas.
Buenas propiedades de soldabilidad, mecanizado, corte, doblado y plegado.
Bajo costo de mantenimiento.
Reciclable.
Como consecuencia de diferentes elementos agregados como níquel, cromo, molibdeno, titanio, niobio y otros, producen distintos tipos de acero inoxidable, cada uno con diferentes propiedades.
ACERO:
El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fría adquiere por el temple gran dureza y elasticidad.
Tipos de aceros:
Acero aleado o especial.
Acero al que se han añadido elementos no presentes en los aceros al carbono
ll.b. Acero autotemplado
Acero que adquiere el temple por simple enfriamiento en el aire, sin necesidad de sumergirlo en aceite o en agua.
ll.c. Acero calmado o reposado
Acero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo, mediante la adición de manganeso, silicio o aluminio.
ll.d. Acero de construcción
Acero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, níquel, molibdeno y vanadio.
II.e. Acero de rodamientos
se obtiene a partir de aleaciones del 1% de carbono y del 2% de cromo, a las que se somete a un proceso de temple y revenido. Se emplea en la construcción de rodamientos a bolas y en general.
II.f. Acero dulce
Denominación general para todos los aceros no aleados, obtenidos en estado fundido
II.g. Acero duro
Es el que una vez templado presenta un 90% de martensita.
II.h. Acero efervescente
Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de verterlo en los moldes.
II.i. Acero fritado
El que se obtiene fritando una mezcla de hierro pulverizado y grafito, o también por carburación completa de una masa de hierro fritado.
II.j. Acero fundido o de herramientas
Tipo especial de acero que se obtiene por fusión al crisol.
II.k. Acero indeformable
El que no experimenta prácticamente deformación geométrica tanto en caliente( materias para trabajo en caliente ) como en curso de tratamiento térmico de temple( piezas que no pueden ser mecanizadas después del templado endurecedor )
II.l. Acero inoxidable
Acero resistente a la corrosión, de una gran variedad de composición, pero que siempre contiene un elevado porcentaje de cromo ( 8-25% ). Se usa cuando es absolutamente imprescindible evitar la corrosión de las piezas. Se destina sobre todo a instrumentos de cirugía y aparatos sujetos a la acción de productos químicos o del agua del mar.
II.m. Acero magnético
Aquel con el que se fabrican los imanes permanentes.
II.n. Acero no magnético
Tipo de acero que contiene aproximadamente un 12% de manganeso y carece de propiedades magnéticas.
II.ñ. Acero moldeado
Acero de cualquier clase al que se da forma mediante el relleno del molde cuando el metal esta todavía liquido.
II.o. Acero para muelles
Acero que posee alto grado de elasticidad y elevada resistencia a la rotura. Aunque para aplicaciones corrientes puede emplearse el acero duro, cuando se trata de muelles que han de soportar fuertes cargas y frecuentes esfuerzos de fatiga se emplean aceros al sicilio con temple en agua o en aceite y revenido.
II.p. Acero pudelado
Acero no aleado obtenido en estado pastoso.
II.q. Acero rápido
Acero especial que posee gran resistencia al choque y a la abrasión. Los mas usados son los aceros tungsteno, al molibdeno y al cobalto, que se emplean en la fabricación de herramientas corte.
II.r. Acero refractario
Tipo especial de acero capaz de soportar agentes corrosivos a alta temperatura.
II.s. Acero suave
Acero dúctil y tenaz, de bajo contenido de carbono
II.t. Aceros comunes
Los obtenidos en convertidor o en horno Siemens básico.
II.u. Aceros finos
Los obtenidos en horno Siemens ácido, eléctrico, de inducción o crisol.
II.v. Aceros forjados
Los aceros que han sufrido una modificación en su forma y su estructura interna ante la acción de un trabajo mecánico realizado a una temperatura superior a la de recristalización.
Clasificación de los modernos procesos de obtención
1) Por soplado, en el cual todo el calor procede del calor inicial de los materiales de carga, principalmente en estado de fusión.
2) Con horno de solera abierta, en el cual la mayor parte del calor proviene de la combustión del gas o aceite pesado utilizado como combustible; el éxito de este proceso se basa en los recuperadores de calor para calentar el aire y así alcanzar las altas temperaturas eficaces para la fusión de la carga del horno.
3) Eléctrico, en el cual la fuente de calor más importante procede de la energía eléctrica ( arco, resistencia o ambos ); este calor puede obtenerse en presencia o ausencia de oxígeno; por ello los hornos eléctricos pueden trabajar en atmósferas no oxidantes o neutras y también en vacío, condición preferida cuando se utilizan aleaciones que contienen proporciones importantes de elementos oxidables.
Corrosión:
Podemos definir la corrosión como el deterioro que sufre un material (habitualmente un metal) en sus propiedades debido a una reacción con el medio. Si se pretenden comprender los métodos de control de la corrosión es necesario describir primero en un cierto grado de profundidad las reacciones y los factores que influyen en el fenómeno.
El fenómeno corrosión puede ser definido también como el deterioro de los materiales, a causa de alguna reacción con el medio ambiente en que son usados. Este fenómeno no siempre involucra un cambio de peso o un deterioro visible, ya que muchas formas de corrosión se manifiestan por un cambio de las propiedades de los materiales, disminuyendo su resistencia.
Corrosión es un proceso de destrucción o deterioro electroquímico de un metal por acción y reacción de éste con el medio que lo rodea (reacciones de oxidación y reducción simultánea).
Métodos preventivos para la corrosión.
La tendencia de los metales a corroerse es un hecho natural y permanente. El problema radica en controlar este efecto destructivo con la mayor economía posible, en la forma técnicamente adecuada, optimizando los recursos existentes. Son cinco los principales métodos para esto; pero son cuatro los mas usados:
Eliminación de los elementos corrosivos.
Mejores materiales de construcción, resistente a la corrosión.
Protección eléctrica.
Colocar una barrera entre el material y el ambiente
Sobre-dimencionamiento de las estructuras.
Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas, y cierta área de uso en la cual es el más económico.
Eliminación de los elementos corrosivos.
Este procedimiento abarca, evitar descargas accidentales de líquidos corrosivos o agregando inhibidores a líquidos dentro de circuitos cerrados.
· El uso de inhibidores químicos normalmente se restringe a sistemas de circulación o abastecimiento de agua, a líneas de vapor y condensado y a líneas de salmuera. Como todos estos sistemas actúan por inmersión en soluciones, su uso en el campo de la manutención es limitado. Además de ello, deberán tenerse precauciones en cuanto al tipo y cantidad de los productos químicos agregados como inhibidores. Una mala selección de ello o la manutención inadecuada de las concentraciones puede acelerar mas la corrosión que evitarla. Sin embargo, si se usa en buena forma dentro de su campo limitado ayudaran eficientemente a minimizar al problema a un costo relativamente bajo. El procedimiento de alterar el ambiente engloba también otros sistemas, como por ejemplo la instalación de sistemas de aire acondicionado o el uso de disecantes para mantener un ambiente seco. Este ultimo es solamente una protección temporal.
Materiales resistentes a la corrosión.
Principalmente a su bajo costo y sus buenas propiedades mecánicas, el fierro y el acero, son los materiales mas ampliamente usados en construcción industrial. Desafortunadamente, estos materiales n la mayoría tienden a corroerse y a volver a su estado primitivo. Por ello en ciertos casos de corrosión, se prefiere el empleo de materiales menos activos o aleaciones especiales, para retardar el proceso de degradación. En solicitaciones en extremo severas esta es la única solución posibles.
El trabajo a alta temperatura, combinado con elementos químicos altamente corrosivos, produce una solicitación demasiado severa para los materiales o las protecciones corrientes, y en este caso el alto costo inicial de estos productos o aleaciones especiales, es fácilmente justificable por el largo periodo en que prestan servicios satisfactorios.
Entre los metales comúnmente usados en aleaciones con aceros se encuentra: el Cromo, el Cobre, el Níquel y el Molibdeno. En otros casos se usan metales como Aluminio, cuyo precio es muy razonable. Materiales menos comunes como Titanio y Tantalio se emplean solamente bajo condiciones muy severas. La decisión sobre cual de estos materiales se usar o que tipo de protección se empleara, dependerá
en gran parte del tipo de protección se empleara, dependerá en gran parte del tipo de ambiente y del costo de los métodos de alternativa.
Además de las aleaciones especiales se usa hoy en día una gran cantidad de materiales plásticos.
El Hierro: Es un elemento metálico, magnético, maleable y de color blanco plateado. Tiene de número atómico 26 y es uno de los elementos de transición del sistema periódico.
También, es uno de los elementos metálicos más abundantes en el planeta. Constituye aproximadamente el 4.5% de la corteza terrestre. Generalmente es encontrado en forma de óxido de magnetita (Fe304), hermatita (Fe203), limonita, u óxidos hidratados (Fe203 + NH20) También existen pequeñas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales, en las plantas, y además es un componente de la sangre.
El hierro fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar armas. El objeto más antiguo existente, es un grupo de cuentas oxidadas encontrado en Egipto, y data del 4000 a.c. El término arqueológico edad del hierro se aplica sólo al periodo en el que se extiende la utilización y el trabajo del hierro. El procesado moderno del hierro no comenzó en Europa central hasta la mitad del siglo XIV.
LA Siderurgia: tecnología relacionada con la producción del hierro y sus aleaciones, en especial las que contienen un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los diferentes tipos de acero. A veces, las diferencias entre las distintas clases de hierro y acero resultan confusas por la nomenclatura empleada. En general, el acero es una aleación de hierro y carbono a la que suelen añadirse otros elementos. Algunas aleaciones denominadas `hierros' contienen más carbono que algunos aceros comerciales. El hierro de crisol abierto y el hierro forjado contienen un porcentaje de carbono de sólo unas centésimas. Los distintos tipos de acero contienen entre el 0,04 y el 2,25% de carbono. El hierro colado, el hierro colado maleable y el arrabio contienen entre un 2 y un 4% de carbono. Hay una forma especial de hierro maleable que no contiene casi carbono alguno. Para fabricar aleaciones de hierro y acero se emplea un tipo especial de aleaciones de hierro denominadas ferro aleaciones, que contienen entre un 20 y un 80% del elemento de aleación, que puede ser manganeso, silicio o cromo.
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS METALES
Resistencia a la rotura:
Resistencia que opone el material a romperse por un esfuerzo mecánico exterior. Depende de la cohesión entre sus moléculas.
Deformabilidad:
Es una propiedad que da a los materiales la posibilidad de deformarse antes de su rotura. Esta deformación puede ser permanente (plasticidad) o no (elasticidad).
La elasticidad es la propiedad de algunos materiales de deformarse proporcionalmente a las cargas y volver a su estado primitivo cuando deja de actuar dicha carga. Estos materiales siguen la ley de Hooke.
La plasticidad es la propiedad de los materiales para deformarse sin fisuras no recuperando su estado primitivo al cesar las cargas.
Ductilidad: Es la aptitud que presenta un metal para ser deformado en forma de alambre mediante esfuerzos de tracción, estando el mismo en estado plástico.
Maleabilidad: es la aptitud que presenta un metal para ser deformado en láminas mediante esfuerzos de compresión, estando el mismo en estado plástico.
La acritud es la propiedad de un metal de aumentar su dureza y su resistencia a tracción por efecto de las deformaciones.
La fragilidad es la propiedad de algunos metales de no poder experimentar deformaciones plásticas, de forma que al superar su límite elástico se rompen bruscamente.
La fluencia es la pérdida de resistencia que sufre un metal al pasar el tiempo sometido a cargas inferiores a la de rotura
Tenacidad:
La tenacidad nos expresa el trabajo que realiza un metal cuando es sometido a esfuerzos exteriores que lo deforman hasta la rotura. Esta característica nos define la trabajabilidad del metal
Es la capacidad que presenta el metal a ser deformado en su superficie por la acción de otro material. Distinguimos varios tipos de dureza: al rayado, a la penetración, al corte y dureza elástica.
Soldabilidad:
Propiedad que presentan algunos metales por la que dos piezas en contacto pueden unirse íntimamente formando un conjunto rígido.
Con la soldadura se produce una recristalización de los materiales mediante la acción de calor y de una fuerza de compresión. Hay tres tipos de soldadura:
Soldadura eléctrica: la unión se calienta mediante el paso de corriente eléctrica.
Soldadura por fusión: las piezas se ponen en contacto, se calientan y provocan un estado de fusión consiguiendo una intima unión.
Soldadura autógena: En la operación no interviene ningún otro metal.
PROPIEDADES TÉRMICAS
Conductividad eléctrica:
Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a través de él la corriente eléctrica. Este fenómeno se produce por una diferencia de potencial entre los extremos del metal.
Conductividad térmica:
Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a través de él una cantidad de calor. El coeficiente de conductividad térmica k nos da la cantidad de calor que pasaría a través de un determinado metal en función de su espesor y sección.
Dilatación:
Es el aumento de las dimensiones de un metal al incrementarse la temperatura. No es uniforme ni sigue leyes determinadas.
PROPIEDADES QUÍMICAS
La actividad química del metal depende de las impurezas que contenga y de la presencia de elementos que reaccionan con estas, dependiendo también en menor medida de la temperatura y zonas de contacto. Distinguimos fundamentalmente dos reacciones: oxidación y corrosión.
Oxidación:
La oxidación se produce cuando se combina el oxigeno del aire y el metal.
La oxidación es superficial, produciéndose en la capa más externa del metal y protegiendo a las capas interiores de la llamada oxidación total. El óxido no es destructivo.
Corrosión:
Se considera corrosión a toda acción que ejercen los diversos agentes químicos sobre los metales, primeramente en la capa superficial y posteriormente en el resto.
Cuando es producida por el oxígeno y usando como catalizador el agua, la corrosión es progresiva desde la capa superficial hasta el interior del metal lo que provoca su total destrucción.
Corrosión general: Cuando es en toda la superficie, se protege con facilidad.
Corrosión intercristalina: Se debe a las impurezas y no se advierte a simple vista.
Corrosión localizada: Se localiza en sitios poco visibles y pasa desapercibida hasta que se rompe la pieza.
Productos siderúrgicos:
Los productos siderúrgicos, que conocemos con la denominación de hierro, atendiendo a su proporción de Carbono son los siguientes:
Hierro puro: con una cantidad menor al 0,02% de Carbono. Es un material sin utilidad industrial, blando, maleable y no soldable.
Acero: el Carbono está entre el 0,02% y el 2%, presenta gran dureza y tiene distintas aplicaciones en función de la cantidad de Carbono. Además, se puede mejorar añadiéndole Cromo, Níquel...
Fundición: su cantidad de Carbono es mayor del 2% (entre el 2% y el 4%) No es soldable y solamente se usa industrialmente mediante moldeo. No se puede trabajar por medios mecánicos.
Corrosión Gaseosa
-Corrosión Atmosférica
-Corrosión Liquida
-Corrosión Subterránea
De acuerdo a su mecanismo
-Corrosión Química, ocurre cuando el metal reacciona con un medio ionico y la característica principal es que no hay circulación de corriente.
-Corrosión Electroquimica, ocurre cuando el metal reacciona con un medio electrolito y se produce acompañada por la circulación de corriente .La mayoría de los procesos de corrosión por agua de mar y soluciones de sales ácidas De acuerdo a la apariencia del metal corroído
-Corrosión Uniforme -Corrosión Localizada
PRINCIPALES AGENTES CONTAMINANTES PARA LA CORROSION ATMOSFERICA
-Atmosférica
Oxidación Corrosión, Radiación solar, Corrosión marina
-Biológica Corrosión Microbiologíca
-Mecánica Corrosión bajo tensión y relacionadas con fuerzas externas
FORMAS DE EVITAR LA CORROSION
Hay tres métodos para evitar la oxidación del hierro :
ð Mediante aleaciones del hierro que lo convierten en químicamente resistente a la corrosión
ð impregnándolo con materiales que reaccionen a las sustancias corrosivas más fácilmente que el hierro, quedando éste protegido al consumirse aquéllas
ð Recubriéndolo con una capa impermeable que impida el contacto con el aire y el agua.
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