Las aleaciones son esenciales en todas las facetas del mundo comercial moderno.. Tienen un amplio alcance de aplicaciones en diferentes industrias.. Estos materiales extraordinarios se componen de la combinación de dos o más elementos con características que no se encuentran en los elementos básicos.. Desde las armas asiáticas de la Edad del Bronce que contribuyeron a la formación de monarquías hasta los nanomateriales presentes en las tecnologías contemporáneas., Las aleaciones son versátiles y han sido ampliamente utilizadas a lo largo de la historia.. Entonces, en este articulo, Analizaremos el interesante tema de las aleaciones y brindaremos información sobre la historia de las aleaciones., sus electores, y los principios utilizados en la fabricación de las aleaciones..
¿Qué es una aleación??
Una aleación en términos simples es una mezcla de dos o más metales o un metal y uno o más no metales.. Las aleaciones muestran ciertas características como resistencia., durabilidad, protección contra la corrosión, y calor y, por lo tanto, son un elemento vital utilizado en muchas industrias.. Una aleación es una mezcla de dos o más metales y, a veces, con no metales, que implica calentar y mezclar los ingredientes para producir un material.. Tiene propiedades que lo diferencian de los componentes que lo constituyen..
¿Cuál es la historia de las aleaciones??
Las aleaciones se han utilizado desde 3000 antes de Cristo. Latón ( Cobre y zinc) y Bronce ( Cobre y Estaño) eran aleaciones antiguas. Se aplicaron las primeras técnicas metalúrgicas en su proceso de fabricación., Esta primera técnica metalúrgica se conocía como fundición.. En el proceso de fundición, Se fundieron juntos dos minerales de diversas composiciones..
Extraordinariamente, en el siglo XIX, Se investigó que estaban presentes trazas de níquel junto con el Cobre elemento pero no estaba aislado. Los minerales de estos dos metales se fundieron y formaron cuproníquel.. El producto formado después del proceso de fundición dio una alta resistencia..
Tanto el bronce como el latón cambiaron el comportamiento blando del cobre para mostrar dureza., tenacidad, y resiliencia.
Composición de aleaciones
Diferentes porcentajes de elementos dan diferentes aleaciones.. Estas aleaciones tienen capacidades y aplicaciones únicas.. Comprendamos mejor la composición de las aleaciones.. Aquí está la tabla detallada de sus porcentajes de composición..
| Aleación | Componentes principales (Porcentaje en peso) |
| Acero | |
| – Acero al carbono | fe: 98-99%, C: 0.2-2.1% |
| – Acero aleado | fe: 95-98%, C: 0.2-2%, cr: 0.5-2%, En: 0.5-2%, Mes: 0.1-1% |
| – Acero inoxidable | fe: 70-88%, cr: 10.5-20%, En: 0-10%, C: 0.08-1% |
| – Acero para herramientas | fe: 70-95%, C: 0.5-2%, W.: 0-18%, Mes: 0-5%, V: 0-5% |
| Hierro fundido | |
| – Hierro fundido gris | fe: 93-95%, C: 2-4%, Y: 1-3% |
| – Hierro fundido dúctil | fe: 94-96%, C: 3-4%, Y: 1.8-2.8%, magnesio: 0.03-0.05% |
| – Hierro fundido blanco | fe: 94-96%, C: 2-3.5%, Y: 0.5-1.5% |
| Aleaciones de aluminio | |
| – 2024 Aluminio | Alabama: 90.7-94.7%, Cu: 3.8-4.9%, magnesio: 1.2-1.8%, Minnesota: 0.3-0.9% |
| – 6061 Aluminio | Alabama: 95.8-98.6%, magnesio: 0.8-1.2%, Y: 0.4-0.8%, Cu: 0.15-0.4% |
| – 7075 Aluminio | Alabama: 87.1-91.4%, zinc: 5.1-6.1%, magnesio: 2.1-2.9%, Cu: 1.2-2% |
| Aleaciones de cobre | |
| - Latón | Cu: 60-70%, zinc: 30-40% |
| – Bronce | Cu: 88-97%, sn: 3-12% |
| Aleaciones de titanio | |
| - Calificación 5 (Ti-6Al-4V) | De: 88.6-91%, Alabama: 5.5-6.75%, V: 3.5-4.5% |
| - Calificación 2 | De: 99.2-99.7%, fe: 0.3%, oh: 0.25% |
Tipos de aleaciones
Aquí hay ciertos tipos de aleaciones.;
1. Aleaciones ferrosas
Las aleaciones ferrosas contienen hierro como uno de los componentes principales.. Estos tienen muchas aplicaciones en diferentes campos.. Las aleaciones ferrosas comunes incluyen:
1. Acero
Acero Es una aleación que se forma como resultado de mezclar hierro con otros elementos., es decir. carbón. La cantidad de carbono puede oscilar entre 0. 2% a 2. 1% por peso. Otros elementos como el cromo., níquel, o vanadio también se puede utilizar para cambiar otras características del acero.. Los diferentes tipos de acero incluyen:
- Acero carbono: Sólo alberga hierro y carbono sin ningún otro grado de composición química.. Lo clasifican según el porcentaje de carbono, es decir.. tubo de acero al carbono, tubo de acero al carbono medio, tubería de acero con alto contenido de carbono. El acero al carbono suele ser fuerte y duro y, a menudo, se utiliza en las industrias de la construcción y de fabricación..
- Aleación de acero: Contiene otras cantidades más pequeñas de elementos de aleación como el cromo, que aumenta la resistencia., níquel que aumenta la dureza, y el molibdeno aumenta la resistencia al desgaste y la corrosión. Entre los usos del acero aleado, Tiene muchas aplicaciones en la fabricación de productos automotrices., maquinaria, y herramientas.
- Acero inoxidable: contiene 5% cromo que le da al acero una buena capacidad de resistencia a la corrosión. Este tipo de carbón tiene aplicaciones en utensilios de cocina., instrumentos medicos, y accesorios de construcción.
- Herramienta de acero: Compuesto por componentes como: tungsteno, cobalto molibdeno, y vanadio. Sus propiedades incluyen alta durabilidad y resistencia al calor.. Estas características lo hacen apto para cortar., prensado, y hacer herramientas de moldeo.
2. Hierro fundido
El hierro fundido es uno de los tipos antiguos de aleaciones de hierro y carbono.. Contiene una cantidad de carbono de más de 2% y silicio. Algunos de los rasgos característicos son su dureza., fragilidad, y la ventaja que tiene sobre la mayoría de las otras aleaciones en términos de moldeabilidad. Los tipos de hierro fundido incluyen:
- Hierro fundido gris: contiene hojuelas de grafito. Los vuelven grises y generalmente son fáciles de voltear.. Algunas de sus aplicaciones incluyen: bloques de motor, tubería, y maquinaria variada.
- Dúctil (Nodular) Hierro fundido: Contiene nódulos esféricos de grafito que aumentan la ductilidad y la resistencia al impacto.. Tiene muchas aplicaciones en repuestos de automóviles., engranajes, y cigüeñales.
- Hierro fundido blanco: Se compone principalmente de carburo de hierro, muy duro., pero también frágil. Se aplica a recubrimientos resistentes al desgaste y a diversos sectores industriales donde la propiedad de resistencia a la abrasión es crítica..
2. Aleaciones no ferrosas
Las aleaciones no ferrosas no contienen hierro como elemento de la composición principal.. Estos son preferibles debido a su baja densidad., y buenas características anticorrosivas. aparte de esto, Tienen alta conductividad eléctrica y térmica.. Las aleaciones no ferrosas comunes incluyen:
1. Aleaciones de aluminio
Aluminio Las aleaciones tienen muy buenas propiedades de resistencia a la corrosión.. Normalmente se combinan con otros elementos como el cobre., magnesio, silicio, y zinc. Los usos comunes incluyen:
- Industria aeroespacial: Las aleaciones de aluminio tienen amplias aplicaciones en estructuras., fuselajes, y alas debido a su peso ligero pero de gran resistencia.
- Industria automotriz: Son altamente aplicables en la carrocería del automóvil., parte del motor, ruedas, etc. debido a la eficacia del combustible y la facilidad de peso corporal..
- Industria del embalaje: Latas y papel de aluminio se emplean en el envasado de alimentos y bebidas.. Porque no es tóxico y es reciclable..
2. Aleaciones de cobre
Las aleaciones de cobre son principalmente famosas por ser un buen conductor de electricidad y ser anticorrosivas.. Las aleaciones de cobre comunes incluyen:
- Latón: Una aleación de cobre y zinc que tiene un aspecto dorado y buena maquinabilidad.. Encuentra aplicación en la fabricación de guitarras., batería, adornos, y accesorios de plomería.
- Bronce: Una composición especial de metal.; Cobre y estaño caracterizados por su dureza y resistencia al desgaste y la corrosión.. Se aplica en la fabricación de rodamientos., cojinete, y esculturas.
3. Aleaciones de titanio
Algunas propiedades importantes que hacen que las aleaciones de titanio sean preferibles son la alta relación resistencia-peso., buena resistencia a la corrosión, y biocompatibilidad. Tienen muchas aplicaciones en
- Industria aeroespacial: Son relativamente ligeros y al mismo tiempo duraderos.. Entonces, Tienen aplicaciones en la fabricación de estructuras de aviones., motores, filtros, y sujetadores.
- Implantes Médicos: Estos no son degradables y compatibles con el cuerpo humano.. Entonces, tienen numerosas aplicaciones en la fabricación superficies de apoyo articulares en reemplazos de articulaciones, prótesis dentales, y herramientas quirúrgicas.
- Aplicaciones marinas: Se utilizan en la fabricación de ejes de hélice porque los ejes ciertamente deben funcionar bajo el agua y tienen la mejor resistencia a la corrosión..
¿Cuál es la diferencia entre los metales?, No metales, y aleaciones?
Aquí está la tabla detallada para describir la diferencia entre aleaciones., rieles, y no metales.
| Propiedad | Rieles | No metales | Aleaciones |
| Composición | Elemento único (p.ej., fe, Cu) | Elemento único (p.ej., C, oh) | Una mezcla de metales o metales con no metales. (p.ej., acero, latón) |
| Conductividad eléctrica | Alto (p.ej., Cu, Alabama) | Bajo (p.ej., S, PAG) | Varía (generalmente alto para aleaciones a base de metales) |
| Conductividad térmica | Alto | Bajo | Varía (generalmente alto para aleaciones a base de metales) |
| Maleabilidad | Alto (p.ej., au, Ag) | Bajo (p.ej., S, PAG) | Generalmente alto (p.ej., bronce, aleaciones de aluminio) |
| Ductilidad | Alto (p.ej., Cu, Alabama) | Bajo (p.ej., S, PAG) | Generalmente alto (p.ej., acero, latón) |
| Fortaleza | Variable (p.ej., alto para Ti, bajo para Pb) | Generalmente bajo (p.ej., grafito, azufre) | Generalmente alto (p.ej., acero inoxidable, aleaciones de titanio) |
| Resistencia a la corrosión | Variable (p.ej., alto para Au, bajo para Fe) | Generalmente alto (p.ej., diamante) | Generalmente alto (p.ej., acero inoxidable, aleaciones de aluminio) |
| Densidad | Generalmente alto (p.ej., fe, Pb) | Generalmente bajo (p.ej., h, C) | Variable (p.ej., alto para acero, bajo para aleaciones de aluminio) |
| Usos típicos | Estructural, eléctrico, y aplicaciones térmicas | Aislamiento, semiconductores, elementos esenciales de la vida (p.ej., O2) | Amplia gama de industriales, estructural, y aplicaciones especializadas (p.ej., aeroespacial, automotor) |
¿Cuáles son las aplicaciones de las aleaciones??
Entonces, Analicemos algunas aplicaciones destacadas de las aleaciones..
- Construcción: El material principal en la construcción de estructuras de edificación es el acero., es decir. aleación de hierro y carbono.
- Aeroespacial: Los aviones necesitan materiales con propiedades como alta resistencia, baja densidad, y resistencia a altas temperaturas. Entonces, Las aleaciones de titanio tienen las ventajas de una alta relación resistencia-peso y estabilidad térmica..
- Automotor: El peso ligero y la capacidad de resistir la corrosión hacen que las aleaciones de aluminio sean la mejor opción para mejorar la economía de combustible y el rendimiento. Los componentes automotrices a base de aleaciones también incluyen llantas de aleación de aluminio., comúnmente producido por fabricantes como KIPARDO usando A356.2 para fundición y 6061-T6 para forja.
- Electrónica: Las aleaciones a base de bronce tienen amplias aplicaciones en conexiones y componentes eléctricos debido a su conductividad y resistencia..
- Dispositivos médicos: El acero inoxidable y las aleaciones de cobalto-cromo tienen aplicaciones en herramientas y equipos de implantes y cirugía.. Esto se debe principalmente a que estos metales no provocan reacciones adversas en los tejidos corporales y son lo suficientemente fuertes..
¿Cuáles son los beneficios de las aleaciones??
- Mayor fuerza: Alta resistencia y dureza de los metales base sin adiciones de aleación..
- Resistencia a la corrosión mejorada: Resistencia mejorada a la oxidación y otras formas de degradación..
- Mayor durabilidad: Valores originales más altos en condiciones difíciles.
- Propiedades personalizadas: Al impulsar la relación entre ajuste y personalización, Es importante tener en cuenta que las características deben ser relativas a aplicaciones específicas..
- Rentabilidad: Potencialmente reducen los costos mediante el uso de materiales..
¿Cuáles son las limitaciones de las aleaciones??
- Propiedades complejas: Incluso menos fácil de predecir y controlar que los metales primarios..
- Costos más altos: Algunas aleaciones realizadas pueden ser más costosas de preparar.
- Dificultades de fabricación: se puede triturar, reformado, y unido. aparte de esto, puede implicar procesamiento y mecanizado complicados.
- Impacto ambiental: Aumentan la posibilidad de grandes gastos medioambientales y energéticos.
Conclusión
Las aleaciones siempre han sido una parte importante porque tienden a poseer características muy superiores a las de los metales.. Mediante la alteración de metales y elementos., Muchos investigadores e ingenieros pueden producir sustancias que pueden satisfacer las necesidades deseadas.. Entonces, Esto ayuda a aumentar la eficiencia y calidad de los materiales utilizados en la construcción., transporte, electrónica, y las industrias de la salud. Además, Las propiedades de varias aleaciones ayudan en la selección del material adecuado para una determinada aplicación.. También ayudan a mejorar la seguridad., eficacia, y durabilidad. Contáctenos para ideas más profesionales.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cuál es el principio fundamental utilizado para crear una aleación con propiedades mejoradas??
El principio fundamental se conoce como fortalecimiento de solución sólida o fortalecimiento de la dispersión.
2. ¿Por qué las aleaciones ferrosas son generalmente magnéticas?, mientras que muchas aleaciones no ferrosas no lo son?
Las aleaciones ferrosas son magnéticas porque su componente principal es hierro (fe). El hierro es un ferromagnético material, es decir, su estructura atómica le permite mantener un momento magnético permanente. Aleaciones no ferrosas (como los basados en aluminio, cobre, o titanio) A menudo se utilizan metales básicos que son diamagnético o paramagnético, carecen de la alineación magnética intrínseca necesaria para ser fuertemente atraídos por un imán.
3. ¿Cómo funciona el cromo? (cr) hacer que el acero inoxidable sea resistente a la corrosión?
El acero inoxidable contiene un mínimo de 10.5% cromo (cr). Cuando el cromo se expone al oxígeno., rápidamente forma un ultrafino, denso, capa invisible de óxido de cromo (Cr2O3) en la superficie. Esta capa se llama capa de pasivación. Esta capa es altamente no reactiva y actúa como barrera protectora, sellando el hierro debajo del oxígeno y la humedad, evitando así la oxidación (óxido de hierro) de formar.
4. ¿Por qué es importante la ductilidad en aleaciones estructurales como el acero??
Ductilidad Se refiere a la capacidad de un material para sufrir una deformación plástica significativa. (estirando o dibujando) sin fracturarse. En aplicaciones estructurales como puentes o rascacielos., La ductilidad es vital porque significa que la estructura deformar y dar advertencia (p.ej., doblando) antes de experimentar una falla frágil catastrófica. Esta propiedad es crucial para la seguridad., dar tiempo para la inspección y evacuación bajo cargas o tensiones extremas.
5. ¿Qué propiedad específica hace que las aleaciones de titanio sean esenciales para su uso en implantes médicos??
Las aleaciones de titanio son esenciales para los implantes médicos debido a su propiedad de biocompatibilidad. Esto significa que el sistema inmunológico del cuerpo humano reconoce que el titanio es biológicamente inerte; no desencadena una reacción inflamatoria o adversa, ni se degrada cuando se expone a fluidos corporales. Esto permite que el implante (como un reemplazo de articulación o un dispositivo dental) para integrarse permanentemente en el cuerpo con un riesgo mínimo de rechazo.
6. además de la fuerza, ¿Qué beneficio clave tiene la aleación de cobre con zinc? (hacer latón) proporcionar?
El beneficio clave, además de resistencia mecánica, que el latón gana con la adición de zinc es maquinabilidad superior. El latón es uno de los metales más fáciles de cortar., molino, y encender un torno, permitiendo a los fabricantes crear formas complejas (como accesorios de plomería, valvulas, y componentes intrincados) rápida y precisamente, Por eso se utiliza ampliamente en ingeniería de precisión..
7. ¿Cómo funcionan los elementos de aleación en el acero para herramientas? (Tungsteno, Molibdeno, Vanadio) potenciar sus propiedades?
Los aceros para herramientas están diseñados para condiciones extremas.. La adición de elementos como el tungsteno. (W.), Molibdeno (Mes), y vanadio (V) formas duro, compuestos de carburo estables dentro de la matriz de hierro. Estos carburos son extremadamente resistentes al calor y al desgaste., que confiere al acero para herramientas sus propiedades necesarias:
-
Alta durabilidad: Resistencia a la abrasión y al desgaste.
-
Dureza roja: La capacidad de conservar la dureza y un filo afilado incluso cuando se calienta a altas temperaturas. (calor rojo opaco) durante operaciones de corte o prensado a alta velocidad.
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