METALES
CARACTERISTICAS: • Buenos conductores de calor y electricidad • Poseen alta densidad y son solidos a temperaturas normales excepto el mercurio • sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución. • Refleja la luz o son opacos • Maleabilidad: capacidad de los metales de hacerse láminas al ser sometidos a esfuerzos de compresión. • Ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos al ser sometidos a esfuerzos de tracción. • Tenacidad: resistencia que presentan los metales al romperse o al recibir fuerzas bruscas (golpes, etc.) • Resistencia mecánica: capacidad para resistir esfuerzo de tracción, compresión, torsión y flexión sin deformarse ni romperse.
Sensación de frio, lujo
TIPOS NO FERROSOS • Pesados: mercurio, plomo, cadmio y talio • Ligeros: aluminio y titanio • Ultraligeros: magnesio y berilio
FERROSOS • • • •
Hierros Grafitos Fundiciones Aceros: aleados y no aleados
NO FERROSOS
PESADOS
MERCURIO DESCRIPCIÓN • Elemento metálico de número atómico 80. • Estructura amorfa • Líquido brillante, plateado, lustroso, extremadamente pesado. • Insoluble en ácido clorhídrico; soluble en ácido sulfúrico con ebullición. • Completamente soluble en ácido nítrico. • Insoluble en agua, alcohol y eter. APLICACIONES • Fabricación de interruptores eléctricos. • Generadores de vapor de mercurio, lámparas de vapor de mercurio. • Barómetros, termómetros, medicina. • Amalgamas en minería.
PESADOS PROPIEDADES • • • • • •
Aspecto líquido Color metálico Inoloro Punto de fusión +/-38.9 ºC Punto de ebullición 357.3 ºC Presión de vapor 0ºC → 0.00026 mbar 10ºC → 0.0007 mbar 20ºC → 0.017 mbar 30ºC → 0.004 mbar 100ºC → 0.368 mbar • Densidad 13.55 g/cm3 • Densidad aparente 13.550 kg/m3
Extracción: El mineral más importante del mercurio es el cinabrio, cuyas mayores reservas mineras se encuentran en España, en la localidad de Almadén (Ciudad Real. En la época del Virreinato del Perú, la mina más importante de mercurio fue la mina Santa Bárbara en Huancavelica, ciudad hermanada con Almadén.
PESADOS
PLOMO DESCRIPCIÓN • Pb • Toxico con el medio ambiente • Estructura amorfa • Sólido azulado o gris en diversas formas, vira a marrón en contacto con el aire.
APLICACIONES Fabricación de diversos productos tales como baterías, pigmentos, aleaciones, cerámicas, plásticos, municiones, soldaduras, cubiertas de cables, plomadas y armamento. También se utiliza en la elaboración de equipo para la fabricación de ácido sulfúrico, refinamiento de petróleo y procesos de halogenación.
PESADOS EXTRACCION PROPIEDADES Estado de oxidación Electronegatividad Radio covalente (Å) Radio iónico (Å) Radio atómico (Å) Configuración electrónica Primer potencial de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) Densidad (g/ml) Punto de ebullición (ºC) Punto de fusión (ºC) Solubilidad en agua densidad
+2 1,9 1,47 1,20 1,75 [Xe]4f145d106s26p2 7,46 207,19 11,4 1725 327,4 Ninguna 11.34 g/cm³
1 China 1.515,6 38,7% 2 Australia 637,0 16,3% 3 Estados Unidos 440,0 11,2% 4 Perú 345,1 8,8% 5 México 139,6 3,6%
PESADOS
CADMIO DESCRIPCIÓN • • • • •
Grumos blandos entre azules y blancos o polvo gris. Maleable. Se vuelve quebradizo por exposición a 80°C pierde el brillo en ambientes húmedos. Estructura cristalina hexagonal
APLICACIONES • • • • •
Fabricación de baterías Galvanoplastia (como recubrimiento) Pigmentos Aleaciones para cojinetes Estabilizantes
PESADOS PROPIEDADES • • • • •
Punto de ebullición: 765°C Punto de fusión: 321°C Densidad: 8.6 g/cm3 Solubilidad en agua: ninguna Temperatura de autoignición: (polvo de cadmio metálico) 250°C
Extracción: Es un elemento escaso en la corteza terrestre. Las minas de cadmio son difíciles de encontrar, y suelen estar en pequeñas cantidades. Suele sustituir al zinc en sus minerales debido a su parecido químico. Se obtiene generalmente como subproducto; el cadmio se separa del zinc precipitándolo con sulfatos o mediante destilación.
PESADOS
TALIO DESCRIPCIÓN • Elemento metálico de número atómico 81. • Color gris • Blando y maleable es parecido al estaño, pero se decolora expuesto al aire. • Estructura cristalina hexagonal APLICACIONES • Los cristales de bromuro y el yoduro de talio se utilizan en cristales infrarrojos • El óxido de talio se usa para la confección de lentes debido a su alto índice de refracción • En la cintigrafía para la identificación de tumores óseos
PESADOS Extracción: PROPIEDADES • • • • •
Punto de ebullición: 1457°C Punto de fusión: 304°C Densidad relativa (agua = 1): 11,9 Solubilidad en agua: ninguna Densidad: 11,85 kg/m3
Se obtiene principalmente de las partículas de los humos de plomo y Zinc fundidos, y de los barros obtenidos de la fabricación de ácido sulfúrico. Países productores: EEUU, la Unión Soviética, Bélgica y Alemania
• Entalpia de vaporizacion: 164,1 kJ/mol • Presion de vapor: 5,33 × 10 -6 Pa a 577 K • Conductividad eloectrica: 6,17 106 m-1·Ω-1 S/m • Conductividad térmica:46.1 W/(K·m)
LIGEROS
ALUMINIO
DESCRIPCIÓN
El aluminio es un metal muy común extraordinariamente versátil, ya que puede ser transformado en una amplia gama de formas y diferentes acabados. El aluminio es un metal duro, flexible, impermeable, de larga vida útil y es 100% reciclable. APLICACIONES • • • • • • • • •
Espejos domésticos e industriales Papel aluminio. fabricación de latas y tetrabriks. Aeronautica y tendidos electricos Estructuras en arquitectura Piezas industriales Enseres domesticos Soldadura aluminotermica Combustible y explosivo
Acabados: • Anodizado • Lacado • Tecnología de control microbiano • Natural
LIGEROSS PROPIEDADES • • • • • • • • • • • • • •
PRODUCCION
Ductilidad Elevada La producción anual se cifra en unos 33,1 millones de Resistencia mecánica Buena toneladas, siendo China y Rusia los productores más Resistencia a tracción 160-200 Mpa (N/mm2 destacados, con 8,7 y 3,7 millones respectivamente. ) estado puro Límite elástico 110 N/mm2 Límite a rotura 150 N/mm2 Resistencia a cizalladura 117 MPa Módulo elástico 69 Resistencia a la corrosión Muy buena Densidad 2,7 g/cm-3 Resistencia al fuego M0 según UNE 23-727-90 No combustible frente a acción térmica Coeficiente dilatación lineal 23, 3,5 * 10-6 m/mK Reciclable Sí
Serie 1000: realmente no se trata de aleaciones sino de aluminio con presencia de impurezas de hierro o aluminio, o también pequeñas cantidades de cobre, que se utiliza para laminación en frío. Serie 2000: el principal aleante de esta serie es el cobre, como el duraluminio o el avional. Con un tratamiento T6 adquieren una resistencia a la tracción de 442 MPa, que lo hace apto para su uso en estructuras de aviones. Serie 3000: el principal aleante es el manganeso, que refuerza el aluminio y le da una resistencia a la tracción de 110 MPa. Se utiliza para fabricar componentes con buena mecanibilidad, es decir, con un buen comportamiento frente al mecanizado. Serie 4000: el principal aleante es el silicio. Serie 5000: el principal aleante es el magnesio que alcanza una resistencia de 193 MPa después del recocido. Serie 6000: se utilizan el silicio y el magnesio. Con un tratamiento T6 alcanza una resistencia de 290 MPa, apta para perfiles y estructuras. Serie 7000: el principal aleante es el zinc. Sometido a un tratamiento T6 adquiere una resistencia de 504 MPa, apto para la fabricación de aviones.
PESADOS
ALEACIONES
LIGEROS
TITANIO
DESCRIPCIÓN Se trata de un metal de transición de color gris plata. Comparado con el acero, aleación con la que compite en aplicaciones técnicas, es mucho más ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica, pero es mucho más costoso que aquél, lo cual limita sus usos industriales. Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de metales industriales. No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos Punto ebullición: 3560 K (3287 °C) Entalpia de vaporización: 421 kJ/mol Conductividad electrica:2,38 × 106 S/m Conductividad térmica: 21,9 W/(K·m)
APLICACIONES • •
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aleaciones metálicas Industria aeronáutica y aeroespacial en recubrimientos contra incendios, paneles exteriores, trenes de aterrizaje, tubos hidráulicos, apoyos y alojamientos de los motores , cuchillas de los turbinas compresoras y discos de freno. Barómetros, termómetros, medicina. prótesis óseas
PROPIEDADES • • • • • • •
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Es un metal de transición. Su densidad 4507 kg/m3. Punto de fusión de 1675 °C (1941 K). Masa atómica es de 47,867 u. Presenta ligera susceptibilidad a un campo magnético. Forma aleaciones con otros elementos para mejorar las prestaciones mecánicas. Permite fresado químico. Maleable, permite la producción de láminas muy delgadas. Dúctil, permite la fabricación de alambre delgado. Duro. Escala de Mohs 6. Muy resistente a la tracción, Rm > 550 MPa Gran tenacidad. Permite la fabricación de piezas por fundición y moldeo. Material soldable. Mantiene una alta memoria de su forma.
LIGEROS Producción: Australia occidental, Sudáfrica, Canadá, Nueva Zelanda, Noruega y Ucrania. Las reservas conocidas de titanio se estiman en unas 600 millones de toneladas.
ULTRALIGEROS
MAGNESIO DESCRIPCIÓN Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2 % de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. Peso Molecular : 24.305 g/mol
APLICACIONES • material refractario en hornos para la producción de hierro y acero • Uso principal del metal es como elemento de aleación del aluminio • componentes de automóviles, como llantas, y en maquinaria diversa. • En medicina y nutricion.
ULTRALIGEROS PROPIEDADES Estado físico a 20°C : Polvo granular esférico o fino Color : Plata al gris Extracción: Olor : Inodoro El magnesio es el sexto elemento más abundante en la Punto de fusión [°C] : 651 °C corteza terrestre, sus principales productores son Estados Punto de ebullición [°C] : 1100 º C Unidos, China y Canadá Presión de vapor, 20°C : N.A Densidad relativa al agua : 1.74 Solubilidad en agua [% en peso] : Insoluble Limites de explosión - Inferior [%] : N.A Limites de explosión - Superior [%] : N.A
Se degrada fácilmente a sales de magnesio las cuales se incorporan directamente a los ciclos biológicos
ULTRALIGEROS
BERILIO DESCRIPCIÓN • Es un elemento alcalino térreo bivalente, tóxico, de color gris, duro, ligero y quebradizo.
APLICACIONES • Aleaciones cobre-berilio con una gran variedad de aplicaciones. • Diagnóstico con rayos X para filtrar la radiación visible, y para la reproducción de circuitos integrados. • Moderador de neutrones en reactores nucleares. • Construcción de diversos dispositivos como giróscopios, equipo informático, muelles de relojería e instrumental diverso. • Fabricación de Tweeters en altavoces de la clase High-End, debido a su gran rigidez.
ULTRALIGEROS Extracción:
PROPIEDADES • • • • • • •
Aspecto solido Color gris Inoloro Punto de fusión 1560 K (1287 °C) Punto de ebullición 2742 K (2469 °C) Presión de vapor :292,40 kJ/mol Densidad 1848 kg/m3
Actualmente la mayoría del metal se obtiene mediante reducción de fluoruro de berilio con magnesio. Las formas preciosas del berilo son el aguamarina y la esmeralda. Geográficamente, las mayores reservas se encuentran en los Estados Unidos que lidera también la producción mundial de berilio (65%), seguido de Rusia (40%) y China (15%).
FERROSOS
HIERRO DESCRIPCIÓN Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y denso.
APLICACIONES • El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos, utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material, automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios.
PROPIEDADES • • • • • • • • • • •
Obtención Solido Ucrania 20%, Rusia 19%, China 16%, Australia 10%, Brasil Color metálico Inoloro 10% Punto de fusión 1808 K (1535 °C) Punto de ebullición 3023 K (2750 °C) Presión de vapor 7,05 Pa a 1808 K Densidad 7874 kg/m3 Estructura cristalina cubica centrada en el cuerpo Conductividad eléctrica 9,93·106 S/m Conductividad térmica 80,2 W/(K·m) Resistencia máxima 540 MPa
GRAFITOS DESCRIPCIÓN Si se habla de grafito como producto férrico se habla de una aleación FeC, en la actualidad debido a su fragilidad no tiene ningún uso significativo
PESADOS
FUNDICIONES DESCRIPCIÓN Aleaciones de hierro y carbono. Las fundiciones de hierro, contienen mas carbono del necesario para saturar la austenita a temperatura eutéctica y por lo tanto contienen entre 2 y 6,67%. Como el alto contenido de carbono tiene a hacer muy frágil al hierro fundido. Aunque son frágiles y sus propiedades mecánicas son inferiores a las de los aceros, su costo bajo, su fácil colado y sus propiedades especificas los hacen uno de los productos de mayor tonelaje de producción en el mundo.
FUNDICIONES PROPIEDADES • Dureza Brinell entre 375 y 600 • -Resistencia a la tracción entre 130 y 500 MPa • Resistencia a la compresión entre 1,4 y 1,7 GPa
FUNDICIÓN BLANCA Las fundiciones blancas no contienen grafito libre, en cambio todo el carbono se presenta combinado como Fe2C. Sus características son: - Excepcional dureza y resistencia a la abrasión - Gran rigidez y fragilidad - Pobre resistencia al choque - Dificultad para lograr uniformidad de estructura metalográfica según el espesor
MICROGRAFIAS DE FUNDICION BLANCA
FUNDICIONES
Fundición gris PROPIEDADES • Dureza Brinell entre 156 y 302 • Resistencia a la tracción entre 150 y 430 MPa • Resistencia a la compresión entre 570 y 1,3 GPa
MICROGRAFIAS DE FUNDICION GRIS
Es la que mas se utiliza en la industria. Su estructura esta formada por una matriz metálica conteniendo grafito precipitado en forma de laminas de diversos tamaños y grosores o formas variadas como rosetas, etc. Las principales características de las fundiciones grises son: - Excelente colabilidad - Buena resistencia al desgaste - Excelente respuesta a los tratamientos térmicos de endurecimiento superficial - Poca resistencia mecánica.
FUNDICIONES FERRÍTICA : • Dureza Brinell entre 110 y 145 • Resistencia a la tracción entre 340 y 400 Mpa PERILITICA: • Dureza Brinell entre 163 y 269 • Resistencia a la tracción entre 450 y 830 MPa
Fundición maleable Las piezas se cuelan en fundición blanca y subsecuentemente se les realiza un tratamiento térmico destinado a descomponer la cementita para producir la segregación de nódulos de grafito irregular. Se distinguen dos clases: Maleable de corazón blanco Que consiste en un proceso de decarburación acentuado Maleable de corazón negro ferríticas o perlíticas, donde se precipita grafito en forma de nódulos. Las diversas estructuras obtenidas, le otorgan las siguientes características: - Excelente resistencia a la tracción - Ductilidad y resistencia al choque - Buena colabilidad
MICROGRAFIAS DE FUNDICION MALEABLE
FUNDICIONES
Ferrítica - Dureza Brinell entre 130 y 210 - Resistencia a la tracción entre 380 y 630 Mpa
Fundición Nodular
Aquí el grafito se presenta en forma en estado bruto de colada en forma de esferoides Martensitica por el agregado de magnesio, calcio y Cerio, todos agentes - Dureza Brinell entre 215 y 320 altamente nodulizantes. - Resistencia a la tracción entre 680 Estas fundiciones presentan características comparables a las MPa y 1,03 Gpa de un acero: Perlítica - Excelente ductilidad y elongación - Dureza Brinell entre 215 y 320 - Excelente resistencia a la tracción - Resistencia a la tracción entre 680 MPa - Buena colabilidad - Existe ferritica, perlitica y martensitica y 1,03 GPa
MICROGRAFIAS DE FUNDICION NODULAR
ACEROS El acero es el grupo más amplio de materiales de piezas del área de mecanizado. El acero puede ser no templado, o templado y revenido con una dureza común hasta 400 HB. El acero con dureza superior a aprox. 48 HRC y hasta 62-65 HRC pertenece al grupo ISO H. El acero es una aleación cuyo componente principal es el hierro (con base de Fe). Los aceros no aleados tienen un contenido de carbono inferior al 0.8% y están compuestos sólo de hierro (Fe), sin otros elementos de aleación. Los aceros aleados tienen un contenido de carbono inferior al 1.7 % y elementos de aleación como Ni, Cr, Mo, V y W. El acero de aleación baja tiene elementos de aleación con contenido inferior al 5%. Los aceros de alta aleación tienen más del 5% de elementos de aleación.
ACEROS
Clasificaci贸n de los aceros
ACEROS
Acero no aleado: P 1.1-1.5 En los aceros no aleados, el contenido de carbono suele ser sólo un 0.8%, mientras que los aceros aleados tienen elementos de aleación adicionales. La dureza varía entre 90 y 350 HB. Un mayor contenido de carbono (>0.2%) permite el endurecimiento del material. USOS: acero para construcción, acero estructural, productos embutidos y estampados, acero para recipientes a presión y distintos aceros fundidos. Entre los usos generales se incluyen: ejes, husillos, tubos, forjados y construcciones soldadas (C<0.25%).
Maquinabilidad Las dificultades de rotura de la viruta y la tendencia al empastamiento (filo deaportación) imponen especial atención a los aceros de bajo contenido en carbono (< 0.25%). Es posible reducir la tendencia al empastamiento con altas velocidades de corte y filos y/o geometrías aguda. En torneado, se recomienda que la profundidad de corte se mantenga próxima o superior al radio de punta para mejorar la rotura de la viruta. En general, la maquinabilidad es muy buena en los aceros endurecidos
ACEROS
Acero de aleación baja: P 2.1-2.6 El acero de aleación baja es el material más común disponible actualmente en mecanizado. En este grupo se incluyen materiales tanto blandos como templados (hasta 50 HRc).
USOS Los aceros aleados con Mo- y Cr- para recipientes a presión se utilizan para temperaturas más altas. Entre los usos generales se incluyen: ejes, husillos, acero estructural, tubos y forjados. Ejemplos de piezas para la industria del automóvil: bielas, levas, juntas homocinéticas, cubos de rueda, piñones de dirección.
Maquinabilidad
La maquinabilidad del acero de aleación baja depende del contenido de aleación y del tratamiento térmico (dureza). Para todos los materiales de este grupo, el mecanismo de desgaste más común es la formación de cráteres de desgaste y el desgaste en incidencia. Los materiales endurecidos presentan más calor en la zona de mecanizado y esto puede provocar la deformación plástica del filo.
ACEROS
ACEROS
Acero de alta aleación: P 3.0-3.2 Entre los aceros de alta aleación se incluyen los aceros al carbono con un contenido total de aleación superior al 5%. En este grupo se incluyen materiales tanto blandos como templados (hasta 50 HRc).
USOS Entre los usos típicos de estos aceros se incluye: piezas para máquina-herramienta, matrices, piezas hidráulicas, cilindros y herramientas de mecanizado (HSS).
Maquinabilidad En general, la maquinabilidad se reduce al incrementarse el contenido de aleación y la dureza. Por ejemplo, con un 12-15% de elementos de aleación y una dureza de 450 HB como máximo, el filo necesita buena resistencia al calor para soportar la deformación plástica.