Resumen de Cobre y sus Aleaciones No Ferrosas
Cobre y Aleaciones No Ferrosas: Guía Completa para Estudiantes
Introducción
Las aleaciones de cobre forman una familia extensa y muy utilizada en ingeniería. En este material nos enfocaremos en la clasificación, características, tratamientos y aplicaciones de las principales aleaciones de cobre (excluyendo información general del cobre, propiedades y aplicaciones del cobre, y aleaciones especiales ya tratadas en otros capítulos). Se presentan conceptos clave, ejemplos prácticos y tablas comparativas para facilitar el estudio.
Definición: Una aleación de cobre es una mezcla sólida de cobre con uno o varios elementos de aleación que modifica sus propiedades mecánicas, químicas y físicas para aplicaciones específicas.
1. Clasificación general de las aleaciones de cobre
Las aleaciones de cobre se agrupan según el elemento predominante de aleación y el uso (forja o fundición). Las categorías principales tratadas aquí son:
- Latones (Cu–Zn): cobre con zinc como elemento principal.
- Bronces: aleaciones de cobre con elementos distintos al zinc (estaño, silicio, aluminio, berilio, etc.).
- Cuproníqueles y platas níquel: aleaciones con níquel y/o zinc además de cobre.
1.1 Numeración UNS y clasificación por uso
- Aleaciones para forja: códigos C1XXXX a C7XXXX.
- Aleaciones para fundición: códigos C8XXXX y C9XXXX.
Tabla comparativa (resumen):
| Grupo UNS | Tipo principal | Uso típico |
|---|---|---|
| C1XXXX | Cobres de alto %Cu | Conductores y componentes electrónicos |
| C2XXXX | Cu–Zn (latones) | Trabajos en frío y decoración |
| C3XXXX | Cu–Zn–Pb (latones plomados) | Alta maquinabilidad |
| C5XXXX | Cu–Sn (bronces fosforosos) | Resortes, bujes |
| C6XXXX | Cu–Al, Cu–Si | Bronces al aluminio y silicio, partes marinas |
| C7XXXX | Cu–Ni, Cu–Ni–Zn | Plata de níquel, resistencia a corrosión |
| C8/C9 | Varias aleaciones para fundición | Piezas fundidas resistentes al desgaste y corrosión |
Definición: La designación UNS es un sistema numérico que clasifica las aleaciones de cobre por composición y aplicación (forja o fundición).
2. Latones (Cu–Zn)
Los latones son aleaciones de cobre con zinc. Su comportamiento y aplicaciones dependen del contenido de Zn.
2.1 Clasificación por contenido de Zn
- Latones alfa (hasta 36 % Zn): unifásicos (solución sólida $\alpha$ FCC). Buenos para trabajo en frío.
- Latones alfa + beta (38 % a 46 % Zn): bifásicos (fases $\alpha$ y $\beta$) y mejores para trabajo en caliente.
Tabla: tipos de latón y contenido de Zn
| Tipo | Contenido de Zn | Característica |
|---|---|---|
| Latón rojo | 5%–20% | Mejor resistencia a corrosión, menos susceptible a dezincificación |
| Latón amarillo | 20%–36% | Alta ductilidad, excelente deformabilidad en frío |
| Latón alfa+beta | 38%–46% | Trabajo en caliente, mayor resistencia |
2.2 Efecto del Zn en propiedades (resumen)
- Aumento de Zn: mayor resistencia, mayor dureza, mayor ductilidad hasta cierto %; disminuye conductividad eléctrica y térmica.
- Ejemplo práctico: latón 65Cu–35Zn tiene buena combinación resistencia/ductilidad.
Definición: Dezincificación es la corrosión selectiva donde el Zn se disuelve y deja una estructura porosa rica en Cu, que puede causar fugas en tubos y piezas.
2.3 Estados de acritud (deformación en frío)
La acritud (endurecimiento por deformación) se designa por reducción de espesor o área. Tabla resumida:
| Estado | Reducción aproximada tira | Reducción aprox. alambre |
|---|---|---|
| Cuarto duro | 10% | 20% |
| Semiduro | 20% | 37% |
| Tres cuarto duro | 30% | 50% |
| Duro | 37% | 60% |
| Extra duro | 50% | 75% |
| Resorte | 60% | 85% |
| Extra resorte | 70% | 90% |
Aplicación: para máxima ductilidad se recocen las piezas; para mejorar resistencia se deforman en frío hasta el estado deseado.
2.4 Aplicaciones representativas de latones
- Latón comercial (90Cu–10Zn): joyería de fantasía, tornillería marina, remaches.
- Latón plomado (1,75% Pb): tornillos de máquinas automáticas (mejora maquinabilidad).
- Latón rojo (
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Tipos de aleaciones de cobre
Klíčové pojmy: Latones = Cu–Zn; bronces = Cu con elementos distintos al Zn, Latones alfa (<=36% Zn) son unifásicos y buenos para trabajo en frío, Latones alfa+beta (38–46% Zn) son bifásicos y mejores para trabajo en caliente, Estados de acritud se definen por reducción de espesor/área (p.ej. semiduro 20% tira), Dezincificación = pérdida selectiva de Zn que deja cobre poroso y causa fugas, Bronces al Sn: comunes 1–11% Sn y P 0,01–0,5%; usados en cojinetes y resortes, Bronces al Be (~2% Be) endurecen por envejecido: solubilizado $800\,^\circ\mathrm{C}$, envejecido $325\,^\circ\mathrm{C}$, Bronces al Al pueden tratarse térmicamente y muestran estructuras tipo perlita/martensita, Pequeñas adiciones de Pb o Sn mejoran maquinabilidad y reducen dezincificación, UNS clasifica aleaciones: C1–C7 forja, C8–C9 fundición, Elegir aleación según resistencia, ductilidad, corrosión y maquinabilidad, Recocido aumenta ductilidad; deformación en frío aumenta resistencia