¿Se ha planteado alguna vez la importancia de la selección de materiales en ingeniería? En esta entrada del blog exploraremos el fascinante mundo del latón y sus extraordinarias propiedades de resistencia a la corrosión. Como ingeniero mecánico experimentado, compartiré valiosos conocimientos sobre cómo el latón resiste el paso del tiempo en diversas aplicaciones. Prepárese para descubrir la ciencia que se esconde tras la durabilidad de esta aleación y aprenda a aprovechar sus ventajas en sus proyectos.
El latón, una aleación de Cu-Zn con el zinc como principal elemento de aleación, recibe su nombre de su color amarillo.
Según el tipo y el contenido de los elementos de aleación añadidos, el latón puede clasificarse en tres tipos principales: latón monofásico, latón dúplex y latón especial.
Cuando el contenido de zinc es inferior a 36%, forma una solución sólida α monofásica, por lo que se conoce como latón α. Cuando el contenido de zinc oscila entre 36% y 45%, se convierte en latón dúplex α+β.
Los latones con un contenido de zinc superior a 45% son poco prácticos debido a la excesiva fragilidad por exceso de fase β. Los latones especiales se formulan añadiendo elementos como Sn, Mn, Al, Fe, Ni, Si, Pb, etc., a la base Cu-Zn.
El latón se corroe lentamente en la atmósfera y también tiene un bajo índice de corrosión en agua dulce pura (0,0025-0,025 mm/año). Sin embargo, se corroe algo más rápido en agua de mar (0,0075-0,1 mm/año).
Los fluoruros tienen un impacto mínimo en la corrosión del latón, los cloruros tienen un efecto más significativo, mientras que los yoduros provocan una corrosión grave. En aguas que contienen gases como O2, CO2, H2S, SO2, NH3, etc., la velocidad de corrosión del latón aumenta bruscamente.
Se corroe fácilmente en el agua mineral, especialmente en la que contiene Fe2(SO4)3. El latón sufre una fuerte corrosión en los ácidos nítrico y clorhídrico, se corroe más lentamente en el ácido sulfúrico y es resistente a las soluciones de NaOH. El latón es más resistente a la corrosión por impacto que el cobre puro.
Los latones especiales tienen mejor resistencia a la corrosión que el latón ordinario. La adición de aproximadamente 1% Sn al latón reduce significativamente la corrosión por desgalvanización y mejora su resistencia al agua de mar. La incorporación de unos 2% de Pb al latón mejora su resistencia al desgaste, reduciendo así en gran medida su índice de corrosión en agua de mar corriente.
Para evitar la desgalvanización, pueden añadirse pequeñas cantidades de As, Sb o P (0,02%-0,05%). El latón naval que contiene 0,5%-1,0% Mn tiene una mayor resistencia y una excelente resistencia a la corrosión. En el latón que contiene 65% Cu y 55% Cu, la sustitución de parte del Zn por 12%-18% Ni cambia el color a blanco plateado, de ahí que se denomine alpaca o plata alemana.
Esta aleación presenta una excelente resistencia a la corrosión en sal, álcalis y ácidos no oxidantes. La amplia sustitución de Ni por Zn evita la desgalvanización. Además de estas características de corrosión, el latón también experimenta dos formas significativas de corrosión: la desgalvanización y el agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Los factores que influyen en el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón incluyen el medio corrosivo, la tensión, la composición de la aleación y la microestructura. Una aleación específica sólo sufre agrietamiento por corrosión en determinados medios y condiciones de tensión específicas.
El latón sometido a esfuerzos de tracción puede sufrir corrosión bajo tensión en todos los ambientes que contengan amoníaco (o NH4+), así como en la atmósfera, el agua de mar, el agua dulce, el agua a alta temperatura y alta presión y el vapor. Por ejemplo, el agrietamiento de los casquillos de bala de latón durante la estación de lluvias en verano (también conocido como "agrietamiento estacional") es un ejemplo típico de agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón.
Además, la morfología de la corrosión bajo tensión del latón puede ser intergranular o transgranular. En las soluciones formadoras de película se producen principalmente fracturas intergranulares, mientras que en las soluciones no formadoras de película son más frecuentes las fracturas transgranulares.
En general, se cree que el mecanismo del agrietamiento por corrosión bajo tensión del latón implica la formación de una película quebradiza de óxido cuproso sobre la superficie del latón en soluciones formadoras de película. Esta película se fractura bajo tensión y esfuerzo, lo que conduce a la propagación de la grieta al metal base, que luego se detiene debido al deslizamiento, exponiendo la punta de la grieta a la solución corrosiva.
El proceso de penetración intergranular, formación de película, fractura frágil y propagación de la grieta se repite, dando lugar finalmente a una superficie de fractura escalonada. En las soluciones que no forman película, la tensión provoca la disolución preferente de las dislocaciones superficiales de latón, lo que conduce a la propagación de la grieta a lo largo de la trayectoria de mayor densidad de dislocaciones, provocando la fractura.
En el latón con menor contenido de zinc, las dislocaciones son principalmente celulares, y los límites de grano presentan la mayor densidad de dislocaciones, lo que da lugar a fracturas intergranulares.
En el latón con alto contenido en zinc, las dislocaciones son principalmente planares, y las fallas de apilamiento son las zonas de mayor densidad de dislocaciones, lo que da lugar a fracturas transgranulares.
Además, la congregación de átomos de zinc en dislocaciones sometidas a tensión aumenta la reactividad en estos sitios, incrementando así la tasa de propagación de grietas con un mayor contenido de zinc.
Los estudios experimentales muestran que, en condiciones atmosféricas, las atmósferas industriales son las que más fácilmente provocan grietas por corrosión bajo tensión en el latón, con la vida de fractura más corta, seguidas de las atmósferas rurales; las atmósferas marinas son las que menos efecto tienen.
Estas diferencias en los ambientes atmosféricos se deben a variaciones en el contenido de SO2 (más alto en atmósferas industriales, más bajo en atmósferas rurales y casi inexistente en atmósferas marinas).
En resumen, las sustancias que provocan principalmente el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón son el amoníaco y sus derivados, o los sulfuros. El efecto del amoniaco está bien reconocido, mientras que el papel de los sulfuros está menos claro. Además, el vapor, el oxígeno, el SO2, el CO2 y el CN- tienen un efecto acelerador sobre la corrosión bajo tensión.
La tensión de tracción es una condición necesaria para que se produzca el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón. Cuanto mayor es la tensión de tracción, mayor es la sensibilidad a la fisuración por corrosión bajo tensión.
La eliminación de las tensiones residuales de tracción mediante el revenido a baja temperatura puede prevenir la formación de grietas por corrosión bajo tensión en el latón.
Cuanto mayor sea el contenido de zinc en el latón, mayor será su sensibilidad a la corrosión bajo tensión. El contenido específico de zinc por debajo del cual no se produce corrosión bajo tensión depende de la naturaleza del medio.
Por ejemplo, el latón con un contenido de zinc inferior a 20% no suele sufrir corrosión bajo tensión en entornos naturales, pero el latón con bajo contenido de zinc puede sufrir grietas por corrosión bajo tensión en agua con amoníaco.
Los efectos de otros elementos de aleación sobre la corrosión bajo tensión son los siguientes:
El silicio previene eficazmente el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón α. El Si y el Mn mejoran la resistencia del latón α+β y β a la corrosión bajo tensión. En atmósferas de amoníaco, elementos como Si, As, Ce, Mg mejoran la resistencia a la corrosión bajo tensión del latón α.
En condiciones atmosféricas, el Si, el Ce, el Mg, etc., mejoran la resistencia a la corrosión bajo tensión. Los ensayos de exposición en atmósferas industriales indican que la adición de Al, Ni y Sn a las aleaciones Cu-Zn reduce su tendencia a sufrir agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
ES 
EN 
AR 
DE 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO