Fundamentos de Metalografía y Ensayos de Materiales: Propiedades, 5S y Constituyentes del Acero

Metodología 5S: Beneficios y Aplicación

5 Beneficios Clave de la Implementación 5S

La aplicación de la metodología 5S (Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu, Shitsuke) ofrece múltiples ventajas, incluyendo:

• Mejor calidad en la producción y en el trabajo.
• Mayor durabilidad de los elementos gracias a un mantenimiento optimizado.
• Creación de un ambiente de trabajo organizado.
• Aumento de la seguridad, lo que motiva a los practicantes.
• Capacidad de reacción más rápida ante imprevistos.

Resultados de la 5S en un Centro de Formación Técnica

Al utilizar la metodología 5S en un colegio técnico, se obtienen los siguientes resultados:

• El entorno se vuelve más seguro.
• Aumenta la productividad.
• Se realizan mejor las labores de mantenimiento.
• Motiva al estudiante practicante.
• Aumentan sus niveles de crecimiento profesional.
• Se cumplen mejor los plazos de entrega.
• Se produce con mejor calidad.

Ensayos y Propiedades de Materiales

Definiciones Fundamentales

Probeta Metalográfica

Una probeta metalográfica es un pedazo de material normalizado, preparado específicamente para ser utilizado en ensayos de laboratorio.

Tipos de Ensayos Científicos

Los ensayos científicos son aquellos que se realizan en laboratorios de alta complejidad con el fin de determinar cómo un material soporta distintas condiciones normalizadas, utilizando valores exactos.

Los ensayos mecánicos permiten observar las propiedades generales que puede tener el material bajo diversas fuerzas o tensiones.

Diferencia entre Ensayos Destructivos y No Destructivos

• Ensayos Destructivos: Son aquellos en los que los materiales se rompen o deforman permanentemente durante el ensayo.
• Ensayos No Destructivos (END): Son aquellos en los que los materiales son estudiados para determinar sus defectos o características mediante cálculos, valores y herramientas específicas, sin alterar su integridad física.

Propiedades Mecánicas Esenciales

Cinco propiedades de materiales evaluadas en ensayos son:

Cohesión

Es la fuerza que evita que se separen las moléculas del material.

Ductilidad

Es la capacidad que tiene un material de extenderse en hilos sin romperse.

Dureza

Es la resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado por otro.

Elasticidad

Es la capacidad que tiene un material de volver a su forma original una vez que la fuerza que lo deforma cesa.

Fatiga

Es el fenómeno por el cual un material se desgasta y falla debido a la aplicación cíclica de esfuerzos a lo largo del tiempo.

Metalografía y Clasificación del Hierro

Herramienta Principal de la Metalografía

La herramienta principal utilizada en la metalografía es el microscopio. Con él, podemos determinar la estructura interna y la composición microestructural del material.

Clasificación del Hierro según el Carbono

Aleación de Acero

Se considera una aleación de acero cuando el material contiene entre 0,025% y 1,76% de carbono a temperatura ambiente. El acero se caracteriza por su alta dureza, resistencia mecánica, maleabilidad y ductilidad.

Fundición

Se considera una fundición cuando el material contiene entre 1,76% y 6,67% de carbono. Las fundiciones poseen una gran dureza, siendo ideales para la fabricación de herramientas de corte.

Constituyentes Microestructurales del Acero

Los principales constituyentes microestructurales del acero son:

CEMENTITA (Fe₃C)

Es el carburo de hierro con 6,67% de carbono. Es muy frágil y duro, y es ferromagnético a bajas temperaturas. Se funde por encima de 1950 °C y es inestable por debajo de los 1200 °C. Elementos como el S, Te, N, Mn, Cb y Mg estabilizan la cementita, mientras que el Si, Ti, Al, Ni, Bi e H aceleran fácilmente su descomposición.

PERLITA

Es una mezcla eutectoide de ferrita más cementita, con un porcentaje de carbono de 0,8% a una temperatura de 723 °C (punto eutectoide). Sus características mecánicas son intermedias: es más dura y resistente que la ferrita, pero más moldeable y blanda que la cementita.

MARTENSITA

Es una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro alfa (Fe-Alfa). Se obtiene por enfriamiento rápido (temple) de la austenita en los aceros. Su forma es acicular (de aguja) y cristaliza en el sistema tetragonal. Su proporción máxima de carbono debe ser de 0,98%. El aumento de carbono mejora la resistencia mecánica, la dureza y la fragilidad del acero.

FERRITA (Fe-Alfa)

Se la conoce como Fe-Alfa. Dependiendo de la temperatura, es dúctil y magnética, dejando de ser magnética a más de 768 °C. Es débil para formar soluciones sólidas, lo que solo puede lograrse con H, B, N y un porcentaje máximo de 0,0259% de C en masa a 723 °C.

AUSTENITA (Fe-Gamma)

Se la conoce como Fe-Gamma. Es estable a temperaturas de entre 910 °C y 1400 °C. No es magnética y es más dura que la Fe-Alfa. Puede formar soluciones sólidas fácilmente en comparación con la Fe-Alfa. También puede disolver hasta 1,76% de C a 1130 °C, formando una solución sólida de inserción que es estable a altas temperaturas.