UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS EXTENSION LATACUNGA Asignatura: Diseño de Elementos de Máquinas
NRC: 3221
Perí!: Primero Estu!iantes: • • • • •
Carlos Peñafiel Hernández Cristian Mendez Fabian Simbaña Luis asquez Mario Lo!a"#o
Ni"e#: $mo %utomotriz& Carrera: 'n!enier(a %utomotriz Fe$%a !e Rea#i&a$i'n: 2$ de %bril de 2)1* Fe$%a !e Entrega: 2+ de %bril de 2)1*
Materia#es en e# Dise( Me$)ni$ A#ea$ines !e Zin$ El "in" metáli"o es un material blan"o azulado que tiene mu"#as a,li"a"iones industriales& Es e-tremadamente frá!il a tem,eraturas ordinarias. ,ero se /uel/e maleable entre los 12) 0 los 1) 1) C. C. 0 se lami lamina na fá"i fá"ilm lmen ente te al ,asa ,asarl rlo o entre entre rodi rodill llos os "ali "alien ente tes& s& "u, "u,aa el lu!ar lu!ar 24 en abundan"ia entre los elementos de la "orteza terrestre&
PROPIEDADES
1
Peso At Atómi mic co:
65. 5.3 39 g/ g/mo moll
Densidad:
7.1g/cc
!em"e#at$#a !em"e#at$#a de %$sión
19.5 &'
'ond$cti(idad t)#mica: !em"e#at$#a !em"e#at$#a de e*$llición Est#$ct$#a '#istalina
9+7 ,' -eagonal com"acta
Uss * A+#i$a$ines
1. Protección contra la corrosión en acero mediante el cinc
El "in" se "orroe "on una /elo"idad sensiblemente menor. esto es de 151) a 1514 de la /elo"idad de "orrosi6n del metal base 7a"ero8
Zin$a! en $a#iente +r in,ersi'n -Ga#"ani&a!./0 es sumer!ida en "in" fundido. en ese baño o"urre una rea""i6n entre el zin" 0 el #ierro formando una "a,a intermedia entre el re/estimiento de "in" ,uro 0 el metal base. "onstituida de "om,uestos intermetáli"os de estos metales&
Meta#i&a! !e $in$ -!e+si$i'n +r as+ersi'n./0 En este ,ro"edimiento las ,la"as de a"ero son lim,iadas mediante un "#orro de arena 7sandblastin!8 0 ,osteriormente ro"iadas "on ,equeñas ,art("ulas de "in" fundido mediante una ,istola es,e"ial&
2
Cin$a! e#e$tr#íti$ -ga#"an+#astia./0 % tra/9s de una solu"i6n ele"trol(ti"a de sales de "in". la su,erfi"ie del a"ero es re/estida. lue!o de una lim,ieza ,re/ia& Los re"ubrimientos ele"trol(ti"os de "in" son mas d:"tiles que los lo!rados mediante inmersi6n en "aliente&
S%erar!i&a!/0 En este ,ro"edimiento ,iezas de tamaño ,equeño son a!itadas en un re"i,iente. "on "in" en ,ol/o a una tem,eratura inferior a la de su ,unto de fusi6n& 2. Aleaciones de cinc para fundición a presión Las alea"iones de "in" industrialmente usadas ,ara "oladas ba;o ,resi6n son llamadas C8 "onfieren al molde lar!a /ida&. ,ermitiendo la ,rodu""i6n de !randes series de ,iezas fundidas& La !ran fluidez de esas alea"iones fa"ilita la obten"i6n de ,iezas de "om,le;a forma 0 ,aredes finas& ?ambi9n rueden ser usadas ,ara fundi"i6n ,or !ra/edad en moldes fi;os&
C,+si$i'n 1uí,i$a/0 En las alea"iones ti,o zama". el metal base es el zin". "on ,or"enta;es de aluminio que /an desde 3&@ #asta * @. "obre 7)&$@ A 1&*@8. ma!nesio 7 )&)@ A )&)*8. "on trazas de elementos má-imas ,ermitidas de #ierro )&1@. ,lomo )&))@. estaño )&))3. "admio )&))4@& El fa"tor determinante en la !ran estabilidad en las ,ro,iedades me"áni"as 0 dimensionales de las ,iezas "oladas a ,resi6n de alea"iones de "in". es la ,ureza de los "om,onentes de la alea"i6n& El "in" utilizado en la ,re,ara"i6n de estas alea"iones es del ti,o
3
alea"iones "on/en"ionales de "in" ,oseen ba;a resisten"ia a fluen"ia& Se #an desarrollado alea"iones de "in"A"obreAtitanio que ,oseen me;or "om,ortamiento a la fluen"ia. ,ermitiendo su uso en a,li"a"iones estru"turales de mediano desem,eño& Las ,rin"i,ales a,li"a"iones de las alea"iones d:"tiles de "in" son bater(as se"as. ,la"as foto!ráfi"as. ,la"as lito!ráfi"as. 0 elementos de "onstru""iones "i/iles 7"analetas. ta;ados. et"&8 4& Latones Los latones son alea"iones de "obre 0 zin" "on un ,or"enta;e de zin" que /aria entre el @ 0 el ) @. en o"asiones "on adi"i6n de otros metales& El "obre mantiene en solu"i6n "onsiderables "antidades de "in". lle!ando a tener a tem,eratura ambiente #asta 3$@ de este metal& Los latones "on ,or"enta;es "er"anos al 3$@ en "in". !eneralmente denominados latones alfa. son monofási"os 0 son a,tos ,ara traba;o en fri6 0 ,ara la fabri"a"i6n de ,equeñas ,iezas fundidas& Los latones "on "ontenidos de "in" entre 3$ 0 4@ de "in". denominados latones alfaAbeta. son bifási"os debido a la ,re"i,ita"i6n de otro fase. tambi9n "onstituida "omo solu"i6n s6lida& Los latones bifási"os "on un "ontenido entre 4) @ 0 4@ de "in" son mas ade"uados ,ara la fabri"a"i6n de ,iezas ,or los ,ro"esos de fundi"i6n. for;a 0 e-trusi6n& Los latones "on "ontenidos entre 4 0 )@ son latones monofási"os beta& Los latones ,oseen "olores entre ro;o "obrizo a un amarillo t(,i"o. de,endiendo de la "antidad de "in" u otros elementos ,resente. "omo el n(quel que le "onfiere un "olor ,lateado a la alea"i6n&
4
Los latones ,oseen di/ersos em,leos !ra"ias a su alta "onformabilidad. resisten"ia a la "orrosi6n. a,arien"ia 0 su relati/amente alta "ondu "ti/idad el9"tri"a 0 t9rmi"a& na ,rimera "lasifi"a"i6n de los latones ,uede a!ru,ar esta familia en tres !ru,os •
Latones binarios. denominados tambi9n latones sim,les. "onstituidos :ni"amente ,or
•
"obre 0 "in". siendo "onsiderados los otros elementos "omo im,urezas& Latones al ,lomo. son una alea"i6n de "obre. "in" 0 ,lomo& Latones es,e"iales. alea"iones de "obre 0 "in". "on otros elementos diferentes del
•
,lomo
& Maillechort
%lea"i6n inalterable de "obre. zin" 0 n(quel& Es una alea"i6n blan"a "u0o as,e"to es ,are"ido al de la ,lata ,or lo que tambi9n se le "ono"e "on el nombre de ar!entán& Se utiliza ,arti"ularmente en la fabri"a"i6n de ,iezas de orfebrer(a o de instrumentos "ient(fi"os&
*& Metal inglés %lea"i6n a base de zin" 0 de antimonio& Es utilizado sobre todo ,or los in!leses. lo que ;ustifi"a su nombre& Esta mez"la "ontiene estaño. antimonio. "obre 0 al!unas /e"es ,lomo& Se em,lea ,rin"i,almente en la fabri"a"i6n de /a;illas. "ubiertos o teteras
$& Tombac %lea"i6n a base de "obre 0 de zin" 7latones8 0 ,equeñas "antidades de estaño& Es ori!inaria de riente Medio 0 tiene un "olor "er"ano al oro& Es utilizado a menudo en ;o0er(a ba;o la forma de bandas o de #ilos 7d:"til8&
+& Zama Es la denomina"i6n "omer"ial que desi!na una alea"i6n a base de zin". aluminio. ma!nesio 0 e/entualmente de "obre& En la industria automotriz. es utilizado en la fabri"a"i6n de mani;as. de "uer,os de surtidores 0 de "arburadores& En la industria radioAel9"tri"a 0 de telefon(a m6/il. sir/e ,ara realizar ,equeñas ,iezas&
Titani
*
El titanio se "ara"teriza ,or su ele/ada dureza. el tener ,untos de ebulli"i6n 0 fusi6n ele/ados 0 ser buenos "ondu"tores de la ele"tri"idad 0 el "alor& El titanio tiene una esisten"ia mu0 buena a la "orrosi6n 0 una alta rela"i6n de resisten"ia a ,eso& Su ri!idez 0 densidad son intermedias entre el a"ero 0 el aluminio& Entre sus des/enta;as tenemos su alto "osto 0 la difi"ultad ,ara maquinarlo& Debido a su !ran fuerza. resisten"ia 0 li!ereza. el titanio es es,e"ialmente efi"az ,ara las alea"iones de aluminio. molibdeno. man!aneso. #ierro 0 mu"#os otros metales& De esta forma se utiliza en la fabri"a"i6n de a/iones. misiles 0 mu"#as otras fabri"a"iones similares& ?ambi9n es un material mu0 resistente al a!ua. es,e"ialmente al a!ua del mar. raz6n ,or la "ual tambi9n se usa en los e;es de las #9li"es. los a,are;os 0 mu"#as otras ,artes de los bar"os "onstantemente e-,uestos al a!ua salada&
Pr+ie!a!es Sí,2# 1uí,i$ As+e$t Estru$tura $rista#ina Esta! Punt !e 3usi'n Punt !e e2u##i$i'n Ca#r !e 3usi'n Presi'n !e "a+r E#e$trnegati"i!a! Ca#r es+e$í3i$ Cn!u$ti"i!a! e#4$tri$a Cn!u$ti"i!a! t4r,i$a Densi!a! Es3uer&s !e F#uen$ia M'!u# !e e#asti$i!a!
?i ,lateado #e-a!onal s6lido 1B41 3*) 1&4 G5mol ).4B Pa a 1B33 1.4 2) 57IG!8 2.3+ J 1)*S5m 21.B K57Im8 )&1*) lb5,l!3 1$2 121) MPa 11) Pa
$
Uss * A+#i$a$ines
Las alea"iones de titanio se utilizan en los a/iones 0 tambi9n en #eli"6,teros. blinda;e. buques de !uerra. na/es es,a"iales 0 misiles& Las alea"iones de titanio no se des!astan fá"ilmente. son fuertes 0 resistentes a la "orrosi6n ,or lo que son ,erfe"tos ,ara su uso en las a,li"a"iones anteriores&
Los inter"ambiadores de "alor en las ,lantas de desaliniza"i6n 7que "on/ierten el a!ua de mar en a!ua ,otable8 están #e"#os de titanio. 0a que es resistente a la "orrosi6n en a!ua de mar&
Los instrumentos quir:r!i"os. las sillas de ruedas 0 las muletas están #e"#as de titanio ,ara una alta resisten"ia 0 ba;o ,eso&
+
Las bolas de la "adera 0 reem,lazos arti"ulares están #e"#os de titanio 0 que ,ueden ,ermane"er en el lu!ar durante unos 2) años&
A#ea$ines !e Titani El estado alfa indi"a la estru"tura metal:r!i"a #e-a!onal "om,a"ta que se forma a ba;as tem,eraturas. 0 beta indi"a la estru"tura ":bi"a "entrada en el "uer,o a altas tem,eraturas&
A#ea$ines !e titani Ti+ A#3a Ti+ A#3a05eta Ti+ 5eta
?iA%lA2&Sn ?iA+%lA1MoA1. ?iA*%lA2SnA4NrA2Mo. ?iA*%lA4. ?iA*%lA*A2Sn. ?iA 3%l2&. ?iA*%lA2SnA4NrA*Mo. ?iA%lA2SnA2NrA4CrA4Mo. ?iA1)A2FeA3%l ?iA13A11CrA3%l. ?iA1A3CrA3%lA3Sn. ?iA3%lA+A*CrA4MoA4Nr. ?iA +Mo+A2FeA3%l. ?iA11&MoA*NrA4&Sn
1. Titanio Alfa comercialmente puro E-isten 4 ti,os de titanio "onsiderados ,uros& En ellos se admiten unos /alores má-imos
de im,urezas de otros metales que aumenta su resisten"ia& a del !rado 1 que es el más blando 0 d:"til #asta el de !rado 4 "u0a resisten"ia me"áni"a es ma0or
Titani gra! 6 ESPECIFICACIONES: ASTM 5789 5;;< 5;;= 5;>= 5;8; 5;=6 5=86 5=87 CARACTER?STICAS: 5a@a resisten$ia ,e$)n$ia 2#an! e# ,)s +ur !e t!s #s titanis ,u* !$ti# * !e 3)$i# $n3r,a2i#i!a! en 3rí/ EB$e#ente resisten$ia a #s ,e!is a#ta,ente Bi!ante $n sin $#rurs/ EB$e#ente s#!a2i#i!a!/ PROPIEDADES MECNICAS Resisten$ia tra$$i'n: 7>6 MPa/ Lí,ite e#)sti$: 6<7 MPa/ E#nga$i'n: 7>/ Re!u$$i'n )rea: ; COMPOSICIN U?MICA -"a#res ,)Bi,s . C: = H N: ; H O: 6= H Fe: 7 H : 69 H Rest Titani
Titani gra! 7
B
ESPECIFICACIONES: ASTM 5789 5;;< 5;;= 5;>= 5;8; 5;=6 5=86 5=87 F8< AMS>J7 CARACTER?STICAS: 5a@a resisten$ia ,e$)n$ia 2#an! e# ,)s +ur !e t!s #s titanis ,u* !$ti# * !e 3)$i# $n3r,a2i#i!a! en 3rí/ EB$e#ente resisten$ia a #a #e"e re!u$$i'n !e #s ,e!is a#ta,ente Bi!ante $n sin $#rurs/ EB$e#ente s#!a2i#i!a!/ Es e# titani +ur ,)s $,n * e# ,)s uti#i&a! !e t!s #s titanis $,er$ia#,ente +urs/ PROPIEDADES MECNICAS Resisten$ia tra$$i'n: ;>9 MPa/ Lí,ite e#)sti$: 7<8 MPa/ E#nga$i'n: 7/ Re!u$$i'n )rea: ; COMPOSICIN U?MICA -"a#res ,)Bi,s . C: = H N: ; H O: 79 H Fe: ; H : 69 H Rest Titani
Titani gra! ; ESPECIFICACIONES: ASTM 5789 5;;< 5;;= 5;>= 5;8; 5;=6 5=86 5=87 F8< AMS>J CARACTER?STICAS: Resisten$ia ,e$)ni$a #igera,ente ,a*r 1ue e# titani gr/ 7/ Resisten$ia a #a $rrsi'n ta,2i4n si,i#ar/ S#!a2i#i!a! * $n3r,a2i#i!a! en 3rí 2uenas/ PROPIEDADES MECNICAS Resisten$ia tra$$i'n: >>= MPa/ Lí,ite e#)sti$: ;
Titani gra! > ESPECIFICACIONES: ASTM 5789 5;>= 5;=6 F8< AMS>J6 AMS>J76 CARACTER?STICAS: Ma*r resisten$ia ,e$)ni$a 1ue e# rest !e titanis +urs/ S#!a2i#i!a! ra&na2#e !u$ti#i!a! * $n3r,a2i#!ia! en 3rí re!u$i!a/ PROPIEDADES MECNICAS Resisten$ia tra$$i'n: 997 MPa/ Lí,ite e#)sti$: >=; MPa/ E#nga$i'n: 69/ Re!u$$i'n )rea: 79 COMPOSICIN U?MICA -"a#res ,)Bi,s . C: = H N: 9 H O: > H Fe: 9 H : 69 H Rest Titani
2. Aleaciones alfa Estas alea"iones de titanio me;oran las ,ro,iedades me"áni"as de los titanios ,uros 0 los
que "ontienen ,aladio 0 utilio. manteniendo buena soldabilidad 0 "onformabilidad& Para ello se añade a su "om,osi"i6n qu(mi"a ,equeñas "antidades de anadio. Oiquel. Molibdeno. Selenio. Nir"onio. et"&
Titani gra! 67 -Ti0;M0=Ni. ESPECIFICACIONES: ASTM 5789 5;;< 5;;= 5;>= 5;=6 5=86 5=87 AMS>J7 CARACTER?STICAS: Pr+ie!a!es ,e$)ni$as si,i#ares a #as !e# titani gra! >/ 5uena s#!a2i#i!a! * $n3r,a2i#i!a!/ 5uena resisten$ia a #a $rrsi'n * a# ata1ue !e )$i!s re!u$i!s/ PROPIEDADES MECNICAS Resisten$ia tra$$i'n: >=9 MPa/ Lí,ite e#)sti$: ;>9 MPa/ E#nga$i'n: 6=/ Re!u$$i'n )rea: 79 COMPOSICIN U?MICA -"a#res ,)Bi,s . C: = H N: ; H O: 79 H Fe: ; H : 69 H M: !e 70> H Ni: !e 80J a 79 H Rest Titani
Titani gra! J -Ti0;A#079V.
1)
ESPECIFICACIONES: ASTM 5789 5;;< 5;;= 5;>= 5;=6 5=86 5=87 AMS>J>; AMS >J>> CARACTER?STICAS: Pr+ie!a!es ,e$)ni$as e#e"a!as/ Se trata !e una a#ea$i'n $n #s ,is,a $,+si$i'n 1uí,i$a 1ue e# Titani gr/ 9 -8A#0>V. re!u$ien! #a $n$entra$i'n !e a#u,ini * "ana!i # 1ue #e $n3iere ,e@r s#!a2i#i!a! * $n3r,a2i#i!a!/ Uti#i&a!a en estru$turas s#!a!as !e tu2s/ PROPIEDADES MECNICAS Resisten$ia tra$$i'n: 87 MPa/ Lí,ite e#)sti$: >=9 MPa/ E#nga$i'n: 69/ Re!u$$i'n )rea: 79 COMPOSICIN U?MICA -"a#res ,)Bi,s . C: = H N: ; H O: 69 H Fe: 79 H : 69 H A#: !e 79 a ;9 H V: !e 7 a ; H Rest Titani
Titani gra! 6= -Ti0;A#079V0P!. ESPECIFICACIONES: ASTM 5789 5;;< 5;;= 5;>= 5;=6 5=86 5=87 AMS>J>; AMS >J>> CARACTER?STICAS: Mis,as r+ie!a!es ,e$)ni$as 1ue e# titani gra! 8/ Au,enta!a #a resisten$ia a #a $rrsi'n +r ata1ue !e )$i!s +ara e## se a(a!e una +e1ue(a $n$entra$i'n !e +a#a!i/ PROPIEDADES MECNICAS Resisten$ia tra$$i'n: 87 MPa/ Lí,ite e#)sti$: >=9 MPa/ E#nga$i'n: 69/ Re!u$$i'n )rea: 79 COMPOSICIN U?MICA -"a#res ,)Bi,s . C: = H N: ; H O: 69 H Fe: 79 H : 69 H A#: !e 79 a ;9 H V: !e 7 a ; H P!: > a = H Rest Titani
3. Aleaciones alfa-beta Las alea"iones alfaAbeta tienen una ma0or resisten"ia me"áni"a 0 res,onden a
tratamientos t9rmi"os. ,ero son menos maleables que las alea"iones alfa& Permiten obtener soldaduras ,or fusi6n "on efi"ien"ias de #asta el 1))@& Esta "ate!or(a a"umula más del )@ de todos los usos del titanio& Las alea"iones alfaAbeta /ar(an am,liamente en su "om,osi"i6n 0. ,or lo tanto. en sus "ara"ter(sti"as !enerales& En un e-tremo están las "om,osi"iones beta altamente estabilizadas 0 endure"idas. "omo la ?iA*%lA2SnA4NrA*Mo 0 la ?iA*%lA*A2Sn. que ,ro/een alta resisten"ia me"áni"a desde tem,eratura ambiente #asta tem,eraturas intermedias& En el otro e-tremo se en"uentran las alea"iones "on tenden"ia alfaAbeta "omo la ?iA*%lA4& Considerada de endure"imiento le/e. su "ontenido de aluminio "om,arati/amente alto les da e-"elente resisten"ia me"áni"a 0 fa/orables ,ro,iedades a tem,eraturas ele/adas& 4. Aleaciones beta Se ,uede ,rodu"ir titanio de forma que se ,resente enteramente en fase beta a tem,eratura ambiente& Esto se lo!ra adi"ionando aleantes que in#iban la transforma"i6n de fase beta a alfa& La ,rimera alea"i6n beta metaestable que se ,rodu;o "omer"ialmente fue la ?iA13A11CrA 3%l& El 13 @ de /anadio 0 el 11 @ de "romo disminu0en la "in9ti"a de la transforma"i6n #asta ni/eles tales que el 1)) @ de la fase beta ,ermane"e "omo tal al "om,letar el enfriamiento 7realizado a una /elo"idad razonablemente lenta8& 11
La alea"i6n ?iA13A11CrA3%l ,uede ser formada fá"ilmente a tem,eratura ambiente o li!eramente su,eriores 0 tienen me;or soldabilidad que las alea"iones alfaAbeta& Es sus"e,tible de ser tratada t9rmi"amente ,or solu"i6n. formada en su "ondi"i6n blanda 0 lue!o endure"ida ,or en/e;e"imiento ,ara lo!rar alta resisten"ia& Esta alea"i6n ,osee una densidad su,erior 74.+ !5"m38 a la de la ma0or(a de las demás alea"iones "omer"iales 0 no es estable t9rmi"amente a tem,eraturas su,eriores 14BC en "ondi"i6n re"o"ida& na alea"i6n beta más nue/a. la ?iA+MoA+A2FeA3%l. #a sido desarrollada re"ientemente ,ara lo!rar me;oras en la estabilidad t9rmi"a 0 ma0or resisten"ia a la fra"tura que la alea"i6n ?iA13A11CrA3%l&
S#!a!uras !e# titani * !e sus a#ea$ines El titanio no aleado 0 la ma0or(a de sus alea"iones son fá"ilmente soldables "on los equi,os a,ro,iados ,ara la soldadura de a"eros ino-idables 0 alea"iones de n(quel&
Las alea"iones de titanio están ideadas ,ara que las uniones soldadas realizadas en ellas "onser/en sus buenas "ara"ter(sti"as me"áni"as. "omo tena"idad 0 du"tilidad& Ti+ !e a#ea$i'n
A#ea$i'n
Gra! !e #a $a#i!a! !e #a s#!a!ura
Titani $,er$ia#,ente +ur
rado 1. 2. 3 0 4
E-"elente
?iA).2Pb
E-"elente
A#ea$ines K
A#ea$ines $asi K
?iA%lA2.Sn
e!ular
?iA%lA2.Sn 7ba;o en elementos intersti"iales8
E-"elente
?iA+%lA1MoA1
E-"elente
12
?iA*%lA2ObA1?aA).+Mo
E-"elente
?iA*%lA4NrA2MoA2Sn
A#ea$ines KH
A#ea$ines
e!ular
?iA*%lA4
e!ular
?iA*%lA4 7ba;o en elementos intersti"iales8
E-"elente
?iA$%lA4Mo
Limitado
?iA*%lA*A2Sn
Limitado
?iA+Mn
Oo re"omendable soldar
?iA13A11CrA3%l
e!ular
Nr,ati"a !e $#asi3i$a$i'n !e #as a#ea$ines !e Titani Nr,a UNE ;=0<0=6: Titani * a#ea$ines !e titani +ara 3r@a Esta norma tiene ,or ob;eto estable"er los "riterios !enerales que afe"tan al titanio 0 sus alea"iones ,ara for;a. as( "omo las formas que se o"u,an de los mismos& De a"uerdo "on la norma más !eneral OE 3+A))1. di"#as alea"iones "onstitu0en la Serie LA$. que se "lasifi"a en !ru,os atendiendo al ti,o de estru"tura de las alea"iones& De esta forma se tienen !ru,os
13
Nr,a ASTM 5 ;=609/ Stan!ar! s+e$i3i$atin 3r Titaniu, an! Titaniu, A##* Frgings/ -Titani * a#ea$ines !e Titani +ara 3r@a.
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C2re #at'n * 2rn$e A#ea$ines a 2ase !e ní1ue# Ni1ue# Es un elemento metáli"o& Su n:mero at6mi"o es 2+ 0 está ubi"ado en el !ru,o 1) de la tabla ,eri6di"a en la "uarte serie& El O(quel es un elemento /ersátil. altamente resistente a la "orrosi6n 0 a altas tem,eraturas. se ,uede alear "on mu"#os metales& ?iene unas ,ro,iedades t9rmi"as. el9"tri"as. 0 su resisten"ia es similar a la del #ierro&1
1 Parry, Robert W. Química: fundamentos experimentales . Reverte. p. 703. 1
Pr+ie!a!es !e# Ni1ue# Ta2#a +r+ie!a!es !e# Ni1ue#
A#ea$ines a 2ase !e ni1ue#
Las alea"iones base n(quel. es,e"ialmente las su,eralea"iones. tienen a,li"a"iones en industrias tan estrat9!i"as "omo el autom6/il. aeronáuti"a. aeroes,a"ial. qu(mi"a 0 !enera"i6n de ener!(a& En la ma0or(a de los "asos. estas alea"iones #a"en /aler su e-"elente "om,ortamiento me"áni"o a ele/adas tem,eraturas. ,or en"ima del ran!o de utiliza"i6n de los a"eros& Las su,eralea"iones base n(quel. además. ,ueden al"anzar ele/adas ,ro,iedades me"á ni"as !ra"ias a que son tratables t9rmi"amente 0 un e-"elente "om,ortamiento a "orrosi6n& Sus buenas ,ro,iedades me"áni"as. buena "a,a"idad de deforma"i6n en fr(o. !ran tena"idad. alta resisten"ia al "alor. resisten"ia a la o-ida"i6n a altas tem,eraturas. as( "omo una buena resisten"ia a la "orrosi6n ,or mu"#os a!entes qu(mi"os. #an #e"#o que el n(quel 0 sus alea"iones en"uentren a,li"a"i6n "re"iente en todas las ramas de la industria&
Las alea"iones de n(quel #an solu"ionado ,roblemas de "orrosi6n 0 buenos /alores de resisten"ia me"áni"a a alta tem,eratura en d6nde ,ara tales "ondi"iones. los a"eros ino-idables resultan inade"uados& 1*
El n(quel 0 sus alea"iones se ,ueden soldar ,or todos los ,ro"esos de soldadura "ono"idos en las "ondi"iones a,ro,iadas sin embar!o. debido a la !ran afinidad de este metal ,or los !ases atmosf9ri"os 0 aquellos ,ro/enientes de la des"om,osi"i6n de residuos or!áni"os. "on/iene lim,iar la zona a unirQ eliminar toda traza de !rasa. a"eite. ,intura 0 ,el("ula de 6-ido 0 soldar las alea"iones de n(quel en estado re"o"ido ,ara e/itar fisuras&
A#ea$ines !e ní1ue# Ní1ue# * $2re R En esta alea"i6n #a0 ba;o n(quel 72 a 13@Oi8. R Cu,ron(queles 7de 1) a 3)@ Oi8. R %lea"iones ,ara monedas 72@ Oi8. R %lea"iones de resisten"ia el9"tri"a "ontrolada 74@ Oi8. R %lea"iones no ma!n9ti"as 7#asta *)@ Oi8. R %lea"iones de alto n(quel 7mas de )@Oi8& % estas alea"iones se la denominan Monel. tiene ele/ada resisten"ia me"áni"a. soldabilidad. e-"elente resisten"ia a la "orrosi6n. tena"idad. e-"elente rendimiento en la e-,osi"i6n al a!ua de mar o salobre en "ondi"iones de alta /elo"idad&
Ní1ue# * %ierr %lea"iones de a"eros for;ados 7de )& a B@Oi8 R %"eros de alea"i6n "olados 7de )& a B@Oi8 R Hierros "olados de alea"i6n 7 de 1 a * 0 de 14 a 3*@ Oi8 R %lea"iones ma!n9ti"as 7 de2) a B)@ Oi8 R %lea"iones no ma!n9ti"as 71)a 2)@ Oi8 R %"eros re/estidos de a"ero ino-idable 7 de a 4B @ Oi8 R S:,er alea"iones en base de #ierro 7de )&2 a B@ Oi8
1$
R %lea"iones de dilata"i6n t9rmi"a "ontrolada. de ba;o "oefi"iente 7de 3* a )@ 3 Oi8 R De dilata"i6n sele""ionada 7de 22 a )@ Oi8
ierr ní1ue# * $r, Son alea"iones resistentes al "alor 7de 4) a+@ Oi8 R %lea"iones de resisten"ia el9"tri"a "ontrolada 7de 3 a *)@ Oi8 R S:,er alea"iones a base de #ierro 7de B a 2*@ Oi8 %"eros ino-idables 7de 2 a 2@ Oi8 R Su,e alea"iones en base de #ierro 7de )&2 a B@ Oi8 R %"eros martens(ti"o de alto n(quel 71+@ Oi8&
Mne# Monel es el nombre que se le da o se le asi!na a las alea"iones "omer"iales "on razones n(quelA "obre de a,ro-imadamente 21 de ,eso& El monel es más duro que el "obre 0 e-tremadamente resistente a la "orrosi6n 0 ,osee una ele/ada resisten"ia& Las alea"iones del monel resisten a la "orrosi6n en un ma0or ran!o de ambientes& Posee ma0or resisten"ia que el n(quel al á"ido sulf:ri"o. salmuera 0 a!ua& Debido a su buena "ondu"ti/idad t9rmi"a 0 resisten"ia a la "orrosi6n se utiliza fre"uentemente en 'nter"ambiadores de "alor. sistemas de tuber(as. ,ozos de bombeo. /ál/ulas de a!uas de mar. "ables de arrastre. et"&2
Yamín, L Estudio de la estabilidad termodinámica de la aleacin !obre"#í$uel (Monel).
1+
In$ne# Se refiere a una familia de s:,er alea"iones autenti"as de base n(quelA"romo& Las alea"iones de in"onel se utilizan normalmente en a,li"a"iones a altas tem,eraturas& % menudo se denominan en in!l9s "omo 'n"o 7o de /ez en "uando '"onel8& 3
Ta2#a 7 ti+s !e a#ea$i'n in$ne#
aste##* Hastello0 C2$* es una su,eralea"i6n de n(quelAmolibdenoA"romo "on adi"i6n de tun!steno diseñado ,ara tener una e-"elente resisten"ia a la "orrosi6n en un ran!o am,lio de ambientes se/eros& El alto "ontenido de n(quel 0 de molibdeno #a"en que este a"ero de alea"i6n de n(quel sea es,e"ialmente resistente a la ,i"adura 0 a la "orrosi6n de rendi;a en ambientes de redu""i6n. mientras que el "romo lo #a"e resistente a medios o-idantes& El ba;o "ontenido de "arb6n minimiza la ,re"i,ita"i6n de "arburo durante el soldamiento ,ara mantener la resisten"ia a la "orrosi6n en las estru"turas de ensamble& Esta alea"i6n de n(quel es resistente a la forma"i6n de !rano limitado ,re"i,itado en la zona afe"tada ,or el "alor. #a"i9ndo "on/eniente su uso en mu"#as a,li"a"iones de ,ro"esos qu(mi"os en "ondi"i6n ensamble&
Trata,ients Re$$i! 3 Limones, %. &., ' (artíne),!ambio del tama*o de +rano de una aleacin de nconel -7 a l ser ma$uinada.
1B
El re"o"ido es un tratamiento t9rmi"o de "u0a finalidad es el ablandamiento. la re"u,era"i6n de la estru"tura o la elimina"i6n de tensiones internas !eneralmente en metales& Cualquier metal que #a0a sido tratado tiene "omo resultado una altera"i6n de las ,ro,iedades f(si"as del mismo& El re"o"ido "onsiste en "alentar el metal #asta una determinada tem,eratura ,ara des,u9s de;ar que se enfr(e lentamente. #abitualmente. a,a!ando el #orno 0 de;ando el metal en su interior ,ara que su tem,eratura disminu0a de forma ,ro!resi/a&
A#ea$ines tra2a@a!as en una 3ase: Ta2#a ; A#ea$ines en una 3ase
A#ea$ines tra2a@a!as +#i3)si$as Ta2#a > a#ea$ines +#i3si$as
2)
A#ea$ines 3un!i!as !e una 3ase Ta2#a < a#ea$ines 3un!i!as
A#ea$ines 3un!i!as +#i3)si$as Ta2#a 8 a#ea$ines 3un!i!as
21
Figura 1 tipos de aleaciones de niquel
S#!a!ura !e a#e$ines !e ni1ue#
SM%K
UTP =M 'ndi"ado ,ara uni6n 0 su,erfi"ies de alea"iones n(quelA"obre 0 de ,laqueados de a"eros n(quelA "obre 0 ,ara unir distintos materiales& SM%K 22
UTP 8= Para uni6n de alea"iones ferrosas. n(quel 0 sus alea"iones. "obre 0 sus alea"iones 0 tambi9n ,ara la uni6n de estos distintos !ru,os& %,to ,ara la soldadura de re,ara"i6n 0 "onstru""i6n& ?%K5M%K
UTP A =M Para uni6n 0 su,erfi"ies de alea"iones n(quelA"obre 0 de ,laqueados de a"eros "on n(quelA"obre 7Monel8& Para a,li"a"iones en medios "on /a,ores salinos&
?%K5M%K
T%er,anit Ni$r =7 'no-idable. resistente al "alor& ?enez en fr(o #asta A2*BC& 'ndi"ado ,ara uniones tena"es 0 su,erfi"ies sobre a"eros al CrOi 0 al Cr resistentes al "alor 0 alea"iones base niquel& ?%K5M%K
T%er,anit 879 'ndi"ado ,ara soldar materiales base ti,o %llo0 *)). %llo0 *2. %llo0 +)) 7H8 0 debido a su alta tena"idad es a,ro,iado ,ara utilizar en a"eros B@ Oi. alta resisten"ia a "orrosi6n. resistentes a altas tem,eraturas #asta 1)))C SM%K
UTP =M 'ndi"ado ,ara uni6n 0 su,erfi"ies de alea"iones n(quelA"obre 0 de ,laqueados de a"eros n(quelA "obre 0 ,ara unir distintos materiales& SM%K
UTP 8777 M T%er,anit 879 %lta resisten"ia a la "orrosi6n& esisten"ia a la fisura"i6n indu"ida ,or ten"iones en medios "orrosi/os. resistente a altas tem,eraturas #asta 1)))C ?%K5M%K
UTP A =M Para uni6n 0 su,erfi"ies de alea"iones n(quelA"obre 0 de ,laqueados de a"eros "on n(quelA"obre 7Monel8& Para a,li"a"iones en medios "on /a,ores salinos ?%K5M%K
T%er,anit Ni$r =7 23
'no-idable. resistente al "alor& ?enez en fr(o #asta A2*BC& 'ndi"ado ,ara uniones tena"es 0 su,erfi"ies sobre a"eros al CrOi 0 al Cr resistentes al "alor 0 alea"iones base niquel ?%K5M%K
T%er,anit 879 'ndi"ado ,ara soldar materiales base ti,o %llo0 *)). %llo0 *2. %llo0 +)) 7H8 0 debido a su alta tena"idad es a,ro,iado ,ara utilizar en a"eros B@ Oi. alta resisten"ia a "orrosi6n. resistentes a altas tem,eraturas #asta 1)))C
5i2#igra3a
Cuestinari 4)& TUu9 ,ro,iedades son t(,i"as de las ,iezas fabri"adas "on la alea"i6n de zin" NamaG 3 ,ara "olarV Esta alea"i6n "ontiene 4@ de aluminio 0 )&)3@ de ma!nesio
PROPIEDADES TIPICAS Resisten$ia a #a tensi'n si-MPa.Q Resisten$ia a #a 3#uen$ia si-MPa.Q e#nga$i'n en 7 +u#ga!as M'!u# !e e#asti$i!a! 68+si-GPa.Q
41 72+38 32 72218 1) 12&4 7+8
4$& Des"riba tres usos t(,i"os de las alea"iones de titanio
Com,onentes %eroes,a"iales 7?iA*%lA48 ?anque ,ara ,ro"esos qu(mi"os 0 equi,os de ,ro"eso en !eneral 7?iA)%8 %,aratos de mane;o de fluidos 0 #erra;es marinos 7?iA)&2Pd8
4+& TCuál es el ,rin"i,al "om,onente del bron"eV El ,rin"i,al "om,onente del bron"e es el "obre 0a que a ,artir de este dan ori!en a las diferentes alea"iones "omo lat6n 0 bron"e 4B& TDes"riba el bron"e que tiene la desi!na"i6n C+*2)) del OSV
Designa$i'
Resisten$ia a #a Resisten$ia a #a Du$ti#i!a
M'!u#
!e 24
n UNS
tensi'n Gsi
3#uen$ia MPa
Gsi
MPa
!
e#asti$i!a!
@de
1)* ,si
Pa
1
1)3
elon!a"i6
C=87
B
*
4+
n en 2 in 2)
331
)& TDes"riba dos usos t(,i"os del bron"e en el diseño de máquinasV
Es #abitual el uso del bron"e en ruedas dentadas donde se ,re"ise mu"#a fri""i6n 0 buena distribu"i6n de "ar!as. ,or e;em,lo en ruedas #eli"oidales ,ara tornillo sin fin Se re"omienda la utiliza"i6n de alea"iones de bron"e en materiales que están e-,uestos a "onstante fri""i6n "omo es el "aso de "o;inetes los "uales se usaran en e;es que están en mo/imiento "onstante 0 e-,uesto a "ar!as ,er,endi"ulares a la su,erfi"ie de "onta"to
5i2#igra3ía
CDM ?itanium& ?itanio A ?'?%O' W SS %LE%C'OES& 72)1*8& ?i"dm&es& etrie/ed
2$ %,ril 2)1*. from #tt,55XXX&ti"dm&es5titanioA0AsusAalea"iones5 rtolá. S& 72)128& Manual del ?itanio 0 sus %lea"iones&& 'n!enieria de Materiales&& etrie/ed
2$
%,ril
2)1*.
from
#tt,s55in!enieriademateriales&Xord,ress&"om52)125)35)35manualAdelAtitanioA0AsusA
alea"iones5 Pino. F& 72)1*8& Cara"ter(sti"as del titanio& Yatan!a& etrie/ed 2$ %,ril 2)1*. from
#tt,55XXX&batan!a&"om5"uriosidades544++5"ara"teristi"asAdelAtitanio ?itanio A Pro,iedades del titanio& 72)1*8& Elementos&or!&es& etrie/ed 2$ %,ril 2)1*.
from #tt,55elementos&or!&es5titanio ?itanio A Metalur!ia del ?itanio 5 %lea"iones Yeta& 72)1*8& ?itanio&"om&ar& etrie/ed 2$
%,ril 2)1*. from #tt,55XXX&titanio&"om&ar5metalur!iaAdelAtitanioAalea"ionesAbeta&#tml ?orralba. &M&. <bten"i6n de su,eralea"iones 7'n"onel $1+8 de alta densidad mediante t9"ni"as ,ul/imetal:r!i"as a/anzadas . Libro de es:menes del ' Con!reso Es,añol de
Pul/imetalur!ia& Wam(n. L&. Can!iano. M&. Santillán. M&. Z onzález. & 72))*8& Estudio de la estabilidad termodinámi"a de la alea"i6n CobreAO(quel 1 1 7Monel8& 'n Anales !!"# $ongreso Argentino de %u&mica& 2
obledo. P& D& C& N&. uárez. & &. Mart(nez. & & C& &. Limones. %& &. Z Mart(nez. & O& M& P& 72))*8& Cambio del tamaño de !rano de una alea"i6n de 'n"onel *1$ al ser maquinada& #ngenier&as.
2*
