                      Universidad Autónoma de Santo Domingo
(UASD)
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Ingeniería Industrial
Diagramas de solidificación
Práctica I
Lillively Michel Almonte
DD-8925
Sec.: 05
IEM-3310
2/Junio/2011
Prof.: Fernando López Terrero Fecha de entrega:
Gráfica # 1 Cobre-Níquel (Cu-Ni)
Escala (A) Cobre
Escala (B) Níquel
Características y propiedades
Este material se caracteriza por presentar:
Excelente resistencia a la corrosión, especialmente en agua de mar en movimiento.
Resistencia a la corrosión en condiciones de altas presiones.
Mantener la resistencia mecánica en condiciones de altas temperaturas entre 300 a 400 ºC.
Conductividad eléctrica y térmica relativamente débil.
En esta aleación hay bajo níquel (2 a 13% Ni), cuproníqueles (de 10 a 30% Ni), aleaciones para monedas (25% Ni), aleaciones de resistencia eléctrica controlada (45% Ni), aleaciones no magnéticas (hasta 60% Ni), y aleaciones de alto níquel, metal monel (más de 50% Ni). A estas aleaciones se la denominan Monel, se caracterizan por tener: elevada resistencia mecánica, soldabilidad, excelente resistencia a la corrosión, y tenacidad en un amplio intervalo de temperatura. Tienen un excelente rendimiento en la exposición al agua de mar o salobre en condiciones de alta velocidad
Esta aleación tiene una conductividad térmica, menor que la del níquel, pero es significativamente mayor que la de las aleaciones de níquel con cromo o hierro.
Debido a su buena conductividad térmica y resistencia a la corrosión se utiliza frecuentemente en intercambiadores de calor especialmente en aquellos que trabajan con agua de mar y también en monedas. Esta aleación permite realizar soldaduras muy resistentes y tiene un acabado que no se desgasta. Por esta razón se utiliza en la fabricación de varillas, puentes y partes delanteras de anteojos, y con menor frecuencia en la fabricación de aros y otras joyas. Estas aleaciones tienen la propiedad de rechazar los organismos marinos (antifouling) que es primordial en equipos que trabajan con agua de mar ya que se van depositando organismos marinos que dificultan la circulación del agua y estimulan la corrosión.
Las aleaciones de cobre-níquel, frecuentemente con aluminio o hierro añadidos en pequeñas cantidades, constituyen aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosión marina, por lo que se utilizan ampliamente en la construcción naval, principalmente en los condensadores y tuberías, así como en la fabricación de monedas y de resistencias eléctricas.
Las aleaciones de cobre-níquel-zinc (alpaca) tienen una buena resistencia a la corrosión y buenas cualidades mecánicas. Se utilizan principalmente para la fabricación de material de telecomunicaciones (industria telefónica, especialmente), piezas para instrumentos, artículos de grifería y accesorios de tubería de buena calidad, en cierres de cremallera, en la industria eléctrica (abrazaderas, muelles, conectores, tomas de comente, etc.), en la construcción (artículos de ferretería y de ornamentación y artículos utilizados en la fabricación de construcciones metálicas), así como para diversos aparatos de las industrias químicas y alimentarias. Algunas calidades de alpaca se utilizan también para fabricar vajillas y artículos de orfebrería de mesa, etc.
Propiedades físicas del cobre
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Propiedades químicas
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Propiedades mecánicas
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Elemento metálico de color rojo pardo, brillante, maleable y dúctil. Más pesado que el níquel y más duro que el oro y la plata.
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Su símbolo químico es el Cu; su punto de fusión es de 1083 grados centígrados, mientras que su punto de ebullición es de unos 2567 grados centígrados; y tiene una densidad de 8,9 gramos / centímetros cúbicos. Su masa atómica es de 63,546
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Posee buenas propiedades eléctricas, lo que lo hace de suma importancia para la industria eléctrica. El cobre es muy dúctil, posee gran resistencia a la acción atmosférica. Su ductibilidad es sobrepasada únicamente por la plata y el oro.
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Propiedades físicas del níquel
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Es un elemento metálico magnético, de aspecto blanco plateado, utilizado principalmente en aleaciones. Es uno de los elementos de transición del sistema periódico.
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Es un elemento químico de número atómico 28 y su símbolo es Ni, situado en el grupo 10 de la tabla periódica de los elementos. Aparece bajo cinco formas isotópicas.
-El níquel metálico no es muy activo químicamente.
-Es soluble en ácido nítrico diluido, y se convierte en pasivo (no reactivo) en ácido nítrico concentrado.
-Es resistente a varios químicos reductores y no tiene rival en la resistencia a álcalis ácidos.
-Tiene un punto de fusión de 1455 ºC y un punto de ebullición de 2730 ºC, su densidad es de 8,9 g/cm3.
-Debido a su resistencia a la corrosión, el níquel es utilizado para mantener la pureza del producto en la industria de alimentos y de fibras sintéticas.
-El níquel comercialmente puro tiene alta conductividad eléctrica.
-Este elemento tiene una alta temperatura de Curie y buenas propiedades magnetoresistivas.
-Además, posee una relativamente alta conductividad térmica, por lo que se emplea en intercambiadores de calor
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Durante miles de años el níquel se ha utilizado en la acuñación de monedas en aleaciones de níquel y cobre, pero no fue reconocido como sustancia elemental hasta el año 1751, cuando el suímico sueco, Axil Frederic Cronstedt, consiguió aislar el metal de una mena de niquelita.
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-
Escala
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Elemento/Material
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%
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Precios de los materiales en US
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Cantidad de material a necesitar
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A
|
Cobre (Cu)
|
25
|
4.45 $
|
300x0.25=75
|
B
|
Níquel (Ni)
|
75
|
13.02 $
|
300x0.75=225
|
66.67%%%
% Líq. = 3-S3 x 100 % = 25%-37% x 100% =
L3-S3 19%-37%
33.33%
% Sól. = L3-3 x 100 % = 19%-25% x 100% =
L3-S3 19%-37%
Punto
|
Temp ºC
|
Fase
|
Concentración
A% B%
|
Cantidad
|
1
|
Alta
|
Líq.
|
25% 75%
|
100%
|
2
|
|
Líq.
|
25% 75%
|
100%
|
3
|
|
Líq.
Sól.
|
19% 81%
37% 63%
|
66.67%
33.33%
|
4
|
|
Sól.
|
25% 75%
|
100%
|
5
|
Baja
|
Sól.
|
25% 75%
|
100%
|
Operaciones
Cobre (Cu)
|
4.45 $-----1Lb
X ----- 2.2 Lb
9.79 $
1Lb
|
9.79 $ x 75 = 734.25 $
|
Níquel (Ni)
|
13.02 $------1Lb
X ------2.2 Lb
28.64 $
1 Lb
|
28.64 $ x 225 = 6,444.9 $
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|
Costo de la mezcla (300 kg)
|
7,179.15 $
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Gráfica # 2 Oro-Arsénico (Au-As)
Escala (A) Oro
Escala (B) Arsénico
Propiedades físicas del Oro
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Propiedades químicas
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Propiedades mecánicas
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Es un metal de transición blando, brillante, amarillo, pesado, maleable y dúctil. El oro no reacciona con la mayoría de los productos químicos, pero es sensible al cloro y al agua regia. El oro exhibe un color amarillo en bruto. Es considerado como el metal más maleable y dúctil que se conoce.[1] Una onza (31,10 g) de oro puede moldearse en una lámina que cubra 28 m2. Como es un metal blando, son frecuentes las aleaciones con otros metales con el fin de proporcionarle dureza.
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Es un elemento químico de número atómico 79, situado en el grupo 11 de la tabla periódica. Es un metal precioso blando de color amarillo. Su símbolo es Au (del latín aurum, "brillante amanecer").
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Es un buen conductor del calor y de la electricidad, y no le afecta el aire ni la mayoría de los agentes químicos. Tiene una alta resistencia a la alteración química por parte del calor, la humedad y la mayoría de los agentes corrosivos, y así está bien adaptado a su uso en la acuñación de monedas y en la joyería.
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Propiedades físicas del Arsénico
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El arsénico se presenta raramente sólido, principalmente en forma de sulfuros. Pertenece a los metaloides, ya que muestra propiedades intermedias entre los metales y los no metales. El arsénico se presenta en tres estados alotrópicos, gris o metálico, amarillo y negro. El arsénico gris metálico (forma α) es la forma estable en condiciones normales y tiene estructura romboédrica
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Es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es As y el número atómico es 33. En la tabla periódica de los elementos se encuentra en el quinto grupo principal. El arsénico es usado para la fabricación de semiconductores y como componente de semiconductores III-V como el arseniuro de galio.
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Es un buen conductor del calor pero pobre conductor eléctrico, su densidad es de 5,73 g/cm3, es deleznable y pierde el lustre metálico expuesto al aire.
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Características y propiedades
Escala
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Elemento/Material
|
%
|
Precios de los materiales en US
|
Cantidad de material a necesitar
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A
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Oro (Au)
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25
|
39.96 $
|
300x0.25=75
|
B
|
Arsénico (As)
|
75
|
48.0 $
|
300x0.75=225
|
69.4%
% Líq. = S3-3 x 100 % = 0%-25% x100% =
30.6%
S3-L3 0%-36%
% Sól. = 3-L3 x 100 % = 25%-36% x 100% =
S3-L3 0%-36%
55.6%
% Líq. = S4-4 x 100 % = 0%-25% x100% =
44.4%
S4-L4 0%-45%
% Sól. = 4-L4 x 100 % = 25%-45% x100% =
S4-L4 0%-45%
Punto
|
Temp ºC
|
Fase
|
Concentración
A% B%
|
Cantidad
|
1
|
Alta
|
Líq.
|
25% 75%
|
100%
|
2
|
|
Líq.
|
25% 75%
|
100%
|
3
|
|
Líq.
Sól.
|
36% 64%
0% 100%
|
%
%
|
4
|
|
Líq.
Sól.
|
45% 55 %
0% 100%
|
%
%
|
5
|
Baja
|
Sól.
|
25% 75%
|
100%
|
Operaciones
Oro(Au)
|
39.96 $-----1Lb
X ----- 2.2 Lb
87.9 $
1Lb
|
87.9 $ x 75= 6,592.5 $
|
Arsénico (As)
|
48.0 $-----1Lb
X ------2.2 Lb
105.6 $
1 Lb
|
105.6 $ x 225 =23,760 $
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Costo de la mezcla (300 kg)
|
30,352.5 $
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Gráfica # 3 Plomo-Estaño (Pb-Sn)
Escala (A) Plomo
Escala (B) Estaño
Características y propiedades
El plomo es el principal elemento del llamado "terne" que tiene una composición de 10 a 25 % de estaño y 90 a 75 % de plomo.
Para muchas aplicaciones el contenido de estaño en las aleaciones de revestimiento puede reducirse hasta no ser mayor de 2.5 a 5 %. Si se quiere un acabado brillante se usa una aleación de plomo y estaño con poco estaño.
El estaño es preferible para envasar ciertos productos y también por su aspecto, pero en virtud de su precio elevado es conveniente usar una aleación de plomo y estaño en capas. El revestimiento de estaño se puede hacer en una o dos caras.
Existe una aleación llamada eutéctica, cuya composición estaño 63% y plomo 37%, permite obtener el punto de fusión más bajo (183ºC) dentro las aleaciones estaño/plomo y es utilizada principalmente en la industria de la electrónica para el ensamble de tarjetas o circuitos electrónicos. La aleación plomo estaño es empleada en la soldadura de láminas de cinc, cobre y latón.
Quizá una de las aleaciones más importantes del estaño es la de (estaño-plomo) esta se comercializa en varias composiciones y puntos de fusión, dentro de esta aleación una de las más sobresalientes es la eutéctica que tiene un 61,9% de estaño y un 38,1% de plomo, con un punto de fusión de 183 °C. El resto de aleaciones estaño-plomo funden en un rango de temperaturas.
Propiedades físicas del Plomo
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Propiedades químicas
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Propiedades mecánicas
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Es un metal pesado de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a 16 °C, de color plateado con tono azulado, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 327,4 °C y hierve a 1725 °C. Las valencias químicas normales son 2 y 4.
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Es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb (del latín Plumbum) y su número atómico es 82 según la tabla actual, ya que no formaba parte en la tabla de Dimitri Mendeléyev.
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Es relativamente resistente al ataque de ácido sulfúrico y ácido clorhídrico, aunque se disuelve con lentitud en ácido nítrico y ante la presencia de bases nitrogenadas. El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales metálicas del ácido plúmbico. Tiene la capacidad de formar muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos.
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Propiedades físicas del Estaño
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Es un metal plateado, maleable, que no se oxida fácilmente y es resistente a la corrosión. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión. Una de sus características más llamativas es que bajo determinadas condiciones forma la peste del estaño. Al doblar una barra de este metal se produce un sonido característico llamado grito del estaño, producido por la fricción de los cristales que la componen.
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Cuyo símbolo es Sn (del latin Stannum), es un elemento químico de número atómico 50 situados en el grupo 14 de la tabla periódica de los elementos.
Es el elemento con mayor cantidad de isótopos estables conocidos (10).
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Se usa como revestimiento protector del cobre, del hierro y de diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva. Su uso también es de disminuir la fragilidad del vidrio.
Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentífricos (SnF2) y pigmentos. Se usa para hacer bronce, aleación de estaño y cobre. Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo. Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos musicales.
En etiquetas. Recubrimiento de acero. Se usa como material de aporte en soldadura blanda con cautín, bien puro o aleado. La directiva RoHS prohíbe el uso de plomo en la soldadura de determinados aparatos eléctricos y electrónicos. El estaño también se utiliza en la industria de la cerámica para la fabricación de los esmaltes cerámicos. Su función es la siguiente: en baja y en alta es un opacificante. En alta la proporción del porcentaje es más alto que en baja temperatura.
Es usado también en el sobretaponado de botellas de vino, en forma de cápsula. Su uso se extendió tras la prohibición del uso del plomo en la industria alimenticia. España es uno de los mayores fabricantes de cápsulas de estaño.
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Escala
|
Elemento/Material
|
%
|
Precios de los materiales en US
|
Cantidad de material a necesitar
|
A
|
Plomo (Pb)
|
25
|
1.19 $
|
300x0.25=75
|
B
|
Estaño (Sn)
|
75
|
82.32 $
|
300x0.75=225
|
Punto 3:
79.3%
% Líq. = 3-S3 x 100 % = 25%-2% x 100% =
20.7%
L3-S3 31%-2%
% Sól. = L3-3 x 100 % = 31%-25% x 100% =
L3-S3 31%-2%
Punto 4:
63.9%
% Líq. = 4-S4 x 100 % = 25%-2% x 100% =
L4-S4 38%-2%
36.1%
% Sól. = L4-4 x 100 % = 38%-25% x 100% =
L4-S4 38%-2%
Punto
|
Temp ºC
|
Fase
|
Concentración
A% B%
|
Cantidad
|
1
|
Alta
|
Líq.
|
25% 75%
|
100%
|
2
|
|
Líq.
|
25% 75%
|
100%
|
3
|
|
Líq.
Sól.
|
31% 69%
2% 98%
|
79.3%
20.7%
|
4
|
|
Líq.
Sól.
|
38% 62%
2% 98%
|
63.9%
36.1%
|
5
|
Baja
|
Sól.
|
25% 75%
|
100%
|
Operaciones
Plomo (Pb)
|
1.19 $-----1Lb
X ----- 2.2 Lb
2.6 $
1Lb
|
2.6 $ x 75= 195 $
|
Estaño (Sn)
|
82.32 $-----1Lb
X ------2.2 Lb
181.1 $
1 Lb
|
181.1 $ x 225 =40,747.5 $
|
|
Costo de la mezcla (300 kg)
|
40,942.5 $
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Universidad Autónoma de Santo Domingo
(UASD)
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Ingeniería Industrial
Diagramas Hierro-Carbono
Práctica II
Lillively Michel Almonte
DD-8925
Sec.: 05
IEM-3310
2/Junio/2011
Prof.: Fernando López Terrero Fecha de entrega:
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