Clasificación de aleaciones de aluminio. Simultáneamente con la reducción del hierro, se reducen el silicio, el fósforo, el manganeso y otras impurezas.

Clasificación de propiedades de metales y aleaciones.

Las propiedades de los metales y aleaciones se dividen en 4 grupos principales:

1. físico,
2. químico,
3. mecánico,
4. tecnológico.

Propiedades físicas de metales y aleaciones.

Las propiedades físicas de los metales y aleaciones incluyen el color, la densidad (gravedad específica), la fusibilidad, la expansión térmica, la conductividad térmica, la capacidad calorífica, la conductividad eléctrica y su capacidad para magnetizarse. Estas propiedades se denominan físicas porque se encuentran en fenómenos que no van acompañados de un cambio en la composición química de una sustancia, es decir, los metales y aleaciones permanecen sin cambios en su composición cuando se calientan, pasan corriente o calor a través de ellos, así como cuando se calientan. magnetizado y derretido. Muchas de estas propiedades físicas tienen unidades de medida establecidas mediante las cuales se juzgan las propiedades del metal.

Color.

Los metales y aleaciones no son transparentes. Incluso las capas delgadas de metales y aleaciones no son capaces de transmitir rayos, pero tienen un brillo externo en la luz reflejada, y cada uno de los metales y aleaciones tiene su propio tono especial de brillo o, como dicen, color. Por ejemplo, el cobre es rojo rosado, el zinc es gris, el estaño es blanco brillante, etc.

Gravedad específica - este es el peso 1cm3 metal, aleación o cualquier otra sustancia en gramos. Por ejemplo, la gravedad específica del hierro puro es 7,88 g/cm3 .

Derritiendo- la capacidad de los metales y aleaciones para transformarse de sólido a líquido se caracteriza por su punto de fusión. Los metales que tienen un punto de fusión elevado se denominan refractarios (tungsteno, platino, cromo, etc.). Los metales con un punto de fusión bajo se denominan fusibles (estaño, plomo, etc.).

Expansión térmica - la propiedad de los metales y aleaciones de aumentar de volumen cuando se calientan, caracterizada por coeficientes de expansión lineal y volumétrica. Coeficiente de expansión lineal: la relación entre el incremento en la longitud de una muestra de metal cuando se calienta a 1° a la longitud original de la muestra. Coeficiente de expansión de volumen: la relación entre el aumento del volumen del metal cuando se calienta a 1° al volumen original. El coeficiente volumétrico se toma igual al triple del coeficiente de expansión lineal. Diferentes metales tienen diferentes coeficientes de expansión lineal. Por ejemplo, el coeficiente de expansión lineal del acero es igual a 0,000012 , cobre - 0,000017 , aluminio- 0,000023 . Conociendo el coeficiente de expansión lineal del metal, se puede determinar su valor de alargamiento:

1. Determinemos cuánto se extenderá la longitud de la tubería de acero. 5000 metros cuando se calienta a 20ºC :

5000 0,000012 20 = 1,2 metros

1. Determinemos cuánto se extenderá la longitud de la tubería de cobre. 5000 metros cuando se calienta a 20ºC :

5000·0,000017·20= 1,7m

1. Determinemos cuánto se extenderá la longitud de la tubería de aluminio. 5000 metros cuando se calienta a 20ºC :

5000·0,000023·20=2,3m

(En los tres cálculos no se tuvo en cuenta el coeficiente de fricción debido al propio peso). Según los cálculos anteriores, los metales no ferrosos se expanden cuando se calientan en mayor medida que el acero, lo que debe tenerse en cuenta durante el proceso de calentamiento. proceso de soldadura.

Conductividad térmica -la capacidad de los metales y aleaciones para conducir el calor. Cuanto mayor sea la conductividad térmica, más rápido se propaga el calor a través del metal o aleación cuando se calienta. Cuando se enfrían, los metales y aleaciones con alta conductividad térmica liberan calor más rápido. Conductividad térmica del cobre rojo en 6 veces mayor que la conductividad térmica del hierro. Al soldar metales y aleaciones con alta conductividad térmica, se requiere un calentamiento preliminar y, a veces, complementario.

Capacidad calorífica - la cantidad de calor necesaria para calentar una unidad de peso por 1°. Capacidad calorífica específica: la cantidad de calor en calorías(kilocalorías) necesarias para calentar 1 kg sustancias en 1°. El platino y el plomo tienen un calor específico bajo. La capacidad calorífica específica del acero y del hierro fundido es aproximadamente 4 veces mayor que el calor específico del plomo.

Conductividad eléctrica - la capacidad de los metales y aleaciones para conducir corriente eléctrica. El cobre, el aluminio y sus aleaciones tienen buena conductividad eléctrica.

Propiedades magnéticas - la capacidad de los metales para magnetizarse, que se manifiesta en el hecho de que un metal magnetizado atrae metales que tienen propiedades magnéticas.

Propiedades químicas de metales y aleaciones.

Las propiedades químicas de los metales y aleaciones implican su capacidad para combinarse con diversas sustancias, principalmente oxígeno. Las propiedades químicas de los metales y aleaciones incluyen:

1. resistencia a la corrosión en el aire,
2. resistencia al ácido,
3. resistencia a los álcalis,
4. resistencia al calor.

Resistencia de metales y aleaciones al aire. Llamó a la capacidad de este último para resistir los efectos destructivos del oxígeno en el aire.

Resistencia a los ácidos Llamada capacidad de los metales y aleaciones para resistir los efectos destructivos de los ácidos. Por ejemplo, el ácido clorhídrico destruye el aluminio y el zinc, pero no el plomo; El ácido sulfúrico destruye el zinc y el hierro, pero casi no tiene efecto sobre el plomo, el aluminio y el cobre.

Resistencia a los álcalis Los metales y aleaciones se denominan capacidad de resistir los efectos destructivos de los álcalis. Los álcalis son especialmente destructivos para el aluminio, el estaño y el plomo.

Resistencia al calor Llamada capacidad de los metales y aleaciones para resistir la destrucción por el oxígeno cuando se calientan. Para aumentar la resistencia al calor, se introducen en el metal impurezas especiales, como cromo, vanadio, tungsteno, etc.

Envejecimiento de metales - un cambio en las propiedades de los metales a lo largo del tiempo debido a procesos internos, que generalmente ocurren más lentamente a temperatura ambiente y más intensamente a temperaturas elevadas. El envejecimiento del acero es causado por la precipitación de carburos y nitruros a lo largo de los límites de los granos, lo que conduce a un aumento de la resistencia y una disminución de la ductilidad del acero. Los elementos que reducen la tendencia del acero a envejecer incluyen el aluminio y el silicio, mientras que los elementos que promueven el envejecimiento incluyen el nitrógeno y el carbono.

Propiedades mecánicas de metales y aleaciones.

Arroz. 1

Las principales propiedades mecánicas de los metales y aleaciones incluyen

1. fortaleza,
2. dureza,
3. elasticidad,
4. el plastico,
5. fuerza de impacto,
6. arrastrarse,
7. fatiga.

Durabilidad Se llama resistencia de un metal o aleación a la deformación y destrucción bajo la influencia de cargas mecánicas. Las cargas pueden ser de compresión, tracción, torsión, corte y flexión ( arroz. 1 ).

Dureza Es la capacidad de un metal o aleación para resistir la penetración de otro cuerpo más duro en él.

Arroz. 2

En tecnología, los siguientes métodos para probar la dureza de metales y aleaciones son los más utilizados:

1. 2,5 ; 5 Y 10 milímetros- prueba de dureza según Brinell (arroz. 2,a );
2. presionando una bola de acero con un diámetro de 1.588 milímetros o cono de diamante - prueba de dureza según rockwell (arroz. 2, segundo )
3. presionando una pirámide de diamante tetraédrica regular en el material - prueba según Vickers (arroz. 2, en ).

Arroz. 3

Elasticidad es la capacidad de un metal o aleación de cambiar su forma original bajo la influencia de una carga externa y restaurarla después de que se elimina la carga ( arroz. 3 ).

Plasticidad es la capacidad de un metal o aleación, sin romperse, de cambiar de forma bajo la influencia de una carga y de conservar esta forma después de su eliminación. La plasticidad se caracteriza por un alargamiento relativo y una contracción relativa.

Dónde Δ l = l 1 -l 0 - alargamiento absoluto de la muestra en rotura;

δ - extensión relativa;

yo 1 - longitud de la muestra en el momento de la rotura;

yo 0 - longitud inicial de la muestra;

Dónde Ψ -estrechamiento relativo en el momento de la rotura;

F 0- área de la sección transversal inicial de la muestra;

F- área de muestra después de la ruptura

figura 4

Fuerza de impacto se refiere a la capacidad de un metal o aleación para resistir cargas de impacto. Las pruebas se realizan sobre un fuego de péndulo ( arroz. 4). Antes de probar el péndulo 1 retraído al ángulo de elevación α , en esta posición se aseguran con un pestillo. Strelka 2 , montado en el eje de oscilación del péndulo, se retrae hasta el tope 3 ubicado en la división de escala cero 4 . El péndulo, liberado del pestillo, cae y destruye la muestra. 5 y, (siguiendo moviéndose luego por inercia, se eleva al otro lado de la cama, en cierto ángulo β . Cuando el péndulo se mueve hacia atrás, la flecha 2 se desvía de la división cero y, con el péndulo en posición vertical, indica el valor β - el mayor ángulo de elevación del péndulo después de la destrucción de la muestra. diferencia de ángulo α-β Caracteriza el trabajo de una fractura de muestra.

Para determinar la resistencia al impacto, primero calcule el trabajo A, que se gasta por la carga del péndulo en la destrucción de la muestra.

A = P (N - h) kgf·m

Dónde norte - altura del péndulo antes del impacto metro

h -altura del péndulo después del impacto metro

R - fuerza de impacto.

Luego se determina la resistencia al impacto.

Dónde un - resistencia al impacto en kgfm/cm2

F - área de la sección transversal de la muestra en cm2 .

Arrastrarse Se llama propiedad de un metal o aleación de deformarse plásticamente lenta y continuamente bajo la influencia de una carga constante (especialmente a temperaturas elevadas).

Fatiga Se llama destrucción gradual de un metal o aleación bajo una gran cantidad de cargas repetidamente variables, y la capacidad de soportar estas cargas se llama resistencia.

Ensayos de tracción de muestras de metales y aleaciones. Realizado a temperaturas bajas, normales y elevadas. Las pruebas a bajas temperaturas se llevan a cabo de acuerdo con GOST 11150-65 0 -100°C y al punto de ebullición del nitrógeno líquido técnico. Las pruebas a temperaturas normales se llevan a cabo de acuerdo con G OST 1497-61 a una temperatura 20±10°С .

Las pruebas a temperaturas elevadas se llevan a cabo de acuerdo con GOST 9651-61 a temperaturas de hasta 1200°С .

Al probar muestras para determinar la resistencia a la tracción, se determina la resistencia máxima: s en , límite elástico (físico) - s t , límite elástico convencional (técnico) - σ о,2 , verdadera resistencia a la tracción - S a y alargamiento relativo - δ .

Arroz. 5

Para comprender los valores anteriores, considere el diagrama presentado en arroz. 5. Eje vertical 0-P contar la carga aplicada R en kilogramos (cuanto más alto es el punto a lo largo del eje, mayor es la carga), y a lo largo del eje horizontal el alargamiento absoluto es Δ yo .

Veamos las secciones del diagrama:

1. tramo recto inicial 0-P ordenador personal, sobre el cual se mantiene la proporcionalidad entre el alargamiento del material y la carga ( R pc-carga en límite proporcional)
2. punto de inflexión agudo R't llamada carga a límite elástico superior
3. trama R' t - R t, paralelo al eje horizontal 0-Δ yo (meseta de rendimiento), dentro del cual se produce el alargamiento de la muestra bajo carga constante R t, llamada carga en el límite elástico
4. punto R en, que indica la mayor fuerza de tracción - carga en resistencia máxima
5. punto R k-fuerza en el momento de la destrucción de la muestra.

Resistencia a la tracción bajo tensión (resistencia temporal) s en- tensión correspondiente a la mayor carga que precede a la destrucción de la muestra:

Dónde F 0- área de la sección transversal de la muestra antes de realizar la prueba en mm2

Alfiler- la mayor fuerza de tracción en kgf .

Fuerza de producción (físico) s t- la tensión más baja a la que la muestra de prueba se deforma sin aumentar la carga (la carga no aumenta, pero la muestra se alarga),

Límite elástico condicional (técnico) σ о,2- tensión a la que alcanza la deformación residual de la muestra 0,2% :

Límite de proporcionalidad σ pc- tensión condicional, en la que la desviación de la relación lineal entre tensiones y deformaciones alcanza un cierto grado establecido por las condiciones técnicas:

Verdadera resistencia al desgarro S a- tensión en el cuello de una muestra de tracción, definida como la relación entre la fuerza de tracción que actúa sobre la muestra inmediatamente antes de su ruptura y el área de la sección transversal del cuello ( F ):

Propiedades tecnológicas de metales y aleaciones.

Las propiedades tecnológicas de los metales y aleaciones incluyen:

• maquinabilidad,
• ductilidad,
• fluidez,
• contracción,
• soldabilidad,
• templabilidad, etc. .

maquinabilidad Se refiere a la capacidad de los metales y aleaciones de ser mecanizados mediante herramientas de corte.

Maleabilidad Llame a la capacidad de los metales y aleaciones para tomar la forma requerida bajo la influencia de fuerzas externas, tanto en estado frío como caliente.

Fluidez Llamamos a la capacidad de los metales y aleaciones para llenar moldes de fundición. El hierro fundido fosforado tiene una alta fluidez.

Contracción es la capacidad de los metales y aleaciones de reducir su volumen al enfriarse durante la solidificación desde un estado líquido, el enfriamiento, la sinterización de polvos comprimidos o el secado.

Los metales no ferrosos incluyen todos los metales excepto el hierro y sus aleaciones: aceros y hierros fundidos, que se denominan ferrosos. Las aleaciones a base de metales no ferrosos se utilizan principalmente como materiales estructurales con propiedades especiales: resistentes a la corrosión, resistentes a la corrosión (con un bajo coeficiente de fricción), resistentes al calor y al calor, etc.

No existe un sistema unificado para marcar metales no ferrosos y aleaciones basadas en ellos. En todos los casos se adopta el sistema alfanumérico. Las letras indican que las aleaciones pertenecen a un grupo específico y los números en diferentes grupos de materiales tienen significados diferentes. En un caso, indican el grado de pureza del metal (para metales puros), en otro, el número de elementos de aleación, y en el tercero, el número de aleación, que según el estado. la norma debe cumplir una determinada composición o propiedades.
Cobre y sus aleaciones.
El cobre técnico está marcado con la letra M, seguida de números asociados a la cantidad de impurezas (que indican el grado de pureza del material). El cobre de grado M3 contiene más impurezas que el M000. Las letras al final de la marca significan: k - catódico, b - libre de oxígeno, p - desoxidado. La alta conductividad eléctrica del cobre determina su uso principal en la ingeniería eléctrica como material conductor. El cobre se deforma bien, suelda y suelda bien. Su desventaja es la mala maquinabilidad.
Las principales aleaciones a base de cobre incluyen el latón y el bronce. En las aleaciones a base de cobre se adopta un sistema alfanumérico que caracteriza la composición química de la aleación. Los elementos de aleación se designan con una letra rusa correspondiente a la letra inicial del nombre del elemento. Además, a menudo estas letras no coinciden con la designación de los mismos elementos de aleación al marcar el acero. Aluminio - A; Silicio - K; Manganeso - Mts; Cobre - M; Níquel - N; Titán -T; Fósforo - F; Cromo -X; Berilio - B; Hierro - F; Magnesio - Mg; Estaño - O; Plomo - C; Zinc - C.
El procedimiento de marcado para latón fundido y forjado es diferente.
El latón es una aleación de cobre y zinc (Zn del 5 al 45%). El latón con un contenido de 5 a 20% de zinc se llama rojo (tompak), con un contenido de 20-36% de Zn - amarillo. En la práctica, rara vez se utilizan latones con una concentración de zinc superior al 45%. Normalmente el latón se divide en:
- latón de dos componentes o simple, compuesto únicamente de cobre, zinc y, en pequeñas cantidades, impurezas;
- latón multicomponente o especial - además del cobre y el zinc, existen elementos de aleación adicionales.
Los latones deformables están marcados según GOST 15527-70.
El grado de latón simple consta de la letra "L", que indica el tipo de aleación: latón, y un número de dos dígitos que caracteriza el contenido promedio de cobre. Por ejemplo, el grado L80 es latón que contiene 80% Cu y 20% Zn. Todos los latones de dos componentes se pueden tratar a alta presión. Se suministran en forma de tubos y tuberías de diversas formas de sección transversal, láminas, tiras, cintas, alambres y varillas de diversos perfiles. Los productos de latón con elevada tensión interna (por ejemplo, trabajados en frío) son susceptibles a agrietarse. Cuando se almacenan en el aire durante mucho tiempo, se forman grietas longitudinales y transversales. Para evitar esto, antes del almacenamiento a largo plazo es necesario aliviar la tensión interna realizando un recocido a baja temperatura entre 200 y 300 C.
En los latones multicomponente, después de la letra L, se escriben una serie de letras que indican qué elementos de aleación, excepto el zinc, se incluyen en este latón. Luego siguen los números a través de guiones, el primero de los cuales caracteriza el contenido promedio de cobre como porcentaje, y los siguientes, cada uno de los elementos de aleación en la misma secuencia que en la parte alfabética de la marca. El orden de letras y números está determinado por el contenido del elemento correspondiente: primero viene el elemento que tiene más, y luego de forma descendente. El contenido de zinc está determinado por la diferencia con el 100%.
El latón se utiliza principalmente como material deformable y resistente a la corrosión. A partir de ellos se fabrican chapas, tubos, varillas, listones y algunas piezas: tuercas, tornillos, casquillos, etc.
Los latones fundidos están marcados de acuerdo con GOST 1711-30. Al principio del sello también escriben la letra L (latón), después de lo cual escriben la letra C, que significa zinc, y un número que indica su contenido porcentual. En los latones aleados, se escriben además letras correspondientes a los elementos de aleación ingresados, y los números que les siguen indican el contenido de estos elementos como porcentaje. El resto que falta hasta el 100% corresponde al contenido de cobre. El latón fundido se utiliza para la fabricación de accesorios y piezas para la construcción naval, casquillos, revestimientos y cojinetes.
Bronce (aleaciones de cobre con diversos elementos, donde el zinc no es el principal). Ellos, como el latón, se dividen en fundidos y forjados. Todos los bronces están marcados con las letras Br, que es la abreviatura de bronce.
En los bronces fundidos, después de Br, se escriben letras seguidas de números, que indican simbólicamente los elementos introducidos en la aleación (de acuerdo con la Tabla 1), y los números posteriores indican el contenido de estos elementos en porcentaje. El resto (hasta el 100%) es cobre. En ocasiones en algunas marcas de bronces fundidos escriben al final la letra “L”, que significa fundición.
La mayoría de los bronces tienen buenas propiedades de fundición. Se utilizan para piezas fundidas de diversas formas. La mayoría de las veces se utilizan como material resistente a la corrosión y antifricción: accesorios, llantas, casquillos, engranajes, asientos de válvulas, ruedas helicoidales, etc. Todas las aleaciones a base de cobre tienen una alta resistencia al frío.
Aluminio y aleaciones a base de él.
El aluminio se produce en forma de cerdos, lingotes, alambrón, etc. (aluminio primario) según GOST 11069-74 y en forma de producto semiacabado deformable (láminas, perfiles, varillas, etc.) según GOST 4784-74. Según el grado de contaminación, ambos aluminios se dividen en aluminio de pureza especial, alta pureza y pureza técnica. El aluminio primario según GOST 11069-74 está marcado con la letra A y un número mediante el cual se puede determinar el contenido de impurezas en el aluminio. El aluminio se deforma bien, pero es difícil de cortar. Al enrollarlo puedes hacer papel de aluminio.

Las aleaciones a base de aluminio se dividen en fundidas y forjadas.
Las aleaciones de fundición a base de aluminio están marcadas según GOST 1583-93. El grado refleja la composición principal de la aleación. La mayoría de los grados de aleaciones de fundición comienzan con la letra A, que significa aleación de aluminio. Luego se escriben letras y números que reflejan la composición de la aleación. En algunos casos, las aleaciones de aluminio están marcadas con las letras AL (que significa aleación de aluminio fundido) y un número que indica el número de aleación. La letra B al principio de la marca indica que la aleación es de alta resistencia.
El uso del aluminio y sus aleaciones es muy diverso. El aluminio técnico se utiliza principalmente en la ingeniería eléctrica como conductor de corriente eléctrica, como sustituto del cobre. Las aleaciones de fundición a base de aluminio se utilizan ampliamente en las industrias de refrigeración y alimentos en la fabricación de piezas de formas complejas (utilizando varios métodos de fundición), que requieren una mayor resistencia a la corrosión en combinación con una baja densidad, por ejemplo, algunos pistones, palancas y otros compresores. partes.
Las aleaciones forjadas a base de aluminio también se utilizan ampliamente en la tecnología alimentaria y de refrigeración para la fabricación de diversas piezas mediante procesamiento a presión, que también están sujetas a mayores requisitos de resistencia a la corrosión y densidad: varios recipientes, remaches, etc. Una ventaja importante de todas las aleaciones a base de aluminio es su alta resistencia al frío.
Titanio y aleaciones a base de él.
El titanio y sus aleaciones se marcan de acuerdo con GOST 19807-74 mediante un sistema alfanumérico. Sin embargo, no hay ningún patrón en el etiquetado. La única peculiaridad es la presencia en todas las marcas de la letra T, lo que indica que pertenecen al titanio. Los números en la marca indican el número condicional de la aleación.
El titanio técnico está marcado: VT1-00; VT1-0. Todos los demás grados pertenecen a aleaciones a base de titanio (VT16, AT4, OT4, PT21, etc.). La principal ventaja del titanio y sus aleaciones es una buena combinación de propiedades: densidad relativamente baja, alta resistencia mecánica y muy alta resistencia a la corrosión (en muchos ambientes agresivos). La principal desventaja es el alto costo y la escasez. Estas desventajas dificultan su uso en tecnología de alimentos y refrigeración.

Las aleaciones de titanio se utilizan en tecnología de cohetes y aviación, ingeniería química, construcción naval e ingeniería de transporte. Se pueden utilizar a temperaturas elevadas de hasta 500-550 grados. Los productos fabricados con aleaciones de titanio se fabrican mediante tratamiento a presión, pero también se pueden fabricar mediante fundición. La composición de las aleaciones de fundición suele corresponder a la composición de las aleaciones de forja. Al final del grado de aleación de fundición se encuentra la letra L.
Magnesio y aleaciones a base de él.
Debido a sus propiedades insatisfactorias, el magnesio técnico no se utiliza como material estructural. Aleaciones a base de magnesio de acuerdo con la normativa estatal. El estándar se divide en fundido y deformable.
Las aleaciones fundidas de magnesio, de acuerdo con GOST 2856-79, están marcadas con las letras ML y un número que indica el número convencional de la aleación. A veces se escriben letras minúsculas después del número: pch - mayor pureza; es de propósito general. Las aleaciones deformables de magnesio están marcadas de acuerdo con GOST 14957-76 con las letras MA y un número que indica el número convencional de la aleación. A veces, después del número puede haber letras minúsculas pch, lo que significa mayor pureza.

Las aleaciones a base de magnesio, como las aleaciones a base de aluminio, tienen una buena combinación de propiedades: baja densidad, mayor resistencia a la corrosión, resistencia relativamente alta (especialmente resistencia específica) con buenas propiedades tecnológicas. Por lo tanto, a partir de aleaciones de magnesio se fabrican piezas tanto de formas simples como complejas que requieren una mayor resistencia a la corrosión: cuellos, tanques de gasolina, accesorios, carcasas de bombas, tambores de ruedas de freno, vigas, volantes y muchos otros productos.
Estaño, plomo y aleaciones a base de ellos.
El plomo en su forma pura prácticamente no se utiliza en alimentos y equipos de refrigeración. El estaño se utiliza en la industria alimentaria como revestimiento para envases de alimentos (por ejemplo, para estañar platos de hojalata). El estaño está marcado de acuerdo con GOST 860-75. Hay marcas O1pch; O1; O2; O3; O4. La letra O significa estaño y los números representan un número convencional. A medida que aumenta el número, aumenta la cantidad de impurezas. Las letras pch al final de la marca significan mayor pureza. En la industria alimentaria, el estaño de los grados O1 y O2 se utiliza con mayor frecuencia para estañar placas de hojalata.
Las aleaciones a base de estaño y plomo, según su finalidad, se dividen en dos grandes grupos: babbits y soldaduras.
Los babbitts son aleaciones complejas a base de estaño y plomo, que además contienen antimonio, cobre y otros aditivos. Están marcados según GOST 1320-74 con la letra B, que significa babbitt, y un número que muestra el contenido de estaño como porcentaje. En ocasiones, además de la letra B, puede haber otra letra que indica aditivos especiales. Por ejemplo, la letra H denota la adición de níquel (níquel babbitt), la letra C - plomo babbitt, etc. Debe tenerse en cuenta que la marca Babbitt no puede determinar su composición química completa. En algunos casos ni siquiera se indica el contenido de estaño, por ejemplo en la marca BN, aunque contiene alrededor del 10%. También hay babbits sin estaño (por ejemplo, plomo-calcio), que están marcados según GOST 1209-78 y no se estudian en este trabajo.

Los Babbitts son el mejor material antifricción y se utilizan principalmente en cojinetes lisos.
Las soldaduras, de acuerdo con GOST 19248-73, se dividen en grupos según muchas características: según el método de fusión, según el punto de fusión, según el componente principal, etc. Según el punto de fusión, se dividen en 5 grupos:

1. Punto de fusión especialmente bajo (punto de fusión tmelt ≤ 145 °C);

2. De bajo punto de fusión (punto de fusión tmelt > 145 °C ≤ 450 °C);

3. Punto de fusión medio (punto de fusión tmelt > 450 °C ≤ 1100 °C);

4. Alto punto de fusión (punto de fusión tmelt > 1100 °C ≤ 1850 °C);

5. Refractario (punto de fusión tmelt > 1850 °C).

Los dos primeros grupos se utilizan para soldadura a baja temperatura (blanda), el resto, para soldadura a alta temperatura (dura). Según el componente principal, las soldaduras se dividen en: galio, bismuto, estaño-plomo, estaño, cadmio, plomo, zinc, aluminio, germanio, magnesio, plata, cobre-zinc, cobre, cobalto, níquel, manganeso, oro, paladio. , platino, titanio, hierro, circonio, niobio, molibdeno, vanadio.

La industria moderna utiliza una gran cantidad de materiales. Plástico y composites, grafito y otras sustancias... Pero el metal siempre sigue siendo relevante. A partir de él se fabrican estructuras de construcción gigantes y se utiliza para crear una variedad de máquinas y otros equipos.

Por tanto, la clasificación del metal juega un papel importante en la industria y la ciencia, ya que, conociéndola, se puede seleccionar el tipo de material más adecuado para un fin particular. Este artículo está dedicado a este tema.

Definición general

Los metales son sustancias simples que, en condiciones normales, se caracterizan por la presencia de varias características distintivas: alta conductividad térmica y eléctrica, así como maleabilidad. El plastico. En estado sólido, se caracterizan por una estructura cristalina a nivel atómico y, por lo tanto, tienen indicadores de alta resistencia. Pero también existen aleaciones que son sus derivados. ¿Lo que es?

Se llama así a los materiales que se obtienen a partir de dos o más sustancias calentándolas por encima de su punto de fusión. Tenga en cuenta que existen aleaciones metálicas y no metálicas. En el primer caso, la composición debe contener al menos un 50% de metal.

Sin embargo, no nos desviemos del tema del artículo. Entonces, ¿cuál es la clasificación del metal? En general, dividirlo es bastante sencillo:

1. Metales negros.
2. Metales no ferrosos.

La primera categoría incluye el hierro y todas las aleaciones a base de él. Todos los demás metales son no ferrosos, al igual que sus compuestos. Es necesario considerar cada categoría con más detalle: a pesar de la clasificación general extremadamente aburrida, en realidad todo es mucho más complicado. Y si recordáis que también hay metales preciosos... Y también son diferentes. Sin embargo, la clasificación de los metales preciosos es aún más sencilla. Hay ocho en total: oro y plata, platino, paladio, rutenio, osmio, así como rodio e iridio. Los más valiosos son los metales del grupo del platino.

En realidad, la clasificación es aún más aburrida. Este es el nombre (en joyería) de la misma plata, oro y platino. Sin embargo, ya basta de “asuntos elevados”. Es hora de hablar de materiales más comunes y populares.

Comenzaremos repasando los diferentes grados de acero, que es precisamente un derivado del metal ferroso más popular: el hierro.

¿Qué es el acero?

Hierro y algunos aditivos, que no contiene más del 2,14% de carbono atómico. La clasificación de estos materiales es extremadamente extensa y tiene en cuenta: la composición química y los métodos de producción, la presencia o ausencia de impurezas nocivas, así como la estructura. Sin embargo, la característica más importante es la composición química, ya que afecta el grado y el nombre del acero.

Variedades de carbono

Estos materiales no contienen ningún aditivo de aleación, pero su tecnología de fabricación permite una cierta cantidad de otras impurezas (normalmente manganeso). Dado que el contenido de estas sustancias oscila entre el 0,8 y el 1%, no tienen ningún efecto sobre la resistencia, las propiedades mecánicas y químicas del acero. Esta categoría se utiliza en la construcción y la producción de diversas herramientas. Por supuesto, la clasificación de los metales está lejos de ser completa.

Aceros al carbono estructurales

La mayoría de las veces se utilizan para la construcción de diversas estructuras con fines industriales, militares o domésticos, pero a menudo se utilizan para producir herramientas y mecanismos. En este caso, el contenido de carbono no debe exceder en ningún caso el 0,5-0,6%. Deben tener una resistencia extremadamente alta, que está determinada por toda una serie de pruebas certificadas por agencias internacionales (σB, σ0,2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Hay dos tipos:

• Común.
• Alta calidad.

Como puedes imaginar, los primeros se utilizan para la construcción de diversas estructuras de ingeniería. Los de alta calidad se utilizan exclusivamente para la producción de herramientas fiables utilizadas en la ingeniería mecánica y otras industrias.

En cuanto a estos materiales, se permite la corrosión del metal en su superficie. La clasificación de aceros de otros tipos prevé la presencia de requisitos mucho más estrictos para ellos.

Aceros al carbono para herramientas

Su campo es la ingeniería de precisión, la fabricación de instrumentos para el campo científico y la medicina, así como otros sectores industriales que requieren mayor resistencia y precisión. Su contenido de carbono puede oscilar entre el 0,7 y el 1,5%. Un material de este tipo debe tener una resistencia muy alta, ser resistente a factores de desgaste y temperaturas extremadamente altas.

Aceros aleados

Este es el nombre de los materiales que, además de las impurezas naturales, contienen una cantidad significativa de aditivos de aleación añadidos artificialmente. Estos incluyen cromo, níquel y molibdeno. Además, los aceros aleados también pueden contener manganeso y silicio, cuyo contenido no suele superar el 0,8-1,2%.

En este caso, la clasificación de los metales implica su división en dos tipos:

• Aceros con bajo contenido en aditivos. En total no son más del 2,5%.
• Aleado. Contienen aditivos del 2,5 al 10%.
• Materiales con alto contenido en aditivos (más del 10%).

Estos tipos también se dividen en subtipos, como en el caso anterior.

Acero estructural aleado

Como todas las demás variedades, se utilizan activamente en la ingeniería mecánica, la construcción de edificios y otras estructuras, así como en la industria. Si los comparamos con las variedades de carbono, entonces dichos materiales ganan en términos de relación entre características de resistencia, ductilidad y viscosidad. Además, son muy resistentes a temperaturas extremadamente bajas. Se utilizan para fabricar puentes, aviones, cohetes y herramientas para la industria de alta precisión.

Aceros aleados para herramientas

En principio, las características son muy similares al tipo comentado anteriormente. Se puede utilizar para los siguientes propósitos:

• Producción de instrumentos y herramientas de corte y medición de alta precisión. En particular, las herramientas para tornear metales se fabrican a partir de este material, cuya clasificación depende directamente del acero: su grado está necesariamente impreso en el producto.
• También se utilizan para fabricar matrices para laminación en frío y en caliente.

proposito especial

Como sugiere el nombre, estos materiales tienen algunas características específicas. Por ejemplo, existen tipos resistentes al calor y resistentes al calor, así como el conocido acero inoxidable. Por tanto, su ámbito de aplicación incluye la producción de máquinas y herramientas que funcionarán en condiciones especialmente difíciles: turbinas para motores, hornos para la fundición de metales, etc.

Aceros de construcción

Aceros con contenido medio en carbono. Se utilizan para producir una amplia gama de diversos materiales de construcción. En particular, se utilizan para fabricar perfiles (perfiles y chapas), tubos, esquinas, etc. Evidentemente, a la hora de elegir una determinada categoría de metal, se presta especial atención a las características de resistencia del acero.

Además, mucho antes de la construcción, todas las características se calculan repetidamente mediante modelos matemáticos, de modo que en la mayoría de los casos uno u otro tipo de producto laminado se puede fabricar según las necesidades individuales del cliente.

Aceros de refuerzo

Como probablemente habrás adivinado, su ámbito de aplicación es el refuerzo de bloques y estructuras terminadas de hormigón armado. Se fabrican en forma de varillas o alambre de gran diámetro. El material es carbono o acero con un bajo contenido de aditivos de aleación. Hay dos tipos:

• Laminado en caliente.
• Reforzado térmica y mecánicamente.

Salas de calderas de acero.

Se utilizan para la producción de calderas y cilindros, así como otros recipientes y accesorios que deben funcionar en condiciones de alta presión a diferentes condiciones de temperatura. El espesor de las piezas en este caso puede variar de 4 a 160 mm.

Aceros automáticos

Este es el nombre de los materiales que se pueden procesar bien cortándolos. También tienen una alta maquinabilidad. Todo esto hace que este acero sea un material ideal para líneas de producción automatizadas, que cada año son más numerosas.

Aceros para rodamientos

Estos tipos, por su tipo, pertenecen a las variedades estructurales, pero su composición los hace similares a los instrumentales. Se distinguen por características de alta resistencia y gran resistencia al desgaste (abrasión).

Examinamos las propiedades básicas y la clasificación de los metales de esta clase. El siguiente en la lista es el hierro fundido, aún más común y conocido.

Hierros fundidos: clasificación y propiedades.

Este es el nombre del material, que es una aleación de hierro y carbono (además de algunos otros aditivos), y el contenido de C oscila entre 2,14 y 6,67%. El hierro fundido, al igual que el acero, se distingue por su composición química, sus métodos de producción y la cantidad de carbono que contiene, así como por sus campos de aplicación en la vida cotidiana y la industria. Si el hierro fundido no tiene aditivos, se llama no aleado. De lo contrario, dopado.

Clasificación por finalidad

1. Los hay limitantes, que casi siempre se utilizan para el procesamiento posterior en acero.
2. Variedades de fundición utilizadas para fundir productos de diversas configuraciones y complejidad.
3. Especial, similar a los aceros.

Clasificación por tipo de aditivos químicos.

• Hierro fundido blanco. Se caracteriza por el hecho de que el carbono en su estructura está casi completamente ligado, estando presente en varios carburos. Es muy fácil de distinguir: cuando se rompe es blanco y brillante, se caracteriza por la mayor dureza, pero al mismo tiempo es extremadamente frágil y puede mecanizarse con gran dificultad.
• Medio blanqueado. En las capas superiores de la fundición es indistinguible del hierro fundido blanco, mientras que su núcleo es gris y contiene una gran cantidad de grafito libre en su estructura. En general, combina las características de ambos tipos. Es bastante duradero, pero al mismo tiempo es mucho más fácil de procesar y las cosas van mucho mejor con la fragilidad.
• Gris. Contiene mucho grafito. Durable, bastante resistente al desgaste, fácil de procesar.

No es casualidad que nos centremos en el grafito. El hecho es que la clasificación de metales y aleaciones en un caso particular depende de su contenido y estructura espacial. En función de estas características se dividen en perlita, ferrita-perlita y ferrita.

El grafito en sí en cada uno de estos puede estar presente en cuatro formas diferentes:

• Si está representado por placas y "pétalos", entonces pertenece a la variedad laminar.
• Si el material contiene inclusiones que en apariencia se parecen a gusanos, entonces estamos hablando de grafito vermicular.
• En consecuencia, varias inclusiones planas y desiguales indican que se trata de una variedad floculante.
• Los elementos esféricos y semiesféricos caracterizan la forma esférica.

¡Pero incluso en este caso la clasificación de metales y aleaciones aún está incompleta! El caso es que estas impurezas, por extraño que parezca, afectan directamente la resistencia del material. Entonces, dependiendo de la forma y la posición espacial de las inclusiones, los hierros fundidos se dividen en las siguientes categorías:

• Si el material contiene inclusiones de grafito laminar, entonces se trata de fundición gris ordinaria (SG).
• Por analogía con el nombre "aditivos", la presencia de partículas vermiculares caracteriza al material vermicular (CVG).
• El hierro fundido maleable (DC) contiene inclusiones en forma de escamas.
• El "relleno" esférico caracteriza al hierro fundido (DC) de alta resistencia.

Hemos presentado a su atención una breve clasificación y propiedades de los metales que pertenecen a la categoría "negro". Como puede ver, a pesar de la idea errónea generalizada, son muy diversos y difieren mucho en su estructura y propiedades físicas. Parecería que el hierro fundido es un material común y corriente, pero... ¡Incluso hay varios tipos completamente diferentes, y algunos de ellos son tan diferentes entre sí como el propio hierro fundido y la chapa de acero!

¡El desperdicio se convierte en ingresos!

¿Existe alguna clasificación? Al fin y al cabo, cada año millones de toneladas de materiales muy diversos acaban en los vertederos. ¿Realmente se envían en masa para fundirlos sin pasar por ningún tipo de clasificación o control? Claro que no. Hay nueve categorías en total:

• 3A. Residuos estándar de metales ferrosos, incluidos los de gran tamaño y especialmente los de gran tamaño. El peso de cada fragmento es de al menos un kilogramo. Como regla general, el espesor de las piezas no supera los seis milímetros.
• 5A. En este caso, la chatarra está sobredimensionada. El espesor de las piezas es de más de seis milímetros.
• 12A. Esta categoría implica una mezcla de las dos variedades descritas anteriormente.
• 17A. Chatarra de hierro fundido, dimensional. El peso de cada pieza es de al menos medio kilogramo, pero no más de 20 kg.
• 19A. Similar a la clase anterior, pero los residuos son de gran tamaño. Además, se permite cierto contenido de fósforo en el material.
• 20A. Chatarra de hierro fundido, la categoría más sobredimensionada. Se permiten piezas que pesen cinco toneladas. Normalmente, esto incluye equipos industriales y militares desmantelados y fuera de servicio. Como puede ver, la clasificación y propiedades de los metales de esta categoría son bastante similares.
• 22A. Y de nuevo, chatarra de hierro fundido de gran tamaño. La diferencia es que en este caso la categoría de residuos incluye equipos de plomería usados ​​y desechados.
• Mezcla. Chatarra mixta. ¡Importante! No se permiten los siguientes tipos de contenidos: alambre metálico, así como piezas galvanizadas.
• Galvanización. Como su nombre lo indica, esto incluye toda la chatarra que contenga fragmentos galvanizados.

Esta fue la clasificación de los metales ferrosos. Y ahora hablaremos de sus “colegas” de color, que desempeñan un papel muy importante en toda la industria y producción modernas.

Metales no ferrosos

Se llama así a todos los demás elementos que tienen una estructura atómica metálica, pero que no pertenecen al hierro y sus derivados. En la literatura de lengua inglesa se puede encontrar el término “metal sin hierro”, que es un concepto sinónimo. ¿Cuál es la clasificación de los metales no ferrosos?

Existen los siguientes grupos, cuya división se basa en varios criterios a la vez: variedades ligeras y pesadas, nobles, dispersas y refractarias, radiactivas y de tierras raras. Muchos de los metales no ferrosos generalmente pertenecen a la categoría de raros, ya que su cantidad total en nuestro planeta es relativamente pequeña.

Se utilizan para la producción de piezas y dispositivos que deben funcionar en condiciones de ambiente agresivo, fricción o, si es necesario (sensores, por ejemplo), tener un alto grado de conductividad térmica o eléctrica. Además, tienen demanda en las industrias militar, espacial y aeronáutica, donde se requiere la máxima resistencia con un peso relativamente bajo.

Tenga en cuenta que la clasificación de los metales pesados ​​es aparte. Sin embargo, no existe como tal, sino que este grupo incluye el cobre, el níquel, el cobalto, así como el zinc, el cadmio, el mercurio y el plomo. De ellos, sólo el Cu y el Zn se utilizan a escala industrial, de los que hablaremos más adelante.

Aluminio y aleaciones a base de él.

Aluminio, el “metal alado”. Hay tres tipos (según el grado de pureza química):

• Estándar más alto (pureza especial) (99,999%).
• Alta pureza.
• Prueba técnica.

Este último tipo se presenta en el mercado en forma de láminas, de distintos perfiles y de alambres de diferentes secciones. Denominado en el comercio como AD0 y AD1. Tenga en cuenta que incluso el aluminio de alta calidad suele contener inclusiones de Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

Aleaciones

¿Cuál es la clasificación de los metales no ferrosos en este caso? En principio, nada complicado. Existir:

• Duraluminios.
• Aviali.

El duraluminio son aleaciones a las que se les añade cobre y magnesio. Además, existen materiales en los que se utilizan cobre y magnesio como aditivos. Las aleaciones también se llaman aleaciones, pero contienen muchos más aditivos. Los principales son el magnesio y el silicio, además del hierro, el cobre e incluso el titanio.

En principio, esta cuestión se analiza con mucho más detalle en la ciencia de los materiales. La clasificación de los metales no termina con el aluminio y sus tipos.

Cobre

Hoy se distinguen (contenido de sustancia pura 97,97%) y especialmente el vacío puro (99,99%). A diferencia de otros metales no ferrosos, las propiedades mecánicas y químicas del cobre se ven muy influenciadas incluso por las impurezas más pequeñas de algunos aditivos.

Aleaciones

Se dividen en dos grandes grupos. Estos materiales, por cierto, son conocidos por la humanidad desde hace miles de años:

• Latón. Este es el nombre del compuesto de cobre y zinc.
• Bronce. Una aleación de cobre que ya no contiene zinc, sino estaño. Sin embargo, también existen bronces que contienen hasta diez aditivos.

Titanio

Este metal es raro y muy caro. Se caracteriza por su bajo peso, increíble resistencia y baja viscosidad. Tenga en cuenta que se divide en varios tipos: VT1-00 (en este material la cantidad de impurezas es ≤ 0,10%), VT1-0 (la cantidad de aditivos ≤ 0,30%). Si la cantidad total de impurezas extrañas es ≤ 0,093%, entonces dicho material se denomina yoduro de titanio en producción.

Aleaciones de titanio

Las aleaciones de este material se dividen en dos tipos: deformables y lineales. Además, existen subtipos especiales: resistente al calor, de mayor plasticidad. También existen variedades endurecidas y no endurecidas (según el tratamiento térmico).

De hecho, hemos revisado completamente la clasificación de metales y aleaciones no ferrosos. Esperamos que el artículo te haya resultado útil.

El concepto de aleación, su clasificación y propiedades.

En ingeniería, todos los materiales metálicos se denominan metales. Estos incluyen metales simples y metales complejos: aleaciones.

Los metales simples constan de un elemento principal y una pequeña cantidad de impurezas de otros elementos. Por ejemplo, el cobre técnicamente puro contiene entre un 0,1 y un 1% de impurezas de plomo, bismuto, antimonio, hierro y otros elementos.

Aleaciones- Son metales complejos, que representan una combinación de algún metal simple (base de aleación) con otros metales o no metales. Por ejemplo, el latón es una aleación de cobre y zinc. Aquí la base de la aleación es el cobre.

Un elemento químico que forma parte de un metal o aleación se llama componente. Además del componente principal que predomina en la aleación, también se introducen componentes de aleación en la aleación para obtener las propiedades requeridas. Por lo tanto, para mejorar las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión del latón, se le añaden aluminio, silicio, hierro, manganeso, estaño, plomo y otros componentes de aleación.

Según el número de componentes, las aleaciones se dividen en dos componentes (dobles), tres componentes (ternarias), etc. Además de los componentes principales y de aleación, la aleación contiene impurezas de otros elementos.

La mayoría de las aleaciones se producen fusionando componentes en estado líquido. Otros métodos de preparación de aleaciones: sinterización, electrólisis, sublimación. En este caso, las sustancias se denominan pseudoaleaciones.

La capacidad de los metales para disolverse entre sí crea buenas condiciones para la producción de una gran cantidad de aleaciones que tienen una amplia variedad de combinaciones de propiedades útiles que los metales simples no tienen.

Las aleaciones son superiores a los metales simples en resistencia, dureza, trabajabilidad, etc. Es por eso que se utilizan en tecnología mucho más que los metales simples. Por ejemplo, el hierro es un metal blando que casi nunca se utiliza en su forma pura. Pero las más utilizadas en tecnología son las aleaciones de hierro y carbono: acero y hierro fundido.

En la etapa actual del desarrollo tecnológico, junto con el aumento en el número de aleaciones y la complicación de su composición, los metales de especial pureza están adquiriendo gran importancia. El contenido del componente principal en dichos metales oscila entre el 99,999 y el 99,999999999%.
y más. Se necesitan metales de especial pureza en la ciencia espacial, la energía nuclear, la electrónica y otras nuevas ramas de la tecnología.

Dependiendo de la naturaleza de la interacción de los componentes, se distinguen las aleaciones:

1) mezclas mecánicas;

2) compuestos químicos;

3) soluciones sólidas.

1) Mezcla mecánica Dos componentes se forman cuando no se disuelven entre sí en estado sólido y no entran en interacción química. Las aleaciones son mezclas mecánicas (por ejemplo, plomo - antimonio, estaño - zinc), son heterogéneas en su estructura y representan una mezcla de cristales de estos componentes. En este caso, los cristales de cada componente de la aleación conservan completamente sus propiedades individuales. Es por eso que las propiedades de tales aleaciones (por ejemplo, resistencia eléctrica, dureza, etc.) se determinan como la media aritmética de las propiedades de ambos componentes.

2) Soluciones sólidas caracterizado por la formación de una red cristalina espacial común por átomos del metal solvente principal y átomos del elemento soluble.
La estructura de tales aleaciones consiste en granos cristalinos homogéneos, como el metal puro. Hay soluciones sólidas sustitucionales y soluciones sólidas intersticiales.

Estas aleaciones incluyen latón, cobre-níquel, hierro-cromo, etc.

Aleaciones: las soluciones sólidas son las más comunes. Sus propiedades difieren de las propiedades de los componentes que los componen. Por ejemplo, la dureza y resistencia eléctrica de las soluciones sólidas es mucho mayor que la de los componentes puros. Debido a su alta ductilidad, se prestan bien a la forja y otros tipos de conformado. Las propiedades de fundición y la maquinabilidad de las soluciones sólidas son bajas.

3) Compuestos químicos, al igual que las soluciones sólidas, son aleaciones homogéneas. Cuando solidifican, se forma una red cristalina completamente nueva, diferente de las redes de los componentes que componen la aleación. Por tanto, las propiedades de un compuesto químico son independientes y no dependen de las propiedades de los componentes. Los compuestos químicos se forman en una proporción cuantitativa estrictamente definida de los componentes fusionados. La composición de la aleación de un compuesto químico se expresa mediante su fórmula química. Estas aleaciones suelen tener alta resistencia eléctrica, alta dureza y baja ductilidad. Por tanto, el compuesto químico de hierro y carbono, la cementita (Fe 3 C), es 10 veces más duro que el hierro puro.

Los seres humanos han utilizado los metales durante muchos milenios. Las eras que definen el desarrollo humano llevan el nombre de los metales: la Edad del Bronce, la Edad del Hierro, la Edad del Hierro Fundido, etc. Ningún producto metálico que nos rodea está compuesto 100% de hierro, cobre, oro u otro metal. Cada uno contiene aditivos introducidos deliberadamente por una persona e impurezas nocivas introducidas contra la voluntad de una persona.

El metal absolutamente puro sólo se puede obtener en un laboratorio espacial. Todos los demás metales en la vida real son aleaciones: compuestos sólidos de dos o más metales (y no metales), obtenidos intencionalmente en el proceso de producción metalúrgica.

Clasificación

Los metalúrgicos clasifican las aleaciones metálicas según varios criterios:

Los metales y aleaciones a base de ellos tienen diferentes características físicas y químicas.

El metal que tiene la mayor fracción de masa se llama base.

Propiedades de las aleaciones

Las propiedades que poseen las aleaciones metálicas se dividen en:

Para expresar cuantitativamente estas propiedades se introducen constantes y cantidades físicas especiales, como el límite elástico, el módulo de Hooke, el coeficiente de viscosidad y otros.

Principales tipos de aleaciones.

Los tipos más numerosos de aleaciones metálicas se fabrican a base de hierro. Se trata de aceros, fundiciones y ferritas.

El acero es una sustancia a base de hierro que contiene no más de un 2,4% de carbono, utilizada para la fabricación de piezas y carcasas para instalaciones industriales y electrodomésticos, transporte acuático, terrestre y aéreo, herramientas y dispositivos. Los aceros tienen una amplia gama de propiedades. Los más comunes son la fuerza y ​​la elasticidad. Las características individuales de los grados de acero individuales están determinadas por la composición de los aditivos de aleación introducidos durante la fundición. Como aditivos se utiliza la mitad de la tabla periódica, tanto metales como no metales. Los más comunes son el cromo, vanadio, níquel, boro, manganeso y fósforo.

Si el contenido de carbono es superior al 2,4%, dicha sustancia se denomina hierro fundido. El hierro fundido es más frágil que el acero. Se utilizan donde es necesario soportar grandes cargas estáticas con pequeñas dinámicas. El hierro fundido se utiliza en la producción de marcos para grandes máquinas herramienta y equipos tecnológicos, bases para mesas de trabajo y en la fundición de vallas, rejas y elementos decorativos. En el siglo XIX y principios del XX, el hierro fundido se utilizó ampliamente en estructuras de construcción. Los puentes de hierro fundido han sobrevivido hasta el día de hoy en Inglaterra.

Las sustancias con un alto contenido de carbono y con propiedades magnéticas pronunciadas se denominan ferritas. Se utilizan en la producción de transformadores e inductores.

Las aleaciones metálicas a base de cobre que contienen entre un 5 y un 45% de zinc se denominan comúnmente latones. El latón es ligeramente susceptible a la corrosión y se utiliza ampliamente como material estructural en la ingeniería mecánica.

Si agregas estaño al cobre en lugar de zinc, obtienes bronce. Esta es quizás la primera aleación obtenida deliberadamente por nuestros antepasados ​​hace varios miles de años. El bronce es mucho más fuerte que el estaño y el cobre y ocupa el segundo lugar en resistencia después del acero bien forjado.

Las sustancias a base de plomo se utilizan ampliamente para soldar cables y tuberías, así como en productos electroquímicos, principalmente baterías y acumuladores.

Los materiales de dos componentes a base de aluminio, que contienen silicio, magnesio o cobre, se caracterizan por un peso específico bajo y una alta maquinabilidad. Se utilizan en las industrias de motores, aeroespacial y de componentes y electrodomésticos eléctricos.

Aleaciones de zinc

Las aleaciones a base de zinc se caracterizan por tener bajos puntos de fusión, resistencia a la corrosión y excelente maquinabilidad. Se utilizan en la construcción de máquinas, en la producción de ordenadores y electrodomésticos y en la industria editorial. Las buenas propiedades antifricción permiten el uso de aleaciones de zinc para semicojinetes.

Aleaciones de titanio

El titanio no es el metal más asequible, es difícil de producir y de procesar. Estas deficiencias se compensan con las propiedades únicas de las aleaciones de titanio: alta resistencia, bajo peso específico, resistencia a altas temperaturas y ambientes agresivos. Estos materiales son difíciles de mecanizar, pero sus propiedades pueden mejorarse mediante tratamiento térmico.

La aleación con aluminio y pequeñas cantidades de otros metales aumenta la resistencia y la resistencia al calor. Para mejorar la resistencia al desgaste, se agrega nitrógeno al material o se cementa.

Las aleaciones metálicas a base de titanio se utilizan en las siguientes áreas:

1. 1. • aeroespacial;
      • químico;
      • atómico;
      • criogénico;
      • construcción naval;
      • prótesis.

Aleaciones de aluminio

Si la primera mitad del siglo XX fue el siglo del acero, la segunda fue llamada con razón el siglo del aluminio.

Es difícil nombrar una rama de la vida humana en la que no se encuentren productos o piezas de este metal ligero.

Las aleaciones de aluminio se dividen en:

1. 1. • Fundición (con silicio). Se utiliza para producir piezas fundidas convencionales.
      • Para moldeo por inyección (con manganeso).
      • Mayor resistencia, con capacidad de autoendurecimiento (con cobre).

Principales ventajas de los compuestos de aluminio:

1. 1. • Disponibilidad.
      • Gravedad específica baja.
      • Durabilidad.
      • Resistencia al frío.
      • Buena maquinabilidad.
      • Conductividad eléctrica.

La principal desventaja de los materiales de aleación es la baja resistencia al calor. Al alcanzar los 175°C se produce un fuerte deterioro de las propiedades mecánicas.

Otro ámbito de aplicación es la producción de armas. Las sustancias a base de aluminio no producen chispas en caso de fuerte fricción y colisión. Se utilizan para producir armaduras ligeras para equipos militares voladores y con ruedas.

Los materiales de aleación de aluminio se utilizan ampliamente en ingeniería eléctrica y electrónica. La alta conductividad y la muy baja magnetización los hacen ideales para la producción de carcasas para diversos dispositivos de radio y comunicaciones, computadoras y teléfonos inteligentes.

La presencia de incluso una pequeña proporción de hierro aumenta significativamente la resistencia del material, pero también reduce su resistencia a la corrosión y su ductilidad. Se llega a un compromiso en el contenido de hierro dependiendo de los requisitos del material. El efecto negativo del hierro se compensa añadiendo metales como cobalto, manganeso o cromo a la composición de la aleación.

Los materiales a base de magnesio compiten con las aleaciones de aluminio, pero debido a su mayor precio sólo se utilizan en los productos más críticos.

Aleaciones de cobre

Normalmente, las aleaciones de cobre se refieren a varios grados de latón. Con un contenido de zinc del 5 al 45 %, el latón se considera rojo (tombac), y con un contenido de zinc del 20 al 35 %, se considera amarillo.

Gracias a su excelente maquinabilidad mediante corte, fundición y estampación, el latón es un material ideal para la fabricación de piezas pequeñas que requieren una alta precisión. Los engranajes de muchos cronómetros suizos famosos están hechos de latón.

El latón es una mezcla de cobre y zinc.

Una aleación poco conocida de cobre y silicio se llama bronce al silicio. Es muy duradero. Según algunas fuentes, los legendarios espartanos forjaron sus espadas con bronce al silicio. Si se añade fósforo en lugar de silicio, se obtiene un material excelente para la producción de membranas y ballestas.

Aleaciones duras

Se trata de materiales a base de hierro resistentes al desgaste y muy duros, que también conservan sus propiedades a altas temperaturas de hasta 1100 o C.

Como aditivo principal se utilizan carburos de cromo, titanio y tungsteno, como aditivos auxiliares níquel, cobalto, rubidio, rutenio o molibdeno.

Las principales áreas de aplicación son:

1. 1. • Herramientas de corte (fresas, taladros, machos, matrices, cortadores, etc.).
      • Herramientas y equipos de medición (reglas, escuadras, calibradores; superficies de trabajo de especial uniformidad y estabilidad).
      • Sellos, troqueles y punzones.
      • Rollos de laminadoras y máquinas de papel.
      • Equipos de minería (trituradoras, cortadoras, cucharones de excavadora).
      • Piezas y conjuntos de reactores nucleares y químicos.
      • Piezas de vehículos muy cargadas, equipos industriales y estructuras de edificios únicas, como la Torre Burj en Dubai.

Existen otras áreas de aplicación de las sustancias de carburo.