Resumen –– Los objetivos fueron elaborar aleaciones Zn-22%p

Al-2%p Cu con 0.25, 0.5, 0.75 y 1.0%p Cr y caracterizar sus mi-

croestructuras homogeneizadas. Un proceso se implementó para

elaborar las aleaciones. La microestructura homogeneizada se

obtuvo calentando a 370 °C por 48 horas y enfriando cada alea-

ción en el horno. Se efectuó la metalografía, microdureza Vi-

ckers, dureza Rockwell G y análisis puntual por energía disper-

siva de rayos X. Inclusiones de Cr, Al, Fe, Zn, Cu y Si se forman

en perlita. La aleación con 1%p Cr no es elaborable. En general,

el Cr ablanda las aleaciones, mucho más el 0.5%p Cr.

Palabras Clave – Zn-22%p Al-2%p Cu, aleaciones ricas en Zn

con Cr, caracterización de microestructuras

Abstract –– The objectives were to prepare Zn-22 wt.%Al-2wt.

%Cu alloys with 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0 wt.%Cr and to charac-

terize their homogenized microstructures. A process was imple-

mented to elaborate the alloys. The homogenized microstructure

was obtained by heating to 370 ° C for 48 hours and cooling each

alloy in the oven. Metallography, Vickers microhardness, Rock-

well G hardness and X-ray dispersive energy punctual analysis

were performed. Cr, Al, Fe, Zn, Cu and Si inclusions are formed

in pearlite. The alloy with 1.0 wt.% Cr is not processable. In

general, Cr softens alloys, much more with 0.5 percentage Cr.

Keywords –– Zn-22 wt.% Al-2 wt.% Cu, Zn rich alloys with Cr,

microstructures characterization

I. INTRODUCCIÓN

Las aleaciones ricas en Zn y con algún otro u otros ele-

mentos soluto han recibido especial atención desde hace va-

rios años, debido a que algunas de estas aleaciones presentan

la propiedad superplástica [1-3], tienen propiedades adecua-

das para sustituir algunos bronces en aplicaciones de soporte

y desgaste [4,5] o porque se ha demostrado, en los últimos

años, que presentan inusuales grados de ductilidad (sin ser

superplásticas) [6] o tienen características para ser empleadas

en prótesis temporales del cuerpo humano [7].

La aleación Zn-22%p Al es una de las primeras y emble-

máticas aleaciones superplásticas investigadas y desarrolla-

das; las aleaciones ZA27 (~ Zn-29.5%p Al) son ejemplo de

aleaciones que pueden suplir bronces; las aleaciones ricas en

Zn y bajos contenidos de Mn (por debajo del 0.6%p) son al-

gunos metales que presentan grados anómalos de ductilidad,

y aleaciones de Zn con bajas cantidades de Mn, Ca/Sr, Al,

Cu, y Li [8], son biodegradables y pueden utilizarse para ela-

borar prótesis temporales.

La aleación Zn-22%p Al ha sido modificada incorporán-

dole por separado proporciones pequeñas de elementos so-

luto, y las aleaciones resultantes han sido investigadas con

distintos objetivos: se le ha añadido Ag [9], Cu [10,11] y Fe

[12] y se ha estudiado su superplasticidad; Cu, para investigar

el engrosamiento de una fase rica en Cu, , por envejeci-

miento [13], y el efecto del forjado multidireccional sobre la

microestructura y propiedades mecánicas [14]; el Ce, para de-

terminar propiedades físicas [15], y el Mn se ha adicionado

para investigar la influencia de este elemento sobre la micro-

estructura, dureza y propiedades en compresión de las alea-

ciones obtenidas [16].

La aleación Zn-22%p Al 2%p Cu es superplástica, forma

parte de una familia de aleaciones denominada Zinalco

[17,18] que fue desarrollada e investigada en México para

sustituir el aluminio de la serie 6063, usado en la industria de

la construcción. Esta aleación tiene propiedades mecánicas

que posibilitan que el Zn, frágil en su estado no aleado y de

alta densidad, pueda usarse para fines estructurales al estar

combinado con el elemento aluminio más ligero y dúctil. La

presencia del Cu causa un incremento sustancial de la resis-

tencia a la fluencia de la aleación eutectoide Zn-22%p Al a

temperatura ambiente.

No se ha publicado ningún trabajo sobre la elaboración y

caracterización de la microestructura o de propiedades de

aleaciones a base de la aleación Zn-22%pAl-2%pCu con dis-

tintos contenidos de Cr.

La elaboración de estas aleaciones por colada convencio-

nal representa un reto, porque la temperatura de fusión del Zn

(419.5 °C) y Al (660.32 °C) son aproximadamente 1487 .4°C

y 1246.6 °C más bajas, respectivamente, que la temperatura

de fusión del Cr (1906.9 °C) [19]. Además, la temperatura de

ebullición del Zn (906.9 °C) es 1000 °C más baja que la tem-

peratura de fusión del Cr. A todo esto, se suma que no existe

evidencia del grado de solubilidad del Zn en Cr y viceversa,

pues no se ha publicado un diagrama de fases Cr-Zn ni algún

corte isotérmico del sistema ternario Al-Zn-Cr.

No obstante, se decidió utilizar en este trabajo al Cr como

elemento soluto en la aleación Zn-22%p Al-2%p Cu, por te-

ner una alta resistencia al rayado, ser su dureza Mohs (9.0)

mayor que la del W (7.5) y el Co (5.5), tener un bajo coefi-

ciente de fricción y alta resistencia a la corrosión [20].

En este documento se presenta el trabajo realizado para

elaborar y caracterizar las microestructuras de aleaciones Zn-

22%pAl-2%pCu-X%pCr, originalmente con X = 0.25, 0.5,

0.75 y 1.0, pero después de varios intentos de elaboración no

Elaboración de aleaciones Zn-22%p Al-2%p Cu con bajos conteni-

dos de Cr y caracterización de sus microestructuras

J. A. Aragon-Lezama, Área de Ciencia de Materiales, Depto. de Materiales, UAM-A, CDMX, México

Teléfono (55) 53189475 Ext. 9475 E-mail: alja@azc.uam.mx

fue posible preparar la aleación con el último contenido de Cr

planeado.

II. METODOLOGÍA

A. Preparación y homogeneización de las aleaciones

Para la elaboración de las aleaciones se usó Zn de alto

grado, Al, Cu electrolítico y Cr en piedra aluminotérmico con

una pureza de 99.995%, 99.39%, 99.99% y 99.6%, respecti-

vamente;

Se empleó también una balanza Mettler H45 con 10-4 g

de precisión, un crisol de SiC, una lingotera de acero negro,

ambos con sus paredes internas recubiertas previamente con

pintura de zirconia (secada y quemada a 700 °C), y un horno

tipo mufla Lyndberg.

Primero, se intentó elaborar las aleaciones Zn-22%p Al-

2%p Cu-X% Cr, con X = 0.25, 0.5, 0.75 y 1.0, empleando el

proceso de fusión y moldeo que ha sido usado en otros traba-

jos para elaborar la aleación Zn-22%Al-2%p Cu [21], agre-

gando al final el Cr en la aleación de Zn, Al y Cu fundida a

700 °C, pero este elemento no se disolvió en cualquiera de las

cantidades en %p elegidas, ni empleando largos tiempos de

permanencia del Cr sólido dentro del fundido.

Revisando el diagrama de fases del sistema de aleaciones

Al-Cr [22], como ya se mencionó en la introducción, ningún

diagrama de fases Cr-Zn y corte isotérmico del sistema terna-

rio Al-Cr-Zn ha ido publicado, considerando las cantidades

requeridas de estos elementos en las aleaciones por elaborar

y que el Zn se evapora a los 907.85 °C, se diseñó un proceso

de colada para las aleaciones.

El proceso de elaboración por usar comenzaría con la fu-

sión simultánea del Al y Cr entre los 900 y 950 °C, se bajaría

posteriormente 200 °C la temperatura para agregar el Zn y al

final el Cu.

Finalmente, después de varias pruebas, se estableció el

proceso de elaboración definitivo mostrado en la Fig. 1.

Se cortó una muestra de cada lingote obtenido y se

guardó como muestra testigo. El resto de los cuatro lingotes

fue sujeto a un tratamiento térmico de homogenización,

usando las condiciones que se conocen eliminan la microes-

tructura de colada de la aleación Zn 22%p Al-2%p Cu: a 370

°C durante 48 horas [21].

B. Revelado y caracterización de las microestructuras

Se cortó una muestra de cada porción de aleación homo-

geneizada y se preparó una de sus caras para estudios meta-

lográficos, así se hizo también con las muestras testigo. Se

usó papeles abrasivos de distinta granulometría para desbas-

tar. El pulido se realizó con paños finos “microcloth” y en una

pulidora Buehler a 160 rpm, usando polvos abrasivos de alú-

mina de 0.3 y 0.05 m y alcohol etílico como vehículo de los

abrasivos y lubricante sobre los paños.

La cara pulida de cada muestra se atacó químicamente

por inmersión, empleando un reactivo químico de alcohol etí-

lico al 1% de HNO3 para revelar su microestructura.

Las microestructuras fueron coloreadas artificialmente

con la técnica de contraste interferencial de Nomarsky, para

aumentar su contraste, se observaron, analizaron y fotografia-

ron a distintos aumentos en un microscopio óptico Olympus

PMG3 y con una cámara Olympus C 5050 acoplada al

mismo.

Una muestra de 1.0 cm x 1.0 cm x 1.0 cm de cada alea-

ción homogeneizada fue desbastada, pulida y limpiada, pri-

mero con acetona y después con alcohol isopropílico, en un

equipo de limpieza con ultrasonido marca Buehler.

Las microestructuras de estas muestras fueron observa-

das, fotografiadas a distintos aumentos, las composiciones de

sus constituyentes fueron establecidas con la técnica de ener-

gía dispersiva de rayos X (EDS) y se realizó mapeos de algu-

nas zonas en un microscopio de electrones barridos Carl Zeiss

SUPRA 55pV, con un voltaje de aceleración de 15 KV.

C. Pruebas de microdureza y dureza

Pruebas de microdureza Vickers fueron realizadas en 5

constituyentes de cada tipo en la microestructura de colada y

microestructura obtenida por homogeneización de cada alea-

ción elaborada. Se usó la misma cara desbastada, pulida y ata-

cada de cada muestra de aleación usada para revelar la micro-

estructura, un microdurómetro Micromet 2003 de Buehler y

una carga de 10 gramos-fuerza.

El ensayo de dureza Rockwell G se realizó 5 veces en la

misma muestra de cada aleación que fue empleada para eva-

luar la microdureza de constituyentes.

Se hicieron gráficas de microdureza y dureza en función

del contenido de Cr para establecer el efecto de este elemento

sobre la resistencia a la penetración de constituyentes de mi-

croestructuras y aleaciones y poder comparar con los datos

obtenidos para la aleación base.

III. RESULTADOS

A. Proceso de elaboración

En la fig. 1 se esquematiza el proceso finalmente estable-

cido para la elaboración de las aleaciones por estudiar. Este

proceso se obtuvo después de varios cambios de la tempera-

tura inicial de fusión, del orden de fusión de los elementos y

de varias pruebas de disolución de las distintas proporciones

de Cr en Al o Zn-Al, en estado líquido, por usar. Se comprobó

que no es posible elaborar la aleación con el 1%p Cr.

B. Microestructuras

Las microestructuras de colada de las aleaciones elabora-

das se revelaron después de un ataque de 25 a 30 s con el reac-

tivo empleado.

Todas las microestructuras de colada están formadas por

dendritas de bordes redondeados en mayor cantidad y com-

ponente interdendrítico de tonalidad oscura, Fig. 2. Un cons-

tituyente más claro y delgado se observa alojado entre las den

Fig. 1. Esquema del proceso de elaboración de las aleaciones de interés, que resultó después de varios cambios de las temperaturas de fusión, del orden

de fusión de los elementos y de algunas pruebas de solubilidad de las distintas cantidades de Cr por usar..

a) b)

c) d)

Fig. 2. Microestructuras de la aleación Zn-22%p Al 2%p Cu con contenidos de Cr de a) 0.0%, b) 0.25%, c) 0.50% y d) 0.75%. Dendritas con bordes redon-

deados y componente interdendrítico oscuro. Un constituyente muy delgado y de tonalidad más clara está alojado entre las dendritas de las aleaciones con

Cr, Microscopio óptico.

dendritas de microestructuras de aleaciones con Cr, Figs. 2b

a 2d.

Las microestructuras de aleaciones homogeneizadas se

revelaron sumergiendo las muestras durante un tiempo entre

40 y 50 s en la sustancia de ataque.

La microestructura de la aleación sin Cr está integrada

mayoritariamente por el constituyente tipo perlita, CP, con

una que otra partícula en forma de roseta o lisa con bordes

rectos de tonalidad oscura. Fig. 3a.

La microestructura de aleaciones con Cr tiene también

componente tipo perlita en gran cantidad, partículas o islas

claras, PC, en sus límites de colonias o de configuración aci-

cular dentro de las mismas, y partículas de tono gris oscuro,

PGO, muy lisas dentro de las colonias: las partículas e islas

aumentan de tamaño cuando incrementa el contenido de Cr

en las aleaciones, Figs. 3b a 3d.

En la tabla 1 están las composiciones del componente

tipo perlita y de partículas en las microestructuras de aleacio-

nes homogeneizadas, establecidas por EDS. Esos datos están

asociados con los puntos de análisis mostrados en la Fig. 4.

Se establece que las partículas grises oscuras, PGO, son ricas

principalmente en Al, Fe, Zn, Cu y Si con o sin Cr, hay dos -

Adición de

Al y Cr

Reducción de la

temperatura (200 °C)

y adición de Zn

Adición de

Cu

750 °C 750 °C

Vaciado

950 °C

Tiempo de espera en minutos

80 20 40

Horno Horno Horno

Lingotera de

acero negro

a) b)

c) d)

Fig. 3. Microestructuras de aleaciones homogeneizadas con contenidos de Cr en %p de a) 0.0, 0.25, c) 0.50 y d) 0.75. Partículas en forma de roseta, R; partí-

culas o islas claras y lisas, PC, entre o dentro de colonias de constituyente tipo perlita, y partículas de tonalidad gris oscuro, PGO, lisas dentro de las colo-

nias. El tamaño de islas o partículas incrementa con el contenido de Cr.

TABLA I.

COMPOSICIONES DEL CONSTITUYENTE TIPO PERLITA Y DE PARTÍCULAS QUE EMBEBE SEGÚN EL CONTENIDO DE Cr EN LA ALEACIÓN Zn-22%pAl-2%p Cu,

OBTENIDAS POR EDS. VER FIG. 4.

Cr (%p) en la

Aleación

Constituyente tipo perlita (CP) Islas o partículas

Sitios de análisis y

N° de Fig. Tonalidad clara Tonalidad oscura Claras (PC) Gris oscuro (PGO)

Zn

(%p)

Al

(%p)

Cu

(%p)

Zn

(%p)

Al

(%p)

Cu

(%p)

Al

(%at)

Cu

(%at)

Zn

(%at)

Cr

(%at)

Si

(%at)

Al

(at%)

Fe

(at%)

Zn

(at%)

Si

(%at)

Cu

(%p)

Mn

(%at)

Cr

(%at)

Ti

(%at)

0.00 83.8 14.93 1.21 -- -- -- +1.85 13.60 84.55 -- -- 69.37 15.14 6.30 4.50 4.42 0.27 -- --

S3, S1, S2 en Fig.4a 66.96 12.72 9.71 5.11 3.97 0.56 -- 0.50

0.25 +78.2 21.30 +1.6 46.80 51.6 +72.7 4.39 9.11 13.18 0.62

65.64 15.53 5.86 7.54 5.36 S1, S2 en Fig. 4b

61.48 10.49 9.32 6.67 5.03 3.12 3.04

0.50 70.08. 29.0 1.99 47.90 50.11 1.99 *1.61 13.73 84.66 70.08 11.77 11.13 0.44 2.76 2.17 0.51 1,S3,S2, S1 en Fig.4c

0.75 80.84 17.39 1.76 **9.0 1.52 89.48 67.25 11.05 11.65 0.5 5.21 0.5 2.94 0.39 1, 2, S1 en Fig. 4d

S, SPECTRUM EN FIG. 4; * ~ CuZn6 ~ EN DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Cu-Zn [23] **FASE EN DIAGRAMA DE FASES Al-Zn [24], MODIFICADA CON Cu; + NO SE

MUESTRAN EN NINGUNA IMAGEN DE LA FIG. 4.

tipos de perlita, uno con más proporción de Al que el otro.

Algunas PC son fase con Cu o la fase CuZn6 con Al.

C. Microdureza y Dureza

La variación de microdureza del constituyente tipo per-

lita, CP, de islas o partículas claras, PC, y partículas grises

oscuras, PGO, al variar el %p Cr en las aleaciones homoge-

neizadas, se muestra en la Fig. 5.

Al incrementar el %p Cr en las aleaciones homogeneiza-

das, la microdureza del CP incrementa primero sustancialmen

te, disminuye a un valor que es casi el mismo que tiene en la

aleación sin Cr e incrementa después levemente; en las PC, la

microdureza se eleva sostenidamente para las dos primeras

cantidades de Cr y disminuye levemente cuando el contenido

de Cr es máximo, y la microdureza de las PGO decae pronun-

ciadamente, aumenta después y experimenta finalmente un

descenso, ambos leves, para los siguientes %p Cr.

La microdureza del CP fue más baja que la microdureza

de las PGO y PC no importando el contenido de Cr en la alea-

ción base, mientras que la microdureza de las PGO fue menor

que la microdureza de las PC, excepto cuando la aleación ba-

R

PC

PC

PGO

PC

PGO

PGO

a) b)

c) d)

Fig. 4. Sitios donde se realizó el análisis puntual por EDS, identificados por Spectrum y algunos números, en las microestructuras de aleaciones homogenei-

zadas con contenidos de Cr en %p de a) 0.0, 0.25, c) 0.50 y d) 0.75. Ver tabla 1 para acceder a los datos de composición de los sitios indicados

.

se homogeneizada no contuvo Cr, siendo en este caso las

PGO mucho más duras que la PC.

Por otro lado, el cambio de la dureza Rockwell G de las

microestructuras de colada y homogeneizada de la aleación

Zn-22%p Al-2%p Cu al aumentar el %p Cr se observa en la

Fig. 6.

Fig. 5. Microdureza Vickers al variar el %p Cr en las aleaciones homoge-

neizadas. PC, partículas claras; PGO, partículas gris oscuras; CP, constitu-

yente tipo perlita.

Fig. 6. Cambio de la dureza Rockwell G de las microestructuras de colada y

homogeneizada al aumentar el %p Cr en la aleación Zn-22%p Al-2%p Cu

La estructura de colada es más dura que la microestruc-

tura homogeneizada para cualquier contenido de Cr en las

mismas. Ambas microestructuras se ablandan al incrementar

su contenido de Cr: el ablandamiento es leve y progresivo en

ambas, excepto el que experimenta la microestructura homo-

geneizada con 0.5%p Cr, ya que ésta se ablando mucho más

que el resto de microestructuras homogenizadas: la dureza

Rockwell G de la microestructura con este contenido de Cr es

1

2

1

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0.00 0.25 0.50 0.75

Dure

za R

ock

wel

l G

Contenido de Cr (%p)

Microestructura de colada

Microestructura de homogeneización

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0.25 0.5 0.75

Mic

rod

ure

za V

icker

s (N

/mm

2)

Contenido de Cr (%p)

PC

PGO

CP

16.2 y 11.4 unidades Rockwell más blanda que las microes-

tructuras homogeneizadas con 0.25 y 0.75%p Cr, respectiva-

mente.

IV. DISCUSIÓN

El proceso de elaboración diseñado y usado en este tra-

bajo, permitió elaborar aleaciones a base de la aleación terna-

ria Zn-22%p Al-2%p Cu con contenidos de Cr hasta del

0.75%p, no importando que las temperaturas de fusión de los

elementos difieren ampliamente. Pero no se pudo elaborar la

aleación con 1%p Cr.

Las microestructuras de colada tuvieron los tipos y forma

de constituyentes que son característicos de este tipo de es-

tructuras. El interdendrítico se observó con una subestructura

tipo perlita pobremente definida en la aleación base sin Cr,

muy probablemente formada por la ocurrencia de la transfor-

mación invariante eutéctica Zn-94.5%p Al [24] modificada

con Cu. Una fase clara lisa se aloja en el componente inter-

dendrítico cuando la aleación base contiene Cr. Las dendritas

tienen subestructura tipo perlita.

El tratamiento térmico de homogeneización que se ha

empleado en distintos trabajos para eliminar la estructura de

colada de la aleación base Zn-22%p Al-2%p Cu, resulta con-

veniente para homogeneizar esta aleación con hasta 0.75%p

Cr, pues no se observaron componentes con rasgos de dendrí-

ticas y la distribución de elementos fue homogénea, como se

corroboró al realizar mapeos de cada elemento constitutivo

con la técnica de EDS, no presentados en este documento, en

distintas zonas de microestructuras de las aleaciones homo-

geneizadas.

El Cr no modifica la forma y distribución de las fases que

integran el componente tipo perlita en la aleación base Zn-

22%p Al 2%p Cu, esto es: dicho componente son dos fases

con configuración de “laminillas” o “gusanillos” alternados,

una rica en Al () y la otra en Zinc (), nombrado compo-

nente tipo perlita, ver Figs. 1 y 2.

El Cr se integra a partículas que se forman de manera na-

tural en la microestructura de la aleación base sin este ele-

mento, están identificadas como R en la Fig. 3a y como PGO

en las Figs. 3b a 3d, y contienen Al, Zn, Cu e impurezas (prin-

cipalmente Fe, Si, Mn) de los elementos empleados para ela-

borar las aleaciones, ver tabla I: en general, sus elementos

constitutivos están presentes en cantidades que van de mayor

a menor en el orden Al, Fe, Zn, Cu, Si, Mn, en la aleación

base sin Cr; en la secuencia Al, Fe, Zn, Cu, Si, Cr, Ti, regu-

larmente sin Mn, el Cr entre el 2 y 3%at y muy bajo contenido

de Ti, en las aleaciones con Cr. Estas PGO aumentan de ta-

maño con el incremento del %p Cr en la aleación base.

Parece ser que el Cr causa que la transformación eutec-

toide se verifique al 100% en una composición más baja en

Zn, que la reportada en el diagrama de fases Al-Zn en 78%p

Zn [24], pues se observan islas y/o partículas claras, identifi-

cadas PC en las Figs. 3b-3d, con una composición, ver tabla

I, cercana a la fase , que se reporta en dicho diagrama, mo-

dificada con Cu, que crecen de tamaño con el incremento del

%p Cr en la aleación base.

Se deduce entonces que el crecimiento de las PGO lisas

con el aumento del contenido de Cr en la aleación base, dis-

minuye la cantidad de Al que puede combinarse con el Zn

para formar el constituyente tipo perlita y, por eso, aumenta

la cantidad de PC en las microestructuras: aunque algunas PC

formadas tienen la composición cercana al intermetálico

(ver tabla I), que se reporta en el diagrama de fases Cu-Zn

[23].

Es posible que el contenido de Cr a partir del 0.25%p

ocasione la formación de zonas con constituyente tipo perlita

oscuro de composición Al-47.9%p Zn-1.99%p Cu. Se debe

realizar estudios adicionales para confirmar y explicar la for-

mación de este componente.

Es lógico que la microdureza de las partículas claras ricas

en Zn y oscuras con forma de roseta, identificadas PC y PGO

en la Fig. 5, respectivamente, sea mayor que la microdureza

del componente tipo perlita, CP, en la aleación base sin Cr,

debido a que las primeras y segundas son intermetálicos, los

cuales son normalmente de mayor dureza que una fase no in-

termetálica formada con los mismos elementos.

Asimismo, la mayor complejidad de la composición, y

quizá de la estructura cristalina, de las partículas PGO con

respecto a la composición, y quizá a la estructura, de las PC,

podría explicar la mucho mayor resistencia a la deformación

plástica, evaluada con la prueba de microdureza, de las pri-

meras en relación al mismo tipo de resistencia de las PC en la

microestructura de la aleación base homogeneizada sin Cr.

Luego, la incorporación del Cr a las PGO y PC causa una

caída de la microdureza de las primeras y un incremento de

esta propiedad en las segundas, cuando el contenido de Cr en

la aleación base es de 0.25% Cr. En cambio, el incremento de

la microdureza del CP de esta aleación, en comparación con

la microdureza de este mismo componente en la aleación sin

Cr, ver Fig. 5, podría explicarse sólo si el Cr se introdujera en

una de estas fases o en ambas y las endureciese o porque la

presencia del Cr produjese la reducción del tamaño del CP.

Los mapeos por EDS realizados en algunas zonas de las

microestructuras homogeneizadas, no presentados en este do-

cumento, parecen indicar que el Cr se distribuye uniforme-

mente en el CP, pero las mediciones semicuantitativas de la

composición no detectan Cr en ellas. Por otro lado, no se

realizó un seguimiento sobre el cambio de dimensiones del

CP, como para explicar mediante esto el incremento de su mi-

crodureza en la aleación base con 0,25%p Cr.

Los incrementos relativos de microdureza de las PC y

PGO que suceden al aumentar el contenido de Cr de 0.25 a

0.5%p en la aleación base, ver Fig. 5, están asociados con el

cambio del tipo de partículas: las PC son muy ricas en Cr (con

un 13.18%at) y cambian a otras sin este elemento y cuya com-

posición es aproximadamente la CuZn6 con bajo contenido de

Al; mientras que las PGO tienen entre 6.67 y 7.54%p Si y ---

3.04%p Ti en la aleación con 0.25%p Cr, y cambian a otras

con 0.44 a 0.5 %p Si y 0.51%p Ti, cuando el contenido de Cr

es de 0.5%p en la aleación, ver tabla I.

Un argumento similar al anterior podría justificar la li-

gera caída de microdureza de las PC y PGO al acrecentar el

contenido de Cr de 0.5 a 0.75%p en la aleación base, ver Fig.

5: las PC cambian de un compuesto intermetálico CuZn6 a

una fase solución sólida rica en Zn, , reportada en el dia-

grama de fase Al-Zn, pero modificada con Cu, y las PGO son

un intermetálico con 2.76%p Cu que se convierte en otro con

5.21%p Cu.

Los cambios de microdureza que experimenta el CP al

incrementar el contenido de Cr de 0.25 al 0.5 y hasta 075% p

en la aleación base, e ilustrados en la Fig. 5, no pueden expli-

carse, como ya mencionó anteriormente, con la información

obtenida en este trabajo.

La mayor resistencia a la deformación plástica, evaluada

por medio de la prueba de dureza Rockwell G, que presenta

la microestructura de colada, Fig. 6, es debida a la heteroge-

neidad estructural y de composición que se reconoce tienen

las estructuras de este tipo.

Los resultados de dureza muestran que el Cr produce el

ablandamiento de los dos tipos de microestructura considera-

dos en este estudio, siendo este efecto más pronunciado en la

microestructura homogeneizada con 0.5%p Cr.

La forma de la curva que muestra la variación de dureza

Rockwell G en la microestructura de homogeneización, Fig.

6, es casi parecida a la forma de la curva del cambio de mi-

crodureza del constituyente tipo perlita, Fig. 5, al incrementar

el %p Cr en la aleación base. Es indudable que el CP contri-

buye más a la resistencia a la penetración de la microestruc-

tura homogeneizada.

V. CONCLUSIONES

No se puede elaborar la aleación de Zn-22%p Al- 2%p

Cu-1%p Cr con el proceso diseñado y empleado en este tra-

bajo. Las aleaciones estudiadas se homogeneizan adecuada-

mente manteniéndolas a 370°C durante 48 horas y enfriándo-

las posteriormente en el horno. El componente interdendrítico

se modifica cuando la aleación Zn-22%p Al-2%p Cu tiene Cr.

En las aleaciones con Cr homogenizadas se forma la fase η

del diagrama de fases Al-Zn, modificada con Cu. En las alea-

ciones estudiadas se forma una fase tipo perlita oscura, con

una composición de 50%p de Al, debido al presencia de Cr

en la aleación base. El Cr se aloja en una fase de bordes rectos

que tiene en su composición elementos como Al, Fe, Zn, Cu

y Si, lo cual causa una disminución y luego un incremento de

la microdureza de esta fase al aumentar el contenido de Cr en

la aleación base. Las aleaciones con microestructura de co-

lada y homogenizadas experimentan la disminución de su du-

reza al contener Cr, pero esto es más pronunciado en la mi-

croestructura homogeneizada con 0.5% Cr. La microdureza

de la perlita eutectoide es máxima cuando la aleación base

tiene 0.25%p Cr.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Dra. Elizabeth Garfias García,

Coordinadora del Laboratorio de Microscopía Electrónica

Divisional de Ciencias Básicas e Ingeniería de la UAM-A, su

apoyo en el uso y manejo del Microscopio Electrónico de Ba-

rrido y la realización de los análisis puntuales por EDS, cuyos

resultados se reportan en este trabajo.

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