Metales No Ferrosos
Las aleaciones que no contienen como elemento principal al hierro (Fe) reciben el nombre de “Metales no ferrosos”. Aunque su número es grande, los más relevantes en la industria son: el aluminio, el zinc, el magnesio, el cobre, el níquel, el cobalto y el titanio.
El Aluminio
El aluminio es el tercer elemento más abundante de la tierra. El mineral de aluminio que se explota es principalmente la bauxita, nombre que se asigna a cualquier mineral o mezcla de minerales ricos en óxido de aluminio.
La bauxita primeramente se refina a óxido de aluminio tri-hidrato (alúmina) y posteriormente se reduce por electrólisis en aluminio metálico. Se requieren de 2 a 3 toneladas de mineral para producir una tonelada de alúmina, y dos toneladas de alúmina para producir 1 tonelada de metal.
Propiedades del Aluminio
El aluminio destaca por su baja densidad, su alta relación peso/resistencia mecánica y su facilidad para ser trabajado. Además, presenta alta conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosión, facilidad de fundición y facilidad para trabajarse en frío y en caliente con sus relativamente altas propiedades mecánicas.
La densidad del aluminio es aproximadamente una tercera parte de la del acero. El aluminio comercialmente puro (1100) tiene un 99.0% de pureza.
Sistema de Clasificación de Aleaciones de Aluminio
- Aluminio con pureza mayor del 99% y mayor: 1xxx
- Aluminio con cobre: 2xxx
- Aluminio con manganeso: 3xxx
- Aluminio con silicio: 4xxx
- Aluminio con magnesio: 5xxx
- Aluminio con magnesio y silicio: 6xxx
- Aluminio con zinc: 7xxx
- Aluminio con otro elemento: 8xxx
Designación del Temple
- F: En la condición del fabricado. Indica que la pieza ha sido fabricada a las especificaciones del cliente, sin requerir ninguna atención especial para controlar los efectos de esfuerzo-deformación o los resultados de los procesos.
- O: Recocido. Es la condición más suave de las aleaciones de aluminio forjadas. Es un tratamiento para reducir las propiedades mecánicas de las aleaciones a sus niveles mínimos.
- W: Tratamiento térmico de soluciones. Temple inestable que se aplica a ciertas aleaciones tratables térmicamente, las cuales después de este tratamiento se endurecen (templan) por envejecido espontáneo cuando es a la temperatura ambiente o a la temperatura superior a la ambiente.
- H: Endurecido por deformación mecánica. Es un incremento en la resistencia mecánica, debido a operaciones de trabajo en frío.
- H1: Endurecido por deformación en frío solamente.
- H2: Templado por deformación y luego recocido parcialmente.
- H3: Endurecido por deformación y estabilizado.
Los siguientes dígitos para las designaciones de H1, H2 y H3 indican el grado de fuerza:
| Hx1 1/8 de dureza | Hx4 1/2 de dureza | Hx7 7/8 de dureza |
| Hx2 1/4 de dureza | Hx5 5/8 de dureza | Hx8 dureza completa |
| Hx3 3/8 de dureza | Hx6 3/4 de dureza | Hx9 Extra duro |
- T: Tratado térmicamente. Produce temples estables diferentes de F, O y H. Se aplica a los productos que han sido endurecidos por tratamientos térmicos, con o sin operaciones de endurecido adicional por deformación. La “T” siempre va seguida de dos o más dígitos.
- T6: Tratamiento térmico de solución y artificialmente envejecido. Es un temple estable.
Aleaciones de Aluminio 2xxx (Al-Cu)
Las aleaciones de Al-Cu que más se usan para piezas forjadas son las 2014, la 2017 y la 2024. La 2017 es muy antigua y se conoce como “Duraluminio”, la cual contiene 4% de Cu y se emplea para remaches.
La aleación 2011 se compara favorablemente con el bronce en maquinabilidad. La aleación 2014 es una de las aleaciones tratables térmicamente que tiene mayor resistencia mecánica. La 2017, a semejanza de la 2011, también es una aleación de aplicación general para tornos automáticos y NC.
La aleación 2024, que contiene 4.5% Cu y 1.5% Mg, presenta la más alta resistencia a la tensión de las aleaciones de aluminio envejecibles de forma natural, la cual se puede incrementar aún más con trabajo mecánico previo al envejecimiento.
La aleación 2218 Al-Cu, que contiene 2% de Ni, se ha desarrollado para aplicaciones que implican altas temperaturas, como cabezas de cilindros y pistones forjados.
Aleación Al-Mn (serie 3xxx)
Las aleaciones de este grupo no son endurecibles por envejecimiento. El Mn se usa solamente en algunas aleaciones para piezas forjadas.
Aleaciones Al-Si (4xxx)
La aleación para piezas forjadas 4032, que contiene 12.5% de Si, tiene gran capacidad de forjado y bajo coeficiente de expansión térmica. Se usa para pistones automotrices.
Aleaciones Al-Mg (Serie 5xxx)
La aleación 5005 con 0.8% de Mg se usa para perfiles extruidos con fines arquitectónicos.
Aleaciones Al-Si-Mg (serie 6xxx)
El magnesio y el silicio se combinan para formar el Mg2Si (Siliciuro de magnesio), el cual se precipita con el envejecimiento artificial (temple T6), alcanzando su resistencia total.
La aleación 6062 tiene excelente maquinabilidad, es soldable y tiene buena resistencia a la corrosión.
Aleaciones Al-Zn (serie 7xxx)
Las aleaciones para forja de esta serie contienen Zn, Mg y Cu con adiciones menores de Mn y Cr.
| Aleación | Zn% | Mg% | Cu% |
| 7075 | 5.5 | 2.5 | 1.5 |
| 7079 | 4.3 | 3.3 | 0.6 |
| 7178 | 6.8 | 2.7 | 2.0 |
Estas aleaciones presentan las más altas resistencias a la tensión que pueden obtenerse en aleaciones de aluminio.
Resistencia a la Corrosión del Aluminio
La resistencia a la corrosión del aluminio y sus aleaciones se debe a la formación de una capa de óxido de aluminio auto-protectora que se forma al exponer la superficie metálica a la atmósfera. Esta capa protege al metal de una mayor corrosión.
Si se coloca un aluminio en una solución acuosa que contenga del 15% al 25% de ácido sulfúrico y se hace circular una corriente eléctrica utilizando el aluminio como ánodo, se libera oxígeno en la superficie anódica y produce una capa de óxido de aluminio protectora.
El Zinc
El zinc tiene un punto de fusión de 425°C y un punto de ebullición de 907°C. Se emplea ampliamente como recubrimiento para el acero a fin de evitar la corrosión de este.
El recubrimiento de zinc sobre el acero se aplica con diferentes métodos: galvanizado por inmersión en caliente, electro-galvanizado, pintado, metalizado.
Su resistencia a la corrosión es aceptable para una amplia gama de aplicaciones, limitándose a condiciones de trabajo en temperaturas inferiores a 93°C, pues arriba de esta temperatura presenta cambios de fase, reduciendo su resistencia a la tensión en un 30% y su dureza en un 40%.
Las piezas fundidas en aleaciones de zinc, a la temperatura ambiente y con el tiempo, presentan un fenómeno de re-cristalización que afecta sus propiedades mecánicas.
Las aleaciones sin cobre no son afectadas por este fenómeno y las aleaciones con 1.0% de Cu no son afectadas a temperatura ambiente.
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de zinc son sensibles a la temperatura.
El Magnesio
El magnesio es un metal liviano con densidad aproximada de 2/3 del aluminio (es más ligero que el aluminio), es medianamente fuerte y de color blanco plateado.
En la industria metalmecánica, el magnesio se utiliza en la fabricación de numerosas partes automotrices y de aviación, como por ejemplo los rines en automóviles de lujo.