Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

52 PARTE UNO Fundamentos
pués del templado. Se han desarrollado otras aleaciones (como la 5053) que se endurecen por
envejecimiento en forma mucho más lenta, de manera que sólo se requiere una refrigeración
moderada antes del formado. Después de que éste se envejece de manera artificial en un
horno, posee aproximadamente la misma resistencia y dureza que las aleaciones 2024. Estas
aleaciones de aluminio que no pueden tratarse térmicamente sólo se endurecen mediante el
trabajo en frío. Tanto el endurecimiento por trabajo como el endurecimiento que se produce
mediante el tratamiento térmico pueden removerse por medio de un proceso de recocido.
Magnesio
La densidad del magnesio es de aproximadamente 1 800 kg/m 3 (0.065 lb/pulg 3 ), que es dos
tercios de la del aluminio y un cuarto de la del acero. Como es el metal más ligero de todos los
disponibles en el mercado, se utiliza mayormente en las industrias aeronáutica y automotriz,
pero en la actualidad se le han encontrado otros usos. Aunque las aleaciones de magnesio no
tienen una gran resistencia, debido a su peso ligero la relación resistencia-peso se compara de
modo favorable con las aleaciones más resistentes de aluminio y de acero. Aun así, las aleaciones
de magnesio se emplean con mayor frecuencia en aplicaciones donde la resistencia no es un
factor importante. El magnesio no soporta temperaturas elevadas; el punto de fluencia se reduce
de manera notable cuando la temperatura se eleva hasta el punto de ebullición del agua.
El magnesio y sus aleaciones tienen un módulo de elasticidad de 45 GPa (6.5 Mpsi) en
tensión y en compresión, aunque algunas aleaciones no son tan fuertes en compresión como
en tensión. Resulta curioso que el trabajo en frío reduce el módulo de elasticidad. También
está disponible una variedad de aleaciones de magnesio fundidas.
Titanio
El titanio y sus aleaciones son similares en resistencia al acero de resistencia moderado pero
pesa la mitad de éste. El material muestra muy buena resistencia a la corrosión, tiene baja
conductividad térmica, es no magnético y resiste altas temperaturas. Su módulo de elasticidad
está entre los del acero y el aluminio a 16.5 Mpsi (114 GPa). Debido a sus muchas ventajas
sobre el acero y el aluminio, entre sus aplicaciones se incluyen: estructuras y componentes de
naves aeroespaciales y militares, equipamiento marino, tanques y equipo de procesamiento
químico, sistemas de manejo de fluidos y dispositivos internos reemplazables en seres humanos.
Las desventajas del titanio son su alto costo comparado con el acero y el aluminio y la
dificultad para maquinarlo.
Aleaciones con base de cobre
La aleación de cobre con zinc suele llamarse latón. Si se combina con otro elemento, a menudo
se llama bronce. Algunas veces el otro elemento también se especifica, como por ejemplo,
bronce de estaño o bronce de fósforo. Hay cientos de variaciones en cada categoría.
Latón con 5 a 15 por ciento de zinc
Los latones con bajo contenido de zinc son fáciles de trabajar en frío, sobre todo los que
tienen mayor contenido de este metal. Son dúctiles pero con frecuencia difíciles de maquinar.
Además, su resistencia a la corrosión es buena. En este grupo se incluyen las aleaciones
latón para dorar (5 por ciento Zn), bronce comercial (10 por ciento Zn) y latón rojo (15 por
ciento Zn). El latón para dorar se usa sobre todo en joyería y artículos plateados con acabado
parecido al oro; tiene la misma ductilidad que el cobre pero mayor resistencia y malas características
de maquinado. El bronce comercial, debido a su ductilidad, se recomienda para
joyería y para piezas forjadas y estampadas. Sus propiedades de maquinado son escasas, pero
tiene excelentes propiedades de trabajo en frío. El latón rojo muestra buena resistencia a la
corrosión, así como buena resistencia a temperaturas elevadas. Debido a ello se emplea mucho
en forma de tubo o tubería para conducir agua caliente en aplicaciones como radiadores
o condensadores.