Conceptos esenciales de materiales: temple, dislocación, viscoelasticidad y tratamientos térmicos

Conceptos fundamentales en materiales y tratamientos térmicos

1. Temple

Temple: Tratamiento térmico de profundidad cuya finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, el acero se calienta a una temperatura austenítica según el porcentaje de carbono (%C) y se enfría luego rápidamente según las características de la pieza en un medio como agua, aceite u otros.

2. Dislocación

Dislocación: Son defectos lineales que aparecen en la red cristalina de los materiales sólidos a nivel atómico. Afectan a una línea de puntos y distorsionan la red. Las principales son de borde y de tornillo.

3. Comportamiento viscoelástico

Comportamiento viscoelástico: Es la capacidad de recuperación en el tiempo de la condición inicial cuando el material fue deformado por una carga externa. Es decir, a mayor tiempo en recuperar su estado inicial una vez retirada la carga, mayor es la viscoelasticidad.

4. Ductilidad

Ductilidad: Es una medida de la plasticidad de un material cuya magnitud se puede analizar mediante la estricción o el alargamiento de ruptura.

5. Índices de Miller

Índices de Miller: Estos se utilizan para identificar los planos cristalinos por donde es susceptible el deslizamiento de unos átomos sobre otros en la celda cristalina. Para poder identificar un sistema de planos cristalográficos se les asigna un juego de tres números que reciben el nombre de índices de Miller.

6. Envejecimiento

Envejecimiento: Tratamiento térmico para aumentar la dureza y la resistencia mecánica de las aleaciones. Estas deben mantenerse a una temperatura de difusión durante horas para permitir que la precipitación tenga lugar. Este retraso de tiempo se denomina envejecimiento.

7. Recocido normalizado

Recocido normalizado: Tratamiento térmico de profundidad que consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 °C por encima de la temperatura crítica superior, tanto para aceros hipereutectoides como para aceros hipoeutectoides, y mantener esa temperatura (aproximadamente 750 a 980 °C según el %C) el tiempo suficiente para conseguir la transformación completa en austenita. A continuación se deja enfriar en aire tranquilo obteniéndose una estructura uniforme.

8. Deslizamiento

Deslizamiento: Es el proceso por el cual se produce deformación plástica por el movimiento de dislocaciones. Debido a una fuerza externa, partes de la red cristalina se deslizan respecto a otras, resultando en un cambio en la geometría del material.

9. Estado de energía estable o de equilibrio

Estado de energía estable o de equilibrio: Esto ocurre cuando la energía total de un par de átomos llega a un mínimo o cuando la fuerza neta para atraer o repeler es nula. Es decir, se llega a un estado de equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión, generando un espaciamiento interatómico y una energía mínimos. Condición permanente de los sólidos sin cargas externas.

10. Temperatura de recristalización

Temperatura de recristalización: Temperatura a la cual aparece una microestructura de granos nuevos que tienen pocas dislocaciones.

11. Maclado

Maclado: Mecanismo de deformación entre estructuras cristalinas para explicar la deformación plástica. Es un movimiento de planos de átomos en la red, paralelo a un plano específico, de manera que la red se divide en dos partes simétricas diferentemente orientadas. Los átomos son situados como si fueran imágenes especulares (reflejos) de las posiciones de los átomos del lado opuesto.

12. Isotropía

Isotropía: Un material es isótropo cuando sus propiedades no dependen de la dirección según la cual se miden. Es decir, cuando una propiedad tiene el mismo valor independientemente de la dirección según la cual se realiza la medida.

3. ¿Qué ocurre en una gráfica tensión-deformación cuando ensayamos materiales de aceros en frío (temperatura ambiente) y en caliente (aprox. 800 °C)?

La curva esfuerzo-deformación depende fuertemente de la temperatura. Al aumentar la temperatura disminuye la resistencia y aumenta la ductilidad. En el caso de temperaturas muy altas no aparece endurecimiento por deformación y la pendiente de la zona elástica cambia.

A temperatura ambiente

O–C: zona elástica; A–D: zona plástica; A–B: fluencia; B–C: endurecimiento por deformación; C–D: estricción.

A temperatura de 800 °C

O–A: zona elástica; A–C: zona plástica; B–C: estricción.