Propiedades y Comportamiento de Latones, Polímeros, Titanio y Fenómenos de Corrosión

Latones: Tipos y Propiedades

Latones α (Alfa)

Presentan una estructura FCC (Cúbica Centrada en las Caras). Su contenido en Zinc (Zn) es menor al 40%. Esta fase es blanda, dúctil y fácil de deformar en frío. Al aumentar el porcentaje de Zn, se incrementa la Resistencia a la tracción (Rm) y se reduce la Resistencia a la corrosión, la conductividad térmica y la eléctrica.

Latones β (Beta)

El contenido de Zn está comprendido entre un 47% y un 55%. A baja temperatura, la fase β se vuelve más dura y frágil.

Latones α + β (Alfa + Beta)

A los 454ºC aparece una nueva estructura β, que confiere a estos latones una mayor dureza y Resistencia a la tracción (Rm), pero los hace menos dúctiles.

Latones γ (Gamma)

Cuando aumenta el porcentaje de Zn por encima del 60%, se crea una nueva fase γ, que es más dura y más frágil.

Polímeros: Clasificación y Comportamiento

Termoplásticos (Tp)

• Deformación elástica: Por desenrollado de la cadena principal.
• Deformación plástica: Por deslizamiento de las cadenas.
• Estructura: Cadenas unidas por fuerzas débiles de Van der Waals.
• Comportamiento al estirar: Las cadenas se enderezan y se alinean unas sobre otras.
• Comportamiento térmico: Al aumentar la temperatura (Tª), aumenta el movimiento de las cadenas. Si se sobrepasa la Temperatura de transición vítrea (Tg), las cadenas fluyen y el material adquiere un estado viscoso líquido. Al enfriar, recupera el comportamiento de sólido vítreo.
• Procesabilidad y Reciclaje: Son fáciles de procesar y, en general, son reciclables.

Termoestables (Te)

• Comportamiento mecánico: Al aplicar un esfuerzo, las cadenas se orientan en la dirección y sentido en el que se produce este. Son estructuras más rígidas que los termoplásticos, lo que requiere mayor esfuerzo para deformarlos.
• Fractura: Si sigue aumentando el esfuerzo, se acaban rompiendo los enlaces covalentes, ya que no tienen capacidad de deformación plástica significativa.
• Comportamiento térmico: Al aumentar la Tª, aumenta el movimiento de las cadenas, pero en este caso, las cadenas no fluyen como en los Tp. No funden ni adquieren un estado de plasticidad; en su lugar, se degradan o se descomponen.
• Reciclaje: No son reciclables mediante métodos convencionales de fusión.

Elastómeros

Según el grado de entrecruzamiento que tengan estos polímeros, su comportamiento puede ser similar al de los Termoplásticos o al de los Termoestables:

• Bajo entrecruzamiento: Comportamiento similar a los Tp, lo que permite procesarlos.
• Elevado entrecruzamiento: Comportamiento similar a los Te (no fluyen, se degradan con alta Tª).

Aleaciones de Titanio (Ti): Tipos y Características

Titanio α (Alfa)

• Composición: Contiene Aluminio (Al) y otros estabilizadores de la fase α.
• Endurecimiento: Principalmente por solución sólida (SS).
• Propiedades:
  • Elevada resistencia a la corrosión.
  • Aceptable ductilidad y conformabilidad.
  • Gran Resistencia a la tracción (Rm) a la fatiga y a altas temperaturas (Tª).
  • Buena soldabilidad.
  • Buen comportamiento a temperaturas criogénicas.
• Tratamiento Térmico: No son tratables térmicamente para endurecimiento por precipitación.

Titanio β (Beta)

• Composición: Combina estabilizadores β (como Vanadio (V) y Cromo (Cr)) con estabilizadores α (como Al). Mantiene la fase β a temperatura ambiente (Tªamb).
• Endurecimiento: Por solución sólida (SS) o por envejecimiento (mediante tratamiento térmico, TT).
• Propiedades: Se consiguen los valores más altos de Resistencia a la tracción (Rm) y Límite elástico (LE).
• Aplicaciones: Remaches, vigas y estructuras aeroespaciales.

Titanio α + β (Alfa + Beta)

• Composición: Combina estabilizadores β (como Vanadio (V) y Molibdeno (Mo)) con estabilizadores α (Al). Presenta una mezcla de fases (α+β) a temperatura ambiente (Tªamb).
• Tratamiento Térmico: Admiten tratamiento térmico (TT) y envejecimiento.
• Propiedades: Altos valores de Resistencia a la tracción (Rm) y Límite elástico (LE).
• Aleación destacada: Ti-6Al-4V es la más utilizada en aplicaciones aeroespaciales y motores a reacción.

Transformaciones de Fase en Estado Sólido y Líquido-Sólido

• Reacción Eutéctica: 1 fase líquida se transforma en 2 fases sólidas al enfriar (L → S1 + S2).
• Reacción Eutectoide: 1 fase sólida se transforma en 2 fases sólidas diferentes al enfriar (S1 → S2 + S3).
• Reacción Peritéctica: 1 fase sólida y 1 fase líquida reaccionan para formar 1 nueva fase sólida al enfriar (S1 + L → S2).
• Reacción Peritectoide: 2 fases sólidas reaccionan para formar 1 nueva fase sólida al enfriar (S1 + S2 → S3).

Tipos de Corrosión y Métodos de Protección

Corrosión Galvánica

• Descripción: Ocurre cuando dos metales o aleaciones de distinta naturaleza están conectados eléctricamente y sumergidos en un electrolito. El metal más activo (ánodo) sufre corrosión.
• Velocidad: Cuanto mayor sea la relación Área del ánodo / Área del cátodo, mayor será la velocidad de corrosión del ánodo.
• Protección:
  • Convertir la pieza a proteger en el cátodo (protección catódica).
  • Diseñar con un área anódica grande en comparación con la catódica.
  • Aislar eléctricamente los metales distintos.
  • Seleccionar metales próximos en la serie galvánica.

Corrosión por Aireación Diferencial

• Descripción: Creación de pilas de concentración debido a diferencias en la concentración de oxígeno. La zona del metal en un área mal aireada (menos oxígeno) actúa como ánodo y se corroe, mientras que la zona bien aireada (más oxígeno) actúa como cátodo.
• Protección:
  • Realizar diseños adecuados que eviten zonas de estancamiento de fluidos o difícil acceso de oxígeno.
  • Evitar el uso de uniones como tornillos o remaches que puedan crear rendijas o zonas ocluidas.

Corrosión por Picaduras (Pitting)

• Descripción: Corrosión localizada que produce pequeños agujeros o picaduras que se desarrollan perpendicularmente a la superficie, a menudo por acción de la gravedad.
• Causas posibles: Partículas de otros metales depositadas en la superficie, mecanismos de aireación diferencial a microescala, defectos superficiales, presencia del ion Cloruro (Cl⁻).
• Protección:
  • Utilizar superficies lisas y pulidas.
  • Seleccionar materiales resistentes al medio específico.
  • Controlar la presencia de iones agresivos como el Cl⁻.