Modificación de las propiedades de los materiales

Para modificar las propiedades de los aceros se les somete a diferentes tratamientos térmicos que consisten en calentar el metal y someterlo a un enfriamiento más o menos brusco. La gráfica de curvas TTT (time temperature tranformation) indica la formación de constituyentes de acero según el proceso al que se le someta. 

Hay cuatro procesos distintos:

• Temple: es un enfriamiento brusco de la pieza de austenita. Se ha transformado en martensita más dura en el exterior que en el interior. En el gráfico el temple se basa en hacer que las lineas del gráfico no toquen la curva.
• Recocido: es un enfriamiento lento que genera perlita y una pequeña cantidad de cementita según su concentración de carbono. La cementita se forma debido a las impurezas del metal. El resultado es un metal blando fácilmente mecanizable.
• Revenido: es un tratamiento en el cual se aumenta la tenacidad del material, disminuyendo su fragilidad y dureza. Se obtiene martensita de granos grueso, muy blanda.
• Normalizado: es un enfriamiento entre el recocido y el normalizado. El tamaño del grano se uniformiza y se transforma en bainita y una pequeña cantidad de cementita 

Bibliografía:

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Constituyentes de los aceros

El acero es una aleación de de un 99% de hierro y un 1% de carbono. Las propiedades del acero dependen de su composición (a más carbono más dureza) y de la velocidad de enfriamiento. Los constituyentes del acero de mayor a menor dureza son:

• Cementita: es el constituyente más duro y frágil de los aceros.
  
• Martensita: es el constituyente más duro tras la cementita y aparece en enfriamientos bruscos.
  
• Bainita: tiene dureza media y aparece cuando la velocidad de enfriamiento no es muy grande.
  
• Perlita: es el constituyente más blando de los aceros. Aparece en enfriamientos muy lentos.
  
• Ferrita: su presencia es inversamente proporcional al carbono de la aleación.
  

Bibliografía:

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http://www.lemma.cl/images/nosotros/granallas_lemma_angulares.jpg

http://i01.i.aliimg.com/img/pb/949/970/395/395970949_934.jpg

http://www.jardisen.cl/images/perlita%203.jpg

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Transformaciones del hierro puro

La red cristalina del hierro puro sufre transformaciones estructurales según se enfría. El enfriamiento ha de ser lento o de lo contrario, se formarán cristales deformados, con tensiones, grietas y fisuras en su interior. Los átomos necesitan tiempo para colocarse en su lugar de la red, además, la pieza de hierro sufrirá contracciones y dilataciones.

1. A 1538 ºC: el hierro líquido se solidifica en una estructura BCC (hierro delta)
2. A 1394 ºC: la masa sólida cambia su estructura a FCC (hierro gamma)
3. A 910 ºC: el hierro gamma se transforma en ferrita (hierro alfa, BCC)
   

Bibliografia:

http://blog.utp.edu.co/metalografia/files/2011/05/diagrama-simplificado-de-fases-del-sistema-de-fases-hierro-carbono.png

Estructura interna de los materiales

Estructura interna de los materiales

Los átomos de los materiales sólidos no están desordenados en el espacio, sino que se encuentran colocados en disposiciones que se repiten llamadas cristales o estructuras cristalinas. El 90% de los metales y de sus aleaciones cristaliza en 3 formas distintas:

• BBC (Body  Centred Cubic): estructura en forma cúbica con un átomo extra en el centro de cada uno de los cubos.
  
• FCC (Face Centered Cubic): estructura en forma cúbica en la que hay un átomo extra en el centro de cada una de las caras.
  
• HCP (Hexagonal Compact): estructura en forma de prisma hexagonal con un átomo extra en el centro de cada cara superior e inferior y tres átomos extra en el interior del prisma.
  

Cuando enfriamos un metal poco a poco, llega a un punto en el que se solidifica a temperatura constante. Este punto, llamado punto de equilibrio, es en el que se produce una transformación estructural en dos fases: nucleación y crecimiento.

• Nucleación

El proceso de nucleación consiste en la formación núcleos estructurales alrededor de impurezas introducidas o o de las paredes del molde. Las impurezas tienen

un punto de fusión más alto, por lo que el metal cristaliza a su alrededor, formando los denominados nucleos.

• Crecimiento

Dependiendo de la velocidad de enfriamiento del metal líquido, pueden ocurrir cosas distintas:

a)Velocidad de enfriamiento muy lenta: los átomos se van uniendo a los núcleos creados durante el proceso anterior. se forman estructuras grandes alrededor de los núcleos.

b)Velocidad de enfriamiento rápida: los átomos no tienen tiempo de unirse a los núcleos ya creados y forman los suyos propios. El resultado son muchas estructuras muy pequeñas unidas entre sí.


Cuanto más pequeñas son las estructuras del metal, mejores son sus propiedades. Existe una manera de reducir el tamaño de las mismas enfriando lentamente mientras se agita bruscamente. Sin embargo, un grano (estructura) pequeño puede significar que haya grietas internas en el mineral.

Bibliografía:

http://alexgarbi93.files.wordpress.com/2013/10/ensayo-traccion.jpg

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http://enciclopedia.us.es/images/0/0c/Ensayo_resiliencia.png

http://blog.utp.edu.co/metalografia/files/2011/05/BCC.jpg

http://fisica.laguia2000.com/wp-content/uploads/2010/04/redes-cubicas-3D.jpg

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http://html.rincondelvago.com/000431690.jpg

Ensayos con materiales

Ensayos con materiales

Hay diferentes maneras de comprobar las propiedades de los materiales. Las siguientes pruebas se utilizan para medir las magnitudes de algunas propiedades:

• Ensayo de tracción: consiste en estirar lentamente una pieza del material a comprobar. Esta pieza ha de tener una longitud y una sección específicas. La pieza se estira hasta su rotura y luego se miden los alargamientos producidos a medida que se aumenta la fuerza. La tensión en rotura usa la fórmula: 
• Tenacidad= Fuerza de rotura (N)/sección del material (metros cuadrados) 

                                         

• Ensayo de fatiga: consiste en hacer girar rápidamente una pieza del material a comprobar y al mismo tiempo aplicarle una fuerza de flexión hasta que se rompe. El número de revoluciones que ha girado hasta romperse es su límite de fatiga.

• Ensayo de dureza: consiste en ejercer una determinada fuerza con un punzón mecánico sobre una estructura y ver las medidas de la musca generada. La punta del punzón puede ser de diamante o una bola de acero. El grado de dureza se mide en escala Rockwell o Brinell.
  

• Ensayo de resiliencia: consiste en calcular la energía necesaria para romper una pieza determinada del material a comprobar. Se utiliza un péndulo de Charpy que impacta contra la pieza a una velocidad entre 5 y 7 m/s. Para calcular la energía potencial se anota la altura desde la que se lanza el péndulo y si se rompe el material, se anota también el ángulo formado por el péndulo y el lugar de impacto, generado por la energía sobrante del impacto.

Bibliografía de imágenes

http://alexgarbi93.files.wordpress.com/2013/10/ensayo-traccion.jpg

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http://enciclopedia.us.es/images/0/0c/Ensayo_resiliencia.png

Las propiedades de los materiales

Las propiedades de los materiales se dividen en varias categorías útiles:

• Sensoriales: son propiedades subjetivas determinadas por la sensación que producen a un ser humano. Estas pueden ser el tacto, el olor, el brillo, la textura, el gusto, la aspereza, etc.
  
• Ópticas: son propiedades que se hacen aparentes cuando la luz incide sobre el material. Pueden ser opacos, transparentes o translúcidos. También son propiedades ópticas el brillo, el color y la forma de reflejar y refractar la luz.
  
• Térmicas: la propiedad térmica básica es la conductividad térmica, la cual divide a los materiales en conductores o aislantes.
  
• Magnéticas: la propiedad magnética es la capacidad de que un material ferroso sea atraído por un imán.
  
• Eléctrica: Es la capacidad de conducir un flujo de electrones con mayor o menor pérdida de energía por calor debido al efecto Jules. Según su conductividad se dividen a lo materiales en aislantes (no conducen), semiconductores (existen de tipo "p" y "n" y conducen debido a su estructura molecular), conductores (conducen el flujo eléctrico con una pérdida muy baja) y superconductores (conducen el flujo de electrones sin pérdida alguna).
  
• Químicas: estas pueden ser la oxidación (tendencia a que los átomos de las moléculas pierdan electrones y ganen oxígeno) y la corrosión (capacidad de un ácido o una base de producir una reacción electroquímica en una molécula que la oxide).
  
• Mecánicas: las propiedades mecánicas son muchas y muy variadas
• Elasticidad: capacidad de un material de recuperar su forma una vez deformado.
  
• Plasticidad: capacidad de un material de conservar su forma una vez deformado.
  
• Ductilidad: capacidad de un material de estirarse en hilos.
  
• Maleabilidad: capacidad de un material de extenderse en láminas sin romperse.
  
• Dureza: oposición que ofrece un material a ser rayado o penetrado.
  
• Fragilidad: capacidad de romperse en añicos cuando una fuerza impacta sobre él.
  
• Tenacidad: resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando se le somete a un esfuerzo de de deformación lento.
  
• Fatiga: capacidad de resistir deformaciones inferiores al punto de rotura con cargas variables de fuerza que actúan un número de veces y un tiempo determinado sin romperse.
  
• Maquinabilidad: facilidad que tiene un cuerpo a dejarse cortar y/o pulir por arranque de viruta.
  
• Acritud: capacidad de ciertos metales de aumentar su dureza y fragilidad (o resiliencia) después de una deformación en frío.
  
• Colabilidad: capacidad de un material fundido de rellenar un molde.
  
• Resiliencia: resistencia que opone un cuerpo a choques o esfuerzos bruscos para impedir su rotura.
  

Bibliografía:http://mercadeoypublicidad.com/Secciones/img_articulos/12812_Sentidos.jpg

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