MATERIALES METÁLICOS

METALES NO FERREOS
ÍNDICE
1. El Aluminio.
• Introducción. Propiedades y características.
• Obtención del Aluminio.
• Envejecimiento del aluminio
• Aleaciones de aluminio
• Tratamientos térmicos de las aleaciones de aluminio.

2. El Cobre
• Introducción. Propiedades y características. Importancia industrial
• Aleaciones de cobre:
• Latones y sus tratamientos.
• Bronces y sus tratamientos.
3. El Titanio
• Introducción. Propiedades y características. Obtención. Importancia
industrial
• Aleaciones de Titanio.
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EL ALUMINIO. Propiedades y Características
Propiedades Físicas Propiedades Química:
Elevada resistencia a la
corrosión.
Afinidad enorme por el
oxígeno.
No tóxico

Características
Mecánicas:
Bajas resistencia, dureza y
módulo de elasticidad.

Destacan su poco peso, baja resistencia mecánica y su gran resistencia a la

corrosión
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 EL ALUMINIO. Propiedades y Características

Limitaciones:
Mala soldabilidad
Mal mecanizado
Bajas características mecánicasPorosidad gaseosa y grandes contracciónes
Difícil de moldear
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EL ALUMINIO. Propiedades y Características
Influencia de las impurezas y deformación

Las impurezas disminuyen la conductividad eléctrica, la ductilidad,

aumentando la resistencia y dureza del aluminio.

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EL ALUMINIO. Procesos de Obtención

Se obtiene principalmente de la bauxita por medio de dos pasos:

1. Transformación en alúmina lo más pura posible

2. Electrolisis de la alúmina

Refinado:

2º electrolisis

Basado en la diferencia de solubilidad de

las impurezas entre el Al líquido y sólido

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EL ALUMINIO. Envejecimiento del Aluminio

Endurecimiento por precipitación

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EL ALUMINIO. Aleciones

Se persigue mejores características mecánicas, mayor facilidad de moldeo

y conformación en frío y en caliente.

Todos presentan gran solubilidad

Zn en el aluminio y en todos los casos
aumenta con la temperatura.

Cu Se pierde parte de la buena

resistencia a la corrosión del
Al + aluminio puro
Mn
En todos aumentan las caracteríaticas
Si mecánicas de resistencia y dureza.
Aleaciones Se mejora la colabilidad y desgasificación
más ligeras Mg con el Zn y Cu

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EL ALUMINIO. Aleciones

Clasificación de las aleaciones:

Al-Cu Debido a que el aluminio es

Al-Si difícil de moldear, para
Aleaciones para moldeo: Al-Zn obtener piezas por colada
Al-Mg directa precisa alearse con
Al-Mn otros metales

Al-1.25%Mn
Aleaciones para forja: No Tratables Térmicamente Al-(2-7)%Mg

Al-Cu-Mg
Al-Cu-Si-Mn
Tratables Térmicamente
Al-Mg-Si
Al-Zn-Mg

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EL ALUMINIO. Aleciones para Moldeo
Al-Cu
Se aumenta la resistencia
mecánica y la colabilidad.

Disminuye la resistencia a la
corrosión y la ductilidad.

9-11% industria aeronaútica y automoción

4-6% Cu, favorables al endurecimiento por precipitación.
12%Cu, cuelan bien pero baja resistencia a la corrosión
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EL ALUMINIO. Aleciones para Moldeo
Endurece al aluminio.
Al-Si Presenta excelentes propiedades de
moldeo con bajos coeficientes de
dilatación.
Buena resistencia al desgaste.
Buena soldabilidad.
Buena resistencia a la corrosión.

Difícil mecanizado por la precipitación

5-20% Si comerciales del Si en forma de agujas o láminas. Se
evita con pequeñísimas cantidades de
Na.
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EL ALUMINIO. Aleciones para Moldeo

Al-Zn

Propiedades similares a las del Cu

pero menos resistentes a la corrosión.
Peor colabilidad.
Económicas.
Se emplean excepcionalmente.

No son endurecibles por precipitación

20% Zn máximo

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EL ALUMINIO. Aleciones para Moldeo

Al-Mg
Más ligera de las aleaciones.
Excelente resistencia a la
corrosión.
Buena soldabilidad.
Fácil mecanizado.
Endurecible por precipitación.

Al aumentar el %Mg se empeora

la colabilidad.

Piezas ornamentales, latas,

utensilios caseros, piezas de
automóvil

3,75-10% Mg máximo
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EL ALUMINIO. Aleciones para Forja

Porcentajes inferiores a las de moldeo, no sobrepasan el 7%

La forma final se obtiene por operaciones mecánicas, obteniéndose una

estructura fibrosa con gran resistencia a la tracción.

Estructuras de grano fino y homogeneo. 1º preparación del material a forjar.

2º precalentamiento del material.
3º Calentamiento de la matriz.
4º lubricación de la matriz.
Etapas del proceso de forja 5º forjado.
6º recorte, conformado y reparación.
7º limpieza.
8º tratamiento térmico

Temperatura de forjado entre los 55-85ºC

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EL ALUMINIO. Aleciones para Forja

• Aleaciones no tratables térmicamente: sólo endurecidas por trabajo

en frío

Alta resistencia pero menor resistencia a la corrosión

Al- 1.25%Mn
Revestimientos de edificios, utensilios domésticos como
ollas a presión

Endurecimiento muy rápido

Al- (2-7)%Mg Soldables fácilmente y gran resistencia a la
corrosión
Construcción de barcos, buques, barriles de
cerveza …

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EL ALUMINIO. Aleciones para Forja

• Aleaciones tratables térmicamente: aleación típica el

duraluminio, son los más difíciles de colar. Se aumenta la
resistencia mecánica y la dureza por tratamiento térmico

Al-Cu-Mg No aguantan bien la corrosión

Buena resistencia a altas temperaturas.
Al- Cu-Si-Mn No se afecta la resistencia a la corrosión

Al-Mg-Si Buena combinación de resistencia mecánica,

resistencia a la corrosión, sodabilidad y
conformabilidad
Al-Zn-Mg Son de autotemple y maduración natural

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EL ALUMINIO. Nomenglatura de las Aleciones

Según las normas UNE se nombran con la letra L seguida de cuatro

dígitos que corresponderán a la serie, grupo e individuo LXXXX

metales ligeros

L1100 Al primario
L1200 Al secundario
L1300 Mg

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EL ALUMINIO. Tratamientos Térmicos

Recocidos:

 R. de Estabilización
 R. contra Acritud
 R. de Homogenización o Regeneración.

Endurecimiento por precipitación

1. Solubilización
2. Temple
3. Envejecimiento

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EL ALUMINIO. Tratamientos Térmicos

Condiciones de los
procesos de
envejecimiento

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EL ALUMINIO. Propiedades de la Aleaciones

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 EL COBRE. Propiedades y Características
-Material metálico de color rosa salmón, al oxidarse se oscurece
-Red FCC
-Funde a 1083ºC
-Densidad 8.95g/ml metal pesado
P. Físicas
-Gran conductor del calor y de la electricidad (solamente superado por la
Plata)
-Elevado coeficiente de dilatación
-Diamagnético

-Gran ductilidad (alargamiento 40-45%)

-Maleable
P. Mecánicas -Baja resistencia (20-22 Kg/mm2)
-Adquieren acritud por deformación

-No se ataca con agua pura,y a altas temperaturas se forma una capa
P. Químicas de oxido protectora
-Absorben gases durante el moldeo MAL COMPORTAMIENTO EN
MOLDEO Y EL MECANIZADOY
www.copper.org BUENO EN SOLDADURA
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 EL COBRE. Propiedades y Características

• Un excelente conductor • Resistente

de la electricidad
• Un excelente conductor
• No magnético
térmico
Influencia de la Temperatura
• Resistente a la corrosión • Un color atractivo
A bajas temperaturas mejoran
sus características mecánicas • Antibacteriano • Fácil de alear
y conductividad
• Fácil de unir • Reciclable
A -100ºC tiene un 190%
• Dúctil • Catalítico
Material criogénico
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EL COBRE. Tratamientos

MECÁNICOS: el forjado, laminado o trefilado del cobre generan gran acritud

TÉRMICOS:

Recocido de Estabilización: eliminación de tensiones residuales

originadas en el mecanizado. 150-325ºC, 1 a 2h

Recocido contra acritud: Ablanda el cobre con acritud

Cobre forjado a mano

Bobina de alambre de cobre Cobre laminado Tubo de cobre recocido

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EL COBRE. Tipos y Aplicaciones

Variedades del cobre

-Cu Blister: Obtenido por vía seca

-Cu de cementación: obtenido por vía húmeda
-Cu de afino térmico, elevada dureza
-Cu electrolítico, muy puro
-Cu OFHC muy dúctil y libre de oxígeno

Aplicaciones Industriales

-Fabricación de conductores……………por su elevada conductividad eléctrica

-Fabricación de serpentines de refrigeración …………por su elevada
conductividad calorífica
-Construcción de tuberías y recipientes de industría química………….por la
elevada resistencia a la corrosión
-Fabricación de objetos artísticos…………………por su ductilidad y color
-Para la obtención de latones y bronces

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre

Con la adición de elementos de

aleación se consigue mejorar
algunas de las propiedades y
ampliar el número de
aplicaciones

Se tiende a aumentar las

propiedades mecánicas y
disminuir la conductividad

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre

[3] 0.2% offset, 1000 lb /in² [4] 1000 lb /in² [6] HB [Conversión] 1000 lb/in2 = 6.89 MPa
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EL COBRE. Aleaciones de Cobre

[3] 0.2% offset, 1000 lb /in² [4] 1000 lb /in² [6] HB [Conversión] 1000 lb/in2 = 6.89 MPa

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Latones

- Son aleaciones Cu-Zn

- Interesan las características
mecánicas que se obtienen
siendo secundario sus
características eléctricas y
térmicas

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Latones

En el diagrama de equilibrio aparecen las siguientes fases de interés:

Solución Sólida α: Es una solución sólida sustitucional de Zn en Cu FCC.

Presenta carácter metálico, es maleable y susceptible de experimentar
endurecimiento por precipitación.

Solución Sólida β: Solución de Zn en Cu (BCC). Metálica, maleable y de

mayor dureza que la anterior. A 454ºC pasa a Superred.

Solución sólida γ: solución de Zn en Cu(CS). Frágil y dura. Presenta

menor zona de estabilidad.

Fase α + β

Fase α
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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Latones

Los latones industriale contienen menos del 50% de Zn

El color varía según el Zn%: Rojo-Amarillo-----2-14% Zn

Amarillo fuerte-----34-50% Zn

Ventajas de los latones:

-Aumenta la facilidad de moldeo

-Aumenta la resistencia mecánica
-Mejor facilidad de trabajo
-Más baratos

Inconveniebtes de los latones:

-Menor resistencia ala corrosión (Deszincificación de los

latones)
-Menor conductividad eléctrica y térmica
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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Latones

CLASIFICACIÓN

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Latones
LATONES ORDINARIOS

Latones de moldeo: típico Cu-Zn(60/40)

Latones para forja: Poseen mejores propiedades mecánicas %Zn (5-35)

Latones α o de primer título: tienen menos del 33%Zn. Presentan fase α.

Tienen similar resistencia mecánica y maquinabilidad que el Cu pero
menor precio. Poseen gran alargamiento (80%). A este grupo pertenecen:

•Latones rojos: (5-20 % Zn)

•Latones Amarillos (25-35 % Zn) mejor maleabilidad

Latones (α + β) o de segundo título: 35-45 % Zn. La fase β comunica

resistencia, dureza y baja maleabilidad, pequeños alargamientos.

Metal Muntz (60/40): mejor combinación de resistencia (35-42 Kg/mm2) y

alargamiento (15-30%).

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Latones

LATONES ESPECIALES

Son de mayor resistencia y dureza y presentan otras características especiales.

Además de Cu y Zn contienen Al, Ni, Pb, Si,…

Metal de dorar

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Latones

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Recocido:

•Recocido de estabilización, 150-300ºC, 1-2h y enfriamiento al aire

•Recocido contra acritud, 450-675ºC y enfriamiento al aire
•Recocido de homogenización, 700-800ºC y enfriamiento lento

Temples y revenidos:

•Temple por precipitación. Calentar a 700-800ºC y enfriar rápido en agua

o aceite. Para latones entre el 25-35%Zn (latones amarillos)
•Maduración artificial. Calentar los latones templados entre 150-300ºC
para que precipite ZnCu (β´)
•Temple martensítico: 700-800ºC y enfriamiento rápido en agua. Para
latones (α + β) dando (α + β´)
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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Latones

CORROSIÓN DE LOS LATONES

Tensocorrosión (Stress-corrosion Descinficación

cracking) (season cracking)

Ocurre en latones tensionados y, por Puede ocurrir en latones con

ejemplo, en presencia de amoníaco. >15%Zn y consiste en una
Se produce corrosión intergranular disolución selectiva.

Agrietamiento por
Tensocorrosión Descinficación en latón de
tensocorrosión
intergranular en latón de cartuchería (70%Cu-30%Zn)
cartuchería (70%Cu-
30%Zn)
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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces

Solución Sólida α: FCC

Susceptible de tratamiento de
precipitación. Maleable en
caliente y frío
Solución sólida β:BCC. Solo
estable a altas temperaturas.Tras
reacción eutectoide se
descompone a fases duras y
frágiles

- Se moldean bien
- Mayores resistencias mecánicas
y a la corrosión
- Los bronces son más caros.

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces

CLASIFICACIÓN
Bronces α
Bronces de cañón
Bronces ordinarios: Bronces de campana
aleaciones Cu-Sn donde
los demás elementos 0.03-0.25 %P
están a nivel de trazas.

Bronces especiales:
Aleaciones más
complejas , con
elementos de aleación
incluso distintos al Sn.

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces
Bronce Cu - Sn

38
EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces
Bronce Cu - Sn

Bronce fosforoso

39
EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces

BRONCES AL ALUMINIO
Bronces complejos con
otros elementos de
aleación además del Al

CUPROALUMINIO Cu-Al

Industriales hasta 10%Al

Aleaciones más ligeras. Buena
resistencia a la corrosión.
Buena resistencia y tenacidad
comparable a los aceros. Por
encima de 9.45%,
enfriamientos rápidos hasta T
ambiente origina
transformación martensítica.

40
EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces

BRONCES AL MANGANESO
Bronces complejos con otros
elementos de aleación además del
Mn

CUPROMANGANESOS
Cu-Mn

Alta resistencia mecánica a altas

temperaturas.

41
 EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces

BRONCES AL NIQUEL
Bronces complejos con otros elementos
de aleación además del Ni

ALPACA (Cu-Ni-Zn). Plata

alemana,metal blanco o niquel
silver.Grandes aplicaciones por su buen
aspecto ornamental (cubiertos,
relojería, instrumentos musicales..)

CUPRONÍQUELES Cu-Ni
• El Cu y el Ni tienen estructura ccc y forman una única solución sólida de estructura ccc.
• El Ni (10, 20, 30%) se añade al Cu para formar cuproníqueles, aumentando resistencia
mecánica y resistencia a la oxidación y la corrosión, conservándolo a altas temperaturas.
• Son caros
• El Ni aumenta notablemente la resistividad eléctrica (ej.: 55%Cu-45%Ni) usándose como
resistencia para dispositivos eléctricos.
• Otras aplicaciones: tubos condensadores, cambiadores de calor y equipamiento de
procesos químicos. Metal Monel para piezas que trabajan a altas temperaturas.30Cu/70Ni
42
EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces

BRONCES AL SILICIO
Bronces complejos con otros
elementos de aleación además
del Si

CUPROSILICIO
Cu-Si

De menor interés. En la práctica

se emplean hasta el 3.5%Si.
Susceptibles de endurecimiento
por precipitación

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces
BRONCES AL BERILIO
Bronces complejos con otros
elementos de aleación además
del Si
CUPROBERILIO
Cu-Be
Las aleaciones Cu-Be de hasta 2%
de Be son endurecibles por
precipitación. Puede alcanzar
resistencias de entre 470 y 1400
MPa.
Mejor resistencia a la corrosión
Mejor conductividad
Modulo de elasticidad bajo
No magnético
No origina chispa
Caros

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Recocido:

•Recocido de Recristalización
•Recocido de Homogenización.

Temple: Calentar a temperaturas mayores de 600ºC y

enfriamiento rápido en agua evitando la formación de fases duras
y frágiles. Efecto opuesto al temple

Maduración Artificial

Temple Martensíntico en los bronces ordinarios (15-25%Sn) y

Revenido (200-500ºC)

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EL COBRE. Aleaciones de Cobre.Bronces

Clasificación

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EL TITANIO. Aleaciones de Titanio

Es un metal ligero que se obtiene de la ilmenita, color gris

oscuro-negro.
Se aplica en al aeronáutica, industria química, fabricación
de gafas, bicicletas, prótesis te huesos...

Propiedades

Baja densidad
Alta temperatura de fusión
Muy resistente y Dúctil
Fácil de trabajar.

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EL TITANIO. Aleaciones de Titanio

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