Propiedades y Aplicaciones de Aleaciones Ferrosas y No Ferrosas en Ingeniería Industrial

Fundamentos de la Metalurgia Industrial

Tratamientos Termoquímicos y de Superficie

Los tratamientos termoquímicos modifican la composición química de la superficie del acero para mejorar sus propiedades mecánicas.

Tratamiento Termoquímico

Consiste en enfriar y calentar el acero de bajo contenido de carbono, lo que modifica su composición.

Cementación

Proceso de agregar una capa de cementita a la superficie de un acero con bajo contenido de carbono.

Cianuro

Molécula compuesta por un átomo de nitrógeno y un átomo de carbono unidos por un enlace triple. Es fundamental en la cianuración.

Diferencia entre Cianuración y Carbonitruración

La cianuración se realiza en estado líquido, mientras que la carbonitruración se lleva a cabo en estado gaseoso.

Clasificación y Propiedades de los Materiales

Materiales No Ferrosos

Son aquellos materiales que no contienen hierro. Estos metales poseen buena resistencia a la corrosión y una relación resistencia-peso que los hace altamente competitivos frente a los aceros industriales.

Entre los metales no ferrosos más comunes se encuentran:

• Cobre
• Aluminio
• Zinc
• Titanio
• Níquel

Aleaciones de Aluminio

Las aleaciones de aluminio son altamente valoradas por sus características atractivas:

• Baja densidad.
• Buena resistencia a la corrosión.
• Buena conductividad eléctrica.
• Facilidad de fabricación.
• Excelente conductor térmico.

Aplicaciones: Intercambiadores de calor, radiadores para automóviles, utensilios de cocina, entre otros.

Aleaciones de Magnesio

Estas aleaciones tienen una densidad menor que la del aluminio y se utilizan en numerosas aplicaciones estructurales.

• Son ligeras y abundantes en la naturaleza.
• Se encuentran en diseños aeroespaciales.

Aplicaciones: Desde repuestos de tenis hasta armazones de metales.

Aleaciones de Titanio

Estas aleaciones se empezaron a utilizar ampliamente después de la Segunda Guerra Mundial. El titanio es crucial en aplicaciones aeroespaciales.

• Buena resistencia a temperaturas elevadas.
• Son resistentes a la corrosión, ya que forman un recubrimiento de óxido de titanio a temperatura ambiente.

Aleaciones de Cobre

El cobre posee un gran número de propiedades que lo convierten en un material líder:

• Excelente conductividad eléctrica: Material líder en la fabricación de cables eléctricos.
• Excelente conductividad térmica.
• Resistencia a la corrosión en agua de mar y otros ambientes corrosivos.
• Su estructura T.C.C. (cúbica centrada en el cuerpo) le confiere una elevada ductilidad.

Aleaciones de Níquel

El níquel es un metal versátil:

• Es magnético.
• Posee el mismo módulo de elasticidad que el hierro y el acero.
• Es más resistente a la corrosión que el hierro y el acero.

Usos: Se emplea como elemento de aleación para formar acero inoxidable y como metal de chapeado sobre otros metales, como el acero al carbono.

Aleaciones de Zinc

Estas aleaciones se adaptan de manera ideal al moldeo a presión debido a su baja temperatura de fusión y a la baja reactividad corrosiva con los crisoles y matrices de acero.

Usos:

• Industria automotriz y de accesorios.
• Galvanización del acero, donde el zinc actúa como ánodo y el acero como cátodo.

Aleaciones de Plomo

Estas aleaciones son versátiles y duraderas. Se encuentran aleadas comúnmente con calcio o antimonio.

• Punto de fusión más bajo que el del estaño.
• Baja dureza y baja resistencia.
• Alta ductilidad y buena resistencia a la corrosión.

Aplicaciones: Rejillas de baterías de automóviles, soldadura blanda, plomería, pantallas de rayos X y otros.

Aleaciones de Estaño

Las aleaciones de estaño se caracterizan por:

• Baja resistencia y baja dureza.
• Buena ductilidad.

Usos: Se mezcla con el cobre para formar el bronce y se utiliza como recubrimiento delgado en recipientes de acero.

Aleaciones de Metales Refractarios

Incluyen molibdeno, niobio, renio, tántalo y wolframio. Son resistentes a temperaturas mayores que las superaleaciones.

Requisito de Servicio: Su reactividad con el oxígeno impone que el servicio a alta temperatura se lleve a cabo en atmósferas controladas o con recubrimientos protectores.

Aleaciones de Metales Preciosos

Estas aleaciones incluyen el oro, la plata, el platino, el rodio y otros. Su excelente resistencia a la corrosión, junto con otras propiedades, justifica el gran número de aplicaciones a pesar de su elevado costo.

Aplicaciones: El oro tiene aplicaciones críticas en los circuitos usados en la industria electrónica y en varias aleaciones dentales.

Aleaciones Ferrosas

Son aquellas que están constituidas principalmente por hierro, como son los aceros y las fundiciones. Aproximadamente el 90% de los materiales empleados por los seres humanos son aleaciones ferrosas.