CúbicoSencillo

Cúbico Centradoen las Caras

Cúbico Centradoen el Cuerpo

Resumen Unidad III: Aleaciones Metálicas Generalidades Obtención de piezas mecánicas Aleaciones ferrosas y no ferrosas Modificación de Propiedades Conformado Control Calidad – Caracterización

GENERALIDADESEl enlace atómico de este grupo (aleaciones metálicas), es del tipo metálico y de naturaleza no direccional, por lo tanto no existe restricción alguna en cuanto al número y posición de los átomos vecinos más próximos. Estructuras cristalinas con gran número de vecinos muy próximos y densamente empaquetados.La mayoría de los metales cristaliza en alguna de las estructuras cristalinas siguientes

Cúbica Centrada en las Caras (FCC) Cúbica Centrada en el Cuerpo (BCC) Hexagonal Compacta

En los cristales de estructura FCC, cada átomo del vértice es compartido con 8 celdillas unidad, mientras que los átomos centrados en las caras solo comparten con dos celdillas.

(FCC)

En la estructura (BCC), los átomos están localizados en los 8 vértices, y uno en el centro. Metales como el Cromo(Cr), Hierro(Fe) y el Tungsteno(Tg), poseen este tipo de estructura. Posee un átomo equivalente a 1/8 de cada uno de los 8 átomos de los vértices, que son compartidos con otras celdillas unidad, más el átomo del centro que no es compartido.Los BCC poseen un factor de empaquetamiento atómico menor que los FCC. Por lo tanto al ser menos densos poseen una distancia interplanar menor que los FCC, y son menos propensos a dislocaciones o rodaduras de estos planos cristalográficos.

FEA= volumendeátomos enunaceldillaunidadvolumentotal de la celdillaunidad

La mayoría de los sólidos cristalinos son un conjunto de muchos cristales pequeños o granos. De ahí recibe el nombre de policristalino.

IMPERFECCIONES EN LOS SOLIDOSEl concepto de ordenamiento ideal se abandona, todos tienen un gran número de defectos e imperfecciones de índole variada. Muchas propiedades de los materiales dependen de éstas imperfecciones.

Defectos de punto 1. Vacantes y Autointerticiales: Se puede producir por la falta de un

átomo o por la migración del mismo a un espacio intersticial.2. Impurezas en Sólidos: Las impurezas extrañas siempre están presentes

y a veces como defectos puntuales. Imperfecciones

1. Dislocaciones. Defectos Lineales: Defecto unidimensional en torno a algunos átomos desalineados.

2. Defectos interfaciales: Son límites de grano que tienen dos direcciones y normalmente separan regiones del material que tienen diferentes estructuras cristalinas y orientación cristalográfica. Sup. Externas; límites de grano, de macla, defectos de apilamiento y límites de fase.

Defectos de VolumenExisten otros defectos mayores que los descriptos: son los poros, grietas, inclusiones extrañas y otras fases. Suelen introducirse en la etapa de frabricación.MECANISMOS DE DIFUSIÓNDifusión es el fenómeno de transporte por movimiento atómico, característica de la transfenrencia de masa, base de los procesos y reacciones más importantes del tratamiento de materiales [térmicos, químicos, mecánicos y de carácter ondulatorio (láser)]. El proceso en el que los átomos de un metal difunden en el otro, se denomina difusión de impurezas. Son los cambios de concentración que ocurren en el tiempo. A nivel atómico la difusión, consiste la migración de los átomos de un sitio de red a otro.

Difusión por vacantes. Difusión intersticial (suele ser más rápida). Difusión en estado estacionario (no depende del tiempo, pero si del espacio) y Difusión

en estado no estacionario(dependen del tiempo, casi todas las difusiones prácticas son de este tipo).

Otro tipo de difusión atómica tienen lugar en las dislocaciones, límites de grano y superficies externas.Aleaciones MetálicasSe obtienen de la unión por diferentes procesos de dos o más metales dependiendo de las propiedades que se necesiten de las aleaciones. Suelen ser del tipo ferrosas y no ferrosas dependiendo de su composición. Las férreas el ppal. Componente es el hierro. Caso de los aceros y fundiciones.

FasesEs de vital importancia el estudio de las fases que componen los diagramas de las aleaciones, porque existe una estrecha relación entre microestructuras y propiedades mecánicas, el desarrollo de la microestructura de un material está relacionado con la característica de su diagrama de fases.

Sistemas Cuerpo específico de un material considerado. Posibles aleaciones consistentes en los mismos componentes, pero sin referirse a las

prorporciones de los componentes de la aleación.SolubilidadPodría decirse que es la concentración máxima de átomos de soluto que se disuelven en el solvente para formar una disolución sólida. Es considerado el “Límite de solubilidad”. Este límite depende de una determinada temperatura específica.Diagramas de FasesRepresentan la mayor parte de la información sobre el control de la microestructura o estructura de fases de una aleación. A partir de las transformaciones de fases, de los cambios que ocurren entre las fases a modificar la temperatura, se originan la mayoría de las microestructuras. Permiten predecir con cierto grado de exactitud la transformación y la microestructura resultante. Que puede estar o no en equilibrio. La presión y la temperatura son los parámetros variables de las aleaciones binarias. Ej. Diagrama Hierro – Carbono.

OBTENCION DE PIEZASPara la obtención de una pieza mecánica se parte de la materia prima expuesta a procesos industriales. Metalurgia Ciencia Aplicada a la obtención de metales, aleaciones metálicas.Para llegar a un producto final se siguen ciertas etapas.1º Obtención desde la mina de la materia primaExtracción. Enriquecimiento, Concentración. Se extrae el mineral de las cantera, suelen ser oxidos ematita, magnetita menos abundante, hidroxidos (limonita= ematita con agua), cabonatos(siderita). Luego de la extracción del mineral se lo muele a diferentes tamaños dependendiendo de los requerimientos deseados, para separar por medio de flotación tamizado o magnetizado, separa la materia utilizable amena(mineral de hierro con un mínimo de impurezas minerales), de las impurezas denominadas gangas. La planta que se encarga de realizar esta separación es la planta “bonificadora”. Esta amena, luego es llevada al alto horno.En el alto horno se vierte la amena, un combustible(carbón de coque) y como agente reactor, el fundente es la piedra caliza, esta baja el punto de fusión de la amena, mantiene las impurezas “escoria” en estado líquido. Se utiliza aire precalentado como medio para mejorar la eficiencia de la combustión. Pasa al crisol, parte baja del alto horno, el hierro de primera fusión denominado arrabio. Del crisol entonces se extrae el arrabio (95% Fe, 4%C, 0,3 – 0,9%Si). Es un acero con alto porcentaje de impurezas. Se lo suele enfriar en lingotes para transportar a

acerías en el caso de que el proceso de fabricación del acero no este en el lugar. De estar en las mismas instalaciones que las de obtención de arrabio, se lo transporta en cucharas especiales denominadas torpedos en estado líquido al arrabio, para la obtención de aceros.Dependiendo de tipo de acero deseado, se utilizan hornos.

Hornos Bessemer (Hornos viejos, casi en deshuso por alto grado de impurezas P y S) Martin – Siemmens (La mayoría de los aceros de construcción y de otros tipos son

obtenidos de estos hornos) Convertidores de Oxígeno (Aceros al carbono de construcción o de herramientas) Hornos elétricos (Alto grado precisión, bajo grado de impurezas. Obtención de aceros

especiales o aleados. No se reduce arrabio sino chatarra de acero o proveniente de un horno Martin – Siemmens).

2º Tratamientos Tecnológicos (Mecánica de Fabricación) Aceros de construcción son en bruto de forja o laminación. No poseen ningún tipo de

tratamiento. Partiendo del Arrabio obtenido en las acerias se pasa a procurar una preforma del

material. Mediante distintas técnicas.1. Fundido Moldeo, Colado o Fundición.2. Pre-forma sólida Deformación plástica.3. Polvos Sinterizado (PULVIMETALURGIA)

Estas preformas son sometidas a otros procesos.En general antes de entrar en esta etapa se le confiere al material las propiedades mecánicas deseables, mediante tratamientos térmicos.

Maquinado; Mecanizado Unión Metálica Soldadura, Adhesivo.

Tratamientos SuperficialesGeneralmente las piezas en contacto metal + metal u otro tipo de contacto, están sometidas al desgaste, al estar en movimiento. Es por ello la necesidad de realizarle a las piezas tratamientos superficiales de manera tal de conferir a la corteza una determinada propiedad mecánica, como la resistencia a la penetración, resistencia al degaste o al ataque de algún elemento químico al que puede estar expuesto la pieza en su lugar de trabajo.

Tratamientos Mecánicos: Endurecen Por medio de deformación plástica producen un endurecimiento superficial, que luego es pulido, para quitar imperfecciones superficiales producidas por la deformación plastica.

Tratamientos Químicos: Termofusión Se le agrega por fusión, el elemento al acero, por ejemplo agregandole Carbono (C), este difunde una capa superficial de endurecimiento, dejando un núcleo dúctil.

Recubrimientos: Generalmente se utilizan pinturas elastomérica, o de otra índole para soportar ambientes agresivos para la pieza.

“Una vez terminada la pieza se le realiza un control de calidad y caracterización, generalmente mediante ensayos normalizados. Ensayos Mecánicos (Propiedades Mecánicas); Ensayos no destructivos (defectos), los cuales permiten determinar la calidad de la pieza obtenida.La caracterización la realizo a nivel microscópico (metalografía).

“Como generalidad se suelen adoptar materiales con facilidad de conformación y por el precio, exceptuando para piezas mecánicas especiales, cada técnica de conformación posee un precio distinto a la otra, produce una pieza de determinadas características”

ALEACIONES METÁLICAS

1. Ferrosas: Aliante ppal. Es el Hierro (Fe) Obteniedose Aceros y Fundiciones.2. No Ferrosas: Los aliantes pueden ser de distintos tipos, al hierro se lo

considera como una impureza.

Estudio de las Aleaciones Ferrosas Siderurgia Obtención, Transformación, etc.

Obtención de aleaciones ferrosas Preforma Alto Horno

1. Aleaciones Ferreas : Cuyo ppal componente es el hierro son las que más se producen y mayor apliacación tiene en la fabricación de piezas mecánicas. Debido a tres factores 1) Abundancia de compuestos de hierro; 2) Se fabrican mediante técnicas relativamente económicas (extracción, afino, aleación y conformación). 3) Son extremadamente versátiles, pudiendo lograr gran variedad de propiedades físicas y mecánicas. “Inconveniente es que son sensibles a la corrosión”.

Las que se basan en aleaciones de hierro y carbono son: Aceros al bajo carbono; Aceros Aleados y de herramientas, los aceros inoxidables y los hierros fundidos.Dos formas de producir:

Refinando el material de hierro obtenido de los altos hornos. O reciclando chatarra de acero.

ACERIASEl mineral de hierro extraido de la mina (FeO: magnetita 72%Fe; Ematita 70%Fe - Fe(HO): Limonita 60%Fe – Carbonatos: Siderita <50%Fe). Se lo trata en la PLANTA BONIFICADORA, de manera de disminuir el tamaño de los granos del mineral y con el fin de obtener “Amena”. Esta calienta en un alto horno en presencia de coque (carbono) y oxígeno. El carbono reduce el FeO a Fe bruto líquido, produciendo monóxido de carbono y bióxido de carbono como subproductos (gases de combustión del alto horno). Se le agrega piedra caliza o FUNDENTE controla la temperatura de fusión, se combina para ayudar a eliminar las impurezas, se funde produciendo escoria líquida, que flota en el crisol. Como el Fe bruto en estado líquido contiene grandes cantidades de C, se le inyecta oxígeno para eliminar el excedente y producir acero líquido.El fundente se la obtiene de las canteras como piedra caliza, se la tritura clasifica para luego insertala en el Alto Horno con los fines antes explicados.

El combustible es un carbón tratado con alto PCI, se lo obtiene de las minas de Carbón, en forma de carbón mineral, luego se lo hace pasar en horno de Coque, para obtener el combustible del AH, que es el COQUE.

Las cantidades significativas de los componentes dentro del AH son (Mineral 60%; Fundente 10%; Combustible 30%)

Una vez realizado el proceso de transformación de Amena en Arrabio en los AH, se pasa a la obtención aceros, donde el arrabio se lo puede dejar enfríar en una preforma, para luego transportarlo a una acería, o si se encuentra dentro del sistema de producción de arrabio, las acerías a este se lo pasa en estado líquido en cucharas llamadas torpedos. Para lograr un acero con menor grado de impurezas, que el obtenido en el crisol.

Diagrama sistema de AH, con recuperadores de calor.

Identificación de las aleaciones ferrosas en el Diagrama Fe-Fe3C

Diagrama de equilibrio Fe - Fe3C: Es el sistema de aleaciones mas importante. Acero y Fundiciones.

Analizando el márgen izquierdo del diagrama, se encuentra el hierro puro, al calentarse experimenta dos cambios de la estructura cristalina antes de fundir. A temperatura ambiente, la forma estable se llama Ferrita o Fe α y tiene la estructura BCC. La ferrita a 912ºC experimenta un cambio de fase a austenita FCC o Fe γ, esta persiste hasta 1394ºC. Luego de esta temperatura se convierte de nuevo en una estructura BCC denominada ferrita δ.El carbono es un soluto intersticial en el hierro, combinandose con ferrita α, ferrita δ y austenita γ. En la ferrita α son solubles pequeñas cantidades de C, debido al tipo de empaquetamiento característica de la estructura BCC(tamaño y forma de espacios intersticiales), la solubilidad máxima es de 0,022%C, ejerciendo gran influencia en las propiedades mecánicas de la ferrita. Se caracteriza por ser relativamente blanda y magnética por debajo de los 768ºC.Ahora analizando la austenita γ, cuando esta aleada con el carbono no existe por debajo de los 727ºC, la máxima solubilidad la logro con 2,11%C a 1148ºC, esta mayor solubilidad se debe al tipo de fase FCC, los cuales permiten alojar con mayor facilidad en sus espacios intersticiales los átomos de carbono. La austenita es no magnética.La ferrita δ es como la α, solo que existe en otro rango de temperatura, y debido a que son temperaturas extremas no posee importancia técnica.

Se forma cementita (Fe3C), cuando se excede el límite de solubilidad del carbono en ferrita α por debajo de 727ºC. La cementita también coexiste con la austenita γ entre 727 y 1148ºC. Desde el punto de vista mecánico, es dura y frágil, es por ello que los aceros dentro de esta zona aumentan considerablemente su resistencia.

Hay un punto eutéctico ubicado en 4,30% C, y 1148ºC. Donde se solidifica el líquido para generar las fases de austenita y cementita. Algo parecido sucede en 0,77%C y 727ºC, tengo perlita, es decir se solidifica la austenita o Fe γ, para formar Feα + Fe3C, es decir ferrita más cementita. Como conclusión en el diagrama de Fe – Fe3C, de aleaciones férreas, a temperatura ambiente se pueden distinguir 3 tipos de aleaciones, Hierro con contenido de carbono menor al 0,008%C, Aceros desde 0,008%C hasta 2,11%C y fundiciones de 2,11%C en adelante.Mecánicamente la perlita posee propiedades entre la blanda y dúctil ferrita y la dura y quebradiza cementita.La adición de otros elementos aleantes (Cr,Ni,Ti) cambia significativamente el diagrama Fe-Fe3C, cambiando los límites de fases dependiendo del tipo de material aleante. Un cambio importante es el del punto eutectoide con respecto a la temperatura y %C. Los aceros se alean normalmenmte para aumentar su resistencia a la corrosión, o modificar sus propiedades para tratamiento térmico.ACEROS Se clasifican según su contenido de carbono y aleantes.

Aceros Bajo contenido de carbonoContiene menos del 0,25%C, no responde al tratamiento térmico para formar martensita y es endurecible por acritud. Su microestructura consiste en ferrita y perlita. Son blandos y poco resistentes, pero con buena ductilidad y tenacidad. Son de fácil mecanizado, soldables y baratosa. Se utilizan para fabricar carrocerías de automóviles, elementos estructura civil, tuberías. Límite elástico ronda Sy = 275 MPa. A veces se alean con (Cu, Va, Ni, Mb), para mejorar la resistencia mecánica. Son más resistentes a la corrosión en ambientes atmosféricos.

Aceros medios en carbonoEntre 0,25 y 0,6%C. Permiten tratamientos térmicos mediante austenización, temple y revenido, para mejorar propiedades mecánicas. Se podría decir que son de baja templabilidad, para piezas delgadas y velocidades de temple muy rápidas. Aleando Cr, Ni y Mb mejoran la capacidad de ser tratados térmicamente. Los tratados térmicamente son más resistentes que los de bajo carbono, pero menos dútciles y tenaces. Son utlizados para fabricar piezas con alta resistencia mecánica, resistencia al desgaste y tenacidad. Ej: Engranajes; Cigüeñales

Aceros altos en carbonoContienen entre 0,6 y 1,4%C, son más duros, resistentes y menos dúctiles y tenaces que los otros aceros al carbono. Casi siempre son templados y revenidos. Resistentes al desgaste, por lo tanto son utilizados como herramientas de corte y matrices. Sus aleantes generales son Cr, Va, Tg, Mb formando carburos muy duros y resistentes al desgaste.

Acero InoxidablesResisten la corrosión. El Cr es el ppal. Elemento aleante, como mínimo apróx. del 11%, adicionando Ni, Mb es más resistente a la corrosión. Estos a su vez se clasifican en función de su microestructura constituyente: martensítica, ferrítica o austenítica. Es un acero muy versátil. Los ferríticos y austeníticos endurecen por acritud ya que no son suceptibles al temple. Martensíticos y ferríticos poseen comportamiento magnético y los austeníticos no.Aplicaciones Turbinas de Gas, generadores de vapor, hornos de tratamientos térmicos, aviones misiles y generadores de energía nuclear son algunos ejemplos de máquinas construidas con este tipo de aceros.

FUNDICIONES

Son aleaciones de hierro, carbono y silicio, contiendo también manganeso, fósforo, azufre. El contenido de carbono ronda del 2 a 4,5%C dependiendo de la bibliografía. Son aleaciones férreas con un contenido de carbono superior al 2,1%C. Según el diagrama Fe – Fe3C funden entre los 1150 y 1300ºC aproximadamente. Como diferencia respecto del acero es que funden a temperatura mucho menor que el acero, es por ello que se funden y moldean con mayor facilidad. Adquieren su forma definitiva directamente por colada. No se deben someter jamás a procesos de plastificación ni en frío ni en caliente. La tendencia a la grafitización se regulan mediante la composición y la velocidad enfriamiento, la presencia de Si y baja velocidad de solidifación favorece a la formación de grafito.

Clasificación:

Fundición Gris Fundición Esferoidal Fundición Blanca Fundición Maleable

Fundición Gris (2,5-4%C y 1-3%Si)El grafito aparece en forma de láminas o escamas, dentro de una matriz de ferrita α o de perlita. Debido a la forma en que se encuentra presente el grafito en su microestructura, a la tracción son frágiles y poco resistentes(debido a que las láminas de grafito actúan como concentradores de tensiones al aplicar una carga de tracción externa). En cambio a la compresión presentan mejor resistencia y ductilidad. Son bastante más resistenes a las vibraciones que los aceros de ahí su aplicación en elementos de máquinas. Presentan Alta resistencia al desgaste. A la temperatura de colada presentan elevada fluidez. Es uno de los materiales metálicos más baratos. Aplicaciones más comunes son: Bloques de motores, tambores de freno, cilindros y pistones de motores.

Fundición EsferoidalA la fundición gris en estado líquido se le agrega Mg y Ce, lo cual produce diferentes microestrucuturas. El grafito forma esferoides en lugar de escamas. La matriz que rodea a los esferoides suele ser ferrita o perlita, dependiendo del tratamiento térmico. Solo moldeada es perlita, mediante un recocido durante varias horas a aproximadamente 700ºC la transforma en ferrita α. Esta fundición es más resistente y ductil que la de grafito laminar. Posee propiedades mecánicas parecidas a la del acero. Resistencia a la tracción entre 380 y 480 MPa, ducitilidad del 10 al 20%. Es utilizada para fabricar válvulas, cuerpos de bombas, cigueñales, pistones y otros componentes del automóvil y maquinaria. Engranajes de alta resistencia y de rodillos.

Fundición BlancaSon fundiciones bajas en carbono que contengan menos de 1% Si. A altas velocidades de enfriamiento, la mayoría del carbono aparece en forma de cementita en vez de grafito. Si analizamos un corte de la misma mediante microoscopio, veremos una matriz de color blanca de la cementita, y de color negro perlita derivado de la austenita γ primaria(cementita y ferrita dependiendo de la cantidad de C será la composición de esta). De ahí se deriba que pueden ser hipo o hiper eutécticas. Las hipereutécticas están formadas cementita primaria, perlita y cementitas secundarias derivadas de la ledeburita. Por la presencia de grandes cantidades de cementita en todos sus tipos, son extremadamente duras y muy frágiles, no son mecanizables.Son aplicables a componentes de gran dureza y resistencia al desgate no poseen ductilidad son poco tenaces. Se le suelen agregar Cr, Ni y Mb además de los carburos de aleación formados

durante la solidificación, para luego poder producir martensita en el posterior tramiento térmico que da lugar a las fundiciones maleables generalmente.

Fundición MaleableSe la obtiene de realizar un tratamiento térmico a la fundiciópn blanca, virgen no aleada del

2,5 %C aproximadamente y 1,5%Si. Durante este tratamiento térmico se descompone la cementita predominante en la fundición blanca, se producen nódulos de grafito, dentro de una matríz ferrítica o perlítica. La presencia de estos nodulos permite obtener una buena combinación de resistencia y ductilidad. Se realiza en temperaturas del orden de los 800 y 900ºC durante prologandos lapsos de tiempo, en atmósfera neutra para evitar la oxidación. La estructura de la matriz depende de la velocidad de enfriamiento. Son utlizados comunmente en ejes de dirección, engranajes de

transmisión yu cajas de diferencial de automóviles, etc.

ALEACIONES NO FERROSAS

Estas se clasifican según el componente mayoritario. Podemos subdividirla en las moldeables y hechuradas. Las aleaciones frágiles no se pueden deformar plásticamente entonces solo se pueden conformar por moldeo, las que pueden soportar deformaciones plásticas se las clasifican como aleaciones hechuradas. Los tratamientos térmicos para controlar las microestrucuturas y las propiedades poseen diferencias enormes respecto de las aleaciones ferreas. El hierro es considerado una impureza en este tipo de aleaciones.Dentro de las aleaciones podemos nombrar:

Cobre (Cu) Aluminio (Al) Berilio (Be) Magnesio (Mg) Titanio (Ti) Níquel y Cobalto (Ni y Co) Metales Refractarios (Niobio “Nb”, Molibdeno “Mb”, Tungsteno “W” y el Tántalo “Ta”) Superaleaciones Metales Nobles

Muchas veces en apliaciones mecánicas el peso es un factor crítico, por lo tanto resulta útil relacionar la resistencia del material con su peso

ResistenciaMecánica Específica=Resistencia MecánicaDensidad

Podría decirse que otro factor decisivo en la elección de una aleación no ferrosa para un componente mecánico es su costo. El cual es significante frente a los costos de su fabricación,

terminado.

Cobre (Cu) Aleación PesadaSin alear es tan blando y dúctil que hace dificil su mecanizado, es resistente a la corrosión en la mayoría de los medios. Su resistencia mecánica y a la corrosión mejoran por aleación. No endurecen por tratamientos térmicos, por lo tanto se mejoran por acritud su propiedad mecánica. Son más pesadas que el hierro, de menor resistenicia mecánica específica que el Al o el Mg, pero con mejor resistencia a la fatiga, termofluencia y a al desgaste. Aleado posee excelentes propiedades excelente ductilidad, resistencia a la corrosión y alta

conductividad eléctrica y térmica. Aplicaciones componentes eléctricos, bombas, válvulas, etc.).

Aluminio (Al) Aleación LigeraAplicaciones más comunes partes estructurales de aviones, latas para bebidas, parte de la carrocería de autobuses y de los automóviles (culatas, pistones y colectores de escape). Es uno de los materiales más ampliamente utilizados y económico. Baja densida 2700 kg/m³, elevada conductivilidad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosión en algunos ambientes incluidos los atmosféricos. Debido a que el Al reacciona con el oxígeno formando una delgada capa de óxido de Al, sobre el material que protege las superficies internes. No posee un alto límite de endureciemiento puede fallar por fatiga a muy bajos esfuerzos. Debido a su baja temperatura de fusión (aprox 600ºC) no trabaja bien a temperaturas elevadas. Las aleaciones de aluminio poseen baja dureza, no soportan el desgaste. Son de fácil forjado debido a la alta ductilidad, poseen estructura FCC. Se mejora su resistencia mecánica por deformación plástica (acritud) o aleación, pero disminuyendo su resistencia a la corrosión. Elementos aleantes (Cu, Si, Mn, Zn).

Se la clasifica como moldeables y forjables.

Magnesio (Mg), Aleación Ligera la más livianaSu principal característica es su baja densidad 1740 kg/m³. Las aleaciones en las que se lo utiliza se caracterizan por su bajo peso. Posee una estructura Hexagonal Compacta (HC) , bastante blanda, un módulo elástico E= 45 GPa.Es menos dúctil que el Al. Pero al aliarlo mejora su ductilidad ya que se aumenta el nº de

planos activos de deslizamiento. No se endurece significativamente por acritud. Suelen envejecer al igual que el Al, por fenómeno de dispersión o envejecimiento. Posee una temperatura de fusión baja 651ºC. Son sensibles a la corrosión. La conformación de éstas aleaciones se hace mediante moldeo o forjado a temperaturas entre 200 y 350ºC. Son utilizadas para fabricar aviones, misiles, maletas y ruedas de autmóviles.

Berilio (Be). Aleación ligera Densidad aproximadamente de 1800 a 2000 kg/m³, es más rígido que el

acero posee un módulo de elasticidad E= 420 GPa, un Límite elástico de entre Su = 300 a 500 MPa. Alta resistencia específica, a altas temperaturas conserva sus propiedades mecánicas.Es ¡Caro, Frágil y Reactivo y Tóxico. Producción complicada, limitada disponibilidad del material y elevado costo de procesamiento. Posee una estructura cristalina hexagonal HC. Es utilizado para instrumental de alta precisión, en aplicaciones aeroespaciales y nucleares.

Titanio (Ti) Aleación Semi – Pesada (HCC)Se lo obtiene del Rutilo (Ru) óxido de Titanio TiO2, mediante un proceso denominado KrollPosee una densidad de 4510 kg/m³, elevada temperatura de fusión 1668ºC. E= 107 GPa. Aleado en temperatura ambiente alcanzan los Su = 1440 Mpa, con importante resistencia específica. En condiciones normales son extemadamente resistentes a la corrisión. Son dúctiles, faciles de forjar y mecanizar. Se utilizan en estructuras de aviones, vehiculos espaciales, en ind. Petrolíferas y químicas, militar, bioingeniería, relojería. Es un material de ingeniería relativamente nuevo posee una combinación extraordinaria de propiedades. Al ser reactivo es muy sensible a la oxidación, la obtención debe ser en atmósfera inerte, reemplazando el O2 por gas inerte.La soldabilidad con arco de metal y argón, para no producir cambios cristalográficos en la zona de soldadura, de ahí la necesidad de proteger con gas inerte la zona de unión. (TIG). Se lo clasifica por grados según NORMA ASTM:

Ti grado 1, 2, 3 y 4 incluyen el llamado titanio puro con una composición superior al 99% de Ti.

Ti grado 5 y 9 son aleaciones resistentes a la corrosión y una resistencia mecánica media.

Ti grado 7, 11 y 12 son aleaciones muy resistentes a la corrosión.

Sus aleantes más comunes son el Aluminio (Al) y el Estaño (Sn) y Vanadio (V).

Níquel (Ni) y Cobalto (Co)El níquel y sus aleaciones son muy resistentes a la corrosión en la mayoría de los ambientes. Usado como recubrimiento para prevenier la corrosión de otros metales. Es un elemento de aleación de los aceros inoxidables y un componente principal de las superaleaciones. Son también utilizados para resistir altas temperaturas por su elevado punto de fusió. Sus resistencias mecánicas son elevadas. Particularmente el Ni posee estructura FCC y posee buena conformabilidad, y el Co es aleotrópico con estructura FCC por encima de los 417ºC y estructura HCC a temperaturas inferiores. Las aleaciones de Co se utlizan para obtener resistencias al desgaste importantes, y para fabricación de prótesis humanas.

Materiales RefractariosSon materiales con temperatura de fusión extremadamente alta. Los enlaces interatómicos de estos metales son extremadamente fuertes, por ello poseen altas temperaturas de fusión, gran módulo elástico, elevados valores de dureza y resistencia, en distintos rangos de temperaturas. El Ta y el Mb se alean son aleantes de Aº INOX. Las aleaciones de Mb, se utilizan para fabricar matrices de extrusión y partes estructurales de vehículos aeroespaciales. Los electrodos de la soldadura son de W. En general son utilizados para toberas de cohetes, generedores de energía nuclear, capacitores y equipos para procesos químicos.

Superaleaciones (Ni y Fe + Ni y Co)Presentan una combinación superlativa de propiedades. Alta resistencia mecánica a altas temperaturas, inclusive hasta llegar a la termofluencia y pueden soportar la corrosión. Algunas aplicaciones son aletas y aspas de los motores y turbinas de reacción, intercambiadores de calor, equipos químicos y equipos para tratamientos térmicos. Se los clasifica según el componente principal de la aleación (Co, Ni o Fe).

Metales NoblesO también preciosos son un grupo de 8 con características físicas en común: Altamente resistentes a la corrosión y oxidación (nobles), caros (preciosos), blandos, dúctiles y resistentes al calor. Plata (Ag), Oro (Au), Platino (Pt), Rodio (Rh), Ruthenio (Ru), Iridio (Ir) y Osmio (Os).Usados en joyería, mecánica dental, circuitos eléctricos en Au.MODIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS

Como ingenieros nos interesa lograr aleaciones con alta resistencia pero manteniendo la ductilidad y tenacidad. La selección del material depende muchas veces de las capacidad par cumplir cierta tarea o servicio, debe reunir ciertas características mecánicas para cumplir con la solicitación.Para ello nos valemos de los mecanismos de refuerzo Movimiento de las dislocaciones Comportamiento mecánico de los materiales. La resistencia mecánica se puede aumentar reduciendo la movilidad de las dislocaciones.Todas las técnicas de refuerzo o endurecimiento se basan en: La restricción y el impedimento del movimiento de dislocaciones convierte al material en uno más duro y resistente.

“El estudio de los mecanismos de endurecimiento es solo para metales de una fase, debido a la complejidad de los que poseen más de una fase”.

Reducción del Tamaño de Grano Aleación por solución sólida Endurecimiento por deformación

Para entender los mecanismos primero debemos mencionar al menos los dos tipos de dislocaciones características: Cuña y por Helicoide. El deslizamiento se produce entre los límites de grano.

Reducción del Tamaño de GranoEl tamaño de los granos de un material policristalino afecta a sus propiedades mecánicas. Granos vecinos poseen direcciones cristalográficas distintas y límite de grano común. Durante la deformación plástica el movimiento de las dislocaciones se produce en este límite de grano.El límite de grano actúa como barrera al movimiento de las dislocaciones, porque al tener los granos orientaciones distintas, uno de los granos al pasar el límite tendrá que cambiar de orientación lo cual, se hace cada vez más complicado cuando mayor es la diferencia de orientación de granos. Dentro del límite de grano existe desorden atómico el cual produce una discontinuidad de los planos de deslizamiento entre granos. Límites de grano de ángulo grande las dislocaciones no atraviesan el límite sino que se produce una concentración de tensiones en un plano de deslizamiento del grano, el cual a su vez puede producir nuevas dislocaciones en regiones contiguas al límite de grano.“Un material de grano fino es más duro y resistente que uno que posee granos grueso. Debido a que el primero posee una mayor área de límite que impide el moviemiento de las dislocaciones”. El límite elástico depende de el tamaño de grano. El tamaño del grano puede ser regulado mediante la velocidad de solidificación de la fase líquida, y también por deformación plástica seguida de un tratamiento térmico para aliviar tensiones residuales.Los pequeños ángulos no son efectivos para intereferir en los movimientos cristalográficos. Los límites de macla bloquean de forma bastante efectiva el deslizamiento aumentando la resistencia del material.

Endurecimiento por Disolución SólidaConsiste en alear a los metales con impurezas, que forman soluciones sólidas sustitucionales o intersticiales. Los metales muy puros generalmente son más blandos y menos resistentes que aleaciones con el mismo material base. Un aumento en la concentración de átomos de impurezas produce un aumento en la resistencia a la tracción y de la dureza. Estas impurezas producen una deformación de la red de los átomos vecinos del solvente.

Una impureza de menor tamaño que el soluto produce tracción en los átomos vecinos de la red. O una serie de imperfecciones pueden generar un plano de deslizamiento por cizalladura.

Ahora si el átomo sustitucional es mayor impone deformaciones de compresión en su vecinidad. La resistencia al deslizamiento es mayor cuando están presentes átomos de impurezas debido a la deformación total de la red. En los planos de deslizamiento que aparecen por deformación plástica en que están presentes impurezas, existirá una interacción entre estos que produce una mayor necesidad tensión aplicada para iniciar y luego continuar la deformación plástica.

Endurecimiento por deformación plásticaFenómeno por el cual un metal dúctil se hace más duro y resistente a medida que es deformado plásticamente. Al ser tensado más alla del límite elástico. Básicamente consiste en deslizamientos de las partes de la red de un cristal, el cual para iniciar un deslizamiento en un cristal perfecto, el esfuerzo para mover un átomo sobre otro, suele ser de 100 a 1000 veces mayor que la componente crítica del esfuerzo cortante observado experimentalmente para deslizamientos en monocristales. La explicación a este minoría del esfuerzo cortante respecto de la teoría es que ya existen dislocaciones en la estructura cristalina, producto del proceso de solidificación.La densidad de dislocaciones en un metal aumenta con la deformación. La distancia media entre dislocaciones disminuye. Este proceso de dislocación se da a lo largo de los planos, en la dirección del empaquetamiento, recorriendo una distancia de una dimensión o unidad reticular o múltiplo de la misma. El movimiento de una dislocación es limitado debido a la presencia de otras dislocaciones, a medida que aumenta la densidad de las dislocaciones, la resistencia al movimiento debido a la presencia de las otras se hace más pronunciada. Es por ello de ahí que la tensión necesaria para deformar un metal aumenta con la acritud.

Si los planos de deslizamiento son paralelos o perpendiculares a la dirección del esfuerzo aplicado, no puede haber deslizamiento y el material se deforma por maclaje o se fractura.Podría asumirse que el esfuerzo tangencial en los planos de deslizamiento es el mismo en todos los puntos lo cual sería imposible debido al comportamiento vibratorio de los átomos, y

la imposibilidad real de aplicar una fuerza completamente uniformemente distribuida, esto conlleva a que todos los átomos se mueven uniformemente dentro del plano de deslizamiento, lo cua resulta dificil de adoptar esta suposición, debido al enorme esfuero que significaría moverlos a todos presentarían una resistencia demasiado grande. Por ellos es más fácil adoptar que se deslicen consecutivamente, empezando en uno o unos cuantos sitios en el plano de deslizamiento y que luego se muevan o propaguen hacia el resto del plano. Este tipo de movimiento sobre el plano de deslizamiento es debido a las

dislocaciones que se producen el la red cristalina. “Sir Neville Mott”. Este tipo de deslizamiento es característico de los materiales FCC, debido al alto grado de empaquetamiento, los cuales producen planos de deslizamiento bien definidos, es por ello que este tipo de estructuras se deforman facilmente.

Deformación por maclajeGeneralmente en metales de estructura cristalina hexagonal compacta es uno de los principales medios de deformación. El maclaje es un movimiento de planos de átomos de la red, paralelo a un plano específico, que divide a la red en dos partes simétricas diferentemente orientadas. El moviento permitido es directamente proporcional a la distancia de planos de maclaje, se forma como una imagen especular a través del plano. Son de interes dos tipos de maclaje.

Mecánicos o de deformación: Prevalece en metales del tipo HCC y BCC De recocido (tratamiento térmico): metales FCC

FracturaSeparación de un cuerpo sometido a un esfuerzo en dos o más partes. Puede ser Frágil rápida propagación de la grieta, con el mínimo de absorción de energía. Monocristales se verifica a lo largo de un plano cristalográfico y en policristales en forma de grano, debido a los cambios de orientación de los planos de clivaje de un grano a otro.Existe una diferencia entre la resistencia a la fractura teórica y real, debido a irregularidades estructurales. “Griffith: Falla en materiales frágiles era debido a la existencia de finas grietas microscópicas, los cuales debido a la agudeza en su punta generaban concentración de tensiones, que excedían la resistencia teórica en esta zona localizada, y hacer que la grieta se propague aún cuando el cuerpo este sometido a esfuerzos tensiles menores al límite”.

Microgrietas son producto de las condiciones previas de solidificación o trabajado.Cualquier método que logre aumentar la movilidad de las dislocaciones tenderá a reducir la posibilidad de fractura frágil.Dútcil: Ocurre luego de una considerable deformación plástica, previa a la falla. Materiales Dúctiles, la forma de la fractura es del tipo copa-cono. Asociada con la formación de un cuello en una probeta de ensayo de tracción. Se supone que la fractura empieza con la formación de cavidades en el centro de la región en formde de cuello, generalmente en los metales comerciales éstas cavidades se forman alrededor de inclusiones no metálicas o impurezas. Bajo un esfuerzo contínuo aplicado a la probeta las cavidades se unen para formar una grieta en el centro, la cual avanza hacia la superficie de la probeta en una durección perpendicular. Terminando la fractura en un ángulo a 45º con el eje tensil.En resumen el efecto del trabajado en fríoUn material se considera trabajado en frío cuando sus granos están distorsionados luego de la

deformación plástica, todas las propiedades de un metal que dependan de la estructura reticular se ven afectadas por la deformación plástica. La resistencia a la tensión, la resistencia a la fluencia y la dureza aumentan, mientras que la ductilida (% alargamiento) disminuye. La rapidez de cambio entre la dureza y la resistencia difiere, la dureza suele aumentar en el primer 10% de reducción de la sección, en tanto que la resistencia a la tensión aumenta casi linealmente. La resistencia a la fluencia aumenta más rápido que la de la tensión. La ductilidad sigue un camino opuesto a la dureza presenta un gran decremento en el primer 10% de reducción y después lo hace mediante una curva más suave. Tambíen produce una reducción el flujo de electrones y disminuye la conductividad térmica, notable en aleaciones. El trabajo en frío produce un aumento de energía interna en las fronteras de grano de los materiales policristalinos, lo cual reduce su resistencia a la corrosión.

Tratamientos TérmicosResultan efectivos para alterar las propiedades mecánicas, ocurren algunos fenómenos como los de recristalización y descomposición de la austenita. Más usados son: Recocido, temple, normalizado, revenido, tratamientos isotérmicos de los aceros.

Límite Elástico

Límite Tracción

RecocidoConsiste en exponer un determinado un material a elevada temperatura ligeramente superior a la crítica superior, durante un período de tiempo y luego enfriarlo lentamente. Se lo utiliza para:

Aliviar Tensiones. Incrementar plasticidad, ductilidad o tenacidad. Producir una microestructura específica deseada.

El proceso consta de 3 etapas: 1. Calentamiento hasta temperatura deseada.2. Impregnación Térmica.3. Enfriamiento generalmente hasta temperatura ambiente.

Debe cuidarse la velocidad de cambio de temperatura, de ser grande genera un gradiente de tensiones internas que pueden conducir a deformaciones o agrietamiento del material tratado. Es un proceso de difusión, se acelera al aumentar la temperatura. Es utilizado comumente para eleminar los efectos de trabajo en frío. Se producen fenómenos de recuperación y recristalización.

Existen diferentes clases de recocido Austenización Completa : El calentamiento es a temperatura apenas mayor a la crítica

superior, el material se enfría muy lentamente. Sirve para ablandar el acero y regenerar su estructura.

Subcríticos: El calentamiento es por debajo de la temperatura crítica inferior no es de gran importancia, la velocidad de enfriamiento. Se eliminan tensiones residuales , aumenta la ductilidad. (Ablandamiento; Contra Acritud; Globular).

Austenización Incompleta: Son tramientos que se les suele aplicar a los aceros de mas de 0,5%C, al carbono como aleados, con el fin de ablandarlos y mejorar su maquinabilidad. Calentamientos prologandos entre las temperaturas críticas, seguido de un enfriamiento lento. Se obtiene menor dureza posible y una estructura microscópica favorable para el maquinado de las piezas. A veces se realiza el recocido mediante un ciclo oscilante, respecto de la primer temperatura crítica.

Hay veces que se desea obtenr muy bajas durezas, se les practica entonces a los acero un doble recocido, el primero de regeneración y el segundo subcrítico.

Normalizado: Consiste en un calentamiento a temperatura ligeramente a la crítica superior, seguido de un enfriamiento en aire tranquilo. Logrando recuperar propiedades y estructuras características normales de su composición. Se lo suele utilizar para eliminar tensiones residuales internas y uniformizar el tamaño de grano. Para piezas trabajadas en frío, caliente; enfriamientos irregulares o sobrecalentamientos. “Acero de Construcción al Carbono o de baja aleación”

Temple: Busca endurecer y aumentar la resistencia de los aceros, llevandolos a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior y enfriándolo rápidamente en agua o aceite. El enfriamiento es en función de la composición y el tamaño de la pieza. Para herramientas el calentamiento al temple llega austenización incompleta.

Revenido: Es el paso posterior a las piezas de acero que han sido templadas previamente. Se calienta la pieza a temperatura inferior a la crítica, disminuyendo la resistencia y la dureza de los aceros templados, elimina las tensiones residuales creadas en el temple, mejora la tenacidad, manteniendo el acero la dureza y resistencia deseada.

La templabilidad de un acero aleado es representado por la capacidad del mismo para transformarse en martensita, durante un determinado temple. Todos los aceros presentan una relación específica entre las propiedades mecánicas y la velocidad de enfriamiento. Es la aptitud de una aleación para endurecerse por formación en martensita, como consecuencia de un tratamiento térmico. Un acero de alta templabilidad, es aquel que forma martensita no solo en la superficie, sinó también en su interior. “La medida de la profundidad a la cual una aleación específica puede endurecerse”.Un procedimiento standart para determinar la templabilidad del acero es el ensayo Jominy, el cual permite obtener la curva de templado de la aleación ensayada. Consiste básicamente en austenizar una probeta de D=25mm y L=100mm, después de sacarla del horno inmediatamente se la coloca en un sistema de sujeción, y al extremo inferior se lo templa con un chorro de agua a una determinada velocidad de flujo y temperatura. El gradiente de la velocidad de enfriamiento se verifica de mayor a menor desde el extremo inferior hacia la base de la misma. Una vez enfriada a temperatura ambiente, se la desbasta 0,4mm y se determina la dureza de la misma mediante Rockwell C en los primeros 50mm. Se traza la curva de templabilidad representando los valores de dureza en función de la distancia. Con los datos obtenidos se llegan a conocer las velocidades de enfriamiento que son necesarías para comseguir una determinada durerza, una microestructura y un conjunto de características determinadas. Un acero con alta templabilidad mantiene valorez elevados de dureza durante distancias relativamente largas. CONCLUSIONES: 1ºLa máxima dureza que se puede obtener en el temple de los aceros depende del porcentaje de carbono. 2º Elementos aleantes en el acero permiten obtener después del temple durezas elevadas aún a bajas velocidades de enfriamiento. 3º Se logra mayor templabilidad en un acero seleccionando correctamente más de un elemento aleante, que un elevado porcentaje de uno solo.

Probetas Ensayo Jominy Curva de Templado

TIA(tratamiento isotérmicos de los aceros): El enfriamiento no se hace de forma regular ni progresiva, se interrumpe permaneciendo el material a temperatura constante, durante un determinado intervalo de tiempo dependiendo de la composición del acero, masa de la pieza y de los resultados buscados. Se obtiene una gran tenacidad, muy pequeñas deformaciones y se elimina el peligro de las grietas y roturas.En este tipo de tratamientos es de importancia estudiar la Curva de la “S” del acero a tratar, mediante el TIA, a temperaturas inferiores a los 727ºC la Austenita monofásica tiende a descomponerse en dos fases perlita + ferrita y perlita. Formando perlita,sorbita, troostita y

martensita. Este tpo de curva es característica para un acero eutectoide, la cual varía para hipoetectoides e hipereutectoides, apareciendo nuevas curvas a la izquierda y por encima de las de formación de austenita en ferrita o cementita. Sorbita

Curva de la “S” Acero Eutectoide.

Micro estructura de la austenitaLa austenita no puede atacarse con nital, se disuelve con agua regia en glicerina apareciendo como granos poligonales frecuentemente maclados, puede aparecer junto con la martensita en los aceros templados. MartensitaEs el constituyente de los aceros templados, está conformado por una solución sólida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita y se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde su estado austenítico a altas temperaturas.El contenido de carbono suele variar desde muy poco carbono hasta el 1% de carbono, sus propiedades físicas varían con su contenido en carbono hasta un máximo de 0.7 %C.Microestructura de la martensita esta tiene una dureza de 50 a 68 Rc, resistencia a la tracción de 170 a 250 kg/mm2 y un alargamiento del 0.5 al 2.5 %, muy frágil y presenta un aspecto acicular formando grupos en zigzag con ángulos de 60 grados.Los aceros templados suelen quedar demasiado duros y frágiles, inconveniente que se corrige

por medio del revenido que consiste en calentar el acero a una temperatura inferior a la crítica inferior (727°C), dependiendo de la dureza que se desee obtener, enfriándolo luego al aire o en cualquier medio.TroostitaEs un agregado muy fino de cementita y ferrita, se produce por un enfriamiento de la austenita con una velocidad de enfriamiento ligeramente inferior a la crítica de temple o por transformación isotérmica de la austenita en el rango de temperatura de 500 a 6000C, o por revenido a 4000C. Sus propiedades físicas son intermedias entre la martensita y la sorbita, tiene una dureza de 400 a 500 Brinell, una resistencia a la tracción de 140 a 175 kg/mm2 y un alargamiento del 5 al 10%. Es un constituyente nodular oscuro con estructura radial apreciable a unos 1000X y aparece generalmente acompañando a la martensita y a la austenita

SorbitaEs también un agregado fino de cementita y ferrita. Se obtiene por enfriamiento de la austenita con una velocidad de enfriamiento bastante inferior a la crítica de temple o por transformación isotérmica de la austenita en la zona de 600 a 650%, o por revenido a la temperatura de 600%. Su dureza es de 250 a 400 Brinell, su resistencia a la tracción es de 88 a 140kg/mm2, con un alargamiento del 10 al 20%. Con pocos aumentos aparece en forma muy difusa como manchas, pero con 1000X toma la forma de nódulos blancos muy finos sobre fondo oscuro, figura 16; de hecho tanto la troostita como la sorbita pueden considerarse como perlita de grano muy fino.

BainitaEs el constituyente que se obtiene en la transformación isotérmica de la austenita cuando la temperatura del baño de enfriamiento es de 250 a 500°C. Se diferencian dos tipos de estructuras: la bainita superior de aspecto arborescente formada a 500-580°C, compuesta por una matriz ferrítica conteniendo carburos. Bainita inferior, formada a 250-4000C tiene un aspecto acicular similar a la martensita y constituida por agujas alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de carburos. La bainita tiene una dureza variable de 40 a 60 Rc comprendida entre las correspondientes a la perlita y a la martensita.Los constituyentes que pueden presentarse en los aceros aleados son los mismos de los aceros al carbono, aunque la austenita puede ser único contituyente y además pueden aparecer otros carburos simples y dobles o complejos.

TRATAMIENTOS SUPERFICIALESSe endurece la capa superficial de las piezas mecánicas. El calentamiento puede ser por llama o por corrientes inducidas de alta frecuencia, pudiendose regular perfectamente la profundidad del calentamiento y con ello la penetración de la dureza. Se enfría generalmente en agua. Es importante además de los factores de tiempo y temperatura, adquiere importancia el medio o atmósfera donde donde se produce el calentamiento y el enfriamiento. Se utiliza estos tratamientos en piezas que deben poseer gran dureza superficial para resistir el desgaste y buenta tenacidad en el núcleo. (Ejes, Árboles, Cigüeñales, etc).

Cementación: Aumenta el contenido de carbono de las piezas en la zona periférica, luego aplicando temples y revenidos una gran dureza superficial. Adquiere propiedades similares a las del carbón fragilidad, dureza y resulta ser buen lubricante sólido.

Cianuración: Parecido a la cementación el acero recibe carbono y nitrógeno en la zona superficial, quedando luego la superificie tratada muy dura.

Nitrurización: Se realiza a baja temperatura las piezas de acero templadas y revenidas, se las calienta en el orden de los 500ºC , poniendola en contacto con una corriente de amoníaco,

introducida en la caja de nitruración, absorbe nitrógeno formandose una capa periférica de gran dureza, sin necesidad e exponera la pieza a ningún otro tipo de tratamiento.

Sulfinización: Tratamiento a los aceros a los aprox. 565ºC en baño de sales de composición especial y que mejora extraordinariamenta la resistencia al desgaste, mediante la incorporación de azufre a la superficie de las piezas de acero, sin que el mismo aumento mucho su dureza.

Cromado: Por medio de electrólisis, tratamiento para lograr que la superficie no sea reactivo en determinadas atmósferas es decir, que se oxcide con facilidad en las condiciones de servicios requeridas en las que se someterá a la pieza.

CONFORMADO DE ALEACIONES METÁLICAS

Por deformación plástica en caliente o frío (Henchurado) Forjado Laminado Estos procesos pueden ser en frío o caliente. Extrucción Embutido

La deformación se lleva aplicando una fuerza o tensión extrema que sobrepase el límite elástico del material. La gran mayoría de las aleaciones son suceptibles al henchurado, al ser dúctiles permiter deformaciones sin romperse.

Caraterísticas de los Henchurados Fríos y CalientesHenchurados Fríos Henchurados Calientes

Deformación plástica por debajo de la temperatura de cristalización.

Deformación plástica por encima de la temperatura de cristalización.

Aumenta la Resistencia y Disminuye la ductilidad, el metal adquiere acritud.

Grandes deformaciones al permanecer blando y dúctil. Permite sucesiva repetición.

Deformación por etapas seguidas de un recocido. Energía para producir deformación es menor que el fríoAlta calidad de acabado superficial, mejores propiedades mecánicas, gran control dimensional de la pieza acabada.

Suelen experimentar alguna oxidación superficial, lo que origina péridida de material y mal acabado superficial.,

ForjadoSe martillea una preforma metálica, la cual fue llevada hasta su temperatura de austenización. Matriz abierta: Calient y golpea. Necesita dar una forma final. Matriz Cerrada: Se aplica súbitamente una fuerza a dos submatrices en cuyo interior está alojada la preforma, deformandose con la geometría, de contacto de las submatrices. Piezas forjadas poseen extraordinaria extructura y la mejor combinación de propieades mecánicas. El material forjado es tenaz, buen porcentaje de deformación, se obtienen piezas resistentes. Generalmente acompaña al proceso de laminado para eliminar las líneas de laminado. Se suelen fabricar mediante esta técnica: Engranajes, coronas, llaves para tuercas, ruedas de ferrocarril y cigüeñales de automóviles.

Laminado Caliente o FríoSe hace pasar una preforma entre tren de rodillos, aplicando una fuerza de compresión entre los rodillos, el espesor de la preforma disminuye. Laminación en frío produce: láminas, cintas y hojas metálicas con acabado superficial de alta calidad. Es mucho más rapido que el forjado,

mediante el laminado en caliente de una preforma, por esterimiento del material. Del tren de engranajes contínuos se obtienen planchas de acero de entre 180 – 200 mm. Una desventaja es que el material queda con tensiones residuales, se debe regular el enfriamiento, para reduciar al mínimo las tensiones generadas por aplastamiento. Se debe tratar de proteger de la corrosión mediante algún tipo de tratamiento superficial, que produzca una capa en la

superficie.

Laminado en caliente: Placha Oscura. Debe ser descarburadoLaminado en frío: Color + claro. Chapas de Acero de espesor entre e= 3 a 5 mm, pueden llegar a 1 - 0,15 mm.

ExtrusiónSe le aplica a materiales blandos, como el Al o el Cu, se introduce el material dentro de un cilindro, y se lo empuja por medio de un pistón. La pieza emergente tiene la forma proyectada y ha reducido su espesor y aumentando su longitud. Tubos y productos tubulares de geometrías transversales suelen ser obtenidos mediante ésta técnica. Tambíen es aplicada a los polímeros. Cu = 250 kg/ cm2 y Pb=65 kg/cm2

TrefiladoSe parte de una preforma generalmente circular, traccionandola a través de una matriz agujereada, desde el extremo de salida. Reduciendo su sección e incrementando la longitud. Tubos, alambres y productos tubulares son fabricados mediante esta técnica.

CONFORMADO POR MOLDEOSe vierte el metal en estado completamente líquido en la cavidad de un molde de la forma deseada. Luego se lo deja enfriar y el material adquiere la forma del molde. Es utilizada esta técnica cuando la forma es de gran tamaño o compleja geometría, que los otros procedimientos resulten impracticos. Cuando no importa la calidad y la resistencia de la pieza moldeada admitiendo defectos internos y microestructuras no deseadas. Cuando las

aleaciones son de baja ductilidad y el henchurado en frío y caliente fuera de difícil práctica. Este procedimiento es el mas económico.

1. Moldeado con Arena: Es el más común de todos. El molde es formado por dos piezas de arena (sílice 75 a 80%, arcilla 20% y H2O 5%) apizonada en torno al modelo de la pieza proyectada, luego se las ensambla. Se les deja orificios de colada ya aireación para facilitar el flujo del metal fundido y minimizar los efectos internos del moldeo. Block de motores de automóviles, bocas de incendio y accesorios de tuberías de gran tamaño. El sílice debe resistir la temperatura del metal líquido, no debe reaccionar con el metal fundido y debe permitir la eficiente disipación de calor. La arcilla sirve como aglomerante en los granos de arena.

2. Moldeo en Coquilla: El molde es de acero compuesto por dos partes que acopladas poseen la forma de la pieza proyectada. El metal es introducido a alta presión y velocidad elevada, se solidifica manteniendo la presión. La velocidad de moldeo es apreciable, por lo tanto no es caro, sirve un solo molde para muchas veces por lo tanto permite producción de gran cantidad de piezas (10000 a 15000 piezas por molde de vida útil) de las misma forma proyectada a la del molde. Es más caro que el moldeo por arena.

3. Moldeo de Precisión: o también conocido como a la cera perdida. Se construye un molde de cera o plástico de baja temperatura de fusión. Alrededor de este se coloca una suspensión endurecible para que forme un molde sólido, se calienta y se funde el modelo expulsando el modelo de cera. Quedando un negativo del modelo. Permite gran control dimensional, reproducción de detalles y excelente acabado. Es de aplicación en joyería, odontología. Los álabes de las turbinas de gas y los turborreactores son moldeados mediante ésta técnica.

CONFORMADO POR SINTERIZADO (P/M)Consiste en compactar el metal en polvo y luego tratarlo térmicamente con el fin de “densificar la pieza”. Se obtiene piezas casi sin porosidad y propiedades parecidas a la del material denso. Es muy aplicado a materiales de baja ductilidad. Los materiales con alta temperatura de fusión son difíciles de modear y se conforman mediante P/M, al igual que las partes que requieren de alta precisión. Con los polvos se pueden controlar sus propiedades: forma, tamaño, distribución y microestructura. Son utilizados en metales refractarios, compuesto, etc. Ejemplo práctico son Engranajes o guías. Se debe tener cuidado de no trabajar con humedad dentro de los recipientes para evitar la oxidación de los polvos.

Soldadura: Unión de dos partes metálicas para formar una sola pieza, pudiendo ser metales iguales o distintos. El enlace metalúrgico por difusión es más resistente que el mecánico. Existen variadades de soldaduras: Por arco, por gas atmósfera inerte (TIC), corrientes inducida (punto o cordón). Con aplicación de cierta presión entre las superficies de contacto o no.