La Metalurgia, Las Aleaciones Y La Corrosión

CIENCIAS

Lección 26, 27 y 28:

La Metalurgia, las Aleaciones y la corrosión

La Metalurgia

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos hasta los no metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos vinculados así como su control contra la corrosión. Además de relacionarse con la industria metalúrgica.

¿En qué consiste?

La metalurgia implica varios pasos:

1. explotación de las minas.

2. concentración de la mena o su preparación por algún otro medio para el tratamiento posterior.

3. reducción del mineral para obtener el metal libre.

4. refinación o purificación del metal.

5. mezclado del metal con otros elementos para modificar sus propiedades. Este último proceso produce una aleación, es decir, un material metálico compuesto de dos o más elementos.

Metales más usados en la metalurgia

• Cobre

• Hierro

• Aluminio

• Estaño

• Plata

• Plomo

Propiedades físicas de los metales

Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroismo.

Otras propiedades serían:

• densidad: relación entre la masa del volumen de un cuerpo y la masa del mismo volumen de agua.

• estado físico: todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el Hg.

• brillo: reflejan la luz.

• maleabilidad: capacidad de los metales de hacerse láminas.

• ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos.

• tenacidad: resistencia que presentan los metales a romperse por tracción.

• conductividad: son buenos conductores de electricidad y calor.

Las Aleaciones

Una aleación es una mezcla homogénea, de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal.

Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos: hierro, aluminio, cobre, plomo. Pueden tener algunos elementos no metálicos, como: Fósforo, carbono, silicio, azufre. Para su fabricación se mezclan llevándolos a temperaturas tales que sus componentes se fundan.

Clasificación

Por su composición

Tiene en cuenta el elemento que se halla en mayor proporción (aleaciones férricas aleaciones base cobre, etc.) Cuando los aleantes no tienen carácter metálico suelen hallarse en muy pequeña proporción, mientras que si únicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares.

Por el número de elementos

Se pueden distinguir aleaciones binarias como el cuproníquel, ternarias (alpaca)... Hay aleaciones en las que intervienen un elevado número de elementos químicos, si bien en pequeñas cantidades.

Por su estructura

Sustitucional

Intersticial "sustitución derivada de otra red".

Por su peso

Las aleaciones ligeras contienen como elemento principal el aluminio o el magnesio.

Propiedades

Las aleaciones presentan brillo metálico y alta conductibilidad eléctrica y térmica, aunque usualmente menor que los metales puros. Las propiedades físicas y químicas son, en general, similares a la de los metales, sin embargo las propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad etc. pueden ser muy diferentes, de ahí el interés que despiertan estos materiales, que pueden tener los componentes de forma aislada.

Las aleaciones no tienen una temperatura de fusión única, dependiendo de la concentración, cada metal puro funde a una temperatura, coexistiendo simultáneamente la fase líquida y fase sólida como se puede apreciar en los diagramas de fase. Hay ciertas concentraciones específicas de cada aleación para las cuales la temperatura de fusión se unifica. Esa concentración y la aleación obtenida reciben el nombre de eutéctica, y presenta un punto de fusión más bajo que los puntos de fusión de los componentes. Preparación

Históricamente, la mayoría de las aleaciones se preparaban mezclando los materiales fundidos. Más recientemente, la pulvimetalurgia ha alcanzado gran importancia en la preparación de aleaciones con características especiales. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusión. El resultado es una aleación sólida y homogénea. Los productos hechos en serie pueden prepararse por esta técnica abaratando mucho su costo. Entre las aleaciones que pueden obtenerse por pulvimetalurgia están los cermets. Estas aleaciones de metal y carbono (carburos), boro (boruros), oxígeno (óxidos), silicio (siliciuros) y nitrógeno (nitruros) combinan las ventajas del compuesto cerámico, estabilidad y resistencia a las temperaturas elevadas y a la oxidación, con las ventajas del metal, ductilidad y resistencia a los golpes. Otra técnica de aleación es la implantación de ion, que ha sido adaptada de los procesos utilizados para fabricar chips de ordenadores o computadoras. Sobre los metales colocados en una cámara de vacío, se disparan haces de iones de carbono, nitrógeno y otros elementos para producir una capa de aleación fina y resistente sobre la superficie del metal. Bombardeando titanio con nitrógeno, por ejemplo, se puede producir una aleación idónea para los implantes de prótesis.

La plata fina, el oro de 58 quilates, el oro blanco y el platino iridiado son aleaciones de metales preciosos. La aleación antifricción, el latón, el bronce, el metal Dow, la plata alemana, el bronce de torpedo, el monel, el peltre y la soldadura son aleaciones de metales menos preciosos. Debido a sus impurezas, el aluminio comercial es en realidad una aleación. Las aleaciones de mercurio con otros metales se llaman amalgamas.

Aleaciones más comunes utilizadas en la industria

Las aleaciones más comunes utilizadas en la industria son:

• Acero

• Alnico

• Alpaca

• Bronce

• Constantán

• Cuproníquel

• Magal

• Magnam

• Magzinc

• Nicrom

• Nitinol

• Oro blanco (electro)

• Peltre

• Plata de ley

• Zamak

• Latón o Cuzin

• Pilin

La corrosión

La corrosión se define como el deterioro de un material a

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