Aleaciones Metálicas: Fundiciones, Titanio y Aleaciones Termorresistentes

Fundiciones (definición, clasificación de las funciones)

Grupo de aleaciones de hierro con contenidos en carbono del 2 al 4%C. Como el hierro no puede disolver tanto carbono, este aparece suelto en la matriz de hierro en forma de grafito. El segundo elemento de aleación en importancia de las fundiciones es el silicio cuyo efecto es el de precipitar el carbono en forma de grafito.

Clasificación de las funciones:

- La fundición blanca:

Tiene todo el carbono en forma de cementita. Para su formación el contenido en carbono se limita entre un 2.5 a un 3% y, sobre todo, el contenido en Silicio entre un 0.5 a un 1.5%, ya que este elemento favorece la formación de carbono libre en forma de grafito. Además se necesita una elevada velocidad de enfriamiento y solidificación.

- La fundición gris:

Contiene de 2,5 a 4% de C y de 1 a 3% de Si. Se forma cuando el carbono de la aleación se precipita como láminas de grafito, por ello cuando se fractura la superficie presenta una coloración gris mate.

- La fundición maleable:

Son tratadas térmicamente y adquieren ductilidad maleabilidad con cierta capacidad para deformarse. Estas fundiciones se obtienen por recocido de una fundición blanca. En este proceso se produce la descomposición de la cementita.

- La fundición de grafito esferoidal o fundición dúctil:

Combina las ventajas del hierro fundido con las del acero, ya que en esta familia el grafito tiene una forma esférica y una distribución mucho más uniforme que en la fundición gris.

- Las fundiciones aleadas:

Se obtienen por la adición de Níquel, Cobre, Aluminio, Molibdeno y Cromo a la fundición gris para modificar el estado del grafito contenido.

Titanio (propiedades mecánicas, clasificación)

La resistencia del titanio es muy elevada, 684 MPa para el Ti de pureza 99.0%, por lo que tanto el Ti como sus aleaciones pueden competir favorablemente con las aleaciones de Al para algunas aplicaciones aeroespaciales, a pesar de su mayor precio, alrededor de unas cinco veces superior. Tiene excelente relación resistencia/peso, baja conductividad y coeficiente de dilatación, excelente resistencia a la corrosión.

- Aleaciones α:

Tienen aluminio, oxígeno y otras estabilizaciones de la fase α. El aluminio endurece al titanio y contribuye a la resistencia a la oxidación a elevadas temperaturas. Las dos principales propiedades que distinguen a las aleaciones de titanio α son: la resistencia a elevadas temperaturas y su excelente capacidad de soldadura.

- Aleaciones β:

El vanadio y el molibdeno son los responsables de conseguir aleaciones beta a temperatura ambiente. Estas aleaciones pueden ser tratadas térmicamente, respondiendo a procesos de endurecimiento por precipitación con los que se consigue aumentar la resistencia.

- Aleaciones de Ti α + β:

Pueden tratarse térmicamente para obtener altas resistencias, la aleación es envejecida o revenida alrededor de 500°C. Durante el envejecimiento se aumenta considerablemente la resistencia de la aleación.

Aleaciones termo resistentes (base Níquel, base Cobalto)

ALEACIONES BASE NÍQUEL

El níquel es un metal importante de ingeniería debido a su excepcional resistencia a la corrosión y a la oxidación a elevada temperatura. El níquel tiene una estructura la cual hace que éste sea altamente maleable, en su contra está su elevado precio y su elevada densidad, lo que limita su uso.

ALEACIONES BASE COBALTO

El cobalto, su principal característica es su elevada dureza y resistencia al desgaste, se puede templar. El metal tiene un punto de fusión de 1493°C. La resistencia a la corrosión y oxidación del cobalto es menor que la del hierro, y esto, unido a su elevado costo, hacen que el metal puro no tenga en la práctica aplicación industrial. En cambio, si se utiliza mucho como elemento de aleación proporcionando.

Las aplicaciones más importantes del cobalto son:

1. Aleaciones resistentes a la corrosión.
2. Aleaciones resistentes a la abrasión.
3. Herramientas de metal duro.
4. Superaleaciones base cobalto.

Las super aleaciones Niquel y Cobalto contienen grandes cantidades de elementos de aleación con el fin de producir una combinación de alta resistencia a altas temperaturas superiores a los 1000°C, y resistencia a la corrosión. Hay tres categorías base níquel, base hierro y base cobalto. Las aplicaciones típicas responden a la necesidad de soportar grandes esfuerzos a elevadas temperaturas, por ello se aplican en álabes de turbo máquinas, intercambiadores de calor...

Maquinabilidad (criterios para analizar la maquinabilidad)

Es una propiedad de los materiales que indica la facilidad con la que pueden ser mecanizados por arranque de viruta. Es una propiedad que se determina de manera experimental y que no está estandarizada. Debido a los diferentes métodos como las diferencias en las máquinas y herramientas de corte usados, el concepto de maquinabilidad es difícil de medir por la cantidad de variables que intervienen y no es fácil poder establecer valores comparativos.

Para analizar la maquinabilidad de un material se consideran estos criterios:

• Vida de la herramienta: a mayor vida tendrá mayor maquinabilidad.
• Formación de viruta, según el tipo de viruta
• Tendencia del filo de aportación: si es menor tendrá mayor maquinabilidad.
• Acabado superficial: Si tiene buen acabado tendrá mayor maquinabilidad.
• Fuerzas de corte y potencia necesaria: si es menor tendrá mayor maquinabilidad.