TY - GEN AU - Freank king TI - El aluminio y sus aleaciones SN - 9681843746 PB - Limusa N1 - Incluye Referencias Bibliográficas; Prólogo del autor Capítulo 1- Introducción y propiedades básicas del aluminio. 1.1 Propiedades del aluminio puro. 1.1.1 Propiedades físicas 13 15 19 .19 1.1.1.1 Color. 20 1.1.1.2 Densidad 20 1.1.1.3 Propiedades térmicas 22 1.1.1.4 Propiedades eléctricas 22 1.1.1.5 Propiedades ópticas 22 1.1.1.6. Propiedades magnéticas 24 1.1.1.7 Elasticidad. 24 1.1.1.8 Difusión 24 1.1.2. Propiedades químicas. .25 1.1.2.1 Hidrógeno 27 1.1.2.2 Nitrógeno 28 1.1.3. Propiedades mecánicas 29 1.1.3.1 Esfuerzo de prueba y resistencia a la tensión ........... 1.1.3.2 El efecto de la temperatura sobre la resistencia 30 29 1.1.3.3 Resistencia a la fluencia 31 1.2 Normas del aluminio y sus aleaciones. Referencias y bibliografia. Capítulo 2 - El aluminio en la naturaleza y su extracción ...37 2.1 Aluminio en la naturaleza 2.2 El proceso Bayer........ 2.3 El sistema Pechiney.......... 2.4 Estructura de la alúmina 2.5 Criolita. 2.6 Baños 2.6.1 Energía necesaria... 2.6.2 Diseño y operación del baño. 2.7 Otros procesos de reducción posibles ..... Referencias CONTENIDO 40 45 45 49 53 54 .54 60 .61 Capítulo 3-Refinación del aluminio 63 3.1 Refinación electrolítica 64 3.2 Selección del electrólito.... 68 3.3 Baños de cloruro-fluoruro 69 3.4 Energía necesaria 71 3.5 Aluminio de alta calidad obtenido mediante la técnica de fusión por zonas. 73 Referencias 78 Capítulo 4- Sistemas de aleaciones de aluminio 4.1 Generalidades .79 79 4.1.1 Especificaciones normativas 79 4.1.2 Diagramas de equilibrio 80 4.2 Grupo 1XXX: aluminio con un mínimo de pureza del 99.00% .81 4.3 Grupo 2XXX: aleaciones de aluminio con cobre 4.3.1 Aleaciones binarias de aluminio-cobre.. 94 .94 4.3.2 Aleaciones ternarias de aluminio-cobre-magnesio 4.3.3 Efecto de otras adiciones aleables e impurezas menores en las aleaciones aluminio-cobre 4.3.3.1 Manganeso... 4.3.3.2 Níquel 103 4.3.3.3 Titanio 103 4.3.3.4 Circonio.... 96 99 99 102 103 4.3.3.5 Cromo... 4.3.3.6 Plomo y bismuto 4.4. Grupo 3XXX: aleaciones de aluminio-manganeso.. 4.4.1 Aleaciones binarias de aluminio-manganeso 105 105 105 106 4.4.2 Efecto de las impurezas 106 4.4.3 Aluminio-manganeso-silicio 107 4.4.4 Aluminio-manganeso-magnesio. 107 4.4.5 Aluminio-manganeso (~4%) 107 4.4.6 Productos de las aleaciones de aluminio-manganeso.. 107 4.5 Grupo 4XXX: aleaciones de aluminio-silicio 4.5.1 Aleaciones binarias de aluminio-silicio 107 4.5.2 Efecto de otros elementos 108 4.5.3 Efecto del fierro 110 110 4.5.4 Aleaciones para fundición de aluminio-silicio 110 111 4.6 Grupo 5XXX: aleaciones de aluminio-magnesio 4.6.1 Aleaciones binarias de aluminio-magnesio 4.6.2 Precipitación en las aleaciones de aluminio-magnesio-silicio. 111 4.6.3 El efecto de la adición de cromo y manganeso 114 4.6.4 El efecto de las impurezas 114 4.6.5 El efecto del sodio 115 4.6.6 El efecto del berilio 115 4.6.7 El efecto del bismuto y del antimonio .115 4.7 Grupo 6XXX: aleaciones de aluminio-magnesio-silicio. 116 4.7.1 Generalidades 116 4.7.2 Límites de solubilidad del sólido 118 4.7.3 La fase Mg,Si 119 4.7.4 Adición de un cuarto metal 120 4.7.5 Algunos usos de las aleaciones de aluminio-magnesio-silicio 121 4.8 Grupo 7XXX: Aleaciones de aluminio-zinc 121 4.8.1 Aleaciones binarias de aluminio-zinc 121 4.8.2 Aluminio-zinc-cobre. 122 4.8.3 Aluminio-zinc-magnesio. 125 4.8.3.1 Límites de solubilidad del sólido 126 4.8.3.2 Dificultades para alcanzar el equilibrio. 7 126 4.8.4 El efecto del fierro 128 4.8.5 El efecto del silicio 128 129 4.8.6 Endurecimiento de las aleaciones de aluminio-zinc-magnesio 129 4.8.7 Efecto de otros elementos 130 4.8.8 Aleaciones vaciadas de aluminio-zinc-cobre-magnesio 4.9 Grupo 8XXX: aleaciones de otros elementos, 131 4.9.1 Aluminio-fierro-silicio con menos de 99.00% de aluminio 131 4.9.2 Aleación de aluminio-níquel-fierro 131 131 4.9.3 Aleaciones de aluminio-estaño 131 133 4.9.4 Aleaciones de aluminio-litio Referencias y bibliografía. Capítulo 5- Propiedades de las aleaciones de aluminio......135 5.1 Generalidades 5.1.1 Lingotes 135 ...135 136 5.1.2 Vaciados 5.1.3 Productos de aleaciones forjadas de aluminio .136 5.1.3.1 Aleaciones de endurecimiento por trabajo 137 5.1.3.2 Aleaciones tratables térmicamente. 137 5.2 Aleaciones para vaciados 137 5.2.1 Composición química de una aleación para vaciado ... 137 5.2.2 Designación de las aleaciones para vaciados 137 5.2.3 Propiedades comunes y características de las aleaciones para vaciado 138 5.2.3.1 Características de vaciado 138 5.2.3.2 Aleaciones para vaciado: propiedades generales ..... 140 5.2.4 Propiedades físicas de las aleaciones para vaciado ..... 142 5.2.4.1 Densidad 143 5.2.4.2 Dilatación 143 5.2.4.3 Conductividades térmica y eléctrica 143 5.2.4.4 Módulo de elasticidad 143 5.2.5. Propiedades mecánicas de las aleaciones para vaciado 143 5.3 Productos forjados 146 5.3.1 Designaciones de la aleación 146 5.3.2 Designaciones del revenido 147 5.3.2.1 Aleaciones de endurecimiento por trabajo. 147 5.3.2.2 Aleaciones tratables térmicamente. 149 5.3.3 Composición de las aleaciones forjadas. 150 152 5.3.4. Propiedades físicas de las aleaciones forjadas 154 5.3.4.1 Densidad 155 5.3.4.2 Conductividad térmica y eléctrica 156 5.3.4.3 Elasticidad 156 5.3.5 Propiedades mecánicas 156 5.3.5.1 Propiedades a la tensión 158 5.3.5.2 Compresión 158 5.3.5.3 Dureza 160 5.3.5.4 Resistencia de soporte. 160 5.3.5.5 Corte 161 5.3.5.6 Fatiga. 162 mecánicas 5.3.6 Efecto de la temperatura sobre las propiedades 162 5.3.6.1 Propiedades a temperaturas bajas 164 5.3.6.2 Propiedades a temperaturas elevadas 165 5.3.7 Tenacidad a la fractura 5.3.8 Resistencia estática a la fatiga o resistencia a la deformación plástica 167 5.4 Propiedades químicas 170 5.5 Corrosión 171 5.5.1 Generalidades 172 5.5.2 Ataque selectivo. 172 5.5.3 Ataque por picadura. 172 5.5.4 Corrosión bimetálica (galvánica) 172 173 5.5.5 Corrosión por fisuras. 173 5.5.6 Ataque por choque (erosión-corrosión) 173 5.5.7 Corrosión biológica 5.5.8 Corrosión con esfuerzo 173 5.6 Características de la corrosión de las aleaciones 173 5.6.1 Aluminio de 99.00% de pureza y mayor 175 5.6.2 Aleaciones de aluminio-cobre 175 5.6.3 Aleaciones de aluminio-manganeso 177 5.6.4 Aleaciones de aluminio-silicio. 178 5.6.5 Aleaciones de aluminio-magnesio 178 5.6.6 Aleaciones de aluminio-magnesio-silicio. 180 5.6.7 Aleaciones de aluminio-zinc 180 Referencias y bibliografía. 181 .183 Capítulo 6- Producción de formas semifabricadas. 6.1 Fusión 184 6.2 Aleaje 186 6.3 Refinación del grano 187 6.4 Muestreo para los análisis. 187 6.5 Desgasificación y limpieza. 188 6.6 Vaciados. 189 6.6.1 Vaciado en molde de arena 189 6.6.2 Vaciado en molde metálico por gravedad 6.6.3 Vaciado en molde metálico a presión 189 6.6.4 Vaciado en molde metálico a baja presión 191 190 6.6.5 Vaciado por succión 191 6.6.6 Vaciado por el método de la "cera perdida". 191 191 6.6.7 Moldeado en cascos 192 6.7 Vaciado para los productos forjados. 192 6.7.1 Vaciado por templado directo y enfriamiento brusco.. 196 6.7.1.3 Pruebas no destructivas 196 6.7.2 Vaciado continuo 198 6.8 Homogeneización 200 6.9 Laminación 200 6.9.1 Preparación para la laminación en caliente 203 6.9.2 Planchas. 204 6.9.3 Laminación en frío 205 6.9.4 Hojas delgadas 206 6.10 Recocido y tratamiento térmico. 206 6.10.1 Recocido 209 6.10.2 Tratamiento térmico 6.10.2.1 Tratamiento térmico de la solución. 209 6.10.2.2 Tratamiento de precipitación ...209 6.11 Extrusión... 6.11.4 Estructuras de la extrusión .211 6.11.1 Homogeneización para la extrusión ...213 6.11.2 Templado en la prensa 213 213 6.11.3 Tratamiento térmico de la solución 214 6.12 Tubos ...215 6.13 Alambres. 217 6.14 Forja ...217 Referencias y bibliografía .218 Capítulo 7-Procesos de manufactura .221 7.1 Doblado......... ..221 7.2 Conformación .223 7.3 Estampado profundo y prensado. 225 7.3.1 Introducción 225 7.3.2 Velocidad de estirado 228 7.3.3 Lubricación 229 7.3.4 Planchado 229 7.4 Conformación con martinete .229 7.5 Conformación por prensado con cojín de caucho .230 7.6 Conformación por estiramiento 7.7 Conformación a mano..... 233 .231 233 7.8 Obtención de preformas y perforado 7.9 Operaciones complementarias 235 237 7.10 Procesos de unión....... 237 7.10.1 Juntas remachadas 239 7.10.2 Conexiones empernadas. 239 7.10.3 Adhesivos 239 7.10.4 Soldadura 240 7.10.4.2 Soldadura por arco eléctrico metálico 240 7.10.4.1 Soldadura a gas con oxiacetileno 240 7.10.4.3 Soldadura por arco eléctrico con un gas interte .... 244 7.10.4.4 Soldadura de alta energía 244 7.10.4.5 Soldadura por resistencia 245 7.10.4.6 Soldadura continua. 245 7.10.4.7 Soldadura a tope por resistencia. 247 7.10.7 Soldadura fuerte con bronce 7.10.5 Enlace por difusión.... 247 7.10.6 Soldadura por fricción 247 7.10.8 Soldadura con metal de aporte de baja temperatura .248 de fusión.... 248 7.11 Maquinado 7.11.1 Torneado .249 7.11.2 Roscado 249 7.11.3 Roscado con macho 11 249 7.11.4 Barrenado 7.11.5 Esmerilado. 249 249 7.11.6 Limado 249 250 7.11.7 Aserrado 250 7.12 Pulido 7.12.1 Abrilllantado de la superficie 250 7.12.1.1 Electropulido .251 251 251 251 7.12.1.2 Pulido químico.... 7.13 Anodización 7.13.1 Anodización con ácido sulfúrico 253 7.13.2 Anodización con ácido crómico 253 253 7.13.3 Anodización con ácido oxálico 7.13.4 Anodización con ácido fosfórico. .253 7.14 Colorantes 254 7.15 Depósito electrolítico. 255 7.16 Pintura Referencias y bibliografía.. .255 Capítulo 8 Factores económicos 8.1 Datos de producción y consumo 259 8.2 Estructura de la industria... 259 263 263 8.3 Producción de aluminio primario 264 8.3.1 Energía necesaria. 265 8.5 Productos semiterminados 268 8.4 Precio del aluminio primario 8.6 Determinación de los precios de los productos semiterminados .269 8.6.1 Estados Unidos 269 270 8.6.2 Europa......... Referencias y bibliografía. 271 Capítulo 9- Aplicaciones 273 9.1 Transporte terrestre 276 9.2 Ferrocarriles. 283 9.3 Aviación 284 9.4 Ingeniería en general 286 9.5 Agronomía 288 9.6 Ingeniería eléctrica 288 289 9.7 Ingeniería marina 9.8 Aplicaciones militares. 290 9.9 Construcción de viviendas 290 N2 - En poco más de un siglo el aluminio se ha transformado de casi una curiosidad química al metal que ocupa el segundo lugar mundial en lo que se refiere a su empleo. Davy informó de su existencia en los primeros años del siglo XIX. Su preparación se llevó a cabo por vez primera unos veinte años después; la extracción mediante reducción con sodio fundido se realizó comercialmente entre 1855 y 1890 y el proceso electrolítico moderno sólo se remonta a 1886. Desde entonces, se han extendido por todo el mundo la explotación de las menas de aluminio, la bauxita, la extracción de la alúmina de dicho mineral mediante un proceso químico, la fusión electrolítica del metal y los procesos para fabricarlo en diversas formas. Se cuenta con una gran variedad de aleaciones de aluminio que se usan en la actualidad para muchísimos propósitos que van desde la más delgada hoja metálica para envolver, incluyendo todos los usos en la industria de ingeniería, hasta las más complejas aplicaciones en aero-náutica, exploración espacial y electrónica. La industria del aluminio se apoya en las actividades básicas de investigación y experimentación, las cuales abarcan una amplia escala tanto para ayudar en la producción del metal y sus aleaciones como para mantener su aplicación en casi todas las principales industrias. El objetivo de este libro es el de proporcionar un informe claro y preciso del aluminio, de su actual posición tecnológica y su capacidad industrial, y el de conformar una fuente de fácil consulta. Está dirigido a los ingenieros interesados en la producción y el diseño, a los directivos de planificación para que amplíen el alcance de las materias primas y los productos y a los estudiantes y profesores de ingeniería, así como a los de metalurgia y ciencia de los materiales. El aluminio en la naturaleza y los procesos de su extracción se estudian junto con sus antecedentes económicos y tecnológicos. Se resumen los métodos de fabricación que se aplican al grupo de metales del aluminio. Las aleaciones del aluminio se estudian en términos de sus diagramas de equilibrio y de tratamiento térmico dentro de los límites que van desde el propio metal con su baja resistencia a través de la gama de aleaciones, hasta llegar a las que son de ocho a diez veces más resistentes que el metal puro en su condición blanda. Se espera que mediante las referencias y la bibliografía los lectores se sientan alentados a continuar después de esta introducción hasta llegar a las aplicaciones posibles, presentes y futuras, de las aleaciones ligeras del aluminio. Es otro tema de la serie The Industrial Metals que se publica en inglés y sigue el mismo patrón general. Nota: las unidades SI se utilizan en todo el texto y en el apéndice 5 se da una tabla de conversión a las unidades que se usan en el Reino Unido ER -