Aleacioness no férreas Aleacione férreas
Dra. Rosalba Guerrero
Aleaciones no férreas
Aleaciones no férreas: férreas: especificadas para aplicaciones estructurales que requieren reducido peso, alta resistencia, propiedades no magnéticas, altos puntos de fusión o resistencia química y a la corrosión atmosférica. También están especificadas para aplicaciones eléctricas y electrónicas. Las piezas de estos materiales se pueden producir por moldeo, como producto semi-terminado (lingote, planchas) y luego trabajados mediante laminado, forja, extrucción, etc, en frío o en caliente, también se pueden producir vía metalurgia de polvos (P/M).
Con frecuencia, la variación de propiedades debido a estos procesos, es más fuerte en estas aleaciones que en las férreas, produciéndose una marcada diferencia entre las propiedades de las piezas moldeadas y las forjadas, para una misma aleación.
Aleaciones no férreas
Aleaciones no férreas: férreas: especificadas para aplicaciones estructurales que requieren reducido peso, alta resistencia, propiedades no magnéticas, altos puntos de fusión o resistencia química y a la corrosión atmosférica. También están especificadas para aplicaciones eléctricas y electrónicas. Las piezas de estos materiales se pueden producir por moldeo, como producto semi-terminado (lingote, planchas) y luego trabajados mediante laminado, forja, extrucción, etc, en frío o en caliente, también se pueden producir vía metalurgia de polvos (P/M).
Con frecuencia, la variación de propiedades debido a estos procesos, es más fuerte en estas aleaciones que en las férreas, produciéndose una marcada diferencia entre las propiedades de las piezas moldeadas y las forjadas, para una misma aleación.
Principales aleaciones no férreas
Las principales aleaciones no férreas industriales son: - Aluminio y sus aleaciones - Cobre y sus aleaciones - Magnesio y sus aleaciones - Titanio y sus aleaciones - Zinc y sus aleaciones - Níquel y sus aleaciones - Superaleaciones - Metales refractarios y sus aleaciones - Otras aleaciones no férreas
Serie UNS
Series primarias UNS
Aleación
Axxxxx
Aluminio y sus aleaciones
Cxxxxx
Cobre y sus aleaciones
Dxxxxx
Aceros-d s-designad gnado o por propiedad mecánica
Exxxxx
Tierras raras y sus aleaciones
Fxxxxx
Fundiciones férreas
Gxxxx xxx x
Aceros al carbono y al aleeados (AISI y SAE)
Hxxxxx
Aceros para temple y revenido
Jxxxxx
Aceros moldeados
Kxxxxx
Miscelánea de aceros y aleaciones férreas
Lxxxxx
Aleaciones de baja temperatura de fusión
Mxxxxx
Miscelánea de metales no férreos y sus aleaciones
Nxxxxx
Níquel y sus aleaciones
Pxxxxx
Metales pr preciosos
Rxxxxx
Metales refractarios y sus aleaci aciones
Sxxxxx
Aceros inoxidables y superaleaciones
Txxxxx
Aceros para herramientas
Wxxxxx
Aceros pa p ara eellectrodos
Zxxxxx
Zinc y su sus al aleaciones
Aluminio y sus aleaciones
El aluminio es el segundo material más consumido en el mundo después del hierro. Es uno de los materiales más versátiles y atractivos, para una gran gama de aplicaciones, desde una fina hoja de papel aluminio, hasta una exigente aplicación en ingeniería. Su baja densidad y alta resistencia específica, la hacen muy útil para vehículos espaciales y en la industria aeronáutica. Tiene una alta resistencia a la corrosión atmosférica, en agua fresca y salada, en muchos productos químicos y sus soluciones. Al contacto con otros materiales, no se forman sales de colores que puedan mancharlos. No tiene reacciones tóxicas y, por tanto, es muy adecuado para la transformación, manipulación, almacenamiento y envasado de alimentos y bebidas. Por último, el aluminio tiene una alta conductividad eléctrica y térmica.
ALEACIONES DE ALUMINIO Aluminio
Bajo peso específico: aviación y tecnología aeroespacial Algunas aleaciones logran alta resistencia
Resistencia a la corrosión en diversas condiciones
No es tóxico
Fácil fusión
Muchas formas de acabado superficial.
Alta afinidad por el oxígeno Muy dúctil, deformable, muy poco resistente Alta tenacidad al choque- Aplicaciones criogénicas
Propiedades que afectan su uso como material estructural: -Bajo peso específico: aleaciones ligeras. - Alta afinidad por el oxígeno, que lo hace muy resistente a la corrosión: ANODIZADO
Posibilidad de mejorar sus propiedades aleándolo y tratándolo térmicamente.
Material estructural
La resistencia a la tracción del aluminio puro, en estado recocido es aproximadamente 10MPa (1.5 Ksi), mientras que una aleación comercial tratada térmicamente puede llegar a tener 550 MPa (80KSi)
Propiedades eléctricas y térmicas
Excelente conductividad eléctrica y térmica Alta reflectividad de la luz y el calor Conductividad eléctrica, casi el doble que la del cobre para un peso equivalente .
Utilizando cables de aluminio reforzados con núcleos de acero, se pueden atender los requerimientos de alta conductividad y resistencia mecánica, para líneas de alta tensión. La conductividad térmica de las aleaciones de aluminio, de 50 a 60% la del cobre, es ventajosa en intercambiadores de calor, evaporadores, aparatos de calefacción eléctrica, utensilios, radiadores de automóviles, etc. El aluminio es no ferromagnético, una propiedad importante en la industria eléctrica y electrónica. Es no pirofórico (no arde), que es importante en aplicaciones que impliquen manejo de materiales inflamables o explosivos
Aunque el aluminio presenta excelente conductividad eléctrica y térmica, se han desarrollado aleaciones específicas con alto grado de resistividad eléctrica, útiles, por ejemplo en motores eléctricos de alto torque.
Aleaciones de aluminio
Las propiedades mecánicas, físicas y químicas de las aleaciones de aluminio dependen de la composición y de la microestructura. Principales elementos de aleación: cobre, manganeso, silicio, magnesio y z inc. La cantidad total de esos elementos puede constituir más del 10% de la composición de la aleación, las impurezas llegan a menos de 0,15%. Generalmente las aleaciones de aluminio se clasifican como forjadas y moldeadas. Dentro de cada categoría, pueden distinguirse aleaciones tratadas térmicamente o no. Hay además algunas específicas para endurecimiento por deformación en frío.
Nomenclatura de las aleaciones de aluminio
Desarrollada por la Aluminum Association, Inc. Para las aleaciones forjadas, el sistema usa 4 dígitos: Aleación: X1 X2 X3 X4, donde: - X1 caracteriza el principal elemento de aleación - 1 Al 99% - 2 Cu - 3 Mn - 4 Si - 5 Mg - 6 Mg y Si - 7 Zn - 8 Otros X2 indica una aleación modificada respecto de la original, (si X2 = 0, indica la aleación original). X3 y X4: dependen de la serie, para la serie 1XXX, X3 y X4 impli can 99, donde X3 X4 indican el % de Al. Para las series 2 a 8, estos dígitos no tienen un significado muy preciso, sólo diferencian aleaciones.
Designación del estado del material - F : (as fabricated), no se dan límites a las propiedades mecánicas. - O : Recocido y recristalización - H : Endurecido por deformación - T : Tratado térmicamente El endurecimiento H se puede subdividir: HX 1X2X3, donde:
X1
1
Endurecido sólo por deformación
2
Endurecido por deformación + recocido parcial
3
Endurecimiento por deformación + estabilización a baja temperatura
X2
Indica el grado de endurecimiento por deformación, donde 1 es mínimo y 8 es máximo
X3
Representa las variaciones del endurecimiento indicado por X2
Ejemplo: 1099 H18
Tratamiento térmico de endurecimiento por precipitación
Este tratamiento térmico consiste en tres etapas: Primera etapa, conocida como solubilización, se realiza un calentamiento para producir una solución sólida homogénea que contenga la máxima cantidad práctica de elementos solubles endurecedores en la aleación. La segunda etapa, llamada templado, es un enfriamiento rápido de la aleación para preservar una solución sólida sobresaturada que retenga los átomos de soluto. Finalmente, la etapa de envejecimiento consiste en un proceso difusivo activado a una temperatura determinada, en que los átomos de soluto difunden formando precipitados endurecedores. Cuando el proceso de precipitación se realiza a temperatura ambiente se denomina envejecimiento natural, y cuando se emplea una temperatura superior a la del ambiente, pero inferior a la de solubilización sólida, se conoce como envejecimiento artificial.
Tratamiento de endurecimiento por precipitación. 1 Solubilización. 2 Templado. 3a envejecimiento natural. 3b envejecimiento artificial.
Algunos ciclos de calentamiento para tratamientos térmicos
Aleaciones Al-Cu para endurecimiento estructural Una aleación endurecible por precipitación debe presentar en su diagrama de fases una línea de solubilidad sólida directamente proporcional con la temperatura. Aunque la mayoría de sistemas binarios de aleaciones de aluminio presentan dicha curva, sólo algunos presentan un aumento significativo en la dureza y resistencia por la formación de precipitados, entre ellos los sistemas de Aluminio-Cobre (serie 2xxx), Aluminio-Magnesio-Silicio (serie 6xxxx) y Aluminio-Zinc-Magnesio (serie 7xxxx) (ASM 1991).
solid solution,
, plus an intermetallic-compound phase,
(Al 2Cu).
El envejecimiento natural es inevitable en los procesos industriales
Endurecimiento por precipitación afecta propiedades mecánicas y físicas Curvas de envejecimiento natural para aleaciones binarias Al-Cu templadas en agua a 100ºC
Las especificaciones del tratamiento térmico se indican por TX: - T1 : Producto enfriado desde la temperatura de fabricación, y luego envejecido naturalmente - T3 : Solubilización, trabajada en frío y con envejecimiento natural
- T4 : Solubilización con envejecimiento natural - T5 : igual a T1, pero con envejecimiento artificial - T6 : igual a T4, pero con envejecimiento artificial - T7 : Solubilización y estabilizado - T8 : Solubilización, trabajado en frío y con envejecimiento artificial
Tipos de aleaciones forjadas normalizadas Las aleaciones de aluminio forjado se dividen en dos grandes grupos, las que no reciben tratamiento térmico y las que reciben tratamiento térmico
Aleaciones de aluminio forjado sin tratamiento térmico
Las aleaciones que no reciben tratamiento térmico solamente pueden ser trabajadas en frío para aumentar su resistencia. Hay tres grupos principales de estas aleaciones según la norma AISI-SAE que son los siguientes:
Aleaciones de aluminio forjado sin tratamiento térmico
Aleaciones 1xxx . Son aleaciones de aluminio técnicamente puro, al
99,9% siendo sus principales impurezas el hierro y el silicio como elemento aleante. Se les aporta un 0.12% de cobre para aumentar su resistencia. Tienen una resistencia aproximada de 90 MPa. Se utilizan principalmente par trabajos de laminados en frío.
Aleaciones 3 xxx . El elemento aleante principal de este grupo de
aleaciones es el manganeso (Mn) que está presente en un 1,2% y tiene como objetivo reforzar al aluminio. Tienen una resistencia aproximada de 16 ksi (110MPa) en condiciones de recocido. Se utilizan en componentes que exijan buena mecanibilidad.
Aleaciones 5xxx . En este grupo de aleaciones es el magnesio el
principal componente aleante, su aporte varía del 2 al 5%. Esta aleación se utiliza para conseguir reforzamiento en solución sólida. Tiene una resistencia aproximada de 28 ksi (193MPa) en condiciones de recocido.
Aleaciones de aluminio forjado con tratamiento térmico
Tratamiento térmico: precipitación. El nivel de tratamiento térmico de
una aleación se representa mediante la letra T seguida de un número por ejemplo T5. Hay tres grupos principales de este tipo de aleaciones.
Aleaciones 2xxx : El principal aleante de este grupo de aleaciones es el
cobre (Cu), aunque también contienen magnesio Mg. Estas aleaciones con un tratamiento T6 tiene una resistencia a la tracción aproximada de 64ksi (442 MPa) y se utiliza en la fabricación de estructuras de aviones.
Aleaciones 6xxx . Los principales elementos aleantes de este grupo son
magnesio y silicio. Con unas condiciones de tratamiento térmico T6 alcanza una resistencia a la tracción de 42 ksi (290MPa) y es utilizada para perfiles y estructuras en general.
Aleaciones 7xxx . Los principales aleantes de este grupo de aleaciones
son cinc, magnesio y cobre. Con un tratamiento T6 tiene una resistencia a la tracción aproximada de 73ksi(504MPa) y se utiliza para fabricar estructuras de aviones.
Clasificación de las aleaciones forjadas de aluminio de acuerdo al mecanismo de endurecimiento
Sistema de aleación
Series de aluminio
Aleaciones endurecibles por deformación
La serie 4xxx, tiene como principal elemento de aleación el silicio y se usa en soldadura.
Pure Al
1 xxx
Al-Mn
3 xxx
Al-Si
4 xxx
La serie 8xxx, tiene diferentes elementos de aleación y cantidades apreciables de litio, estaño y/o hierro.
Al-Mg
5 xxx
Al-Fe
8 xxx
Al-Fe-Ni
8 xxx
La serie 9xxx está reservada para usos futuros
Al-Cu
2 xxx
Al-Cu-Mg
2 xxx
Al-Cu-Li
2 xxx
Al-Mg-Si
6 xxx
Al-Zn
7 xxx
Al-Zn-Mg
7 xxx
Al-Zn-Mg-Cu
7 xxx
Al-Li-Cu-Mg
8 xxx
Aleaciones endurecibles por precipitación
Aleaciones de aluminio para moldeo
Se utiliza un sistema de tres dígitos seguido de una cifra decimal. La composición se describe con los tres primeros dígitos. El decimal 0 en todos los casos indica los límites de composición de la aleación. Los decimales 1 y 2 dan la composición del lingote después de la colada y el procesado. 1 xx.x : Aluminio no aleado, especialmente para manufactura de rotores. 2 xx.x : Principal elemento de aleación es el cobre, pero pueden especificarse otros elementos. 3 xx.x : Principal elemento de aleación es el silicio. Se puede especificar también cobre y magnesio. Esta serie comprende cerca del 90% de los productos de aluminio moldeados. 4 xx.x : Principal elemento de aleación es el silicio.
5 xx.x : Principal elemento de aleación es el magnesio.
6 xx.x : No usado
7 xx.x : Principal elemento de aleación es el zinc. Pueden especificarse otros elementos de aleación como el cobre y magnesio.
8 xx.x : Principal elemento de aleación es el estaño.
9xx.x: no usado
Las series 2xx, 3xx y 7xx son tratadas térmicamente
Aleaciones base aluminio
Propiedades que afectan su uso como material estructural: -Bajo peso específico: aleaciones ligeras. - Alta afinidad por el oxígeno, que lo hace muy resistente a la corrosión: ANODIZADO
Aplicaciones para aleaciones de aluminio forjadas
Alloy
Description and selected applications
1100
Commercially pure aluminum highly resistant to chemical attack and weathering. Low cost, ductile for deep drawing, and easy to weld. Used for high -purity applications such as chemical processing equipment. Also for nameplates, fan blades, flue lining, sheet metal work, spun holloware, and fin stock
1350
Electrical conductors
2011
Screw machine products. Appliance parts and trim, ordnance, automotive, electronic, fasteners, hardware, machine parts
2014
Truck frames, aircraft structures, automotive, cylinders and pistons, machine parts, structurals
2017
Screw machine products, fittings, fasteners, machine parts
2024
For high-strength structural applications. Excellent machinability in the T-tempers. Fair workability and fair corrosion resistance. Alclad 2024 combines the high strength of 2024 with the corrosion resistance of the commercially pure cladding. Used for truck wheels, many structural aircraft applications, gears for machinery, screw machine products, automotive parts, cylinders and pistons, fasteners, machine parts, ordnance, recreation equipment, screws and rivets
2219
Structural uses at high temperature (to 315 C, or 600 F). High-strength weldments °
°
3003
Most popular general-purpose alloy. Stronger than 1100 with same good formability and weldability. For general use including sheet metal work, stampings, fuel tanks, chemical equipment, containers, cabinets, freezer liners, cooking utensils, pressure vessels, builder's hardware, storage tanks, agricultural applications, appliance parts and trim, architectural applications, electronics, fin stock, fan equipment, name plates, recreation vehicles, trucks and trailers. Used in drawing and spinning.
3004
Sheet metal work, storage tanks, agricultural applications, building products, containers, electronics, furniture, kitchen equipment, recreation vehicles, trucks and trailers
3105
Residential siding, mobile homes, rain-carrying goods, sheet metal work, appliance parts and trim, automotive parts, building products, electronics, fin stock, furniture, hospital and medical equipment, kitchen equipment, recreation vehicles, trucks and trailers
5005
Specified for applications requiring anodizing; anodized coating is cleaner and lighter in color than 3003. Uses include appliances, utensils, architectural, applications requiring good electrical conductivity, automotive parts, containers, general sheet metal, hardware, hospital and medical equipment, kitchen equipment, name plates, and marine applications
5052
Stronger than 3003 yet readily formable in the intermediate tempers. Good weldability and resistance to corrosion. Uses include pressure vessels, fan blades, tanks, electronic panels, electronic chassis, medium-strength sheet metal parts, hydraulic tube, appliances, agricultural applications, architectural uses, automotive parts, building products, chemical equipment, containers, cooking utensils, fasteners, hardware, highway signs, hospital and medical equipment, kitchen equipment, marine applications, railroad cars, recreation vehicles, trucks and trailers
5056
Cable sheathing, rivets for magnesium, screen wire, zippers, automotive applications, fence wire, fasteners
5083
For all types of welded assemblies, marine components, and tanks requiring high weld efficiency and maximum joint strength. Used in pressure vessels up to 65 C (150 F) and in many cryogenic applications, bridges, freight cars, marine components, TV towers, drilling rigs, transportation equipment, missile components, and dump truck bodies. Good corrosion resistance °
5086
°
Used in generally the same types of applications as 5083, particularly where resistance to either stress corrosion or atmospheric corrosion is important
5454
For all types of welded assemblies, tanks, pressure vessels. ASME code approved to 205 C (400 F). Also used in trucking for hot asphalt road tankers and dump bodies; also, for hydrogen peroxide and chemical storage vessels
5456
For all types of welded assemblies, storage tanks, pressure vessels, and marine components. Used where best weld efficiency and joint strength are required. Restricted to temperatures below 65 C (150 F)
°
°
°
°
5657
For anodized auto and appliance trim and nameplates
6061
Good formability, weldability, corrosion resistance, and strength in the T-tempers. Good general-purpose alloy used for a broad range of structural applications and welded assemblies including truck components, railroad cars, pipelines, marine applications, furniture, agricultural applications, aircrafts, architectural applications, automotive parts, building products, chemical equipment, dump bodies, electrical and electronic applications, fasteners, fence wire, fan blades, general sheet metal, highway signs, hospital and medical equipment, kitchen equipment, machine parts, ordnance, recreation equipment, recreation vehicles, and storage tanks
6063
Used in pipe railing, furniture, architectural extrusions, appliance parts and trim, automotive parts, building products, electrical and electronic parts, highway signs, hospital and medical equipment, kitchen equipment, marine applications, machine parts, pipe, railroad cars, recreation equipment, recreation vehicles, trucks and trailers
7050
High-strength alloy in aircraft and other structures. Also used in ordnance and recreation equipment
7075
For aircraft and other applications requiring highest strengths. Alclad 7075 combines the strength advantages of 7075 with the corrosion-resisting properties of commercially pure aluminum-clad surface. Also used in machine parts and ordnance
Aplicaciones para aleaciones de aluminio moldeado Alloy
Representative applications
100.0
Electrical rotors larger than 152 mm (6 in.) in diameter
201.0
Structural members; cylinder heads and pistons; gear, pump, and aerospace housings
208.0
General-purpose castings; valve bodies, manifolds, and other pressure-tight parts
222.0
Bushings; meter parts; bearings; bearing caps; automotive pistons; cylinder heads
238.0
Sole plates for electric hand irons
242.0
Heavy-duty pistons; air-cooled cylinder heads; aircraft generator housings
A242.0
Diesel and aircraft pistons; air-cooled cylinder heads; aircraft generator housings
B295.0
Gear housings; aircraft fittings; compressor connecting rods; railway car seat frames
308.0
General-purpose permanent mold castings; ornamental grilles and reflectors
319.0
Engine crankcases; gasoline and oil tanks; oil pans; typewriter frames; engine parts
332.0
Automotive and heavy-duty pistons; pulleys, sheaves
333.0
Gas meter and regulator parts; gear blocks; pistons; general automotive castings
354.0
Premium-strength castings for the aerospace industry
355.0
Sand: air compressor pistons; printing press bedplates; water jackets; crankcases. Permanent: impellers; aircraft fittings; timing gears; jet engine compressor cases
356.0
Sand: flywheel castings; automotive transmission cases; oil pans; pump bodies. Permanent: machine tool parts; aircraft wheels; airframe castings; bridge railings
A356.0
Structural parts requiring high strength; machine parts; truck chassis parts
357.0
Corrosion-resistant and pressure-tight applications
359.0
High-strength castings for the aerospace industry
360.0
Outboard motor parts; instrument cases; cover plates; marine and aircraft castings
A360.0
Cover plates; instrument cases; irrigation system parts; outboard motor parts; hinges
380.0
Housings for lawn mowers and radio transmitters; air brake castings; gear cases
A380.0
Applications requiring strength at elevated temperature
384.0
Pistons and other severe service applications; automatic transmissions
390.0
Internal combustion engine pistons, blocks, manifolds, and cylinder heads
413.0
Architectural, ornamental, marine, and food and dairy equipment applications
A413.0
Outboard motor pistons; dental equipment; typewriter frames; street lamp housings
443.0
Cookware; pipe fittings; marine fittings; tire molds; carburetor bodies
514.0
Fittings for chemical and sewage use; dairy and food handling equipment; tire molds
A514.0
Permanent mold casting of architectural fittings and ornamental hardware
518.0
Architectural and ornamental castings; conveyor parts; aircraft and marine castings
520.0
Aircraft fittings; railway passenger care frames; truck and bus frame sections
535.0
Instrument parts and other applications where dimensional stability is important
A712.0
General-purpose castings that require subsequent brazing
713.0
Automotive parts; pumps; trailer parts; mining equipment
850.0
Bushings and journal bearings for railroads
Resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio
Buena resistencia a la corrosión en atmósferas naturales, agua fresa, aguas marinas, muchos tipos de suelos, muchos químicos y sus soluciones y la mayoría de alimentos. Esta resistencia a la corrosión se debe a la fina capa de óxido adherente y compacto que se forma en su superficie y que puede ser repuesta rápidamente en contacto con el ambi ente, después de sufrir algún daño. El espesor de esta capa en aire a temperatura ambiente es de 5 nm. El espesor aumenta con la temperatura y la presencia de agua.
La capa de óxido formada en atmósferas normales está compuesta por dos capas. El óxido interior próximo al metal es una capa barrera compacta amorfa, cuyo espesor está determinado únicamente por la temperatura del ambiente. A una temperatura dada, el espesor de la capa limitante es el mismo en oxígeno, aire seco o húmedo. Cubriendo la capa barrera se encuentra otra más permeable de óxido hidratado. El comportamiento frente a la corrosión del aluminio se ha estudiado en base a las propiedades químicas de esas capas.
Por otra parte, algunas aleaciones de aluminio pueden sufrir graves daños debidos SCC, corrosión severa causada por iones de metales pesados en solución, corrientes eléctricas parásitas, o pares galvánicos con metales anódicos, todo esto puede evitarse con un buen diseño y una aplicación práctica que contemple todas las condiciones, esto incluye una adecuada selección del material.
Corrosión atmosférica
Las aleaciones 4 xx.x y las de bajo cobre 3 xx.x, han sido usadas por muchos años en ambientes atmosféricos con sólo pequeños efectos corrosivos.
La aleación 5 xx.x con 4 a 8% Mg es particularmente útil para partes moldeadas usadas en ambientes y aguas marinas. La aleaciones con cobre tales como 295.0, 333.0, 380.0, incluso 355.0 requieren una protección superficial para un uso satisfactorio en atmósferas marina e industriales. En las aleaciones 7xx.x y 520.0 –T4 se ha encontrado Stress-corrosion cracking en partes tensionadas en condiciones atmosféricas.
Corrosión en aguas
En general tiene buena resistencia a la corrosión en aguas frescas, pero tendencia al pitting en aguas duras, por la presencia de iones cobre, bicarbonatos, cloruros, sulfatos, y oxígeno. Las aleaciones forjadas 3xxx, 5xxx y 6xxx, se usan para aplicaciones en ambientes marinos.
Corrosión intergranular
Las series 5xxx, 7xxx y 2xxx pueden sufrir corrosión intergranular por la precipitación de las fases anódicas a la matriz: Al 8Mg5, MgZn2, y Al2Mg3Zn3 (en 5xxx y 7xxx) o catódicas Al 2Cu and Al2CuMg, en (en 2xxx)
Tipos de corrosión intergranular en aluminios (a) Interdendritic corrosion in a cast structure. (b) Interfragmentary corrosion in a wrought, unrecrystallized structure. (c) Intergranular corrosion in a recrystallized wrought structure.
SCC Son susceptibles sólo las aleaciones que contienen cantidades apreciables de elementos en solución sólida, principalmente: cobre, magnesio, silicio y zinc. Para las aleaciones más comerciales, se han desarrollado tratamientos que le confieran a la aleación cierta inmunidad a la SCC en la mayoría de ambientes Series 2xxx, 5xxx Suele ser intergranular Descomposición de la solución sólida en las juntas de grano. - Los precipitados en las junta de grano y zonas adyacentes: zonas anódicas Tratamientos y microestructura favorables: - Estructuras sin precipitados en al junta de grano, o uniformemente distribuidos en el grano Aleaciones susceptibles de corrosión intergranular, son susceptibles de SC
Microestructuras de la aleación 5356-H12 después de tratamientos para producir varios grados de susceptibilidad al SCC. (a) Cold rolled 20%; highly resistant.
(b) (b) Cold rolled 20%, then heated 1 year at 100 °C (212 °F); highlysusceptible. (c) Cold rolled 20%, then heated 1 year at 150 °C (300 °F); slightly susceptible. (d) Cold rolled 20%, then heated 1 year at 205 °C (400 °F); highly resistant
SCC
Recordar SCC, necesita:
- Aleación susceptible - Esfuerzos, generalmente residuales: - actúan en la superficie - El mecanizado suele ser una causa - Es necesario tratamiento de alivio de tensiones (Ejemplos: 2024-T351(Tx5x); 7075T6511 (Tx5xx)
- Para las piezas forjadas: influye la estructura granular (orientación y deformación de los granos) y la direccionalidad de los esfuerzos - Ambiente agresivo: -Agua y vapor de agua - Iones halogenuros, principalmente cloruros, aceleran la formación de la grieta
Resistencia a la corrosión en general y SCC de diversas aleaciones forjadas y tratadas
A: Very high. No record of service problems; SCC
not anticipated in general applications · B: High. No record of service problems; SCC not anticipated at stresses of the magnitude caused by solution heat treatment. Precautions must be taken to avoid high sustained tensile stresses (exceeding 50% of the minimum specified yield strength) produced by any combination of sources including heat treatment, straightening, forming, fit-up, and sustained service loading · C: Intermediate. Stress-corrosion cracking not anticipated if total sustained tensile stress is maintained below 25% of minimum specified yield strength. This rating is designated for the shorttransverse direction in products used primarily for high resistance to exfoliation corrosion in relatively thin structures, where appreciable stresses in the short-transverse direction are unlikely · D: Low. Failure due to SCC is anticipated in any application involving sustained tensile stress in the designated test direction. This rating is currently designated only for the short-transverse direction in certain products
Continuación
Corrosión exfoliación: es un ataque selectivo que avanza a lo largo de subcapas paralelas a la superficie. Puede ser intergranular pero también está asociado a micro constituyentes insolubles y bandas dispersas alineadas paralelamente a la superficie. Es más común en las secciones delgadas de productos con una muy alta deformación y microestructura alargadas. Es acompañada por una inflamación causada por la expansión de los productos de corrosión y se observa en la sección. La exfoliación frecuentemente procede de la superficie y puede iniciarse en la superficie de un poro o un defecto. No se acelera por la tensión aplicada pero se intensifica en las soluciones ligeramente ácidas y por acoplamiento galvánico
Corrosión Exfoliación en una placa de aleación 7178T651 expuestos a un ambiente de costa. El corte transversal de la placa muestra cómo se desarrolla la exfoliación por corrosión a lo largo de las fronteras de granos alargados
La corrosión galvánica Se caracteriza por su poder destructivo, resulta de un fenómeno de electrólisis entre dos metales de potencial eléctrico diferente que se hallan en contacto y en presencia de humedad. Ya que la corrosión galvánica se presenta entre metales diferentes, para evitarla o disminuirla considerablemente es recomendable usar metales del mismo tipo entre conexiones. Este tipo de corrosión, sucede, por ejemplo, cuando las aleaciones de aluminio se unen al acero o aleaciones de cobre, y están expuestos a ambientes salinos húmedos. En tales situaciones, el aluminio se corroe más rápidamente de lo que sería en ausencia de los metales diferentes.
Corrosión galvánica
Para cada medio ambiente, los metales pueden ser ordenados en una serie galvánica de más a menos activa. En la Tabla se enumeran los potenciales medidos en una solución de cloruro sódico. La velocidad de ataque corrosivo, cuando se juntan dos metales, depende de varios factores: (a) la diferencia de potencial, (b) la resistencia eléctrica entre los metales, (c) la conductividad del electrolito, (d) el cátodo / área del ánodo , y (e) las características de polarización de los metales. El potencial de corrosión se puede utilizar para predecir qué metal será atacado galvánicamente, el grado de ataque no se puede predecir, debido a la polarización. Por ejemplo, la diferencia de potencial entre el aluminio y el acero inoxidable es superior que entre el aluminio y el cobre, sin embargo, el efecto galvánico del acero inoxidable sobre, el aluminio, debido a la polarización, es mucho menor que sobre el cobre, que se polariza poco.
Aluminum ally(a) or other metal
Potential(b), V
Chromium Nickel Silver Stainless steel (300 series) Copper Tin Lead Mild carbon steel 2219-T3,-T4 2024-T3,-T4 295.0-T4 (S or PM) 2014-T6, 355.0-T4(S or PM)
+0.18 to -0.40 -0.07 -0.08 -0.09 -0.20 -0.49 -0.55 -0.58 -0.64(c) -0.69(c) -0.70 -0.78
355.0-T6(S or PM) 2219-T6, 6061-T4 2024-T6 2219-T8, 2024-T8, 356.0-T6 (S or PM), 443.0-F (PM), cadmium 1100, 3003, 6061-T6, 6063-T6, 7075-T6(c), 443.0-F (S) 1060, 1350, 3004, 7050-T73 (c), 7075-T73(c) 5052, 5086 5454 5456, 5083 7072 Zinc Magnesium
-0.79 -0.80 -0.81 -0.82 -0.83 -0.84 -0.85 -0.86 -0.87 -0.96 -1.10 -1.73
Corrosión por corrientes errantes
Sucede cuando la corriente eléctrica es conducida desde el aluminio hacia ambientes tales como, agua, suelos o concreto. El aluminio se corroe en el área de la reacción anódica en proporción a la corriente. Para bajas densidades de corriente la corrosión puede tomar la forma de pits, para más altas densidades de corriente, la velocidad de corrosión puede ser tal que la destrucción del metal no disminuya con el tiempo. Crevice Corrosion. Si el electrolito está presente en una rendija formada entre dos
superficies de aluminio o entre una superficie de aluminio y un material no metálico tal como una empaquetadura, puede ocurrir corrosión localizada en forma de pits. Ésta es el resultado de la formación de una celda de concentración o aireación diferencial.
Estos daños pueden prevenirse garantizando un ambiente seco y evitando la entrada de humedad, protegiendo contra la condensación, la lluvia y otras fuentes de contaminación.
Algunas aleaciones para aplicaciones específicas
6063 (0,67%Mg, 0,4% Si) para construcción de puertas y ventanas. Su resistencia está en el orden de 90-290MPa. 6061 (1%Mg, 0,5%Si, 0,3%Cu, 0,2%Cr). Resistencia máxima 400MPa. Usada en construcción. 3003 (1,2% Mn, 0,12%Cu), tiene excelentes propiedades frente a la corrosión por lo que suele usarse en la fabricación de utensilios de cocina y quirúrgicos. 2124 es un duraluminio (4,4%Cu, 1,5%Mg, 0,6%Mn).Usado en la construcción de estructuras de aviones. 2014 (0,4%Cu, 0,8%Si, 0,8%Mn, 05% Mg) también para partes de aviones. 5052 (2,5%Mg, 0,25%Cr) para tanques de combustible, líneas de combustible y aceite de los aviones. 7178 (6,8%Zn, 2,7% Mg, 2% Cu, 0,3%Cr) para aplicaciones aeroespaciales. Resistencia del orden de 730 MPa.
6201 (0,68% Si, 0,27% Fe, 0,67% Mg) usada en conductores de alta tensión
1350 - H19, H16 (99,5 % min Al, 0,1% max Si, 0,4% max. Hierro): conductores eléctricos
