Podcast
Questions and Answers
¿Qué propiedades caracterizan a los metales?
¿Qué propiedades caracterizan a los metales?
Ductilidad, maleabilidad, lustre, y conductividad eléctrica y térmica elevadas.
¿Cuál de las siguientes es una categoría de aleaciones?
¿Cuál de las siguientes es una categoría de aleaciones?
Los metales no pueden ser aleados.
Los metales no pueden ser aleados.
False
El hierro con un contenido de carbono entre 0.02% y 2.1% se denomina ______.
El hierro con un contenido de carbono entre 0.02% y 2.1% se denomina ______.
Signup and view all the answers
¿Qué aleación se forma cuando el carbono se disuelve en hierro?
¿Qué aleación se forma cuando el carbono se disuelve en hierro?
Signup and view all the answers
¿Cuál es el principal metal ferroso utilizado en ingeniería?
¿Cuál es el principal metal ferroso utilizado en ingeniería?
Signup and view all the answers
¿Qué elemento se utiliza comúnmente junto con la hematita para producir hierro?
¿Qué elemento se utiliza comúnmente junto con la hematita para producir hierro?
Signup and view all the answers
El proceso de fabricación del acero no requiere control de las impurezas.
El proceso de fabricación del acero no requiere control de las impurezas.
Signup and view all the answers
El ____ es el tipo de horno que produce alrededor del 70% del acero de Estados Unidos.
El ____ es el tipo de horno que produce alrededor del 70% del acero de Estados Unidos.
Signup and view all the answers
¿Qué aleación se clasifica como hierro colado?
¿Qué aleación se clasifica como hierro colado?
Signup and view all the answers
¿Qué representa el término 'diagrama de fase'?
¿Qué representa el término 'diagrama de fase'?
Signup and view all the answers
¿Qué se carga en un horno de arco eléctrico junto con ingredientes de aleación y caliza?
¿Qué se carga en un horno de arco eléctrico junto con ingredientes de aleación y caliza?
Signup and view all the answers
¿Cuál es la capacidad típica de un horno de arco eléctrico?
¿Cuál es la capacidad típica de un horno de arco eléctrico?
Signup and view all the answers
Los hornos de arco eléctrico son más económicos que los hornos BOF.
Los hornos de arco eléctrico son más económicos que los hornos BOF.
Signup and view all the answers
¿Qué porcentaje de carbono puede tener el acero?
¿Qué porcentaje de carbono puede tener el acero?
Signup and view all the answers
¿Cuáles son las categorías de acero según su composición?
¿Cuáles son las categorías de acero según su composición?
Signup and view all the answers
Los aceros de baja aleación contienen elementos adicionales en qué porcentaje?
Los aceros de baja aleación contienen elementos adicionales en qué porcentaje?
Signup and view all the answers
¿Cuál es el principal elemento en los aceros inoxidables?
¿Cuál es el principal elemento en los aceros inoxidables?
Signup and view all the answers
¿Qué son los aceros para herramientas?
¿Qué son los aceros para herramientas?
Signup and view all the answers
El hierro colado es una aleación de hierro con un contenido de carbono entre 2.1% y 4%.
El hierro colado es una aleación de hierro con un contenido de carbono entre 2.1% y 4%.
Signup and view all the answers
¿Cuál es una propiedad del hierro colado gris?
¿Cuál es una propiedad del hierro colado gris?
Signup and view all the answers
Los aceros inoxidables presentan una combinación de resistencia y ________.
Los aceros inoxidables presentan una combinación de resistencia y ________.
Signup and view all the answers
Asocia los tipos de aceros inoxidables con sus características principales:
Asocia los tipos de aceros inoxidables con sus características principales:
Signup and view all the answers
¿Cuál es el mineral principal del aluminio?
¿Cuál es el mineral principal del aluminio?
Signup and view all the answers
¿Qué procesos se utilizan para extraer el aluminio de la bauxita? (Selecciona todas las que apliquen)
¿Qué procesos se utilizan para extraer el aluminio de la bauxita? (Selecciona todas las que apliquen)
Signup and view all the answers
¿Qué metal se asocia frecuentemente con el magnesio en ingenierías debido a su ligereza?
¿Qué metal se asocia frecuentemente con el magnesio en ingenierías debido a su ligereza?
Signup and view all the answers
El magnesio es el metal más ligero de los metales estructurales.
El magnesio es el metal más ligero de los metales estructurales.
Signup and view all the answers
¿Cuál es la fuente principal de magnesio en forma comercial?
¿Cuál es la fuente principal de magnesio en forma comercial?
Signup and view all the answers
¿Cuáles de los siguientes son metales preciosos? (Selecciona todas las que apliquen)
¿Cuáles de los siguientes son metales preciosos? (Selecciona todas las que apliquen)
Signup and view all the answers
¿Qué aleación está compuesta por cobre y zinc?
¿Qué aleación está compuesta por cobre y zinc?
Signup and view all the answers
El tungsteno tiene el punto de fusión más alto de todos los metales puros.
El tungsteno tiene el punto de fusión más alto de todos los metales puros.
Signup and view all the answers
¿Cuáles son los metales refractarios más importantes mencionados?
¿Cuáles son los metales refractarios más importantes mencionados?
Signup and view all the answers
Empareja los siguientes metales con sus principales aplicaciones:
Empareja los siguientes metales con sus principales aplicaciones:
Signup and view all the answers
¿Qué elemento se usa junto con níquel para mejorar su resistencia a la corrosión?
¿Qué elemento se usa junto con níquel para mejorar su resistencia a la corrosión?
Signup and view all the answers
Study Notes
Aleaciones y Diagramas de Fase
- Los metales son materiales cruciales en ingeniería, caracterizados por ductilidad, maleabilidad, lustre y alta conductividad eléctrica y térmica.
- Se dividen en dos grupos: metales ferrosos, basados en hierro, y no ferrosos, que abarcan todos los demás metales.
- Los metales ferrosos se subdividen en acero y hierro colado.
- Las aleaciones mejoran propiedades como resistencia y dureza, comparadas con metales puros.
- Se distinguen dos tipos de aleaciones:
- Soluciones sólidas: Un elemento se disuelve en otro, formando una fase homogénea.
- Fases intermedias: Aparecen cuando el elemento solvente en la aleación excede el límite de solubilidad.
- Ejemplos de soluciones sólidas:
- Latón: aleación de cobre y zinc.
- Acero: carbono disuelto en hierro.
- Las aleaciones de dos fases pueden ser tratadas térmicamente para aumentar su resistencia.
Diagramas de Fase
- Los diagramas de fase representan gráficamente las fases de un sistema de aleación metálica en función de la composición y la temperatura.
- Un ejemplo sencillo es el sistema cobre-níquel, que muestra una mezcla sólida-líquida a diferentes temperaturas y composiciones.
- Una aleación eutéctica tiene un punto de fusión más bajo donde el solidus y liquidus coinciden, como en el sistema estaño-plomo.
Metales Ferrosos
- Los metales ferrosos se basan en aleaciones de hierro y carbono, clasificándose en acero (0.02% a 2.1% de carbono) y hierro colado (2.1% a 4-5% de carbono).
- El hierro puro se funde a 1,539 ºC, pasando por varias transformaciones de fase, incluyendo ferrita y austenita.
- La solubilidad del carbono varía entre las fases; en ferrita es de solo 0.022%, mientras que en austenita puede ser de hasta 2.1%.
Producción del Hierro y del Acero
- La producción comienza con la extracción de mineral de hierro, principalmente hematita (Fe2O3), junto con coque y caliza como materias primas.
- El coque actúa como combustible y agente reductor en el alto horno, donde el hierro es producido a altas temperaturas (aprox. 1,650 ºC).
- El arrabio obtenido contiene más del 4% de carbono y requiere refinación adicional para convertirse en hierro colado o acero.
- Los hornos más comunes para la producción de acero son:
- Horno de oxígeno básico (BOF): Utiliza oxígeno puro para eliminar impurezas y produce el 70% del acero en EE.UU.
- Horno de arco eléctrico: Produce el 30% del acero, utilizando principalmente chatarra y proporcionando acero de mayor calidad pero a un costo más alto.
Clasificación de los Aceros y Hierros Colados
- El acero es definido como una aleación de hierro con un contenido de carbono entre 0.02% y 2.11%, frecuentemente con otros elementos de aleación como manganeso, cromo y níquel.
- El contenido de carbono es el principal factor que permite que el hierro sea clasificado como acero.### Aceros al carbón
- Clasificación: simples, bajos de aleación, inoxidables y para herramientas.
- Contienen carbono como elemento principal, con alrededor de 0.5% de manganeso.
- Resistencia incrementa con el contenido de carbono.
- Nomenclatura AISI: especificación numérica de cuatro dígitos (10XX), donde XX indica el porcentaje de carbono.
- Grupos:
- Bajo carbono: menos de 0.20%, más utilizados en piezas automotrices y estructuras.
- Medio carbono: entre 0.20% y 0.50%, utilizados en componentes de maquinaria.
- Alto carbono: más de 0.50%, se emplean en herramientas y piezas resistentes al desgaste.
Aceros de baja aleación
- Contienen menos de 5% de elementos adicionales, mejorando propiedades mecánicas.
- Elementos comunes: cromo, manganeso, molibdeno, níquel y vanadio.
- Cromo mejora resistencia, dureza y resistencia a la corrosión.
- Manganeso incrementa resistencia y tenacidad, especialmente a alta temperatura.
- Molibdeno mejora tenacidad y resistencia al desgaste.
- El níquel aumenta tenacidad y resistencia a la corrosión.
- Vanadio inhibe crecimiento de granos a altas temperaturas, incrementando resistencia.
- Desarrollo de aceros HSLA con superior relación resistencia/peso.
Aceros inoxidables
- Aleaciones altamente aleadas, resistentes a la corrosión, principalmente con cromo (más del 15%).
- Composición de cromo forma una película protectora en atmósferas oxidantes.
- Diferentes tipos:
- Austeníticos: alrededor de 18% de Cr y 8% de Ni, altamente resistentes a la corrosión.
- Ferríticos: 15% a 20% de Cr, menos dúctiles y resistentes a la corrosión.
- Martensíticos: alto contenido de carbono, tratados térmicamente para aumentar resistencia.
- De precipitación: pueden fortalecerse por endurecimiento por precipitación.
- Dúplex: mezcla de austenita y ferrita, buena resistencia al agrietamiento.
Aceros para herramientas
- Diseñados para herramientas de corte, troqueles y moldes, requieren alta resistencia y dureza.
- Clasificación por aplicación y composición con un prefijo (ej. HSS para alta velocidad).
- Tipos incluyen:
- HSS: alta resistencia al desgaste, dureza en caliente.
- Trabajos en caliente: para forjado y moldes.
- Trabajos en frío: para operaciones de moldeado de láminas.
- Resistentes a golpes: alta tenacidad, para corte y punzonado.
- Moldes: para plásticos y caucho.
Hierros colados
- Aleación de hierro con 2.1% a 4% de carbono y 1% a 3% de silicio.
- Tipos de hierro colado:
- Gris: alta tenacidad, contiene escamas de grafito.
- Dúctil: tratamiento químico para formar esferoides de grafito, más fuerte y dúctil.
- Blanco: menos carbono y silicio, duro y frágil; contiene cementita.
- Malleable: tratamiento térmico para mejorar ductilidad.
- Aleaciones especiales para propiedades específicas como resistencia a la corrosión o al calor.
Metales no ferrosos
- Incluyen metales como aluminio, cobre, magnesio, níquel, titanio y zinc, no basados en hierro.
- Aunque no igualan la resistencia de los aceros, ofrecen buena resistencia a la corrosión y relación resistencia/peso.
- Ejemplos de aplicaciones incluyen:
- Cobre: conductor eléctrico excepcional.
- Aluminio: excelente conductor térmico, fácil de trabajar.
- Zinc: utilizado en fundición por su bajo punto de fusión.
Producción de aluminio
- El mineral principal es la bauxita, que se procesa en tres pasos: lavado, proceso Bayer (conversión a alúmina) y electrólisis (separación en Al y O2).
- Aluminio es altamente conductor y resistente a la corrosión, aunque puro tiene baja resistencia.
Producción de magnesio
- Extraído principalmente del agua de mar (MgCl2).
- Se produce a través de reacciones químicas y electrólisis.
- Como metal puro es suave, pero se puede alear para mejorar su resistencia, útil en aplicaciones aeronáuticas.
Extracción de cobre
- Originalmente encontrado como elemento libre, hoy extraído de minerales sulfuros como calcopirita.
- Proceso de extracción incluye trituración, concentración y fundición para separar el metal.### Cobre y Sus Propiedades
- El cobre ampollado tiene una pureza del 98% al 99%.
- Color característico: rojizo o rosa; excelente conductor eléctrico debido a su baja resistividad eléctrica.
- Su conductividad eléctrica disminuye con la adición de elementos aleantes.
- Conductor térmico excelente y resistente a la corrosión, lo que lo clasifica como metal noble.
- El bronce, aleación de cobre y estaño, típicamente contiene 90% de cobre y 10% de estaño, y sigue en uso hoy.
- Aleaciones adicionales de bronce incluyen bronces de aluminio y de silicio.
- El latón, compuesto de cobre y zinc, comúnmente con 65% de cobre y 35% de zinc.
Níquel y Su Producción
- El níquel (Ni) es similar al hierro, es magnético, con resistencia superior a la corrosión.
- Utilizado en aleaciones de acero inoxidable y como recubrimiento para protección.
- El mineral principal es la pentlandita ((Ni, Fe)9S8); extraído mediante trituración y técnicas de flotación.
- Se refina en un convertidor tipo Bessemer y luego por electrólisis para obtener níquel de alta pureza.
Titanio
- Abundante, representando cerca del 1% de la corteza terrestre.
- Densidad intermedia entre aluminio e hierro; valorado en aplicaciones aeroespaciales por su relación resistencia-peso.
- Principales minerales: rutilo e ilmenita; el rutilo preferido por su mayor contenido de titanio.
- El proceso Kroll convierte TiO2 en titanio metálico utilizando magnesio como agente reductor.
Propiedades del Titanio
- Coeficiente de expansión térmica bajo, más rígido que el aluminio, buena resistencia a altas temperaturas.
- Forma una película de óxido (TiO2) que proporciona excelente resistencia a la corrosión.
Zinc y Sus Aplicaciones
- Punto de fusión bajo, atractivo para fundición y como recubrimiento protector contra la corrosión.
- Principal mineral: esfalerita (ZnS); otros incluyen smithsonita y hemimorfato.
- Proceso de extracción incluye trituración, flotación, y reducción del óxido mediante carbono o procesos electrolíticos.
Aleaciones y Aplicaciones del Zinc
- Utilizado en fundición a troquel, acero galvanizado, y como componente en latón (aproximadamente 2/3 Cu y 1/3 Zn).
Plomo y Estaño
- El plomo (Pb) y el estaño (Sn) tienen bajas temperaturas de fusión, útiles en soldaduras eléctricas.
- Propiedades del plomo: denso, ductilidad alta, buena resistencia a la corrosión; aplicaciones incluyen plomería y baterías.
- Estaño: baja dureza y resistencia, empleado históricamente en la producción de bronce desde 3000 a.C.
Metales Refractarios
- Capaces de soportar temperaturas elevadas; los más importantes son molibdeno y tungsteno.
- Molibdeno (Mo): alta resistencia a temperaturas, aplicaciones en calefacción y motores de cohetes.
- Tungsteno (W): punto de fusión más alto de todos los metales, utilizado en filamentos y herramientas resistentes al calor.
Metales Preciosos
- Incluyen oro, plata y platino; son inactivos, atractivos, y con aplicaciones en joyería y monedas.
- Oro: conductor eléctrico eficiente, usado en electrónica y odontología.
- Platino: denso y versátil, se emplea en catalizadores y joyería.
- Plata: máxima conductividad eléctrica; usada en electrónica y fotografía.
Superaleaciones
- Agrupan metales ferrosos y no ferrosos; diseñadas para alta resistencia y durabilidad a altas temperaturas.
- Divididas en tres grupos según su metal base: hierro, níquel o cobalto.
- Aleaciones basadas en níquel destacadas por mejor resistencia a altas temperaturas; normalmente incluyen cromo y otros elementos como aluminio y molibdeno.
Studying That Suits You
Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.
Related Documents
Description
Este cuestionario explora las propiedades de los metales y las categorías de aleaciones. Se centra en conceptos clave como el contenido de carbono en el hierro y su importancia en la ingeniería. Responde preguntas que te ayudarán a entender mejor los metales ferrosos y sus aplicaciones.
