Temperatura de revenido

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A) ¿Qué son los compuestos intersticiales? ¿Qué propiedades más significativas presentan estos compuestos? Citar un ejemplo de ellos.

Los compuestos intersticiales son compuestos intermetálicos, es decir, la uníón de un metal con otro metal o la uníón de un metal con otro elemento. Los forman los metales de transición y los elementos H, B, C y N.

Sus propiedades son el carácter metálico, elevada dureza, alto punto de fusión y son frágiles. Se usan en la industria como herramientas de corte.

Un ejemplo puede ser la cementita.

B) ¿Qué debe ocurrir para que una solución solida o un compuesto presenten una estructura defectiva? ¿ que hecho puede explicar la existencia de este tipo de estructuras? Pon un ejemplo.

Lo que debe ocurrir es que existan nudos vacantes que deberían estar ocupados y no lo están. Un enfriamiento rápido podría ser el motivo de su existencia. Un ejemplo de esta estructura se presenta en el sistema Ni-Al.

C) ¿En que consiste la transición de rotura dúctil a frágil y que aparece en determinados materiales cuando se realizan ensayos de resistencia al impacto (resiliencia) a distintas temperaturas? ¿ un acero inoxidable ferrític, ¿presentaría esta transición? ¿Por qué?

En sistemas metálicos con estructura c.C, al bajar la temperatura existe un intervalo de transición en el que la resiliencia disminuye bruscamente (cambio de rotura dúctil a frágil). Esto es una propiedad carácterística de los sistemas metálicos con dicha estructura que debe tenerse en cuenta para aquellos que vayan a estar expuestos a bajas temperaturas.

Un acero inoxidable ferritico si presenta esta transición porque posee una estructura centrada en el cuerpo.

D) ¿EnqueconsisteelefectodeHartley-Kirkendall?¿Cómoinfluyeeltamañode grano en la velocidad de difusión?

Este efecto surge al estudiar el proceso de difusión de dos metales puros. En la superficie de separación se colocan una serie de alamabres y se observa que a medida que progresa el proceso de difusión, la superficie de referencia se desplaza hacia el metal de mayor velocidad de difusión. Este fenómeno de desplazamiento es el efecto hartley-Kirkendall.

A menor tamaño de grano mayor velocidad de difusión. En metales de grano fino la velocidad de difusión es mayor que en los de grano grueso.

E) Aunque el tamaño de los átomos de cobre, cinc y arsénico es similar, la solubilidad del cinc en el cobre es mayor que la del arsénico, ¿a que puede atribuirse este hecho? ¿Por qué el azufre, selenio o teluro raramente forman disoluciones solidas con los metales?

Porque el arsénico y el cobre tienen electronegatividades más dispares de las que tienen el cinc y el cobre. A mayor diferencia de electronegatividades, menor posibilidad de formar disoluciones.

Por la misma razón, S, Se y Te al alearse con los metales forman sulfuros, selinuros y teloruros respectivamente, en vez de disoluciones sólidas, por ser muy electronegativos.

F) A partir de las curvas típicas obtenidas para ensayos de tracción de materiales metálicos y cerámicos, justificar las diferencias de tenacidad entre ambos tipos de materiales. Una determinada aleación de magnesio presenta un módulo de Young de 48 GPa, mientras que para una aleación de aluminio el valor de este modulo es de 80Gpa. De estos dos materiales, ¿Cuál es el que presenta mayor rigidez? Justificar la respuesta.

Los materiales metálicos presentan mayor tenacidad que los cerámicos, es decir, los metálicos pueden absorver mas energía durante su deformación y rotura. El área bajo la curva del ensayo de tracción en el diagrama tensión-deformación, nos dará la tenacidad del material.

El que presenta mayor rigidez es la aleación del aluminio, es decir, se deformamenos bajo la acción de cargas externas. Esto es debido a su módulo de Young. A mayor módulo E mayor rigidez.

G) Enumerarlasvariablesqueinfluyenenloscoeficientesdedifusión.Comentar brevemente el efecto de dichas variables

1o Temperatura: A mayor temperatura mayor coeficiente de difusión.

2o Concentración: A mayor concentración mayor velocidad de difusión.

3o Estructura cristalina: Las estructuras c.C. Tienen mayor coeficiente de difusión que las estructuras c.C.C.

4o Tamaño de grano: Cuanto más fino sea el grano mayor coeficiente de difusión. 5o Impurezas: En general no influyen mucho en el coeficiente de difusión.

H) Enlasaleacionescobre-silicio,elcobredisuelvehastael11.6%desilicio,mientras que este solo disuelve el 2% de cobre. ¿a que se debe este comportamiento?

Se debe a que el cobre tiene menor Valencia que el silicio. Si las valencias de disolvente y soluto son distintas, la solubilidad será mayor cuando el de menor Valencia sea el disolvente.

I) ¿Qué son las superredes? ¿Qué condiciones se precisan para obtenerlas?

Cuando en una disolución solida de sustitución cada calse de átomos ocupa una posición definida en la red, se dice que dicha disolución esta ordenada o que se forma una superred. Se puede considerar que está formada por la superposición de dos redes, la del soluto y la del disolvente.

Se forman durante el enfriamiento del sólido y la velocidad debe ser lenta. Las superredes solo son estables a temperaturas bajas.

J) Se realizan ensayos de resistencia al impacto (resiliencia) a distintas temperaturas sobre dos aceros inoxidables, uno ferritico y otro austenitico. ¿Cuál de estos aceros presentaría transición de rotura dúctil a frágil? ¿Por qué?

El acero inoxidable ferrítico presentará una transición de rotura de dúctil a fracgil con un descenso de la temperatura por debajo de la temperatura de transición. Perderá bruscamente su resiliencia.

Esto es debido a su estructura c.C. (centrada en el cuerpo). Sin embargo, en el otro austenítico se produciría una disminución suave de la resiliencia con la temperatura.

K) ¿Qué procesos industriales están basados en la difusión?

Transformaciones en estado sólido, origen de los tratamientos térmicos. Alteración de una capa superficial de material con átomos extraños, origen de los tratamientos termoquímicos (nitruración, cementación, etc.)

Obtención de elementos con elevado grado de pureza y dopar a estos con impurezas en una concentración especifica.

Fenómenos de corrosión.

L) Comentar brevemente la influencia de los factores tamaño, Valencia y estructura cristalina en la formación de soluciones sólidas de sustitución.

Tamaño: Cuanto mas similar sea el tamaño de los átomos de soluto y del disolvente mayor facilidad en la formación de soluciones de sólidos de sustitución.

Valencia: Si las valencias de disolvente y soluto son iguales hay amplia solubilidad. En caso de ser distintas el de menor Valencia actuará mejor como disolvente. Pero la diferencia no puede ser grande si no, no se producirá la disolución.

Estructura cristalina: Para que haya una solubilidad total es condición indispensable que los metales tengan la misma estructura cristalina.

M) Definir módulo de Young y tenacidad. Una determinada aleación de cobre presenta un módulo de Young de 110 Gpa, mientras que para una aleación de aluminio el valor de este módulo es de 80Gpa. De estos dos materiales, ¿Cuál es el que presentara mayor rigidez?

La tenacidad es la energía que absorbe un material durante su deformación y rotura.

El módulo de Young representa la tensión unitaria que es preciso aplicar a una probeta de sección unidad para que duplique su longitud inicial.

El que presenta mayor rigidez es la aleación de cobre ya que tiene un módulo de Young más elevado, es decir, se deforma menos bajo la acción de una carga externa.

N) Enelsistemadealeacionesplata-magnesiosedisuelveenproporciones considerables el magnesio en la plata, mientras que la solubilidad de la plata en el magnesio es solo del 5%. ¿ a que se debe este comportamiento?

Si las valencias de disolvente y soluto son iguales hay amplia solubilidad, pero si no, la solubilidad es restringida.

El metal de menor Valencia disuelve mayor cantidad del de mayor Valencia. El sistema Ag-Mg es un ejemplo de ello.

O) DosmetalesA,convalencia2,yB,convalencia3,tienentamañosatómicos, electronegatividades y estructuras cristalinas similares. ¿Será mayor la solubilidad de A en B o la de B en A? Razona la respuesta.

Será mayor la solubilidad de B en A. Como el metal A tiene Valencia menor que el B actuara mejor como disolvente en esta disolución.

 TERCERA PREGUNTA:

A) ¿Qué tipo de tratamiento recomendarías para destruir el efecto de un tratamiento térmico mal efectuado? ¿En que consiste el normalizado?

Un recocido de regeneración sería el tratamiento adecuado.

Consiste en el calentamiento a temperaturas adecuadas, seguido del enfriamiento

lento de la pieza tratada. Corrige la dureza “anormal” producida por un enfriamiento rápido. También se utiliza para afinar el tamaño de grano.

El normalizado es un tratamiento térmico similar al recocido, varía del mismo en la velocidad de calentamiento y enfriamiento que en el normalizado es algo más rápida.

B) ¿En que consiste el tratamiento de cementación? Indica los factores a tener en cuenta y las distintas maneras de llevarlo a cabo.

Es un tratamiento termoquímico también denominado carburación que consiste en aumentar la concentración de carbono en la superficie de un acero, calentándolo hasta la austenización, en presencia de un medio cementante.

El medio cementante cede carbono en estado atómico que se difunde por el interior de la pieza.

Se puede llevar a cabo con nitrógeno (Nitruración), con carbono y nitrógeno (Cianuración), o con un carbono y nitrógeno por medio de gas (Carbonitruración).

C) ¿En que consiste el tratamiento de cianuración? Indica sus ventajas y las maneras de realizarlo

La cianuración se puede considerar como un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración.

Se endurece el material superficialmente mediante la acción combinada del carbono y del nitrógeno. Se crea la capa superficial rica en carbono y nitrógeno introduciendo la pieza en un baño líquido.

Es necesario un temple posterior que se lleva a cabo con aceite o aire.

D) ¿Enqueconsisteeltratamientodecarbonitruración?Indicasusventajasylas maneras de realizarlo

Es un procedimiento que pretende el endurecimiento superficial del acero y se consigue por la absorción simultánea de carbono y nitrógeno a una temperatura determinada, igual que en la cianuracion. La carbonitruración se puede considerar una cianuración gaseosa.

 Se calienta la pieza entre 650oC y 850oC en una atmósfera gaseosa formada por una mezcla de monóxido de carbono, hidrocarburos y amoniaco. Así se crea la capa superficial rica en carbono y nitrógeno.

E) ¿En que consiste el tratamiento de nitruración? Indica sus ventajas y las maneras de realizarlo

Es un tratamiento termoquímico que consiste en cementar superficialmente un acero con nitrógeno calentándolo entre 500oC y 525oC, en una corriente de gas amoniaco.

Las ventajas son que se obtienen capas superficiales más duras que con la cementación y que se logran superficies más resistentes al desgaste y de menor coeficiente de rozamiento.

F) En aceros aleados, ¿Qué es un aleante alfágeno? ¿Y un aleante gammágeno? Citar un ejemplo de cada uno de estos tipos de aleantes.

Un aleante se denomina alfágeno cuando disminuye la temperatura crítica A4 y aumenta la temperatura A3. El campo de fase ɣ (gamma) se estrecha y aparece cerrado. Algunos ejemplos son el Cr, W, Al, etc.

Por el contrario, un aleante es gammágeno cuando aumenta la temperatura A4 y disminuye la A3, aumentando el intervalo Fe ɣ (gamma). Algunos ejemplos son el Ni, Cu, Co, etc.

G) Indicalasprincipalescaracterísticasdelosacerosalcarbono

En estos aceros únicamente están involucrados tres fases: ferrita, austenita y cementita. Su único aleante es el carbono aunque siempre existirán pequeñas cantidades de otros elementos, que habitualmente, se consideran impurezas (P, S, Si, Mn).

Estos aceros se pueden emplear sin problemas siempre y cuando los requerimientos mecánicos no sean demasiado importantes. Su coste es relativamente bajo.

Por el contrario, resisten mal la corrosión, los impactos a bajas temperaturas y para obtener una estructura martensítica al 100% por temple, deben ser enfriados rápidamente y esto provoca tensiones que pueden llevar a una rotura temprana del acero.

H) Indicalasprincipalescaracterísticasdelosacerosmicroaleandos

Los aceros aleados son aquellos que deben algunas de sus propiedades a algún elemento distinto del carbono.

Cuando la suma de los contenidos de aleantes es menor al 10%, los denominamos de baja aleación. En este grupo encontramos los aceros microaleados.

Tienen un precio competitivo, buena soldabilidad y conformabilidad, altos valores de resistencia mecánica y una gran tenacidad con un límite elástico alto.

I) ¿En que consiste de una forma general el tratamiento de temple? ¿Cuáles son sus objetivos?

El temple es un tratamiento térmico que consiste en el calentamiento de un acero, seguido de un enfriamiento muy rápido para impedir la transformación normal del constituyente obtenido en el calentamiento.

Obtendremos pues, un componente “anormal” con una estructura cristalina deformada, cuya dureza se ve aumentada por la tensión de deformación.

Sus objetivos son aumentar la dureza y la resistencia mecánica del material.

J) Definir revenido. ¿Qué finalidad persigue este tratamiento? ¿Cómo se realiza? ¿Qué efectos provoca?

El revenido es un tratamiento complementario al temple. Se aplica exclusivamente a los materiales templados con la finalidad de quitarles las tensiones internas y la fragilidad.

Se realiza calentando las piezas ya templadas hasta una temperatura inferior a A1, así se provoca la transformación de la martensita en formas más estables. Luego se enfría.

Los efectos provocados son la disminución de la carga de rotura, limite elástico y la dureza y el aumento del alargamiento a la rotura, la estricción de rotura y la resistencia al impacto.

K) ¿En que consiste de una forma general el tratamiento de recocido? ¿Cuáles son sus objetivos? Tipos de recocido

Es un tratamiento térmico que consiste en el calentamiento a temperaturas adecuadas y con una duración específica, seguido del enfriamiento lento de la pieza tratada.

El objetivo de este tratamiento es destruir estados anormales de los materiales metálicos, es decir, ablandarlos para así poder trabajarlos mejor.

De Homogeneización: el objetivo es destruir la heterogeneidad química del material producida por una solidificación defectuosa.

De Regeneración: el objetivo es destruir la dureza producida por un enfriamiento demasiado rápido.

De Estabilización: el objetivo es destruir las tensiones internas producidas por su mecanización o moldeos complicados.

Contra acritud: su objetivo es destruir el endurecimiento producido por la deformación en frío.

L) En aceros, ¿Qué efectos producen los aleantes sobre la formación de carburos? ¿Y sobre la templabilidad?

La presencia de aleantes que forman carburos influye en el tiempo que se precisa para obtener un calentamiento total y uniforme de un acero.

La disminución de contenidos en carbono y aleantes en la austenita junto con la limitación del crecimiento de grano, reducen la templabilidad.

M) Define los conceptos de capacidad de temple y templabilidad. ¿Qué ensayo se utiliza para determinarlos?

La capacidad de temple se mide por la mayor o menor dureza que se puede conseguir en un acero y va en función del contenido de carbono.

La templabilidad es la mayor o menor aptitud de un acero para que se forme una estructura martensítica en todos los puntos de la sección, cuando se enfría en unas condiciones determinadas a partir del estado austenítico.

La templabilidad viene definida por la curva TTT y la penetración del temple por la interacción de esa curva con las de enfriamiento. En ello se fundamenta el ensayo de Jominy.

N) ¿Quéeslaaustenita?¿Enquecondicionesesestable?¿Puedeserestablea temperatura ambiente? Comentar sus propiedades más significativas.

Es una solución solida de inserción de carbono en Fe ɣ (gamma). Fase y constituyente principal a temperaturas elevadas.

Es estable a una temperatura superior a la temperatura A1, por lo que no puede ser estable a temperatura ambiente.

Es deformable, poco dura, tiene gran resistencia al desgaste, no es magnética y es la fase con más densidad en los aceros.

O) ¿Quéeslaferrita?¿Cuálessonsuspropiedadesmecánicastípicas?¿Cómose presenta en los aceros?

Es una solución solida de inserción de carbono en Feα (alfa). Sus propiedades mecánicas típicas son la resistencia a la tracción (280 Mpa) y alargamiento a la rotura (35%). Es el constituyente más blando y maleable de los aceros.

En los aceros hipoeutectoides se presenta como constituyente proeutectoide.

P) ¿Por qué la cementita de un acero o de una fundición tiene una composición constante? ¿En que sistema cristaliza? ¿Cuáles son sus carácterísticas mecánicas más destacadas? A temperatura ambiente, ¿tendría propiedades magnéticas?

Cristaliza en el sistema ortorrómbico.

Sus carácterísticas mecánicas más destacadas es su fragilidad y su dureza.

A bajas temperaturas es ferromagnética y no pierde esta propiedad hasta los

212oC, así que a temperatura ambiente si tiene propiedades magnéticas.

Q) ¿Quétipoderecocidoseusaríaparafacilitarelmecanizadodeunapiezade acero templada? ¿para que se utilizan los recocidos de regeneración?

El recocido de ablandamiento sería el usado para facilitar el mecanizado.

El recocido de regeneración se da a los aceros sobrecalentados para afinar el

tamaño de grano o para destruir los efectos de un tratamiento térmico mal efectuado.

R) ¿En que consiste el normalizado? ¿Cómo se denomina y como se realiza el tratamiento recomendado para eliminar las tensiones internas después de un trabajo de forja, laminado o mecanizado?

El normalizado es un tratamiento térmico similar al recocido, por lo que pretende destruir estados anormales de los materiales metálicos. Varía de este en que la velocidad de calentamiento y enfriamiento es más rápida.

Se denomina recocido de estabilización a aquel que se aplica tras trabajos de forja, laminado y mecanizado para eliminar tensiones internas y se realiza calentando el material lentamente (casi siempre a temperatura inferior a A1) y dejando enfriar lentamente.

S) ¿Qué es la templabilidad? ¿y el diámetro critico ideal?

La templabilidad es la mayor o menor aptitud de un acero para que se forme una estructura martensítica en todos los puntos de la sección, cuando se enfría en unas condiciones determinadas a partir del estado austenítico.

El diámetro critico ideal de un acero se define como el mayor diámetro de una barra cilíndrica que, enfriada en un medio de severidad de temple infinita, presenta en su núcleo una estructura totalmente martensitica.

T) ¿En que consiste el recocido globular? ¿Para que se emplean y como se efectúan los recocidos de homogeneización?

El recocido globular se da a los aceros hipereutectoides para que la cementita y demás carburos adopten la forma esférica en una matriz blanda de ferrita.

El recocido de homogeneización se da a los lingotes de acero para destruir las heterogeneidades químicas. Se efectúan aumentando la temperatura a A3 mas 200oC o incluso más pero sin llegar a la línea de solidus (no se quiere quemar el acero).

U) ¿Quéeslaseveridaddeltemple?¿yeldiámetrocritico?

La severidad del temple (H) es la carácterística que mide la eficacia de enfriamiento de un medio. Esto es, la velocidad de perdida de calor en la superficie de la pieza.

El diámetro critico (D o Dc) es aquel diámetro máximo en el cual toda la estructura es martensítica.

SI PREGUNTA DE ESTAS DEFINICIONES SERÁN DOS DE LAS TRES:


MARTEMPERING:

También se denomina temple escalonado y elimina las variaciones desiguales de volumen reduciendo el número de piezas defectuosas. Consiste en:

Calentar hasta la temperatura de austenización y mantener hasta que se complete el proceso. Posteriormente enfriamos muy rápidamente hasta una temperatura un poco por encima de Ms hasta que estabilice. Y por último enfriamos rápidamente a temperatura ambiente .

AUSTEMPERING:

También llamado temple escalonado bainítico, es un proceso en el cual las tensiones internas y deformaciones son aún menores que en el martempering. Consiste en:

Calentar y mantener hasta completar la austenización. Después se enfría rápidamente en un baño de sales fundidas hasta un rango de temperaturas entre 450oC y Ms. Cuando la austenita se transforma en vainita se enfría por completo hasta temperatura ambiente.

AUSFORMING:

Es una combinación de endurecimiento por acritud y temple, seguida de revenido. Le aporta a los aceros unas carácterísticas mecánicas óptimas. Consiste en:

Calentar el acero hasta obtener una austenita homogénea. Enfriar hasta una temperatura superior a Ms pero inferior a la de recristalización y en ese punto se deforma plásticamente, creándose así acritud. Después se templa para obtener martensita y por último se reviene.

CUARTA PREGUNTA:

A) ¿Qué carácterísticas comunes tienen los aceros para herramientas? Indica distintos tipos de estos aceros

Las carácterísticas generales de estos aceros son su resistencia al desgaste, alta indeformabilidad y elevada dureza. Los distintos tipos son:

Aceros templables en agua o de baja templabilidad.

  Aceros de alta templabilidad.

Aceros de herramientas para matrices. Aceros rápidos.

B) En aceros, ¿Qué efectos producen los aleantes sobre el crecimiento de grano durante los tratamientos térmicos? ¿y sobre la formación de carburos?

La presencia de aleantes en los tratamientos térmicos afectan el tamaño de grano de la austenita y lo aumentan. Con el cromo se acelera bastante dicho crecimiento mientras que otros como el níquel lo retardan un poco.

La presencia de aleantes que forman carburos influye en el tiempo que se precisa para obtener un calentamiento total y uniforme de un acero.

C) En aceros, ¿Qué efectos producen los aleantes sobre la templabilidad? ¿y sobre el crecimiento de grano durante los tratamientos térmicos?

Todos los elementos que se alean a excepción del cobalto, reducen la velocidad critica de enfriamiento para obtener martensita, por lo que reducen la templabilidad.

La presencia de aleantes en los tratamientos térmicos afectan el tamaño de grano de la austenita y lo aumentan. Con el cromo se acelera bastante dicho crecimiento mientras que otros como el níquel lo retardan un poco.

D) Enacerosaleados,¿Quéesunaleantealfágeno?¿Yunaleantegammágeno?Citarun ejemplo de cada uno de estos tipos de aleantes.

Un aleante se denomina alfágeno cuando disminuye la temperatura critica A4 y aumenta la temperatura A3. El campo de fase ɣ (gamma) se estrecha y aparece cerrado. Algunos ejemplos son el Cr, W, Al, etc.

Por el contrario, un aleante es gammágeno cuando aumenta la temperatura A4 y disminuye la A3, aumentando el intervalo Feɣ (gamma). Algunos ejemplos son el Ni, Cu, Co, etc.

E) ¿Qué tipos de aceros inoxidables conoces? ¿Qué grupo recomendarías por su menor precio? ¿y por su comportamiento frente a la corrosión?

Los tipos de aceros inoxidables existentes son: Aceros inoxidables martensíticos.

Aceros inoxidables ferríticos.

Aceros inoxidables austeníticos.

Aceros inoxidables endurecibles por precipitación.

Por su menor precio recomendaría los martensíticos que son los más baratos y por su

comportamiento a la corrosión los austeníticos.

F) AQUÍ PREGUNTA CarácterÍSTICAS DE DOS ACEROS INOXIDABLES:

FERRITICO:

Son magnéticos. No responden a tratamientos térmicos. Tienen propiedades mecánicas medianas. Respecto a la corrosión están entre los martensíticos y auteníticos.

AUSTENÍTICO:

No son magnéticos. Son soldables y conformables en frío. La resistencia a la corrosión es superior a la de los demás aceros.

MARTENSITICO:

Son magnéticos. Son los más económicos. Presentan buena resistencia a la corrosión ambiental y a algunos medios químicos. Tienen una tenacidad media.

G) ¿Cuálessonlosconstituyentesestructuralesespecíficosdelasfundiciones?Señalar sus carácterísticas más destacadas

Los constituyentes de las fundiciones son:

Grafito: Casi siempre presente en forma de láminas. Es blando y quebradizo. Aumenta el

volumen reduciendo la contracción de solidificación. A mayor porcentaje de grafito

menor resistencia mecánica.

Steadita y Ledeburita: La steadita es una eutéctica dura y frágil. La ledeburita es una

eutéctica formada por austenita y cementita.

Ferrita y Perlita: La ferrita contiene silicio que la hace más resistente y la perlita posee un

bajo contenido en carbono.

H) ¿Cómoseobtienelafundiciónmaleable?¿Quétiposexisten?Indicasus carácterísticas

Hay dos tipos de fundición maleable en función de cómo se obtengan:

La fundición de corazón blanco, que se obtiene mediante descarburación de fundición

blanca. Esto se hace calentándola en presencia de un oxidante (proceso contrario a la

cementación).

La fundición de corazón negro, que se obtiene mediante el recocido de una fundición

blanca. En este proceso la cementita se descompone en grafito.

I) AQUÍ HACE LO MISMO Y PIDE DEFINIR DOS O TRES FUNDICIONES:

Fundición BLANCA:

En una fundición blanca todo el carbono se halla combinado en forma de Fe3C. Recibe este nombre porque el aspecto de su fractura es blanca. Estas fundiciones son muy difíciles de maquinar, son duras y frágiles. Se usan para la elaboración de ciertas piezas que requieren gran dureza.

FUNDICIN GRIS:

Recibe este nombre porque el aspecto de su fractura es gris. La mayor parte del carbono está en forma de grafito. Sus propiedades mecánicas dependen de la forma y distribución de las láminas de granito. Son muy poco resistentes, blandas y frágiles. A demás las láminas bajo esfuerzos externos crean tensiones.

Fundición ATRUCHADA:

Parte del carbono de esta fundición se encuentra en estado de grafito y otra parte en forma de Fe3C.

Fundición MALEABLE:

Se obtiene a partir de una fundición blanca. Y según el tratamiento térmico que se le de las subdividimos en maleable europea o de corazón blanco y/o maleable americana o de corazón negro. Se emplean para piezas de maquinaria agrícola, automoción, etc.

Fundición Dúctil:

En estas fundiciones el grafito toma forma de esfera debido a la acción de otros elementos como el magnesio. Como principales carácterísticas destacan su deformabilidad, buenas propiedades mecánicas, buen comportamiento bajo modeo y soldadura, resistencia a la fática y la corrosión y bajo coeficiente de rozamiento.

La fabricación de piezas es más económica con esta fundición que con acero. Se utiliza para engranajes o piezas de diseño complicado.

J) Indica el objetivo, esquema de las microestructuras obtenidas y fases del proceso de bonificación en función del tiempo y la temperatura. ¿A que tipo de aleaciones de aluminio se puede aplicar?

Bonificado de una aleación de aluminio (Al-4.5 Cu):

1o Solubilización 2o Homogeneización 3o Temple de precipitación 4o Maduración

 K) ¿Cómo es el diagrama de fases del sistema cobre-níquel? ¿Qué consecuencias implica este tipo de diagrama en las propiedades de estos materiales?

El diagrama de fases del sistema cobre-níquel presenta solubilidad completa, por lo que los cuproníqueles binarios constan de una sola fase α. Presentan elevada resistencia a la corrosión, son dúctiles y en frio pueden alterarse sus propiedades. No son susceptibles a tratamientos térmicos. Son soldables y poseen baja maquinabilidad. Son ferromagnéticos a temperatura ambiente.

L) Indica en un diagrama de equilibrio genérico los distintos tipos de aleaciones de aluminio

el diagrama tipo de las aleaciones de aluminio sirve como base para clasificarlas en dos grupos:

1o Aleaciones de forja: % B ≤ B1

No bonificables % B < B0 Bonificables

B0 <%B≤B1

2o Aleaciones para moldeo: B1 < %B ≤ BE

M) Carácterísticas de los distintos tipos de aleaciones de titanio en función de su estructura

La fase α tiene poca plasticidad pero se comporta bien frente a fluencia. Es más soldable y más resistente a la corrosión.

La fase β tiene conformabilidad y buena resistencia en frio.

N) Carácterísticasdelosdistintostiposdelatonesdeusopráctico

Clasificamos los latones en tres grupos:

Latones α: llegan a contener hasta un 40% de cinc y están constituidos por fase α, aunque

la fase β puede estar en pequeña proporción.

Latones α+ β: que se forman desde el 37.5% de cinc hasta el 46% de cinc.

Latones β: se obtienen a partir del 46% de cinc. A mayor contenido de cinc aparece una

fase gamma que le da fragilidad al material.

O) ¿Quéventajaspresentanloscuproaluminiosfrentealosbronces?¿Aquetiposde aceros pueden sustituir estos materiales? Indica alguna de sus posibles utilizaciones.

Poseen una resistencia mecánica mayor a un precio menor. Son muy mecanizables. Resisten bien la corrosión. Presentan buen comportamiento frente a soldadura.

Pueden sustituir a los aceros de contenido medio en carbono.

P) Para las aleaciones aluminio-cobre, la solubilidad del cobre en el aluminio es 0,25% a temperatura ambiente y la máxima solubilidad es 5,65% a 548aC. A partir de estos datos que aleaciones aluminio-cobre serian bonificables y cuales no.

Bonificables: Duraluminio / Al-Cu / Al-Mg-Si / Al-Zn-Mg

No bonificables: Aluminio no aleado / Al-Mn / Al-Mn-Mg / Al-Mg

Q) Paralasaleacionesaluminio-magnesio,lasolubilidaddelmagnesioenelaluminioes de 1,8% a temperatura ambiente y la máxima solubilidad es 17,4% a 450oC. A partir de estos datos, que aleaciones aluminio-magnesio serian bonificables y cuales no.

Bonificables: Duraluminio / Al-Cu / Al-Mg-Si / Al-Zn-Mg

No bonificables: Aluminio no aleado / Al-Mn / Al-Mn-Mg / Al-Mg

R) ¿Qué se entiende por bonificado de una aleación ligera? ¿en que fases se realiza este tratamiento?

El bonificado es el tratamiento térmico más importante de las aleaciones ligeras. Se realiza en cuatro fases que son las siguientes:

1o Solubilización para disolver las fases y llevar la aleación a un estado monofásico. 2o Homogenización de la temperatura.

3o Temple de precipitación.

4o Maduración.

QUINTA PREGUNTA:

A) ¿Cómo se obtiene el módulo de relajación de un polímero? ¿Por qué es útil esta magnitud?

El moduo de relajación se obtiene en ensayos isoteros de relajación, midiendo al cabo de cierto tiempo la tensión a una determinada deformación mantenida constante:

B)

El modulo de relajación de un polímero es útil para estudiar la variación del comportamiento reologico de los polímeros cuando se encuentran en estado solido.

c) ¿Cómo se clasifican los polímeros en función del grado de entrecruzamiento? Indica las principales carácterísticas de cada tipo y mediante un esquema indica las diferencias entre ellos.

De menor a mayor: Termoplásticos, Elastómeros y Termoestables.

Termoplásticos: Se pueden ablandar y conformarse varias veces bajo efecto de presión y temperatura.

Elastómeros: Admiten altas deformaciones de tipo elástico. No funden por efecto del calor, se descomponen.

Termoestables: Son duros y rígidos aún a temperaturas relativamente altas. Tampoco funden por efecto del calor, se descomponen.

    d) Indica los tipos y carácterísticas de las reacciones de polimerización. ¿Qué etapas se pueden observar durante una polimerización?

1-Poliadicion: En la poliadicion cada monomero se una a otro igual, y este nuevo a otro, y así sucesivamente. Se forma así la cadena polimerica en la que este monomero es la unidad que se repite

2-Policondensacion: En la policondensacion, un monomero reacciona con otro distinto y da lugar a un tercero , que es la unidad que se repite en la cadena polimerica

Toda polimerización se desarrolla en tres etapas:

1*Etapa de iniciación o inducción: En esta etapa, la reacción progresa hasta aproximadamente una conversión del 10%

2*Etapa de propagación: Esta etapa ocurre hasta alcanzar una conversión aproximadamente del 90%. Se caracteriza por un aumento en la velocidad de reacción. 3*Etapa final: En esta etpa la velocidad de reacción disminuye y no se llega al 100% de conversión, por lo que una pequeña cantidad de monomeros queda sin reaccionar.

E) Indica las principales propiedades e inconvenientes de los polímeros

PROPIEDADES:

1- Baja densidad

2- Pequeña conductividad calorífica

3-Buenos aislantes eléctricos

4- Fácil maquinabilidad y conformación por moldeo

5- Buena resistencia a los agentes químicos y corrosivos

6- Fácil coloración tanto interna como superficial

7-Algunos poseen buena transparencia, elasticidad y adherencia a otros materiales

INCONVENIENTES:

1-Limitación en el uso a temperaturas elevadas. 2-Gran coeficiente de dilatación térmica

f) En relación con los cuproaluminios: ¿ Qué dos ventajas carácterísticas presentan frente a los bronces ? ¿A qué tipos de aceros pueden sustituir estos materiales? ¿Por qué ?

G)

1-Poseen una resistencia mecánica mejor que la de los bronces

2- Tienes menor coste que los bronces

Son muy mecanizables. Resisten bien la corrosión. Presentan buen comportamiento frente a soldadura.

Pueden sustituir a los aceros de contenido medio en carbono.

H) ¿Qué son las superaleaciones? ¿En qué tres bases se ha apoyado el desarrollo de estos materiales?

Son materiales con temperaturas de servicio por encima de los 700 grados que conservan sus propiedades durante el periodo de vida que se les haya asignado. Los elementos que las forman son: hierro,cobalto,cromo,aluminio,níquel y titanio. Bases en las que se ha apoyado el desarrollo:

1-Empleo de aleantes inoxidables que son capaces de formar capas de oxido compactas

2- Adición de elementos formadores de compuestos intermetalicos que inmovilizan las dislocaciones e impiden la fluencia

3-Eliminar impurezas o anular su acción

i) El diagrama de fases del sistema cobre-níquel presenta solubilidad completa, ¿qué dos consecuencias implica este hecho en las propiedades de los cuproníqueles? Como el diagrama de fases presenta solubilidad completa, los cuproniqueles binarios constan de una sola fase alfa. Debido a esto los cuproniqueles presentan una elevada resistencia a la corrosión y no son susceptibles de tratamientos térmicos.

j) De los tres grandes grupos en los que se clasifican los polímeros (termopláticos, elastómeros y termoestables), ¿Cuáles son los más permeables a gases y vapores? ¿Y los más resistentes a los disolventes? Razonar las respuestas.

Así, una alta cristalinidad y un elevado grado de entrecruzamiento disminuyen la velocidad de difusión de los gases a través del polímero.

La resistencia a la solvatación y a la disolución es tanto mayor cuanto más elevados son el peso molecular, la cristalinidad y el grado de entrecruzamiento del polímero.La presencia de ramificaciones en las cadenas moleculares de los plimeros termoplasticos tienen a disminuir la velocidad de disolución, aunque no se hace completamente soluble el materia

J) ¿Qué aditivos se utilizan en los plásticos?

 K) ¿En qué fases, o períodos, se desarrolla una reacción polimérica? ¿Cómo varían en dichos períodos la conversión y la velocidad de reacción?

1-Poliadicion: En la poliadicion cada monomero se una a otro igual, y este nuevo a otro, y así sucesivamente. Se forma así la cadena polimerica en la que este monomero es la unidad que se repite

2-Policondensacion: En la policondensacion, un monomero reacciona con otro distinto y da lugar a un tercero , que es la unidad que se repite en la cadena polimerica

Toda polimerización se desarrolla en tres etapas:

1*Etapa de iniciación o inducción: En esta etapa, la reacción progresa hasta aproximadamente una conversión del 10%

2*Etapa de propagación: Esta etapa ocurre hasta alcanzar una conversión aproximadamente del 90%. Se caracteriza por un aumento en la velocidad de reacción. 3*Etapa final: En esta etpa la velocidad de reacción disminuye y no se llega al 100% de conversión, por lo que una pequeña cantidad de monomeros queda sin reaccionar.

k) Trazar las gráficas módulo de relajación-temperatura para un polímero termoplástico en estados amorfo y cristalino. Razonar los diferentes comportamientos observados

 Se puede observar que:

1-El modulo de relajación no cae bruscamente sino lentamente con la temperatura 2-La meseta elastoemrica solo se detecta cuando la mayoría de los cristalitos han desaparecido.

l) Trazar las gráficas módulo de relajación-temperatura para un polímero termoplástico amorfo dependiendo de que éste tenga bajo o alto peso molecular. Razonar los diferentes comportamientos observados.

 Si el peso molecular es bajo, tan pronto como se supera el n ivel energético que permite la movilidad de los sementos moleculares se produce la fuencia viscosa.

Si el peso molecular es alto, el deslizamiento relativo de las moléculas queda frenado por numerosos entrecruzamientos moleculares, aun a temperaturas muy superiores a la de transición vítrea.

M) ¿Quéfuncionesydequépropiedadesesresponsablelamatrizenlosmateriales compuestos?

Los materiales compuestos son el resultado de integrar dos o mas materiales distintos en otro. Este conjunto esta constituido por una matriz o material aglutinante que actúa de base para acoger a otros materiales. Entre matriz y refuerzo se genera una protección mutua y se consigue una mejora de propiedades mecánicas y térmicas. La matriz constituye el medio que transfiere y distribuye la carga soportada por las fibras. Ademas, la matriz proterá a las fibras de la acción de agentes externos en casos de abrasión y corrosión.

n) ¿Qué componente del material compuesto se encarga de resistir mayoritariamente los esfuerzos mecánicos en aquellos materiales reforzados mediante partículas y fibras en función de su tamaño?

Entre matriz y refuerzo se genera una protección mutua y se consigue una mejora de propiedades mecánicas o térmicas.

La máxima resistencia a la tracción de una fibra es superior a la del material en bloque. La matriz constituye el medio que transfiere y distribuye la carga soportada por las fibras.

o) Indica mediante un esquema como se modifica la resistencia a la tracción de un composite en función del ángulo entre las fibras y la tensión aplicada

 p) ¿En qué consiste la reacción álcali-silicio? ¿Qué puede provocar dicha reacción? ¿Por qué un árido silíceo es más susceptible de provocar el fenómeno de separación del asfalto que un árido de naturaleza caliza?

Una reacción álcali-silicato se produce cuando interaccionan áridos, que contienen minerales silicatados potencialmente reactivos, con los álcalis del cemento. Esta reacción provoca una expansión excesiva, que aparezcan fisuras o que se formen ampollas en el hormigón.

Porque los áridos de naturaleza caliza, que es un árido hidrófobo, tiene una mayor afinidad por el asfalto que por el agua. Al contrario de lo que ocurre con los áridos silíceos, que son hidrófilos.

Q) Principales carácterísticas de los composites laminares

r) ¿Qué tipos de refuerzos debe contener un material compuesto para que presente isotropía en los valores de sus propiedades?

Los composites reforzados por dispersión, precipitación de partículas y fibras cortas suelen presentar isotropía en los valores de sus propiedades

s) ¿En qué grupos se clasifican los áridos según su origen? ¿Qué forma y textura de las partículas de áridos son aconsejables para preparar hormigón de cemento Pórtland y hormigón asfáltico? Justificar las respuestas

Según su origen el árido puede ser natural, artificial o reciclado.

Los áridos naturales se extraen de yacimientos y únicamente se someten a tratamientos de naturaleza mecánica.

Los áridos artificiales, o fabricados, tienen su origen en un proceso industrial.

Los áridos reciclados son los procedentes de derribos deedificaciones, estructuras de firmes antiguos, etc

Para preparar hormigón de cemento Pórtland, es deseable utilizar partículas de áridos redondeadas y de textura suave. Se facilita así el trabajo con el hormigón fresco.

Es más aconsejable emplear partículas angulares y rugosas para el hormigón asfáltico. Se incrementa la estabilidad de los materiales y se reduce la aparición de baches.

Rigidez en el plano, rigidez a la flexión , resistencia y coeficiente de expansión

 térmica

 SEXTA PREGUNTA:

A) Comentar, brevemente, cuatro propiedades carácterísticas de un material cerámico

A) Comentar, brevemente, las propiedades térmicas de los materiales cerámicos

--> Alto punto de fusión: esencial para resistencia mecánica a altas temperaturas

--> Pequeño coeficiente de dilatación: el coeficiente de dilatación varia según la dirección de los ejes cristalográficos. Cuanto mas firme es la unicon cristalina menos es el coeficiente de dilatación.

--> Conductividad calorífica o térmica: Depende de la temperatura. Se requiere una conductividad baja para aislamiento térmico, y una alta para la resistencia al choque térmico.

--> Resistencia a cambios de temperatura: La mayoría de cerámicos tiene alta refractariedad pero escasa resistencia a cambios de temperatura. Esta resistencia puede aumentarse disminuyendo la diferencia de temperatura, el coeficiente de transmisión de calor, la dilatación térmica o el espesor. Puede obtenerse mayor resistencia aumentando la resistencia mecánica o la conductividad calorífica.

A) Comentar, brevemente, las propiedades mecánicas de los materiales cerámicos

Los materiales cerámicos generalmente son frágiles y duros, lo cual es consecuencia de sus entructuras.

Los materiales cerámicos presentan roturas con poca o ninguna deformación plástica. La resistencia a la fractura es baja.

Son sensibles a defectos superficiales y microestructurales.

La gran mayoría de materiales cerámicos exhiben valores relativamente altos de resistencia a la compresión.

Su resistencia al impacto es baja.

En relación con la resistencia a la fluencia ( creep ) los que tienen un comportameinto mas favorable son los óxidos.

a) ¿Por qué las fibras de Kevlar exhiben una marcada anisotropía? ¿Por qué la fibra de carbono presenta un tipo de rotura frágil?

El Kevlar es una poliamida aromática denominada PPTA. Los anillos aromáticos dan rigidez a las macromoleculas. Las macromoleculas de PPTA forman hojas planas rígidas. Estas hojas planas se ordenan en forma de sistema radial de laminas plegadas axialmente, constituyendo las fiblas que presentan una marcaba anisotropía

Debido a que el vidrio presenta una estructura amorfa, sus propiedades son isotrópicas.

a) ¿Por qué la fibra de vidrio presenta un tipo de rotura frágil? ¿Por qué las fibras de carbono exhiben una marcada anisotropía?

Debido a que el vidrio presenta una estructura amorfa, sus propiedades son isotrópicas.

Las fibras de carbono están constituidas por paquetes de capas de átomos de carbono con diferentes orientaciones respecto al eje de la fibra. La ordenación de los átomos de carbono en

   capas, se designan como capas de grafeno. Este tipo de estructura implica que la fibra va a presentar una marcada anisotropía.

a) ¿Qué tipos de refuerzos debe contener un material compuesto para que presente isotropía en los valores de sus propiedades?

Los composites reforzados por dispersión, precipitación de partículas y fibras cortas presentan isotropía en los valores de sus propiedades.

B) Comentar la influencia de la relación aluminatos-sulfatos en el fraguado del cemento Pórtland

La relación existente entre los aluminatos y sulfatos es lo que determina la velocidad de fraguado. La pasta de cemento que se fragua a una velocidad normal requiere concentraciones bajas de iones de aluminato y de iones de sulfato.

b) ¿Qué relación existe entre los contenidos de C2S y C3S y la resistencia máxima de un hormigón ? ¿ Qué finalidad persigue la adición de yeso a un cemento Pórtland ?

El C2S ( silicato dicalcico) y el C3S ( silicato tricalcico) son el 75% aproximado del peso del cemento Pórtland. La resistencia máxima del hormigón se incremente si se aumenta la cantidad de C2S en relación con la de C3S.

La adición de yeso se lleva acabo para ralentizar la velocidad de hidratación del C3A

b) ¿Cuáles son los cuatro compuestos principales del cemento Pórtland? ¿Cómo se comportan estos compuestos frente a la hidratación?

1- Silicato tricalcico(C3S)

2-Silicato dicalcico(C2S) 3-Aluminoferrita tetracalcica(C4AF) 4-Aluminato tricalcico(C3A)

b) Las propiedades mecánicas de la fibra de carbono exhiben una marcada anisotropía ¿A qué se debe este hecho? ¿Por qué la fibra de vidrio presenta un tipo de rotura frágil?

Las fibras de carbono están constituidas por paquetes de capas de átomos de carbono con diferentes orientaciones respecto al eje de la fibra. La ordenación de los átomos de carbono en capas, se designan como capas de grafeno. Este tipo de estructura implica que la fibra va a

presentar una marcada anisotropía.

Debido a que el vidrio presenta una estructura amorfa, sus propiedades son isotrópicas.

c) La hidratación del cemento requiere entre 0.22 kg y 0.25 kg de agua por kg de cemento, ¿por qué no es recomendable alejarse de estos valores?

Porque al aumentar la relación agua-materiales cementosos se reduce la resistencia a compresión del hormigón para distintos tiempos de curado

C) ¿Cómo influye la relación agua-materiales cementosos en la resistencia a la compresión de un hormigón?

Al aumentar la relación agua-materiales cementosos se reduce la resistencia a compresión del hormigón para distintos tiempos de curado

d) ¿En qué consiste la reacción álcali-silicio? ¿Qué puede provocar dicha reacción? ¿Por qué un árido silíceo es más susceptible de provocar el fenómeno de separación del asfalto que un árido de naturaleza caliza?

Una reacción álcali-silicato se produce cuando interaccionan áridos, que contienen minerales silicatados potencialmente reactivos, con los álcalis del cemento. Esta reacción provoca una expansión excesiva, que aparezcan fisuras o que se formen ampollas en el hormigón.

Porque los áridos de naturaleza caliza, que es un árido hidrófobo, tiene una mayor afinidad por el asfalto que por el agua. Al contrario de lo que ocurre con los áridos silíceos, que son hidrófilos.

d) ¿En qué grupos se clasifican los áridos según su origen? ¿Qué forma y textura de las partículas de áridos son aconsejables para preparar hormigón de cemento Pórtland y hormigón asfáltico? Justificar las respuestas.

Según su origen el árido puede ser natural, artificial o reciclado.

Los áridos naturales se extraen de yacimientos y únicamente se someten a tratamientos de naturaleza mecánica.

Los áridos artificiales, o fabricados, tienen su origen en un proceso industrial.

Los áridos reciclados son los procedentes de derribos de edificaciones, estructuras de firmes antiguos, etc

Para preparar hormigón de cemento Pórtland, es deseable utilizar partículas de áridos redondeadas y de textura suave. Se facilita así el trabajo con el hormigón fresco.


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