¡Descarga Materials no fèrrics y más Apuntes en PDF de Tecnología de Materiales solo en Docsity!
Materials metàlics no fèrrics
Materials metàl·lics no fèrrics.
Els metalls no fèrrics són aquells en la composició no es troba el ferro. Els materials fèrrics són, en general, les més emprats pel seu baix cost, la facilitat de la seva obtenció, la seva elevada resistència mecànica, etc., però en ocasions els requeriments tècnics en determinades aplicacions industrials obliguen a recórrer a altres materials com són els metalls no fèrrics, amb altres característiques interessants com un menor punt de fusió, menor resistivitat o major resistència a la corrosió. En general els metalls no fèrrics són tous i presenten una reduïda resistència mecànica, per la qual cosa se solen aliar per modificar aquestes i altres propietats. Els materials metàl·lics no fèrrics es poden classificar d'acord a la seva densitat a: Pesats, si la seva densitat és major de 500 kg / m3. S'inclouen: Plom Cobalt Coure Estany Zinc Crom Níquel Wolframio Lleugers, si la seva densitat està compresa entre 200 i 500 kg /m3: Titani Alumini Ultralleugers, si la seva densitat és menor de 200 kg / m3: Magnesi Pesats. Coure (Cu) i aliatges El coure és un metall de color vermell brillant, molt dúctil (s'obtenen fils molt fins) i mal·leable (poden formar làmines fins d' 0,02 mm de gruix), amb elevada conductivitat elèctrica i tèrmica, i molt resistent a la corrosió.
Al llarg de la història, el coure s'ha utilitzat per fabricar armes, eines, monedes, estris de cuina, gerres i objectes ornamentals. Actualment, a causa de la seva extraordinària conductivitat elèctrica (només superada per la plata), i la seva ductilitat (es pot transformar en cables de qualsevol diàmetre) el seu ús més estès es dóna en la indústria elèctrica; per la seva conductivitat tèrmica, s'empra en calderes, i estris de cuina, i també s'empra en construcció en forma de planxes per cobrir sostres, canalitzacions de gas i aigua, etc. Les seves propietats són: Densitat: 890 kg /m3. Punt de fusió: 1083 ºC. Resistència a la tracció varia d'uns 20 Kg /mm2 fins a 40 Kg /mm Allargament: 20%. Mòdul d'elasticitat: 120GPa. Els aliatges de coure amb altres metalls no fèrrics posseeixen millors propietats mecàniques, són molt més dures que el metall pur, presenten una major resistència a la tracció, gran resistència a la corrosió i fàcil mecanització, encara que perden conductivitat elèctrica i calorífica. Les més conegudes són: Bronze: són aliatges de coure i estany, augmentant la duresa amb el% d'estany. Es fan servir en fabricació de campanes, engranatges, escultures, cables elèctrics, etc. Llautó: són aliatges de coure i zinc, amb un màxim d'aquest d'el 50% ja que a partir d'aquest percentatge aliatges resulten fràgils. S'empra en cargols, aixetes, claus i vàlvules per a gas i aigua, canalitzacions, frontisses, etc. Cuproalumini (coure i alumini): hèlixs de vaixell, turbines, etc. Alpaca (coure més níquel i zinc): joieria barata, coberts, etc. Cuproníquel (coure més níquel): monedes, contactes elèctrics, etc. La designació numèrica dels aliatges de coure (bronzes i llautons) segons UNE-37-103- 78 es realitza assignant la lletra majúscula C seguida d'un guió-quatre xifres numèriques.
Una de les aplicacions més importants de l'estany és la fabricació de llauna, que consisteix en recobrir una xapa d'acer amb capes molt fines d'estany, protegint l'acer de l'oxidació. S'empra també com a recobriment del coure per evitar que es cobreixi de "verdet". I al no ser tòxic, és també molt emprat en la indústria de l'alimentació. Zinc (Zn) i aliatges El zinc és un metall de color blanc blavós, molt resistent a la corrosió en l'aire i en l'aigua (no és atacat per l'aire sec, però en aire humit s'oxida, cobrint-se amb una pel·lícula carbonada que el protegeix d'una posterior corrosió), i molt poc resistent a l'atac d'àcids i sals. És fràgil i trencadís a temperatura ambient, però es torna mal·leable entre els 120 i els 150 ° C, de manera que es lamina fàcilment en rodets calents; a partir dels 205 ºC es torna una altra vegada fràgil. Té el major coeficient de dilatació tèrmica de tots els metalls. El metall pur s'usa principalment com a recobriment per produir acer galvanitzat (protegint l'acer contra l'oxidació), en les plaques de les piles elèctriques seques, i en les foses a encuny. S'usa com a pigment en pintura d'exteriors, per les seves propietats antioxidants, així com a element de farciment en llantes de goma i com pomada antisèptica en medicina, també per a la fabricació de recipients, o de planxes per a cobertes de teulades. Les seves propietats són: Densitat: 713 kg /m3. Punt de fusió: 419 ° C. Resistència a la tracció oscil·la entre 3 i 20 Kg /mm2 segons siguin peces modelades (foses) o forjades. Allargament: 20%. Entre els aliatges dezinc,destaquen: Llautons, per ser més barat el Zn que l'Sn, en moltes aplicacions els llautons substitueixen els bronzes. Aliat amb alumini, coure i magnesi, dóna lloc a un aliatge, Zamak, molt emprada en l'obtenció de peces de gran precisió i qualitat que no requereixen mecanitzats posteriors.
Plom (Pb) i els seus aliatges El plom és un metall de color gris-blanc, molt brillant quan està acabat de tallar. Molt tou, mal·leable i dúctil, amb baixa resistència a la tracció i escassa conductivitat, tant tèrmica com elèctrica. S'oxida amb facilitat, formant una capa de carbonat bàsic que el s'autoprotegeix. Amb l'aigua reacciona formant compostos solubles verinosos. El plom s'empra en la fabricació de plaques de bateries i acumuladors, i també industrialment en les xarxes de canonades de desguassos. Així mateix, a causa de la seva elevada densitat i propietats nuclears, s'usa com a blindatge protector o element impermeable de materials radioactius i de raigs X. L'òxid de plom s'empra per a l'obtenció de pintures anticorrosives, com el mini. Les seves propietats són: Densitat: 1134 kg /m3. Punt de fusió: 327 ºC. Resistència a la tracció: 2 kg /mm Allargament: 50%. Mòdul d'elasticitat: 17GPa. Entre els aliatges de plom destaquen les soldadures blanques, a força de plom i estany emprat com a material d'aportació. Níquel (Ni) i els seus aliatges El níquel té un color platejat brillant i es pot polir molt fàcilment. És molt tenaç, magnètic fins als 352ºC (l'atreu un imant com si fos un producte ferrós) i té una extraordinària resistència a l'oxidació i corrosió de productes químics. Les seves propietats són: Densitat: 8850 kg /m3. Punt de fusió: 1450 ºC. Resistència a la tracció d'entre 50 i 100 Kg /mm2 segons estigui fos o laminat. Allargament: 50%. Mòdul d'elasticitat: 200 GPa. El níquel pur s'empra per a la fabricació d'instruments de cirurgia, de física, d'indústria química, bateries, recobriments per de metalls per electròlisi, etc. Formant part d'aliatges s'utilitza per a la fabricació d'acers inoxidables, de bronzes a l'níquel (alpaques), etc. Wolframi (W) i els seus aliatges El wolframi o tungstè és un metall de color gris acerat, molt dur i molt dens. En la seva manera natural (es troba en forma d'òxid i de sals en certs minerals, encara que escàs) és fràgil i difícil de treballar però en estat pur es treballa amb facilitat. Té el punt de fusió més alt de tots els metalls, el punt de ebulllició més alt de tots els elements coneguts, i la major resistència a la tracció.
L'alumini s'utilitza normalment aliat amb altres metalls, com el plom, el manganès, zinc, coure, magnesi, etc., a fi de millorar la seva duresa i resistència, formant les anomenades aliatges lleugers, encara que també es comercialitza en estat pur. Les seves propietats són: Densitat: 2700 kg /m3. Punt de fusió: 657 ºC. Resistència a la tracció d'entre 10 i 20 Kg /mm2 depenent de si està fos o recuit, valor que es duplica si està laminat en fred (agre). Aquesta resistència decreix ràpidament si augmenta la temperatura, a 300 ° C la seva resistència disminueix a un terç aproximadament i a 500 ° C a un dècim del seu valor en fred. Allargament: 50%. Taules de qualitats d'alumini Catàleg d'aluminis industrials Alu-Stock Titani (Ti) i els seus aliatges De color blanc platejat, es troba en abundància en la naturalesa, ja que és un dels components de gairebé totes les roques d'origen volcànic que contenen ferro. És molt mal·leable i dúctil en calent, i resisteix l'oxidació i la corrosió millor que l'acer inoxidable, i convenientment aliat, les seves propietats mecàniques són similars, i fins i tot superiors, a les de l'acer, amb l'avantatge que les conserva fins als 400 ° C. És el metall industrial de millor resistència específica (relació resistència mecànica / pes). Les seves propietats són: Densitat: 445 kg /dm3. Punt de fusió: 1800 ºC. Resistència a la tracció: 100-140 Kg /mm Allargament: 5%. Mòdul d'elasticitat: 114GPa Per la seva baixa densitat i els seus excel·lents prestacions mecàniques, s'empra per a estructures i components aeronàutics (portes d'incendis, el fusellatge, els components de
l'tren d'aterratge, etc.) i aeroespacials (coets, míssils, transbordadors espacials, satèl·lits de comunicacions, etc.), per a la fabricació d'eines de tall (nitrat de titani), quadres de bicicletes de carreres, aletes per turbines (carbur de titani), pintures antioxidants (en forma d'òxid i polvoritzat), etc. S'utilitza també, per la seva elevada resistència a la corrosió, en intercanviadors de calor, canonades, reactors, bombes i vàlvules per a indústries químiques i petroquímiques. A més, és eficaç com a base de peces dentals i en la unió d'ossos en cirurgia, així com en articulacions ja que tal incrustació de titani no provoca rebuig algun i, passat algun temps, es produeix una soldadura de manera natural. Les principals aliatges de el titani són amb alumini, crom, vanadi o molibdè, a fi de millorar les propietats físiques. Els aliatges de titani no es poden treballar mitjançant l'arrencada de ferritja, excepte utilitzant velocitats de tall molt baixes i aplicant refrigeració abundant.
Ultralleugers.
Magnesi (Mg) i els seus aliatges Es tracta d'un metall de color i brillantor semblants als de la plata. És mal·leable, poc dúctil, poc tenaç, i més lleuger i tan resistent com l'alumini. En estat líquid o en pols és molt inflamable. És inalterable en aire sec, però poc resistent a la corrosió en atmosferes humides. Les seves propietats són: Densitat: 174 kg /m3.
