4. Modificación de las propiedades de los metales: Aleaciones
La industria precisa materiales con propiedades muy específicas y, por supuesto, con el menor coste posible.
En general estas propiedades no son capaces de aportarlas los materiales simples, por lo que es preciso que se sometan a determinados procesos con el fin de mejorar estas características. Uno de estos procesos consiste en alearlos.
Importante
Una aleación es una mezcla homogénea de un metal en estado fundido con, al menos, otro elemento, que puede ser metálico o no, obteniendo un producto final que presenta características metálicas.
Las aleaciones se realizan fundiendo los diversos metales en un crisol y dejando luego solidificar, lentamente, la solución líquida. Se obtiene un material con una estructura granular cristalina formada por diferentes microconstituyentes como son:
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Cristales simples o de componentes puros. Cristalizan separadamente y cada cristal contiene un solo componente.
Imagen 36. Wikipedia. Creative Commons.
Es el caso de la aleación llamada eutéctica, que es una mezcla íntima de cristales formada cada uno de ellos de un solo componente puro.
Estas aleaciones son de poca aplicación práctica debido a sus malas propiedades mecánicas pero son las que tienen la temperatura de fusión más baja, por lo que se emplean casi exclusivamente para la soldadura blanda.
El ejemplo típico lo constituye la aleación plomo-estaño, empleada en la soldadura de componentes electrónicos.
- Cristales de elementos compuestos. Están formados por compuestos químicos de los componentes que forman la aleación, y no es posible distinguir separadamente los componentes originales.
Un ejemplo es la cementita (Fe3C) que aporta dureza a los aceros que la contienen.
- Cristales de solución sólida. Formados por una solución sólida de los componentes puros o por uno de ellos y un compuesto químico de ambos.
Se forman debido a la solubilidad de los componentes en el estado sólido.
Pueden ser soluciones sólidas por inserción, cuando los átomos de soluto ocupan los huecos dejados por los átomos de disolvente, o soluciones sólidas por sustitución, cuando los átomos de soluto sustituyen en las redes de átomos de disolvente a algunos de estos átomos.
Cuando los cristales de solución sólida se forman con enfriamiento muy lento, tienen estructuras muy homogéneas y muy buenas propiedades mecánicas para ser empleados en la construcción de elementos de máquinas.
Importante
Las propiedades de las aleaciones dependen de su composición y del tamaño, forma y distribución de sus fases o microconstituyentes.
La adición de un componente aunque sea en muy pequeñas proporciones, incluso menos de 1% pueden modificar enormemente las propiedades de dicha aleación.
En comparación con los metales puros, las aleaciones presentan algunas ventajas:
- Mayor dureza y resistencia a la tracción.
- Menor temperatura de fusión, por lo menos de uno de sus componentes.
Pero también algunos inconvenientes:
- Son menores la ductilidad, la tenacidad y la conductividad térmica y eléctrica.
El estudio de las aleaciones se hace a través de los diagramas de fase.
Los diagramas de fases son la forma de representar gráficamente la aleación y en ellos se observan las fases que están presentes en una aleación a diversas temperaturas y composiciones, siempre que se hayan obtenido en condiciones de enfriamiento o calentamiento lento.
Aunque los diagramas de fase se estudian detenidamente en Tecnología Industrial II, adelantar que en el diagrama de fases que tenemos de ejemplo se observan tres zonas:
- La monofásica L, donde solamente existe líquido.
- La zona monofásica a, donde solamente existe sólido.
- La zona bifásica L+a, donde coexisten las dos fases. En esta zona, las composiciones químicas de cada una de las fases se indica mediante la intersección de la isoterma con la línea de límite de fase. La fracción en peso de cada fase en una región bifásica puede determinarse utilizando la regla de la palanca a lo largo de una isoterma a una temperatura determinada.
AV - Pregunta de Elección MúltipleLas aleaciones:
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Son la mezcla de dos materiales cualquiera.
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Son la mezcla de dos metales.
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Son la mezcla de dos metales, pero puede haber algún otro elemento más.
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Las propiedades de las aleaciones dependen de:
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La composición de la aleación.
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La proporción de los elementos que mezclamos y de las características de sus fases.
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La composición de la aleación y del tamaño de sus fases.
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Las aleaciones se realizan para:
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Mejorar las propiedades de los materiales de partida.
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Mejorar las propiedades tecnológicas de los materiales de partida.
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Mejorar algunas propiedades de los materiales de partida.
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