Procesos de Recristalización y Propiedades del Magnesio

Recristalización

Es un proceso isotérmico donde, a través de un incremento de la temperatura, comienzan a formarse nuevos cristales no deformados que crecen desde un núcleo hasta que todo el material adquiere una estructura libre de tensiones internas sin acritud. Se utiliza para purificar materiales con sustancias sólidas con impurezas. Se ablandan los materiales y se deshacen las tensiones con acritud. Va acompañado de una reducción de la dureza y resistencia a la tracción. El material se hace más dúctil. En el caso de los metales hablamos de un recocido por recristalización, aplicado a materiales con acritud para obtener nucleación y nuevos granos. La temperatura de recristalización no es constante, depende de muchos factores. En la recristalización de metales hay dos fases: 1. Recuperación. Se eliminan defectos cristalinos y enrejados poco estables. 2. Recristalización. Se eliminan las distorsiones y se forman nuevas retículas cristalinas libres de tensiones, con una reconstrucción total de las estructura micrográfica del elemento.

Magnesio

Hexagonal compacta. Se deforma con facilidad en frío. Poco dúctil por su escasa tenacidad. Muy ligero. Debilidad frente a la corrosión. Buena conductividad eléctrica y térmica. Con las aleaciones de magnesio se consigue mejorar las propiedades mecánicas, conservando la poca densidad del magnesio. 2 familias de aleación.- Sin circonio: con Mn, Mg, Ci, Al o Zn, para moldeo, forja y fundición. Con circonio: con Zn, Zr o Th (talio). Mayor resistencia a la corrosión. Para moldeo y forja. Es un material muy rígido, pero si se realizan deformaciones muy lentas y progresivas es posible conseguir que éstas sean totales y muy importantes en el metal, aumentando el alargamiento de rotura a medida que aumenta la deformación. Para sintetizar polvo de magnesio (Mg/mgO) se utiliza el siguiente proceso: 1. Oxidación (bajo control por riesgo de explosión) 2. Compresión del polvo oxidado y desgasificación de la estructura (aún va a contener poros que la comunican con el exterior). 3. Compresión deinitiva: en calenté, para obtener la compacidad completa. Obtención del magnesio. A) electrolisis de sal fundida de MgCl₂ (es difícil eliminar el agua de cristalización con este método). B) Reducción térmica de MgO. En hornos de arco eléctrico con electrodos de carbono que actúan como elemento reductor, eliminando el oxígeno y quedando vapores de Mg. Principales aleaciones de Mg. A) Mg-Al-Zn: la más utilizada. Resistencia a la corrosión, mayor ductilidad y menor dureza. B) Mg-Li-Al-Zn: el Litio rebaja el peso específico; se puede añadir Mn (resistencia a la corrosión), Cd (cadmio)(resistencia a esfuerzos mecánicos). C) Tierras raras: Aumenta la resistencia a la tracción y el porcentaje de deformación es máximo.

Diagrama de Porubaix

Representa la estabilidad de un metal y sus productos frente a la corrosión en función del potencial eléctrico y la acidez de la solución acuosa. Lineas horizontales: las reacciones dependen del potencial. Líneas verticales: las reacciones dependen del pH. Oblícuas: reacciones que dependen del potencial y del pH. Regiones: Zona de inmunidad: condiciones estables. Zona de corrosión: el metal se disuelve; predominan las reacciones de oxidación que disuelven el metal. Zona de pasividad: zona de corrosión donde el metal forma una película protectora con O e H para frenar la corrosión. Línea A: por encima de esta línea las reacciones son oxidantes; es difícil que el metal se sitúe por encima, ya que la oxidación es muy elevada. Linea B: se produce reducción del agua, la corrosión se produce por hidrógeno. Entre A y B: el agua está en condiciones de equilibrio.

Diagrama Hierro-Carbono

Representa las transformaciones que sufren los aceros (mezclas de Fe y C) según la temperatura y la proporción de Fe y C. Transformación eutéctica: el punto eutéctico es la temperatura mayor a la que se produce cristalización. El punto de fusión es inferior al que corresponde a cada elemento por separado. El descender la T hasta el pto eutéctico pasan de componente4s líquidos totalmente solubles a componentes sólidos totalmente insolubles (pasa de líquido a sólido alfa + sólido beta). Transformación peritéctica: unión de un sólido con un líquido que da como consecuencia otro sólido con característica de sólido incongruente. Punto peritéctico: punto donde tiene lugar la fusión, estando las tres fases en equilibrio.

Constituyentes: se pueden derivar a partir de la solidificación oa través del diagrama y/o el examen microscópico de su estructura después de la solidificación. Fase: es una porción homogénea de un sistema con unas características físicas definidas. Si en un sistema hay más de una fase, cada una tendrá sus propias características y un límite que ls separa de otras.

Microconstituyentes: - Austenita (acero γ -gamma-): Solución sólida de Fe α + C; no existe por debajo de 723^oC, no estable a T ambiente, es el más denso, carbono entre 0.8-02 %, FCC. – Ferrita: solución sólida intersticial de Fe α +C; baja solublilidad (casi nula a T ambiente), el más blando y dúctil, BCC. – Cementita: Carburo de hierro (F₃C), el más duro y frágil, 6.67% de C, red ortorrómbica. – Perlita: capas alternas de ferrita y cementita (88% ferita, 12% cementita, 0.8% carbono), estructura laminar que aporta dureza y resistencia mecánica, existe por debajo de 73 ^oC. - Martensita: solución sólida sobresaturada de ferrita + C. Se obtiene por enfriamiento rápido de la austenita, muy frágil, propiedades magnéticas, tetragonal. – Ledeburita: C entre 2.06-6.67%, alta dureza y fragilidad, mezcla de fases de austenita y cementita eutéctica.

Resiliencia

Capacidad de recuperar la energía de deformación de un cuerpo deformado una vez que el esfuerzo externo ha cesado. También es la capacidad de un material de absorber energía elástica cuando es deformado y soltarla cuando se deja de aplicar la carga. La tenacidad mide la energía almacenada en un material antes de romperse, mientras que la resiliencia cuantifica la energía almacenada durante la deformación elástica. La relación resiliencia tenacidad es monótona creciente. Si aumenta la resiliencia también lo hace la tenacidad, pero no es lineal por eso un objeto al recibir un golpe absorbe energía hasta romperse. A mayor T, mayor resiliencia.

Ensayos para comprobar la resiliencia. 1.- Charpy. Con péndulo de Charpy midiendo la energía absorbida por la rotura de una probeta por un golpe de ella. Probeta sostenida por maza horizontal. La probeta se entalla y es golpeada por el lado opuesto. La energía gastada por el péndulo se calcula por la diferencia entre la energía inicial y final tras golpear la probeta. 2.- IZOD. Probeta sujeta por mordaza vertical, se golpea la probeta por el mismo lado de la entalla.