Aleaciones

Mezcla de metal con no metal de manera que siempre esté presente el enlace metálico. Las propiedades que interesan mejoran respecto del metal base. Se pueden hacer aleaciones binarias como la de hierro y carbono o hasta con 7 elementos o más como los aceros rápidos. Para que la unión tenga carácter de aleación cumple:

• Los elementos componentes sean totalmente miscibles en estado líquido de tal forma que al solidificarse resulte un producto homogéneo.
• Que el producto resultante tenga carácter metálico.

Disolvente y Soluto

El disolvente es el componente en mayor proporción y el soluto en menor proporción.

• ms: masa del soluto
• md: masa del disolvente

C = ms / (ms + md)

Calor Específico y Calor Latente de Fusión

Q = mcΔT

• Q: energía en calorías
• m: masa a fundir
• c: calor específico del metal
• ΔT: variación de temperatura hasta alcanzar la de fusión

Q = mc

• Q: energía en calorías
• m: masa a fundir
• c: calor latente de fusión

Aleaciones Hierro-Carbono

Composición: 0,1% a 1,76% de carbono. Estos aceros se pueden alear con otros elementos (aceros aleados o especiales).

• 1,76% < C: Las aleaciones Fe-C son fundiciones y no se pueden forjar.
• 6,67% C: Máxima proporción de carbono que una aleación puede disolver (cementita).

Tratamientos

Son procesos a los que se someten los metales para mejorar las propiedades mecánicas.

1. Tratamientos Térmicos

Someter los metales y aleaciones a procesos de calentamiento y enfriamiento para variar su estructura cristalina y su constitución, pero no su composición química.

Recocido

Se calienta, se mantiene a temperatura y se deja enfriar lentamente. Tres tipos:

• Homogeneización: se aplica en metales que poseen alguna soldadura defectuosa para homogeneizar sus propiedades.
• Regeneración: para aleaciones anormalmente duras por haber sufrido enfriamiento rápido.
• Estabilización: consigue eliminar tensiones internas en los metales y aleaciones que han sido previamente sometidos a forja o laminado.

Normalizado

Similar al recocido, solo que la diferencia en la velocidad de enfriamiento es más elevada, se sacan las piezas del horno y se dejan al aire libre.

Temple

Calentarlo a temperatura elevada y enfriamiento rápido. Tres tipos:

• Martenístico: aleación muy rica en carbono que se forma en la superficie del material durante el proceso de enfriamiento rápido y que es extremadamente duro y frágil, se aplica a aceros.
• Precipitación: porque el enfriamiento provoca la precipitación de un compuesto químico que pone en tensión los cristales del metal y los endurece, aleaciones de aluminio, magnesio y cobre.
• Superficial: provocando calentamiento rápido de forma que solo una capa de la superficie consiga la temperatura adecuada seguida de enfriamiento rápido.

Revenido

Se calientan a temperatura inferior a la del temple y así son más estables, luego enfriamiento rápido. Así se mejora la tenacidad disminuyendo la dureza. Factores: cuanto más se acerque a la temperatura del temple y más tiempo esté, mejor tenacidad.

2. Tratamientos Termoquímicos

Procesos de calentamiento y enfriamiento de los metales a la vez que se les aporta otros elementos para modificar su composición química superficial. Se aumenta la dureza sin modificar la ductilidad.

Cementación

Se aumenta la cantidad de carbono en la capa superficial del acero y se logra endurecimiento. Se aplica a piezas resistentes al rozamiento y a golpes para dotarles de dureza y resiliencia.

Nitruración

Se incorpora nitrógeno a la estructura cristalina superficial para endurecer. Se aplica a piezas de acero y fundición, obtienen dureza y resistencia al desgaste.

Cianuración

Se emplean el carbono y nitrógeno (combinación de los dos anteriores). Se aplica a aceros al carbono y a aceros aleados.

Sulfinización

Se incorpora azufre, nitrógeno y carbono a la superficie de los metales. Consigue resistencia al desgaste y a la corrosión.

3. Tratamientos Mecánicos

Operaciones de deformación permanente mediante el esfuerzo mecánico.

Tratamientos Mecánicos en Frío

Laminación y estampación en frío, estirado y trefilado. Se emplean en la obtención de chapas, hilos y cables.

Tratamientos Mecánicos en Caliente

Forja, estampación en caliente y extrusión. Para fabricar herramientas y en artesanía.

4. Tratamientos Superficiales

Mejora de cualidades superficiales de los metales.

Metalización

Se proyecta un metal fundido sobre la superficie de otro para conseguir dar a la superficie del metal base las características del metal proyectado, se emplea para aumentar la resistencia al desgaste o a la corrosión.

Cromado Duro

Mediante proceso electrolítico especial para lograr que la capa del cromo sea de mayor espesor que la que se obtiene en tratamientos decorativos, aporta algunas características del cromo como menor coeficiente de rozamiento y mayor resistencia al desgaste.

Aceros Aleados

Solo con aleaciones de carbono no se cumplen todas las exigencias que la tecnología actual requiere.

Aceros al Cromo

Proporción de metal: 12% y 15%. Elevada resistencia a la corrosión. Con pequeños porcentajes de carbono son muy duros. Se emplean en cuchillería, electrodomésticos…

Aceros Cromoníquel

18% cromo, 10% níquel. Inoxidabilidad y buenas cualidades mecánicas, elasticidad y capacidad de alargamiento.

Aceros Refractarios

Dureza, resistencia al desgaste, inoxidabilidad a temperaturas elevadas, dúctiles y admiten soldadura.

Aceros de Corte Rápido

Aleados con wolframio, cromo, vanadio y molibdeno. Grandes velocidades de corte sin problemas de reblandecimiento. Para tornear, fresar…

Regla de las Fases de Gibbs

• Componente: cada una de las sustancias o elementos químicos que forman un sistema material.
• Fase: tres fases: 1 sólida, 2 líquida, 3 gaseosa.
• Grados de libertad: el número de variables que podemos cambiar libremente sin que cambie el estado.

Regla de las fases de Gibbs: calcula el número de fases que pueden coexistir en equilibrio dentro de un sistema material.

F + N = C + 2

• F: número de fases que pueden coexistir.
• N: grados de libertad.
• C: número de componentes de un sistema material.