tratamiento térmico aluminio y no ferrososx

Efecto elementos de aleación Aluminio y Tratamiento térmicoAluminio y Tratamiento térmico

I.Q. MSc. JOHNNY OBANDO B

Índice

• Efecto elementos de aleación aluminio

• Tratamiento térmico aluminio

• Tratamiento térmico aleaciones no • Tratamiento térmico aleaciones no ferrosas.

Efecto aleantes aluminio

El aluminio como otros metales se combina con otros elementos químicos, algunos por el proceso de obtención como es el caso del silicio y el hierro, pero otros elementos se silicio y el hierro, pero otros elementos se agregan con la premisa de mejorar propiedades mecánicas, físicas y químicas.

Antimonio: se presenta en trazas 0,01 a 0,1 ppm principalmente en aluminio grado comercial. La solubilidad es muy baja <0,01%. Algunas aleaciones para rodamientos lo contienen entre el 4 al 6%,


rodamientos lo contienen entre el 4 al 6%, a cambio del bismuto , para reducir la fisuración en caliente de las aleaciones de aluminio magnesio. Mejora la soldabilidad de la aleación. Mejora la resistencia a la corrosión en agua de mar.

Arsenico: el compuesto AsAl, es semiconductor. El arsénico es muy tóxico y su composición debe ser controlada entre límites en el aluminio, especialmente, el usado como papel


especialmente, el usado como papel aluminio para alimentos.

El arsénico no se usa como aleantes de aluminio, su presencia se toma como perjudicial.

Berilio: es usado en el aluminio que contiene magnesio para reducir la oxidación a elevada temperatura. Hasta el del 0,1% de berilio se usa en baños de aluminio para mejorar la adhesión de una película de aluminio al acero.


adhesión de una película de aluminio al acero. El berilio no se usa como elemento de aleación,

el berilio aumenta ligeramente la resistencia a la tensión pero decae enormemente la elongación. Aleaciones con altos contenidos de berilio prometen resultados interesantes pero están en investigación.

Bismuto: el bajo punto de fusión del bismuto facilita el mecanizado de aleaciones aluminio bismuto. Facilita el arranque de viruta y lubrica la herramienta.

El bismuto compensa la contracción producida


El bismuto compensa la contracción producida por el plomo en el aluminio durante la solidificación, normalmente se usa una relación 1 a 1 de bismuto y plomo en aleaciones como 2011, 6262. también se agrega el bismuto porque reduce la fisuración en caliente.

Boro: es un afinador de grano, y promueve la conductividad por que precipita el vanadio, titanio, cromo y molibdeno. El boro puede ser usado solo a niveles de 0,005% a 0,1% como


usado solo a niveles de 0,005% a 0,1% como refinador durante la solidificación, pero su efecto es mejor en combinación con el titanio. El refinador comercial está presente boro 5 a 1 con el titanio.

Carbono: no ocurre a menudo que el aluminio esté contaminado con carbono, en esos casos se forma el compuesto Al14C3 que se descompone en presencia de vapor de agua y


descompone en presencia de vapor de agua y con lleva a corrosión por picado en la supuerficie.

Cadmio: presenta baja solubilidad, en concentraciones hasta el 0,3% en aleaciones aluminio – cobre acelera el envejecimiento, la resistencia a la tensión se incrementa y se incrementa la resistencia a


incrementa y se incrementa la resistencia a la corrosión. En las aleaciones Aluminio-zing-magnesio ayuda a acelerar la precipitación. Las aleaciones aluminio –cadmio se investigaron para propósitos de soldadura, sin embargo, la baja solubilidad

Calcio: muy baja solubilidad en aluminio, tiende a formar el compuesto intermetálico CaAl4. un grupo de aleaciones de aluminio con 5% calcio y 5% zinc tienen propiedades superplásticas. Aleaciones de silicio – calcio


superplásticas. Aleaciones de silicio – calcio forman CaSi2 insoluble que mejorar la conductividad. El calsio reduce el endurecimiento por envejecimiento en aleaciones Al-Si-Mg. Por otro lado aumenta la resistencia a la tensión e aleaciones Al-Si pero reduce la elongación. Se ha propuesto para cladding de duroaluminios

Cerio: El cerio tiene muy baja solubilidad en el aluminio, menor al 0,05% pero las mejoras obtenidas son muy pocas que no se utiliza.

Se ha agregado de forma experimental para


Se ha agregado de forma experimental para mejorar la fluidez de las fundiciones como mejorar el despegue del molde.

Cromo: se puede clasificar como una impureza o un aleante menor. Puede estar presente en aleaciones reduciendo la conductividad o aumentando la resistencia eléctrica. El cromo está presenta en las aleaciones AL-Mg, Al-Mg-Si y Al-Mg-Zn en cantidades menores a 0,35%. Se utiliza para inhibir


cantidades menores a 0,35%. Se utiliza para inhibir la nucleación y el aumento del tamaño de grano por formar fases terciarias y cuaternarias con otros elementos. En aleaciones como Al-Mg-Si o Al-mg-Zn previene la recristalización y el aumento de tamaño de grano en trabajo en caliente o durante el tratamiento térmico.

Cobalto: no aparece comúnmente en el aluminio. Se adiciona a algunas aleaciones Al-Si que contienen hierro, para formar un compuesto intermetálico


para formar un compuesto intermetálico Al-Fe-Si con forma redondeada mejorando la ductilidad y la resistencia a la tensión. Aleaciones con contenidos de 0,2 a 1,9 de Co en aleaciones Al-Zn-Mg-Cu son fabricadas por pulvimetalurgia.

Cobre: aluminios con un contenido de 2 al 10% de cobre, y la adición de otros aleantes(magnesio y níquel), hacen parte de una familia importante de aleaciones. Tanto fundiciones como material laminado responden a tratamiento de disolución y


fundiciones como material laminado responden a tratamiento de disolución y subsecuente envejecimiento con un incremento de la resistencia a la tensión y dureza con una disminución de la elongación. La máxima resistencia alcanzada se ubica entre 4 y 6% de cobre en compañía de otros aleantes.

Cobre – Magnesio: Materiales fundidos y laminados responden a la adición de cobre con un incremento de la resistencia y una baja ductilidad con envejecimientos


y una baja ductilidad con envejecimientos a temperatura ambiente. El envejecimiento artificial aumenta substancialmente el límite de fluencia paro en sacrificio de la elongación.

Cobre-Magnesio y otros elementos: la fundición de Al-Cu-Mg contienen hierro y se caracterizan por su estabilidad dimensional y sus características para rodamientos, también


sus características para rodamientos, también como su alta resistencia y dureza a elevadas temperaturas. Sin embargo, la aleación de laminación Al-4%-Cu-0,5%-0,5% Mg el hierro es aun por debajo 0,5% reduce la resistencia a la tensión.

Hidrógeno: tiene una alta solubilidad cuando el aluminio está líquido, lo que genera gran porosidad en la fundición. El hidrógeno se produce por la reducción del vapor de agua y


produce por la reducción del vapor de agua y de hidrocarburos. causa fragilidad, deterioro, decohesión de granos, favorece la corrosión por esfuerzo.

Hierro es la impureza más común encontrada en el aluminio. La solubilidad del hierro es baja apenas de


solubilidad del hierro es baja apenas de 0,04%, sin embargo , mucho del acero se encuentra en el acero como un compuesto intermetalicos.

Magnesio: tiene un rol importante en el aumento de la resistencia a la tensión. En aleación con el silicio forman una fase dura que endurece el aluminio (Mg2Si), aumentando la resistencia sin afectar la


aumentando la resistencia sin afectar la ductilidad. Mejora la resistencia a la corrosión y facilita el mecanizado.

Cuando están presentes el magnesio y el cobre forman una fase que precipita Al2CuMg. Facilita la soldadura.

Manganeso: es una impureza del aluminio está en concentraciones de 5 a 50 ppm. Aumenta la resistencia del aluminio, genera una fase fina intermetalica, que no afecta la


una fase fina intermetalica, que no afecta la resistencia a la corrosión.

Plomo: No está presente en las alecciones comerciales. El plomo unido a otros elementos mejora la maquinabilidad.

Litio: aunque la solubilidad del litio es baja reduce la densidad del aluminio, volviéndolo más ligero, mejora la soldabilidad. Su existencia durante la fundición aumenta la


existencia durante la fundición aumenta la oxidación del materia. El litio mejora la plasticidad del aluminio hasta la condición de super-plasticidad. Mejora la resistencia a la fatiga, la tenacidad de fractura a condiciones criogénicas. Es un material anisotrópico.


Silicio: Después del hierro es la impureza de mayor concentración. Unido al magnesio en niveles de 1,5% produce Mg2Si que son la clave del endurecimiento de los aluminios de la serie 6XXX. de la serie 6XXX.

En las fundiciones mejora la fluidez en caliente, a mayor concentración reduce la expansión térmica y reduce la formación de grietas en caliente.

Titanio y estroncio: se usan como fuertes afinadores de grano y mejoran la forma de los precipitados de silicio en las fundiciones aluminio – silicio,


fundiciones aluminio – silicio, mejorando la resistencia a la tensión y la ductilidad.

Zinc: las aleaciones aluminio zinc se conocen hace muchos años, pero la tendencia a formar grietas durante la fundición y la susceptibilidad de grietas por Estres-corrosion –cracking a reducido su uso.


su uso.Zinc – magnesio: la adición de magnesio con el zinc

desarrolla una aleación con elevada resistencia, especialmente en el rango de 3 a 7,5% de Zinc. Entre el magnesio y el zinc forman MgZn2 que por precipitación incrementan las propiedades mecánicas.

Tratamiento térmico aluminios

Tratamiento térmico aluminio

Recocido Disolución envejecimiento


Recocido (annealing) -O:

Es un proceso que reduce la resistencia a la tensión y la dureza mientras que incrementa ductilidad, puede aplicarse a aluminios tratables y no puede aplicarse a aluminios tratables y no tratables tanto laminados como fundiciones.

Paralelamente produce recristalización (globulización del grano), crecimiento de tamaño de grano y homogenización estructural.

Recocido

El recocido puede ser total o parcial.

Recocido parcial: es un calentamiento a una temperatura cercana a los 340 ºC (650ºF) donde se remueve los efectos del trabajo en frío, pero se remueve los efectos del trabajo en frío, pero parcialmente se afecta el endurecimiento por precipitación.

Recocido total: se manejan temperaturas de 400 ºC (775ºF) donde se elimina por completo los efectos de endurecimiento por precipitación.

Recocido

Los aluminios no tratables solo tienen recocido total, pero estas condiciones son de recocido parcial para aluminios serie 2XXX y 6XXX.

Calentamiento entre 332 ºC (630ºF) y 349 ºC (660ºF) sostenimiento 0,5 a 1 hora y enfriamiento al aire sostenimiento 0,5 a 1 hora y enfriamiento al aire hasta temperatura ambiente.

Recocido

Recocido parcial aluminios tratables:

Se puede hacer por dos camino

• Calentamiento entre 398 ºC y 427 ºC (750-800ºF) sostenimiento 2 horas y enfriamiento en el horno a sostenimiento 2 horas y enfriamiento en el horno a 50ºF/h hasta 260 ºC (500ºF) y enfriamiento al aire.

Recocido

Recocido total:

• Calentamiento entre 398 ºC y 427 ºC (750-800ºF) sostenimiento 2 horas y enfriamiento en el horno a 50ºF/h hasta 232 ºC (450ºF), sostenimiento por 6 horas y luego enfriamiento al aire

Disolución

El proceso de disolución solo se aplica a aluminios tratables.

Consiste de un calentamiento hasta temperatura de disolución, sostenimiento y enfriamiento brusco.

Los aluminios tratables son aquellos que contienen Los aluminios tratables son aquellos que contienen elementos aleantes que son muy solubles a temperaturas altas pero poco solubles a baja temperatura y que además produzcan precipitados finos que puedan generar cambios en la estructura cristalina.

Disolución

Con este tratamiento se busca disolver los precipitados presentes por solubilidad de sus constituyentes.

Aluminios recocidos pueden tener la misma Aluminios recocidos pueden tener la misma dureza o aumentar dureza con el tratamiento de disolución. El proceso consta de dos pasos la disolución (solution) y el enfriamiento brusco (quench).

Precipitación

Endurecimiento o envejecimiento (aging o precipitation)

Proceso realizado a temperatura medias o temperatura ambiente donde se busca la temperatura ambiente donde se busca la formación de finos precipitados para que su aparición o precipitación induzca un aumento de la dureza y de la resistencia a la tensión, con una pérdida de la resistencia a

Precipitación

Precipitación

• Los precipitados coherentes aumentan la resistencia a la tensión por interponerse al movimiento de las dislocaciones

Precipitación

Tratamientos térmicos aluminiosDesignación tratamiento térmico:

Se indican con la letra T seguida de números que representan las secuencias específicas de tratamientos:

T1: Tratamiento de temple desde la temperatura de extrusión y maduración natural:

T2: Tratamiento de temple desde la temperatura de extrusión, acritud y maduración natural.

T3: Tratamiento térmico de solución, temple, acritud y maduración natural:


T4: Tratamiento de solución, temple y maduración natural:

T5: Tratamiento de temple desde la temperatura de extrusión y maduración artificial.

T6: Tratamiento térmico de solución, temple y maduración artificial:

T7: Tratamiento térmico de solución, temple y sobre-maduración estabilizado:

Tratamientos térmicos aluminios

T8: Tratamiento de solución, temple acritud y maduración artificial:

T9: Tratamiento de solución, temple, T9: Tratamiento de solución, temple,

maduración artificial y acritud.

T10: Tratamiento térmico de temple desde temperatura de extrusión, acritud y maduración artificial:

Tratamiento térmico no ferrosos

tratamiento térmico aluminio y no ferrososx

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