Cuproaluminios

INTRODUCCION

Debido al interés industrial de disponer de aleaciones con mejores propiedades mecánicas, es necesario que el ingeniero metalúrgico reconozca las aleaciones de bronce al aluminio como una fuente elemental para satisfacer las necesidades que estas requieren.

Mediante la practica se establecerán las condiciones necesarias para verificar y determinar algunas de las propiedades y a su vez la forma de como a través del cambio de composiciones químicas la microestructura de estas aleaciones cambia, su cantidad, distribución y las fases presentes.

Para ello se seleccionaron dos aleaciones, a tipo experimental y se sometieron a una serie de ensayos. En este informe se presentan y discuten los resultados obtenidos.

MARCO CONCEPTUAL

Cuproaluminios o Bronces al aluminio: Son aleaciones de cobre y aluminio, con 5-11% de Al. Algunos tipos contienen también hierro, silicio, níquel o manganeso que pueden ser añadidos con frecuencia así:

(Fe) de 0,5 a 5% el cual aumenta la resistencia, la dureza y hace un refinamiento de grano, y homogeniza la estructura.

(Ni) hasta el 5% teniendo el mismo efecto del Fe pero sin ser tan efectivo, mejora la resistencia a la corrosión.

(Mn) hasta el 1.5%, el cual suministra constancia de volumen en la fundición por combinarse con los gases, mejora la resistencia al agua de mar y aumenta el límite de elasticidad.

(Si) hasta el 2% mejora la maquinabilidad.

Las principales ventajas de los cuproaluminios son las siguientes:

Son maleables en frío cuando el contenido de aluminio es inferior al 8% y en caliente cuando es superior a esta cantidad.

Son soldables, bien entre sí, bien a otros metales, especialmente al acero.

Presentan notable resistencia a la corrosión en muchos medios, sobretodo en agua de mar y en agua ácidas.

Son prácticamente insensibles a los fenómenos de corrosión intergranular.

Son amagnéticos, con excepción de las aleaciones con alto contenido de hierro y de manganeso.

Por pulido adquieren un bonito color dorado.

Sus características mecánicas son elevadas, y las conservan a muy bajas temperaturas.

Presentan excelente resistencia a la oxidación y buenas propiedades mecánicas en caliente, lo que permite utilizarlos a temperaturas moderadamente altas.

CLASIFICACIÓN

Básicamente son dos tipos, aquellos que responden a los tratamientos térmicos y aquellos que no lo hacen. Los primeros por lo general incrementan la resistencia y la dureza con dichos tratamientos. La práctica de fundición de esos dos tipos de cuproaluminios es básicamente la misma y no podría hacerse una distinción para manifestarlas. Se cree conveniente dar una clasificación de los diferentes tipos de cuproaluminios existentes basándose en los constituyentes que entran en la estructura de estas aleaciones por lo que se pueden dividir en cuatro grupos:

Monofásicos binarios: Formados por la fase α y en cuya composición no entran más que cobre y el aluminio. En la práctica suelen tener de 4 a 8% de aluminio. Son aleaciones de gran utilidad, su resistencia mecánica no es tan alta pero su resistencia a la corrosión y al desgaste es elevada, tiene alta capacidad de deformación, son resistentes a la cavitación y son fácilmente soldables.

Monofásicos complejos: Son los formados únicamente por la fase α, pero que además del cobre y aluminio entra en su composición otro elemento.

Bifásicos o polifásicos binarios: Compuestos por Cu y Al entre 8 y 11% pero que en su estructura existen las fases α+β, pudiendo en determinadas circunstancias aparecer las fases γ2 + β.

Polifásicos complejos: Además del Cu y del Al, entran otros elementos a formar parte de su composición (tales como Fe y Ni y en su estructura existe un constituyente κ rico en hierro).

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN QUÍMICA

Los óxidos de aluminio, de cobre y aún los de níquel, cuando recubren estas aleaciones con una capa delgada las protege de corrosiones debido a la gran estabilidad que presentan. Además, como estas aleaciones son muy homogéneas, no presentan corrosión intergranular porque poco están sujetas a precipitaciones y segregaciones en la unión de los granos. En cambio su resistencia al agua del mar es muy buena haciendo que estas aleaciones, desde hace mucho tiempo, se utilicen en la industria naval y petroquímica.

Algunas sales de Fe, Cu, Mg, atacan químicamente la aleación haciendo desaconsejable su uso en presencia de ellas, tampoco es aconsejable usarlos para conservar productos alimenticios, porque les da cierta coloración haciéndolos inservibles.

El comportamiento de estas aleaciones en agua dulce es excelente, las pérdidas de peso debido a la cavitación y a la erosión son bajas en comparación con otras aleaciones. La corrosión electroquímica de estas aleaciones con otros metales es otro campo de aplicación. Las aleaciones base cobre son las únicas que pueden sustituir al acero en cuanto a la resistencia al desgaste se refiere. Cuando se tienen dos superficies en contacto hay desprendimiento de partículas que aceleran el desgaste; los cuproaluminios debido a su resistencia a la cizalla y a su dureza, disminuyen la formación de dichas partículas.

A LA TEMPERATURA

Cuando se necesitan piezas que trabajen con aire o vapor a temperaturas moderadas se recurre a los cuproaluminios, puesto que mantienen a temperatura desde 350 a 4000C una buena parte de sus características mecánicas unidas a su resistencia a la corrosión y oxidación. En cuanto al comportamiento de estas aleaciones a temperaturas inferiores a 00C se dice que es buena utilizándose por consiguiente en industrias tales como las dedicadas a obtenciones de gases en estado líquido, en donde se alcanzan temperaturas de -1820C.

MODO DE SOLIDIFICACION

. Los cuproaluminios pertenecen al grupo 1 que son aleaciones que solidifican en capa delgada o gruesa, con frente continuo de solidificación conocida generalmente como solidificación exógena, en la cual la alimentación es intercristalina y se lleva a cabo por el flujo del líquido.

Los cuproaluminios solidifican en capa delgada (debido a que el intervalo de solidificación del Cuproaluminio es muy pequeño) y frente continuo, lo cual hace que presenten un rechupe axial, esto se debe a que en este caso

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