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Desde el punto de vista de sus propiedades o aplicaciones se clasifican en estructurales, electrónicos, magnéticos, fotónicos, bimateriales y funcionales. Ahora se clasifican en: Metales (acero, al , zn, hierro fundido, ti, cu, ni. Buenos conductores eléctricos y térmicos, alta resistencia mecánica, alta rigidez, buena ductilidad o conformabilidad y alta resistencia al impacto,densidad elevada, estabilidad química media-baja, utiles para soportar cargas elevadas en estructuras. Las aleaciones son mezclas d metales q sirven pa mejorar algunas prop. O premitir combinación d estas.Cerámicos (ladrillo, vidrio, porcelana, refractorios abrasivos puedn ser aislantes. Baja conductividad eléctrica y térmica, son fuertes y duros (tigidos) aunque también muy frágiles y quebradizos, densidad baja, resistencia mecánica mediananmente elevada, estabilidad química alta Polímeros Compuesto organico natural o sintetico, elevado peso molecular q se produce mediante la polimerización, creando grandes estructuras moleculares a partir de moléculas organicas pequeñas. Caucho, plástico, muchos tipos de adhesivo, baja conductividad electrica y térmica, reducida resistencia y no adecuados para utilizarse a temperaturas elevadas, fácil procesado, elevada ductilidad, ligeros. TERMOPLASTICOS las largas cadenas moleculares no están conectadas covalentemente unas a otras su prop. Fund. La plasticidad, se deforma plásticamente bajo acción de P y/o calor, se obtienen por adicción TERMOESTABLES mas resistentes, tmbn mas frágiles, sus cadenas moleculares están fuertemente enlazadas, se obtienen x poliadicion, resinas epoxi, poliuretanos, resinas fenolicas. Densidad baja Compuestos Se forman a partir de 2 o mas materiales, produciendo prop. Q no se encuentran en ninguno de los materiales d manera individual. Hormigón madera contrachapada. Con materiales compuestos se producn materiales ligeros, fuertes, ductiles, resistentes a alatas T o producir herramientas de corte duras y resistentes al impacto.Los materiales inteligentes son materiales fabricados a partir del reordenamiento d atomos y moléculas, son capaces de cambiar de color y forma o propiedades electronicasen respuesta a cambios o alteraciones del medioLos materiales cuyas propiedades son indepedientes d la dirección d la medida se denominan Isotropicos Los gases nobles ligeros no tienen enlace La estructura atómica influye en la orma en q los atomos se unen entre si E. Metalico 2 metales Los electrones de valencia son compartidos con todos los demás atomos. Los cationes se mantienen unidos mediante la atracción mutua con los electrones, produciendo un fuerte enlace metalico. Sus electrones no están fijos a ninguna posición particular, los metales son buenos conductores eléctricos y termicos. Alta deformabilidad No direcionales Gases nobles mas pesados Xenon E. Covalentes. 2 no metales Comparten electrones entre 2 o + átomos, para formarse los atomos deben estar situados en el espacio n posiciones fijas y particulares d cada sustancia. DIRECCIONAL los electrones d enlace se encuentran localizados a diferencia del enlace metalico cuyos electrones de enlace se encuentran deslocalizados aunq el enlace es fuerte los materiales enlazados de esta manera tienen pobre ductilidad. polímeros. Se produce en elementos con electronegatividad parecida, frágiles, aislantes térmicos y eléctricos, E. ionico Metal-no metal transferirse de un átomo a otro Ambos atomos ahora tendrán su nivel de energía externo lleno (o vacio) y a la vez han adquirido carga eléctrica y se comportan como iones. Se forman cationes (ceden electrones) y aniones (aceptan electrones) Los iones de carga opuesta se atraen el 1 al otro produciendo el enlace. Solo en fase gaseosa. La conductividad eléctrica es mala. Muy fuerte. El material son muy duros pero frágiles, aislantes eléctricos y térmicos, ceramicos No DIRECCIONAL.F.Van der waals Unen moléculas o grupos de atomos mediante 1 atraccion electrostática débil. Muchos plásticos, cerámicos, agua y otras moléculas están polarizadas de manera permanente, esto es, algunas porciones de la molecula están cargadas positivamente, y otras negativamente. La atracción electrostática entre regiones de carga + de la molecula y regiones d carga - de una segunda molecula unen de manera débil ambas moléculas. Cuando una de las regiones polarizadas esta formada x atomos de H se denomina enlace de hidrogeno. Es un enlace secundario aunque los atomos dentro de la molecula o grupo de atomos siguen unidos mediantes fuertes enlaces covalentes o ionicos. Pueden modiicar las prop. De los materials. DIRECCIONAL La distancia de quilibrio entre atomos se debe a un equilibrio entre fuerzs d repulsión y d atracción. Esto ocurre cuando la energía total del par de atomos llega a un minimo o cuanod ya ninguna fuerza neta actua, sea para atraer o repeler los atomos.En el modelo atomico de la mecánica ondulatoria los electrones son partículas cuya posición se considera como la probabilidad d encontrarlas en una zona alrededor del nucleo y se caracterizan por tener los números cuanticos En el modelo atomico de Bohr los electrones describen orbirtas cuyos radios poseen valores determinados y grian alrededor del nucleo radiando energía cuya frecuencia esta determinada por la cte de Planck Puntuales dimensión 0 Vacante, d. intersticial, d. sustitución, d. schottky, d. Frenkel lineal 1 dislocaciones Superficiales 2 superficie externa, bordes de grano,CS Cubica simple 0.52 a=2R FCC cubica centrada caras 0.74 a=4R/ BCC cubica centrada cuerpo 0.68 a=4R/ Estructura hexagonal compacta HCP c/a 1,633 F.E 0,74 nº coordinación 12 Dislocaciones imperfecciones lineales en una red ideal o perfecta puede ser :-Helicoidal se puede ilustrar haciendo un corte parcial a través de un cristal perfecto, torciéndolo y desplazando la distancia d 1 atomo a 1 lado del corte sobre el otro. El vector q se requiere para cerrar la trayectoria y volver a nuestro punto inicial se conoce como el vector de Bugers b. Este vector es paralelo a la dislocación helicoidal.-Arista o de borde o de línea, se ilustra haciendo un corte parcial a través d un cristal perfecto, separándolo y rellenando parcialmente el corte con un plano d atomos adicional el vector Bugers b es perpendicular d la dislocación.Defectos puntuales (Son discontinuidades d la red q involucran 1 o quizás varios atomos. Pueden ser generados con el movimiento d los atomos al ganar energía x calentamiento, durante el procesado del material, con introducción d impurezas o intencionadamente con aleaciones.Vacantes Se produce cuando falta 1 atomo en 1 sitio normal. Se crean en el cristal durante la solidificación a altas T o como consecuencia d daños x radiación. A T ambiente aparecen muy pocas vacantes, pero estas se incrementan d manera exponencial conforme se aumenta la T.Intersticiales Se forma un defecto intersticial cuando se inserta 1 atmo adicional en una posición normalmente desocupada dentro d la estructura cristalina.Defecto Frenkel Es 1 par d defectos, intersticio-vacante formado cuando en un cristal ionico un ion salta d un punto normal d la red a un sitio intersticial, dejando 1 vacante.Defecto Schottky Par de vacantes en 1 material d enlace ionico; deben faltar tanto un anion como un catión d la red si se ha d preservar la neutralidad eléctrica del cristal. Estos defectos son comunes en materiales cerámicos de enlace ionico.)Los DEFECTOS DE SUPERFICIE son las fronteras o planos q separan un materiales en regiones d la misma estructura cristalina, pero con orientaciones cristalográficas distintas.Defectos sustitucionales se sustituye un atomo por otro de otro tipo quedando el atomo sustituido en la red cuando hay muchos atomos se encogen Los bordes de grano son regiones q separan los granos individuales d diferentes orientaciones cristalográficas en materiales policristalinos y suponen un obstáculo para el movimiento de las dislocaciones Macla Defecto q separa dos partes d un grano q tienen 1 pequeña diferencia en la orientación cristalográfica. Se producen cuando 1 fuerza d cortes q actua a lo largo del plano d macla, hace q los atomos cambien d posición. La difusión es el movimiento d los atomos en un material, mecanismo x el cual la materia es transportada a través d la materia.La DIFUSION X VACANTE un atomo abandona su sitio en la red para ocupar 1 vacante próxima creando asi 1 nueva vacante, conforme continua la difusión, se tiene un flujo d vacantes y atomos en sentidos opuestos q es lo q se conoce como difusión por vacante. Este numero de cacantes aumenta con la T. La DIFUSION INTERSTICIAL ocurre cuando en la estructura cristalina esta presente un pequeño atomo intersticial, este atomo pasara d un sitio intersticial a otro. Esta difusión es rápida.Grados de libertad P + F= C+ 2 P son las fases que puede haber F son los grados de libertad C0 los componenetes (en el caso del agua pura 1) En el punto de vaporización solo puedes cambiar la P o la T pues depende la una de la otra. En el punto triple no se cambian.Cuando una sustancia pura en estado liquido solidifica en su curva de enfriamiento aparece una meseta o línea horizontal debido a q la energía q absorbe el medio d enfriamiento coincide con el calor latente d solidificación q el sistema esta devolviendo al solidificar Compuestos definidos tienen formula química, pueden ser de valencia normal . Siguen las reglas de valencia, teniendo red propia y proporciones fijas, fuerte enlace (ionico o covalente), sus prop. Son esencialmente no metalicas, compuesto homopolar (estructura diamante), existen proporciones fijas, deficiente ductilidad y una bajaconductividad eléctrica y pueden tener 1 estructura cristalina compleja Ej d compuestos d valencia son (CaSe Mg 2 Pb Mg2Sn Cu2Se) Compuesto ionicos2 Compuestos intersticiales simples o compuestos, los de valencia anormal se llaman fases de Laves,compuestos electrónicos 1 por ejemplo el Cuse comporta con valencia 3 cuando se combina con el Zn, 2 tercios cuando lo hace con Sn y 6 con Al Soluciones Solidas tipos: sustitución al azar (Au-Cu), sustitucional ordenada, solución intersticial, aglomerados atomicos en solución solida.Solución solida sustitucional o de sustitución los atomos del soluto sustituyen a atomos del solvente en la estructura reticular del solvente1 el factor de tamaño relativo (relaccion entre radios), es favorable para formar 1 solucion solida cuando la diferencia en radios atomicos es menor q el 15%. Si el factor d tamaño relativo es mayor del 8% pero menor del 15% el sistema de aleación mostrara un minimo para 1 determinada composición solubilidades parciales. Si el factor d tamaño relativo es mayor del 15%, la formación de una solución solida esta muy limitada.4 Un metal de menor valencia tiende a disolver mas a un metal d mayor valencia q viceversa. El aumento d T suele favorecer la formación de soluciones solidas por sustitución, ya que disminuye la distorsion d la red al aumentar la solubilidad.Solución solida intersticial de inserción Se forma cuando atomos de pequeños radios atomicos se acomodan en los espacios o intersticios de la estructura reticular d los atomos solventes mas grandes, sin distorsionar excesivamente la red. Este tipo de solución solida difiere de los compuestos intersticiales definidos anteriormente, en q la cantidad de átomos mas pequeños necesarios para formar el compuesto es siempre mayor q aquella q puede disolverse intersticialmente. Conforme se va aumentando la cantidad de atomos de soluto se restringe severamente su movilidad a un area específica y empieza a formarse el compuesto intersticial de composición fija. Las soluciones solidas intersticiales suelen tener una solubilidad muy limitada. El C se disuelve en el Fe intersticialmente, siendo su máxima solubilidad en F á (CC) del 0’25% a 723ºC mientras e en Fe ã (CCC) es del 2% a 1130 ºC Reglas de Hume - Rothery (para que dos metales formen soluciones sólidas substitucionales(total))deben cristalizar en el mismo sistema teneridéntica valencia igual carácter electroquímico diámetros atómicos que no difieran en más del 15% Diferencia entre SSI y CD La cantidad de elementos es mucho mayor en CD, SSI no hay proporción, en CD si, los tipos de enlace en CD suelen ser ionicos Las curvas de enfriamiento de las soluciones sólidas presentan un intervalo de solidificación. Entonces existe una temperatura de comienzo y una de culminación de la solidificación Reacciones o transformaciones en estado solido Cambio alotrópico, reacción eutectoide y peritectoide Ferrita á Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC Solucion solida inserccion (0,008% C). Amagnetica a T superiores a 770ºC y magnetica a T inferiores. Constituyentes mas blando, dureza 90 HB, resistencia 300 MPa, 40% de alargamiento.Austenita Solucion solida, FCC, máxima solubilidad a 1148ºC y 2,11% en peso. Aparece entre 1495ºC y 727ºC. Amagnetica, blanda, ductil y tenaz. 300 HB, 880-1100 MPa, alargamientos del orden de 30-60%, para aprovechar sus excelentes prop. A T ambiente, es necesario estabilizarla modificándola con elementos de aleación.Cementita el Fe y el C tienen afinidad para formar un compuesto intermetalico llamado cementita q se forma cuando hay exceso de C, No es metalico El mas duro y frágil del Fe-C, celdas ortorrómbicas, magnetica por debajo d 210ºC, punto de fusión casi indeterminable, se descompone antes de alcanzar la fusión, inestable, tiende a descomponerse. Las 3 lineas horizontales indican reacciones isotérmicas. En 1493ªC es la ipica línea de una reacción peritectica. En cuanto al valor industrial d sta región es muy pequeño ya q no se efectua ningún tratamiento térmico e este intervalo d T. Las aleaciones comprendidas entre 0,09% y 0,53% sufren la reacción peritectica 0,17 la mas. Las menores d 0,09%C no sufren, con mas de 0,53%C no sufren y la austenita es resultado d la solidificación directa del liquido. La siguiente línea horizontal 1148ªC la reacción q en ella se desarrolla es la mezcla eutectoide. La ultima línea horizontal 722ºC corresponde a la T d formación eutectoide La protección catódica en la corrosión se fundamenta en la anulación del proceso corrosivo por aportación d 1 fuente eléctrica, colocación d un material d sacrificio como anodo desgastándose y protegiendo al metal q ahora se velte catódico.El C en las aleaciones Fe-C puede encontrarse disuelto en el Fe formando una solución solida, combinado con el Fe formando un compuesto intermetalico Fe3C, denominado cementita, libre en laminas o nódulos de carbono grafito La T y el tiempo son los factores principales q influyen en el T.T y hay q fijarlos de antemano. La Austenita es una forma d ordenamiento distinta d los atomos d Fe C. Forma estable del Fe puro a T 900 a 1400 ºC. La estructura cristalina d la austenita es FCC y debido al tamaño y forma de las posiciones intersticiales puede disolver la mayor cantidad d C, la solubilidad máxima es solo del 2%. Solo existe a T elevadas, siendo suave y ductil, la mayoría d las operaciones de forja y laminado d aceros se efectua a aproximadamente los 1100ºC, ucnado la fase austenitica es estable o en aceros aleados. A diferencia d la ferrita esta o es ferromagnetica a ninguna T.La Bainita similar a la perlita es 1 mezcla de ferrita y cementita y el Ca se divide por difusión entre estas fases. La microestructura depende de la T y puede ser: Superior rangos de T inmediatamente inferiores a los de la perlita, compuesta de agujas o bastones de ferrita con cementita entre ellas. Inferior se fomra a T del orden de la martensita MS. Se produce en transformaciones isotérmicas, puede hacerlo a enfriamiento continuo y corresponde a 1 transformacion intermedia entre la q corresponde a perlita y martensita.Martensita fase metaestable con estructura tetragonal x un enfriamiento brusco d 1 solucion solida intersticial, se ven agujas o fibras mas finas orientadas en direcciones paralelas y separadas o no por una matriz d apariencia granular o vermicular, las agujas aparecen solo claramente cuando el porcentaje de C es alto, su dureza depende del C comprendida entre 25 y 67 HRC. Conforme aumenta el porcentaje d C, + sitios intersticiales se llenan con atomos d C haciéndose la estructura tetragonal de la martensita mas pronunciada. C<0.6% agujas d diferente pero limitadas orientaciones. Estructura muy distorsionanda y con muchas dislocaciones 1.0%
Cambios microestructurales producidos por revenido Durante el proceso de revenido ocurren cambio microestructurales debidos a reacciones en estado sólido. Las más importantes son: Segregación de átomos de C Precipitación de carburos Descomposición de la austenita retenida Recuperación y recristalización de la matriz ferrítica No todas estas reacciones ocurren a la misma temperatura y en el mismo período de tiempo. Muchas de ellas suceden simultáneamente, esto determina que las microestructuras resultantes sean muy complejas.Tratamientos termoquímicos modifican las características del material x medio del calentamiento y enfriamiento, pero cambiando tmbn la composición química del material: Cementacion proceso para endurecer las superficies de productos de acero con el fin de hacerlos más resistentes a la abrasión y el desgaste, mientras que el interior permanece blando y, por tanto, más tenaz y resistente a la fractura, aumentando la concentración de C en la superficie Nitracion aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando N en la composición d la superficie de la pieza Sulfinizacion aumenta la resistencia al desgaste x acción del S. El S se incorporo al metal x calentamiento a bja T (565ºC) en un baño de sales. Cianuracion endurecimiento superficial e pequeñas piezas de acero Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican T entre 760 y 950 ºC Acero Aleación de hierro y carbono, en la que el carbono se encuentra presente en un porcentaje inferior al 2%. Para obtener acero, se toma como materia prima el arrabio, eliminando al máximo las impurezas de este, y reduciendo el porcentaje del principal componente de la aleación que es el carbón. Esto de hace con el proceso de combustión en el que se producen muchas reacciones químicas Prop. Acero Resistencia a compresión y tracción, dureza, resistencia al desgaste, ductilidad, se pueden mejorar con la adición d elementos aleantes Ventajas del acero como material estructural: Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes claros. Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado. Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente. Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras. Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad. Otras ventajas importantes del acero estructural son: A) Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches. B) Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura. C) Rapidez de montaje. D) Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas. E) Resistencia a la fatiga. F) Posible rehuso después de desmontar una estructura. Desventajas del acero como material estructural: Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente. Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios. Susceptibilidad al pandeo.- Entre más largos y esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas no resulta muy económico ya que debe usarse bastante material, solo para hacer más rígidas las columnas contra el posible pandeo. Acero al C el principal producto siderúrgico es el acero, siendo aproximadamente el 90%de la producción acero al carbono y el 10 % acero aleado, el material metalico mas importante para la industria es el acero al carbono El acero al carbono es una aleación de composición química compleja.Además de hierro, cuyo contenido puede oscilar entre 97,0-99,5%-, hay en él muchos elementos cuya presencia se debe a los procesos de su producción (manganeso y silicio), a la dificultad de excluirlos totalmente del metal (azufre, fósforo, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno) o a circunstancias casuales (cromo, níquel, cobre y otros).El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción, incrementa el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.Los aceros se clasifican teniendo en cuenta sus propiedades y utilización, en tres grandes grupos: aceros de construcción, aceros de herramientas y aceros inoxidables.Todos los aceros son por lo tanto aleaciones.elemntos P se disuelve en la ferrita y en menos medidad en la austenita. Gran poder endurecedor, tiende a segregarse 0,05 Mn elmento basico, actua como un desoxidante y tambien neutraliza los efectos nocivos del S, facilitando la laminacion, moldeo y otras operaciones de trabajo en caliente. Aumenta tmbn la penetracion de temple y contribuye a su resistencia y dureza.Si se emplea como desoxidante y actua como endurecer en el acero de aleacion S suele ser una impureza y se mantiene a un bajo nivel, algunas vecs se agrega intencionalmente en grandes cantidades (0,06 a 0,30%) para aumentar la maquinabilidad (habilidad para ser trabajado mediante cortes) de los aceros de aleacion y al carbono Aceros aleados Alfagenos (CR) Gammagenos 8% N no son magneticos elementos q pueden alearse aluminio, boro, cromo (aumenta la profundidad del enduredimiento y mejora la resistencia al desgaste y corrosion) (+1), cobre, manganeso (lo mismo q antes) (2), molibdeno (mediante el aumento de la penetracion de temple, mejora las propiedades del tratameiento termico. aumenta tmbn la dureza y resistencia a altas temperaturas (2), niquel (mejora las propiedades del tratamiento termico reduciendo la T de endurecimiento y distorsion al ser templado. Al emplearse conjuntamente con el Cr, aumenta la dureza y la resistencia al desgaste)(+1), titanio (se empleao como un desoxidante y para inhibir el crecimiento granular. Aumenta tmbn la resistencia a altas T)(2) y tungsteno Aceros de baja aleacion toman el nombre del elemneto aleado q mas tengan <10% ej aceros al siliceo, + imp Mn Cu Cr Si W Ba Molideno Ni Mg tienen alta resistencia aceros HSLA 1ª generacion) la resistencia mecanica adecuada se logro mediante el endurecimiento de la matriz ferritica por elementos de aleacion como el Mn y silicio, un acero tipo de esta generacion tendria una composicion como la siguiente: 0,25%C, 1,5% Mn, 0,24%Si, 0,003%N, se siguen fabricando para solicitaciones mecanicas poco exigentes. Su punto debil es la soldabilidad debido a q por el contenido en Ca se tiende a ormar martensita alrededor de la union soldada 2ª) microaleados, os constituyentes (Nb,V,Ti) intervienen con contenidos inferiores al 0,1%, el incremento de propiedades mecanicas se debe a la formacion de finos precipitados (nanometricos) de carburos y/o carbonitruros q endurecen la ferrita, y al afino de tamaño de grano ferritico logrado por la inhibicion del crecimiento de grano austenitico durante la laminacion y/o el tratamiento termico posterios, el normalizado. 3ª) la constituyen los aceros microaleados confrmados mediante tecnicas de laminacion controlada, q hace innecesario el tratamiento termico posteiros de normalizado, los componentes fabricados a partir de las chapas obtenidas mediante este proceso, presentan altos limites elasticos y elevada tenacidad en estado bruto de laminacion 4º y 5ª) las tecnicas de proceso termomecanico con los q se obtienen propiedades mecanicas fuertemente mejoradas y propiedades tegnologicas muy superiores a las anteriores. Todos estos procesos tienen como base el afino de grano ferritico obtenido a partir de la transformacion alotropica de la austenita deformada Aceros de alta aleacion1)+imp (+1) inoxidables con contenido >= 12% Cr se clasifican en 1-Martensiticos (12% Cr, mucho C, utilizados para herramientas de corte, msgneticos y muy duros) 2- Ferricos (18% Cr, magneticos, pco C, resistentes a la corrosion, y +ductiles,electrodomesticos,tubos de escape) 3- Austenistico (+ util, CCCaras, no magneticos 18(Cr)/8(Ni) mayor resistencia mecanica y quimica) 4- Duplex (estructura ferrica y autestica, muy resistente a la corrosion, con propiedades mecanicas mejor q los austenisticos, magneticos pero poquito) 5- Endurezibles por precipitacion (Ti, Bi,Ba, para producir una dispersion de carbono) 2) de herramientas se utilizn para la fabricacion de herramnientas fundamentales de corte (aceros rapidos) 3) Super aleaciones aleaciones q pueden ser de base Co, Ni (+), Fe aguantan bastante las T FUNDICIONES: Las fundiciones son aleaciones de hierro, carbono y silicio, aunque generalmente contienen también manganeso, fósforo, azufre, etc. Son de mayor contenido de carbono que los aceros ( de 2 al 4,5 %) y adquieren su forma definitiva por colada, no siendo nunca las fundiciones sometidas a procesos de deformación plástica ni en frío ni en caliente, por lo que no pueden forjarse ni grises, que en la práctica son las más importantes, aparecen laminarse. En las fundiciones durante la solidificación y posterior enfriamiento laminas de grafito, que al originar discontinuidades en la matriz, son la causa de que las características mecánicas de las fundiciones grises sean, en general muy inferiores a las de los aceros, aunque sean, sin embargo, suficientes para una amplia variedad de aplicaciones. En las fundiciones blancas todo el carbono se encuentra combinado formando cementita aparecen en su solidificación un constituyente llamado ledeburita, que es un eutéctico formado por austenita saturada y cementita, que no existe en los aceros y que al enfriarse queda transformado en agrupaciones muy particulares de cementita y perlita. La presencia de cantidades importantes de cementita y de esos de cementita y perlita reunidos en forma similar a la que corresponde a los eutécticos, es la causa de la gran fragilidad de las fundiciones blancas. Hay algunas fundiciones que son tenaces y tienen cierta ductilidad. En este grupo se incluyen las fundiciones maleables y otras especiales como las fundiciones nodulares también llamadas, fundiciones dúctiles de grafito esferoidal o hierro dúctil.PROPIEDADES DE LAS FUNDICIONES. El empleo de la fundición para la fabricación de piezas para usos muy diversos, ofrece, entre otras las siguientes ventajas: Las piezas de fundición son, en general más baratas que las de acero, y su fabricación es también más sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusión a temperaturas relativamente poco elevadas, siendo menores que las correspondientes a los aceros. Las fundiciones son, en general, mucho más fáciles de mecanizar que los aceros. Se pueden fabricar con relativa facilidad piezas de grandes dimensiones y también piezas pequeñas y complicadas, que se pueden obtener con gran precisión de formas y medidas, siendo además en ellas mucho menos frecuentes la aparición de zonas porosas que en las piezas fabricadas con acero fundido. Para numerosos elementos d motores, maquinaria, etc., son suficientes las características mecánicas que poseen las fundiciones. Su resistencia a la compresión es muy elevada (50 a 100 Kg./mm²) y su resistencia a la tracción (12 a 90 Kg./mm²) es también aceptable para muchas aplicaciones. Tienen buena resistencia al desgaste y absorben muy bien (mejor que el acero) las vibraciones de máquinas, motores, etc., a que a veces están sometidas. Su fabricación exige menos precauciones que la del acero. Como la temperatura de fusión de las fundiciones es bastante baja, se pueden sobrepasar con bastante facilidad, por lo que en general suele ser bastante fácil conseguir que las fundiciones de estado líquido tengan gran fluidez, y con ello se facilita la fabricación de piezas de poco espesor. En la solidificación presentan mucha menos contracción que los aceros y además su fabricación no exige como en la de los aceros, el empleo de refractarios relativamente especiales. En el caso particular de la fundición nodular, posee excelentes características y en muchos casos llegan a ser una gran competencia para el acero Entre las características físicas del aluminioEs un metal ligero, cuya densidad o peso específico es de 2700 kg/m3 (2,7 veces la densidad del agua). Tiene un punto de fusión bajo: 660ºC El peso atómico del aluminio es de 26,9815. Es de color blanco brillante. Buen conductor del calor y de la electricidad. Resistente a la corrosión, gracias a la capa de Al2O3 formada. Abundante en la naturaleza. Material fácil y barato de reciclarDe fácil mecanizado. Muy maleable, permite la producción de láminas muy delgadas. Bastante dúctil, permite la fabricación de cables eléctricos. Material blando (Escala de Mohs: 2-3). Límite de resistencia en tracción: 160-200 N/mm2 [160-200 MPa] en estado puro, en estado aleado el rango es de 1400-6000 N/mm2. El duraluminio es una aleación particularmente resistente. Material que forma aleaciones con otros metales para mejorar las propiedades mecánicas. Permite la fabricación de piezas por fundición, forja y extrusión. Material soldable Con CO2 absorbe el doble del impacto
Cambios microestructurales producidos por revenido Durante el proceso de revenido ocurren cambio microestructurales debidos a reacciones en estado sólido. Las más importantes son: Segregación de átomos de C Precipitación de carburos Descomposición de la austenita retenida Recuperación y recristalización de la matriz ferrítica No todas estas reacciones ocurren a la misma temperatura y en el mismo período de tiempo. Muchas de ellas suceden simultáneamente, esto determina que las microestructuras resultantes sean muy complejas.Tratamientos termoquímicos modifican las características del material x medio del calentamiento y enfriamiento, pero cambiando tmbn la composición química del material: Cementacion proceso para endurecer las superficies de productos de acero con el fin de hacerlos más resistentes a la abrasión y el desgaste, mientras que el interior permanece blando y, por tanto, más tenaz y resistente a la fractura, aumentando la concentración de C en la superficie Nitracion aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando N en la composición d la superficie de la pieza Sulfinizacion aumenta la resistencia al desgaste x acción del S. El S se incorporo al metal x calentamiento a bja T (565ºC) en un baño de sales. Cianuracion endurecimiento superficial e pequeñas piezas de acero Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican T entre 760 y 950 ºC Acero Aleación de hierro y carbono, en la que el carbono se encuentra presente en un porcentaje inferior al 2%. Para obtener acero, se toma como materia prima el arrabio, eliminando al máximo las impurezas de este, y reduciendo el porcentaje del principal componente de la aleación que es el carbón. Esto de hace con el proceso de combustión en el que se producen muchas reacciones químicas Prop. Acero Resistencia a compresión y tracción, dureza, resistencia al desgaste, ductilidad, se pueden mejorar con la adición d elementos aleantes Ventajas del acero como material estructural: Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes claros. Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado. Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente. Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras. Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad. Otras ventajas importantes del acero estructural son: A) Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches. B) Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura. C) Rapidez de montaje. D) Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas. E) Resistencia a la fatiga. F) Posible rehuso después de desmontar una estructura. Desventajas del acero como material estructural: Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente. Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios. Susceptibilidad al pandeo.- Entre más largos y esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas no resulta muy económico ya que debe usarse bastante material, solo para hacer más rígidas las columnas contra el posible pandeo. Acero al C el principal producto siderúrgico es el acero, siendo aproximadamente el 90%de la producción acero al carbono y el 10 % acero aleado, el material metalico mas importante para la industria es el acero al carbono El acero al carbono es una aleación de composición química compleja.Además de hierro, cuyo contenido puede oscilar entre 97,0-99,5%-, hay en él muchos elementos cuya presencia se debe a los procesos de su producción (manganeso y silicio), a la dificultad de excluirlos totalmente del metal (azufre, fósforo, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno) o a circunstancias casuales (cromo, níquel, cobre y otros).El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción, incrementa el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.Los aceros se clasifican teniendo en cuenta sus propiedades y utilización, en tres grandes grupos: aceros de construcción, aceros de herramientas y aceros inoxidables.Todos los aceros son por lo tanto aleaciones.elemntos P se disuelve en la ferrita y en menos medidad en la austenita. Gran poder endurecedor, tiende a segregarse 0,05 Mn elmento basico, actua como un desoxidante y tambien neutraliza los efectos nocivos del S, facilitando la laminacion, moldeo y otras operaciones de trabajo en caliente. Aumenta tmbn la penetracion de temple y contribuye a su resistencia y dureza.Si se emplea como desoxidante y actua como endurecer en el acero de aleacion S suele ser una impureza y se mantiene a un bajo nivel, algunas vecs se agrega intencionalmente en grandes cantidades (0,06 a 0,30%) para aumentar la maquinabilidad (habilidad para ser trabajado mediante cortes) de los aceros de aleacion y al carbono Aceros aleados Alfagenos (CR) Gammagenos 8% N no son magneticos elementos q pueden alearse aluminio, boro, cromo (aumenta la profundidad del enduredimiento y mejora la resistencia al desgaste y corrosion) (+1), cobre, manganeso (lo mismo q antes) (2), molibdeno (mediante el aumento de la penetracion de temple, mejora las propiedades del tratameiento termico. aumenta tmbn la dureza y resistencia a altas temperaturas (2), niquel (mejora las propiedades del tratamiento termico reduciendo la T de endurecimiento y distorsion al ser templado. Al emplearse conjuntamente con el Cr, aumenta la dureza y la resistencia al desgaste)(+1), titanio (se empleao como un desoxidante y para inhibir el crecimiento granular. Aumenta tmbn la resistencia a altas T)(2) y tungsteno Aceros de baja aleacion toman el nombre del elemneto aleado q mas tengan <10% ej aceros al siliceo, + imp Mn Cu Cr Si W Ba Molideno Ni Mg tienen alta resistencia aceros HSLA 1ª generacion) la resistencia mecanica adecuada se logro mediante el endurecimiento de la matriz ferritica por elementos de aleacion como el Mn y silicio, un acero tipo de esta generacion tendria una composicion como la siguiente: 0,25%C, 1,5% Mn, 0,24%Si, 0,003%N, se siguen fabricando para solicitaciones mecanicas poco exigentes. Su punto debil es la soldabilidad debido a q por el contenido en Ca se tiende a ormar martensita alrededor de la union soldada 2ª) microaleados, os constituyentes (Nb,V,Ti) intervienen con contenidos inferiores al 0,1%, el incremento de propiedades mecanicas se debe a la formacion de finos precipitados (nanometricos) de carburos y/o carbonitruros q endurecen la ferrita, y al afino de tamaño de grano ferritico logrado por la inhibicion del crecimiento de grano austenitico durante la laminacion y/o el tratamiento termico posterios, el normalizado. 3ª) la constituyen los aceros microaleados confrmados mediante tecnicas de laminacion controlada, q hace innecesario el tratamiento termico posteiros de normalizado, los componentes fabricados a partir de las chapas obtenidas mediante este proceso, presentan altos limites elasticos y elevada tenacidad en estado bruto de laminacion 4º y 5ª) las tecnicas de proceso termomecanico con los q se obtienen propiedades mecanicas fuertemente mejoradas y propiedades tegnologicas muy superiores a las anteriores. Todos estos procesos tienen como base el afino de grano ferritico obtenido a partir de la transformacion alotropica de la austenita deformada Aceros de alta aleacion1)+imp (+1) inoxidables con contenido >= 12% Cr se clasifican en 1-Martensiticos (12% Cr, mucho C, utilizados para herramientas de corte, msgneticos y muy duros) 2- Ferricos (18% Cr, magneticos, pco C, resistentes a la corrosion, y +ductiles,electrodomesticos,tubos de escape) 3- Austenistico (+ util, CCCaras, no magneticos 18(Cr)/8(Ni) mayor resistencia mecanica y quimica) 4- Duplex (estructura ferrica y autestica, muy resistente a la corrosion, con propiedades mecanicas mejor q los austenisticos, magneticos pero poquito) 5- Endurezibles por precipitacion (Ti, Bi,Ba, para producir una dispersion de carbono) 2) de herramientas se utilizn para la fabricacion de herramnientas fundamentales de corte (aceros rapidos) 3) Super aleaciones aleaciones q pueden ser de base Co, Ni (+), Fe aguantan bastante las T FUNDICIONES: Las fundiciones son aleaciones de hierro, carbono y silicio, aunque generalmente contienen también manganeso, fósforo, azufre, etc. Son de mayor contenido de carbono que los aceros ( de 2 al 4,5 %) y adquieren su forma definitiva por colada, no siendo nunca las fundiciones sometidas a procesos de deformación plástica ni en frío ni en caliente, por lo que no pueden forjarse ni grises, que en la práctica son las más importantes, aparecen laminarse. En las fundiciones durante la solidificación y posterior enfriamiento laminas de grafito, que al originar discontinuidades en la matriz, son la causa de que las características mecánicas de las fundiciones grises sean, en general muy inferiores a las de los aceros, aunque sean, sin embargo, suficientes para una amplia variedad de aplicaciones. En las fundiciones blancas todo el carbono se encuentra combinado formando cementita aparecen en su solidificación un constituyente llamado ledeburita, que es un eutéctico formado por austenita saturada y cementita, que no existe en los aceros y que al enfriarse queda transformado en agrupaciones muy particulares de cementita y perlita. La presencia de cantidades importantes de cementita y de esos de cementita y perlita reunidos en forma similar a la que corresponde a los eutécticos, es la causa de la gran fragilidad de las fundiciones blancas. Hay algunas fundiciones que son tenaces y tienen cierta ductilidad. En este grupo se incluyen las fundiciones maleables y otras especiales como las fundiciones nodulares también llamadas, fundiciones dúctiles de grafito esferoidal o hierro dúctil.PROPIEDADES DE LAS FUNDICIONES. El empleo de la fundición para la fabricación de piezas para usos muy diversos, ofrece, entre otras las siguientes ventajas: Las piezas de fundición son, en general más baratas que las de acero, y su fabricación es también más sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusión a temperaturas relativamente poco elevadas, siendo menores que las correspondientes a los aceros. Las fundiciones son, en general, mucho más fáciles de mecanizar que los aceros. Se pueden fabricar con relativa facilidad piezas de grandes dimensiones y también piezas pequeñas y complicadas, que se pueden obtener con gran precisión de formas y medidas, siendo además en ellas mucho menos frecuentes la aparición de zonas porosas que en las piezas fabricadas con acero fundido. Para numerosos elementos d motores, maquinaria, etc., son suficientes las características mecánicas que poseen las fundiciones. Su resistencia a la compresión es muy elevada (50 a 100 Kg./mm²) y su resistencia a la tracción (12 a 90 Kg./mm²) es también aceptable para muchas aplicaciones. Tienen buena resistencia al desgaste y absorben muy bien (mejor que el acero) las vibraciones de máquinas, motores, etc., a que a veces están sometidas. Su fabricación exige menos precauciones que la del acero. Como la temperatura de fusión de las fundiciones es bastante baja, se pueden sobrepasar con bastante facilidad, por lo que en general suele ser bastante fácil conseguir que las fundiciones de estado líquido tengan gran fluidez, y con ello se facilita la fabricación de piezas de poco espesor. En la solidificación presentan mucha menos contracción que los aceros y además su fabricación no exige como en la de los aceros, el empleo de refractarios relativamente especiales. En el caso particular de la fundición nodular, posee excelentes características y en muchos casos llegan a ser una gran competencia para el acero Entre las características físicas del aluminioEs un metal ligero, cuya densidad o peso específico es de 2700 kg/m3 (2,7 veces la densidad del agua). Tiene un punto de fusión bajo: 660ºC El peso atómico del aluminio es de 26,9815. Es de color blanco brillante. Buen conductor del calor y de la electricidad. Resistente a la corrosión, gracias a la capa de Al2O3 formada. Abundante en la naturaleza. Material fácil y barato de reciclarDe fácil mecanizado. Muy maleable, permite la producción de láminas muy delgadas. Bastante dúctil, permite la fabricación de cables eléctricos. Material blando (Escala de Mohs: 2-3). Límite de resistencia en tracción: 160-200 N/mm2 [160-200 MPa] en estado puro, en estado aleado el rango es de 1400-6000 N/mm2. El duraluminio es una aleación particularmente resistente. Material que forma aleaciones con otros metales para mejorar las propiedades mecánicas. Permite la fabricación de piezas por fundición, forja y extrusión. Material soldable Con CO2 absorbe el doble del impacto