Revista de Metalurgia               

CSIC - Consejo Superior de Investigaciones Científicas

Vol 46, Nº 3 (2010)  /  doi:10.3989/revmetalm.2010.v46.i3        ISSN: 0034-8570

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CONTENIDO / CONTENTS

Artículos / Articles

CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 3 (2010):197-205 / doi:10.3989/revmetalm.0854
[es]  Caracterización microestructural de aleaciones base cobre obtenidas mediante molienda reactiva
R. Palma, A. Sepúlveda, A. Zúñiga, E. Donoso, M. J. Dianez, J. M. Criado  

Resumen:  Se analizó la micro y nano estructura de aleaciones Cu-Al, Cu-V y Cu-Ti obtenidas por molienda reactiva, mediante difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se consideraron muestras con distintos tiempos de molienda (t= 0, 10, 20 y 30 h). A partir de los datos XRD, usando los métodos de Williamson- Hall y Klug-Alexander, se evaluaron el tamaño de grano, la densidad de dislocaciones y la microdeformación residual; también se estudió la evolución de la textura de la matriz de cobre en función del tiempo de molienda. En los polvos molidos durante 30 h, de las tres aleaciones consideradas, se encontró, por TEM, que los tamaños de grano y de los dispersoides desarrollados son nanométricos.

Palabras clave:  Aleaciones de cobre; Molienda reactiva; Cu-Al; Cu-V; Cu-Ti; Textura

Microstructural characterization of copper based alloys produced by reactive milling
Abstract:  The micro and nanostructure of Cu-Al, Cu-V and Cu-Ti alloys produced by reactive milling were analyzed using X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). Samples with different milling times (t= 0, 10, 20 and 30 h) were considered. The grain size, dislocation density and residual microstrain were evaluated form the XRD data using the Williamson-Hall and Klug-Alexander methods. The evolution of texture as a function of milling time was also studied using XRD. It was found, using TEM, that the grain size and dispersoid size were nanometric in all three alloys considered.

Keywords:  Copper alloys; Reactive milling; Cu-Al; Cu-V; Cu-Ti; Texture

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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 3 (2010):206-218 / doi:10.3989/revmetalm.0918
[es] Modificación de los aceros rápidos de herramientas AISI M2 por fusión superficial con láser bajo diferentes condiciones de operación
J. Arias, M. Cabeza, G. Castro, I. Feijoo, P. Merino, G. Pena

Resumen:  Se ha aplicado el tratamiento superficial de fusión con láser a un acero comercial rápido de herramientas AISI M2, templado y revenido, y se ha estudiado su microestructura superficial y comportamiento mecánico (dureza y resistencia al desgaste). Para ello, se ha empleado un láser continuo Nd:YAG, variando las condiciones de operación, analizando la influencia de los distintos parámetros sobre cordones individuales y sobre las características de la superficie fundida cuando se realiza el tratamiento en multipasada con un solape del 50 %. La caracterización microestructural realizada de la superficie fundida muestra que, en todos los casos, se encuentra constituida por carburos de pequeño tamaño,M2C yMC, martensita y austenita retenida, cuya cantidad depende de los parámetros de operación. Así mismo, se ha determinado que valores bajos de densidad de potencia y altas velocidades de barrido del haz conducen a mayor homogeneidad en la microestructura, con altos valores de dureza y resistencia al desgaste.

Palabras clave:  Acero rápido AISI M2; Láser Nd:YAG; Fusión superficial por láser; Dureza; Resistencia al desgaste

Modification of AISI M2 high speed tool steels after laser surface melting under different operation conditions
Abstract:  We applied a laser surface melting treatment to AISIM2 high-speed steel –hardened and tempered- and studied the resulting surface characteristics (microstructure) and mechanical behavior (hardness and wear performance). The steel was treated using a Nd:YAG continuous-wave laser with different operation conditions. The influence of the laser processing parameters on the single tracks and on melted surface layer obtained by multipass system with 50% overlap were studied. The microstructure for all conditions is formed byMC- and M2C-type carbides, martensite and retained austenite; the quantities of this phase depends on the operations conditions. It has been determined that low levels of power density and high speed scanning of the beam leads to greater homogeneity in the microstructure with high hardness values and wear resistance.

Keywords:  AISI M2 high speed steel; Nd:YAG laser; Laser melting; Hardness; Wear

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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 3 (2010):219-226 / doi:10.3989/revmetalm.0927
[en] Análisis del proceso de desoxidación de cobre con manganeso usando sensores con electrodos base Pt preparados por MOCVD
S. González-López, A. Romero-Serrano, R. Vargas-García, B. Zeifert, A. Cruz-Ramírez

Resumen:  En este trabajo, se utiliza un sensor de zirconia estabilizada con itria (ZEI) para determinar la presión parcial y el contenido de oxígeno, en aleaciones líquidas Cu-Mn entre 1.100 y 1.300 °C. Los sensores ZEI fueron recubiertos con una película de platino mediante el método de depositación en fase vapor empleando un precursor metal orgánico (MOCVD) con el fin de incrementar la conductividad del sensor y disminuir el tiempo de respuesta. El espesor medido de la película de platino fue de 7 μm. A las temperaturas de 1.200 y 1.300 °C se obtuvo buena concordancia entre los contenidos de oxígeno calculados a través de la FEM del sensor y los obtenidos mediante análisis químico. El proceso de desoxidación del cobre empleando manganeso, hierro y fósforo fue analizado mediante el modelo de parámetros de interacción, el cual mostró que el mínimo contenido de oxígeno en equilibrio, a 1.200 °C, fue de, casi 2, 90 y 500 ppm, respectivamente, usando manganeso, hierro y fósforo como desoxidantes.

Palabras clave:  Desoxidación de cobre; Manganeso; Sensor de oxígeno

Analysis of the deoxidation process of copper with manganese using a platinum electrode-based sensor prepared by MOCVD
Abstract:  A sensor employing yttria-stabilized zirconia (YSZ) was used to determine the oxygen partial pressure and oxygen content in liquid Cu-Mn alloys in the range 1,100° to 1,300 °C. The YSZ sensors were coated with platinum electrode films deposited by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) to increase the conductivity of the measuring devices and to decrease their response time. The depth of the Pt film measured was 7 μm. At 1,200 and 1,300 °C fair agreement was obtained between the oxygen contents calculated from the measured probe EMF and those obtained by chemical analysis. The deoxidation process of liquid copper using Mn, Fe and P was analyzed by the interaction parameters model which showed that the minimum oxygen content at 1,200 °C was about 2, 90 and 500 ppm, using manganese, iron and phosphorus as deoxidation agents, respectively.

Keywords:  Copper deoxidation; Manganese; Oxygen sensor

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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 3 (2010):227-239 / doi:10.3989/revmetalm.0929
[es] Efecto de las propiedades físicas del carbón activado en la adsorción de oro desde medio cianuro
P. Navarro, C. Vargas

Resumen:  Se estudió el efecto de las propiedades físicas de un carbón activado, tales como distribución de tamaño de poros, superficie específica, diámetro promedio de poros, en la adsorción de oro desde disoluciones cianuradas, con el oro disuelto a la forma de Au (CN)–2. Para cumplir con los objetivos planteados se trabajó con dos carbones activados: el carbón A, con superficie específica de 985 m2/g, 57 % de microporos y 3,8 nm como diámetro promedio de poros, y el carbón B, con superficie específica de 786 m2/g, 27 % de microporos y 11,6 nm como diámetro promedio de poros; ambos carbones, de forma granular, han sido fabricados a partir de cáscara de coco. Se realizaron ensayos de adsorción batch en un reactor de 500 ml de capacidad, con agitación mecánica a temperatura constante. Se estudiaron los efectos de cationes presentes, tales como Ca2+, Na+, K+ y Li+, de la distribución de tamaño de poros, del diámetro promedio de poros y del área superficial, en la velocidad y cantidad de oro adsorbido en los carbones activados denominados como A y B. Se encontró que las propiedades físicas de un carbón activado constituyen un factor relevante en el proceso de adsorción de oro, en términos de velocidad y cantidad de oro adsorbido. El carbón B, con 786 m2/g de superficie específica, alcanzó una mayor carga por unidad de superficie (0,02 mg Au/m2) en relación al carbón A, de 985 m2/g, el cual alcanzó una carga de 0,01 mg Au/m2, después de 6 h de contacto carbón-disolución. La velocidad de adsorción de oro en ambos carbones fue controlada por transferencia de masa en la película líquida que rodea a las partículas de carbón, a tiempos cortos o cargas pequeñas de oro en las partículas, lejos del equilibrio. Al aplicar un modelo cinético de primer orden, se obtuvo que la razón de las constantes cinéticas para los carbones A y B, es decir, (kB/kA), fluctúa en un valor de 3 para los distintos cationes en estudio. En general, es posible afirmar que la velocidad de adsorción y la cantidad de oro adsorbido aumentan con el aumento de macroporos y con el aumento del diámetro promedio de poros. La presencia de cationes favorece el proceso de adsorción de oro en medio cianuro, especialmente los de mayor valencia.

Palabras clave:  Propiedades físicas; Carbón activado; Adsorción; Oro

Effect of the physical properites of activated carbon in the gold adsorption from cyanide media
Abstract:  The effect of the physical properties of an activated carbon such as pore size distribution, specific surface, pore average diameter, in the gold adsorption from cyanide solution with the gold to the Au (CN)–2 form, was studied. To meet the proposed objectives two carbons were studied: carbon A with specific surface of 985 m2 / g, 57 % of micropores and 1.85 nm as average diameter of pores and carbon B with specific surface of 786 m2 / g, 27 % and pores of 2.35 nm as average diameter of pores; both granular carbons made from coconut shell. Batch adsorption tests were performed in a reactor of 500 ml of capacity with mechanical stirring at constant temperature. The effect of cations present in the aqueous solutions such as Ca2+, Na+, K+ and Li+, the effect of pore size distribution, the effect of average pore diameter and surface area were evaluated in function of the rate and amount of gold adsorbed on the activated carbons denominated as A and B. The results to indicate that the physical properties of an activated carbon are an important factor in the gold adsorption process in terms of rate and amount of adsorbed gold. The carbon B with 786 m2 / g of specific surface area reached a higher load per unit area (0.02 mg Au/m2) in relation to the carbon B of 985 m2 / g which had a load of 0.01 mg Au / m2, after 6 h of contact carbon-solution. The rate adsorption of gold in both carbons is controlled by mass transfer in the liquid film surrounding the carbon particles to short times or small loads of gold in the particles, far from equilibrium. Applying a first order kinetic model, it was obtained that the ratio of the kinetic constants for carbons A and B, ie (kB / kA), fluctuates in a value of 3 for the different cations in study. In general it is possible to say that the rate adsorption and the amount of adsorbed gold increased with the increase in macropores and with the increasing pore average diameter. The presence of cations favors the gold adsorption in cyanide media, especially those of higher valence.

Keywords:  Physical properties; Activated carbon; Adsorption; Gold

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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 3 (2010):240-248 / doi:10.3989/revmetalm.0942
[es]  Evolución microestructural de composites SiC/aleaciones CuSi obtenidos a través de infiltración reactiva
J. Cornejo, S. Ordoñez, I. Iturriza

Resumen:  Se estudió la evolución microestructural de composites de SiC/aleaciones Cu-Si obtenidos a través del proceso de infiltración reactiva a 1400 °C. Se detectaron tres zonas en los composites obtenidos: zona de reacción, transición e infiltrada. En la zona de reacción y de transición, la microestructura resultante estuvo compuesta por una fase metálica, láminas de grafito y partículas de SiC. Se encontró que el SiC se descompone en estas zonas por efecto de la aleación Cu-Si, por lo que el silicio disponible forma una solución líquida que a temperatura ambiente estuvo formada por una solución sólida α y una fase γ (Cu5Si). El carbono resultante de la descomposición del SiC precipitó como láminas de grafito. Además, la descomposición del SiC fue disminuyendo a medida que la cantidad de silicio en la aleación inicial se incrementó.

Palabras clave:  Infiltración reactiva; Descomposición SiC; Composite SiC/Cu; Microestructura

Microstructural evolution of SiC/Cu-Si composites obtained through reactive infiltration
Abstract:  The microstructural evolution of composites of SiC/Cu-Si alloys obtained through process of reactive infiltration to 1400 °C was studied. Three zones were detected in the obtained composites: the reaction zone, the transition zone and the infiltrated zone. In the reaction zone and transition zone the resulting microstructure was composed of a metallic phase, graphite laminae and SiC particles. It was found that SiC decomposes into these areas because of the alloy Cu-Si, so the available Si forms a liquid solution that a room temperature consisted of a α solid solution and a γ phase (Cu5Si). The carbon resulting from the decomposition of SiC precipitated as graphite laminae. In addition, the SiC decomposition was decreasing as the initial amount of Si in the alloy increased.

Keywords:  Reactive infiltration; Decomposition SiC; Composite SiC/Cu; Microestructure

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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 3 (2010):249-259 / doi:10.3989/revmetalm.0951
[es]  Control del avance del frente de llama en el lecho de sinterización de minerales de hierro
A. Cores, J. Mochón, I. Ruiz-Bustinza, R. Parra

Resumen:  En una planta piloto de sinterización se cargan, en la paila cúbica de 40 cm de lado, 110 kg de una mezcla de minerales de hierro, caliza y coque, donde se han introducido una serie de termopares a diferentes profundidades. Se realizan ensayos para estudiar la evolución del ancho de la zona de combustión y de la temperatura máxima del frente de llama a través del lecho de sinterización. Para el análisis de los resultados se utiliza un sistema de adquisición de datos formado por dos módulos conectados en serie, encargados de realizar la conversión analógico-digital. La entrada analógica es la salida de los termopares y la salida digital es la medida de la temperatura. Se dispone de un ordenador para la conservación y almacenamiento de los datos y para realizar interpolaciones que simulan el estado y evolución del frente de llama a través del lecho.

Palabras clave:  Sinterización; Frente de llama; Combustión; Minerales de hierro; Sensores de temperatura; Ajuste de algoritmos; Sistema de adquisición de datos

Control of the flame front advance in a sintering bed of iron ores
Abstract:  A sintering pan of 40 cm cubed is loaded with a mixture of iron ores, limestone and coke weighing 110 kg in a sintering pilot plant. In this sintering pan, a series of thermocouples have been introduced at different depths. Tests have been carried out to study the width of the combustion zone and the maximum temperature of the flame front across the sintering bed. For the analysis of the results, a data acquisition system was used. This consisted of two modules connected in serie, for performing the analogue-digital conversion. The analogue entry point is the exit point of the thermocouples and the digital exit point was the temperature average. A computer was used for conserving and storing the data and for carrying out interpolations, simulating the state and evolution of the flame front across the bed.

Keywords:  Sintering; Flame front; Combustion; Iron ores; Temperature sensors; Algorithmic adjustments; Data acquisition system

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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 3 (2010):260-273 / doi:10.3989/revmetalm.0960
[es]  Estudio y estado de conservación de elementos metálicos de vidrieras de la Catedral de León
J. Peña-Poza, T. Palomar, M. García-Heras, M. A. Villegas

Resumen:  En este trabajo se ha estudiado un conjunto de elementos metálicos de acero (barras de sujeción) y plomo (perfiles en H y de recibo a muros) procedentes de vidrieras de la Catedral de León. El principal objetivo consistió en evaluar el estado de conservación de estos materiales mediante el diagnóstico de los procesos de degradación y corrosión, con el fin de establecer los criterios más adecuados de conservación. Además, también se evaluó la resistencia mecánica de otros elementos metálicos utilizados en los acristalamientos exteriores instalados para proteger las vidrieras tras su restauración. Los materiales se estudiaron mediante microscopía óptica (MO), observación metalográfica, análisis químico por vía húmeda, microscopía electrónica de barrido (MEB) con microanálisis por dispersión de energías de rayos X (EDX), difracción de rayos X (DRX) y ensayos de tracción mecánica. Los resultados obtenidos sirvieron para establecer pautas de intervención en los trabajos de restauración, así como para determinar algunos aspectos tecnológicos del proceso de producción de los materiales.

Palabras clave:  Acero; Plomo; Degradación; Conservación; Vidrieras; Catedral de León

Study and conservation state ofmetallic elements of stained glass windows from the Cathedral of Leon
Abstract:  A sample set of metallic elements of steel (supporting rods) and lead (H-shaped cames and that used to fix other elements to walls) from stained glass windows of the Cathedral of Leon (Spain) has been studied in this paper. The main objective was to assess the state of conservation of these materials by diagnosing degradation and corrosion processes, in order to establish the most adequate conservation criteria. In addition, mechanical resistance of other metallic elements used in the external glazing system installed to protect stained glass windows after restoration was also evaluated. The materials were studied by optical microscopy (OM), metallographic examination, conventional wet chemical analysis, scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray microanalysis (EDX), X–ray diffraction (XRD), and mechanical drive tests. Resulting data were useful to establish intervention guidelines in restoration tasks, as well as to determine some technological aspects of the production process of materials.

Keywords:  Steel; Lead; Degradation; Conservation; Stained glass windows; Cathedral of León

Nota Técnica       ----------------------------------------------

CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 3 (2010):274-284 / doi:10.3989/revmetalm.0841
[es]  Fabricación y comportamiento de espumas de aluminio con diferente densidad a partir de un precursor AlSi12  
J. A. Gutiérrez-Vázquez, J. Oñoro

Resumen:  Se han fabricado espumas de aluminio de poro cerrado, de tres diferentes rangos de densidad, utilizando un precursor AlSi12 producido por pulvimetalurgia. El objetivo ha sido determinar el efecto que tiene la densidad de estos materiales respecto a su comportamiento mecánico. El precursor utilizado contenía un 0,4 % de hidruro de titanio (TiH2) como agente espumante, mezclado con aluminio y silicio en cantidades adecuadas para lograr la composición comercial del precursor AlSi12. Una vez cortadas las muestras, se efectuaron tratamientos térmicos de espumación entre 630 y 750 °C, a tiempos de espumación variables entre 3 y 20 min. Se determinaron las mejores condiciones de solidificación para evitar el colapso mediante aire forzado. Las muestras se prepararon con el mismo peso a diferentes densidades, habiéndose obtenido, que el mejor comportamiento mecánico se lograba en las espumas de mayor densidad, comprendidas entre 0,70 y 0,81 g/cm3.

Palabras clave:  Espumas de aluminio; Precursor; Espumación; Agente espumante

Production and behaviour of aluminium foams with different density by AlSi12 precursor
Abstract:  Closed cell aluminium foams were prepared by powder metallurgical method in three different ranges of density using AlSi12 precursor. The objective has been to determine by means of tests the effect that has the density of these materials regarding its mechanical behaviour. The used precursor contained 0.4% of foaming agent of titanium hydride (TiH2), mixed with aluminum and silicon in appropriate amounts to achieve the commercial composition of the AlSi12 precursor. Once cut the samples thermal treatments of foaming were made of 630 °C to 750 °C, by 3 to 20 minutes. The best solidification conditions were determined to avoid the collapse by means of forced air. The samples were prepared with the same weight to different densities, having itself obtained that the best mechanical behaviour was achieved in the high density foams, of 0.70 to 0.81 g/cm3.

Keywords:  Aluminium foams; Precursor; Foaming; Foaming agent

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ÍNDICE:

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CSIC - Consejo Superior de Investigaciones Científicas

Vol 46, Nº 3 (2010)  /  doi:10.3989/revmetalm.2010.v46.i3        ISSN: 0034-8570

Más información / TEXTO COMPLETO       

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Artículos

[es]  Caracterización microestructural de aleaciones base cobre obtenidas mediante molienda reactiva   197-205
R. Palma, A. Sepúlveda, A. Zúñiga, E. Donoso, M. J. Dianez, J. M. Criado  

[es] Modificación de los aceros rápidos de herramientas AISI M2 por fusión superficial con láser bajo diferentes condiciones de operación   206-218
J. Arias, M. Cabeza, G. Castro, I. Feijoo, P. Merino, G. Pena  

[en] Análisis del proceso de desoxidación de cobre con manganeso usando sensores con electrodos base Pt preparados por MOCVD   219-226
S. González-López, A. Romero-Serrano, R. Vargas-García, B. Zeifert, A. Cruz-Ramírez 

[es] Efecto de las propiedades físicas del carbón activado en la adsorción de oro desde medio cianuro   227-239
P. Navarro, C. Vargas  

[es] Evolución microestructural de composites SiC/aleaciones CuSi obtenidos a través de infiltración reactiva   240-248
J. Cornejo, S. Ordoñez, I. Iturriza  

[es] Control del avance del frente de llama en el lecho de sinterización de minerales de hierro   249-259
A. Cores, J. Mochón, I. Ruiz-Bustinza, R. Parra  

[es] Estudio y estado de conservación de elementos metálicos de vidrieras de la Catedral de León   260-273
J. Peña-Poza, T. Palomar, M. García-Heras, M. A. Villegas  

Nota Técnica

[es] Fabricación y comportamiento de espumas de aluminio con diferente densidad a partir de un precursor AlSi12    274-284
J. A. Gutiérrez-Vázquez, J. Oñoro  

[es] Study and conservation state ofmetallic elements of stained glass windows from the Cathedral of Leon   260-273
J. Peña-Poza, T. Palomar, M. García-Heras, M. A. Villegas   

Technical Notes

[es] Production and behaviour of aluminium foams with different density by AlSi12 precursor   274-284
J. A. Gutiérrez-Vázquez, J. Oñoro