Materiales Industriales: Propiedades y Microestructuras de Plásticos y Metales Ferrosos

Plásticos: Elastómeros y Termoplásticos

Elastómeros

Los elastómeros presentan una organización espacial de tipo "muelles de colchón", lo que influye en su comportamiento, caracterizándolos con una gran flexibilidad. También se caracterizan por su fácil degradación frente al calor y la irreversibilidad del proceso de moldeado.

Termoplásticos

Los termoplásticos están compuestos por cadenas poliméricas lineales con secuencias rígidas y flexibles alternadas. No poseen enlaces químicos entre cadenas, sino que se produce un entrecruzamiento físico. Se funden al calentarse y se solidifican al enfriarse. Existen dos tipos principales: amorfos y semicristalinos.

Tipos de Termoplásticos

Termoplásticos Amorfos

• Solo poseen Tg (Temperatura de Transición Vítrea).
• Transición: Sólido → Tg → Fluido viscoso.
• Cadenas poliméricas dispuestas al azar.
• Transparencia.
• Baja resistencia química.
• Coeficiente de rozamiento elevado.
• Bajos coeficientes de contracción.
• Poca variación de características con la temperatura.

Termoplásticos Semicristalinos

• Poseen Tg y Tm (Temperatura de Fusión Cristalina).
• Transición: Sólido rígido → Sólido flexible → Transición a fluido viscoso.
• Opacos.
• Alta resistencia química y al desgaste.
• Bajo coeficiente de rozamiento.
• Índices de contracción elevados.
• Variación de características con la temperatura.

Temperaturas Clave en Termoplásticos

Temperatura de Transición Vítrea (Tg)

Es el punto medio de temperatura entre el estado fundido y el estado rígido del material. Es la temperatura en la cual a los termoplásticos se les rompen los enlaces secundarios.

Temperatura de Fusión Cristalina (Tm)

Es la temperatura a la cual a los termoplásticos se les rompen los enlaces principales o cristales. Son reprocesables, pero si se calientan mucho, pierden sus características.

Metales Ferrosos: Estructura y Constituyentes

Formas Alotrópicas del Hierro

Hierro Alfa

A temperaturas inferiores a 721-921ºC, disuelve pequeñas cantidades de carbono y cristaliza en forma cúbica de cuerpo centrado.

Hierro Gamma

A partir de 910ºC, disuelve hasta un 2% de carbono y cristaliza en forma cúbica de caras centradas.

Constituyentes Microestructurales de Aceros y Fundiciones

Ferrita

Es el hierro alfa impurificado por silicio, fósforo, níquel y cromo. Prácticamente no contiene carbono.

Cementita (Fe3C)

Es el Fe3C, contiene un 6,67% de carbono, siendo el constituyente más duro y frágil.

Perlita

Formado por 86,5% de ferrita y 13,5% de cementita. Presenta una estructura laminar con placas alternadas de ferrita y cementita.

Austenita

Es una disolución sólida de carbono en hierro (0%-25%), lo que supone un máximo de 2% de carbono. Es poco magnética, blanda, muy dúctil y tenaz. Ofrece gran resistencia al desgaste y es el constituyente más denso de los aceros. Se comienza a formar a partir de los 723ºC o por enfriamiento rápido de un acero con alto contenido en carbono.

Martensita

Es una solución sobresaturada de carbono en hierro alfa, conseguida por enfriamiento rápido de austenita. Es muy dura.

Troostita

Se forma por enfriamiento de austenita entre 500ºC y 600ºC, manteniendo la temperatura hasta su transformación.

Sorbita

Se forma por enfriamiento de austenita entre 600ºC y 650ºC, manteniendo la temperatura hasta su transformación.

Bainita

Se forma por enfriamiento de austenita entre 250ºC y 400ºC, manteniendo la temperatura hasta su transformación.

Ledeburita

Señala el límite entre los aceros y la fundición (1,76% de carbono).

Procesos y Materiales Complementarios

Chatarras

Es necesaria su selección y empacado para su incorporación al horno. Se distinguen chatarras de transformación y de recuperación.

Prerreducidos

Se obtienen por reducción directa.

• Ventajas: Homogeneidad, limpieza de residuales.
• Desventajas: Contiene ganga, no está completamente reducido.

Proceso VOD (Descarburación por Oxígeno en Vacío)

Es un proceso de afino de los aceros inoxidables. La descarburación por oxígeno en vacío o la descarburación por oxígeno-argón (AOD) son métodos que se basan en la reducción parcial del monóxido de carbono.