aceros unidad dos
TRANSCRIPT
Propiedades de los MaterialesPropiedades de los Materiales
Carrera : Ingeniería Industrial
Unidad dos
Ing. A. Macías D.
MetalesMetales
METALES
Estructura
BCCBCC FCCFCC HCPHCP
Redes cristalinasRedes cristalinas
EstructurasEstructuras
Materiales puros Materiales puros Aleaciones Aleaciones
Cadenas enredadas,pero no conectadasCadenas enredadas,pero no conectadas
PolímerosPolímeros
Termoestables Termoestables TermoplásticosTermoplásticos
Las cadenas están enlazadas deManera compactaLas cadenas están enlazadas deManera compacta
Unión de los átomos a través de enlaces.
Enlace metálicoEnlace metálico
Enlace covalenteEnlace covalente
Enlace iónicoEnlace iónico
Enlace van der WaalsEnlace van der Waals
Conducen a distintos arreglos atómicos.Conducen a distintos arreglos atómicos.
MetalesSólidos cristalinos
Tipos de metales
• FERROSOS• HIERRO Y SU ALEACCIONES (ACEROS Y FUNDICIONES)• NO FERROSOS• COBRE Y SUS ALECCIONES.• ALUMINIO Y SUS ALEACCIONES.• ZINC, NIQUEL, CROMO,ETC. (METALES ALEANTES).• PLATA, ORO, PLATINO,TITANIO, ETC. (METALES
PRECIOSOS).• ENTRE OTROS.
AceroAcero
Aleación cristalizada de Hierro en Carbono y otros elementos
CarbonoCarbono
Dureza Resistencia
Aleación Fe-C
Aceros
C < 2 % en peso
Aceros
C < 2 % en peso
Baja aleación
Bajo carbonoBajo carbono
Medio carbonoMedio
carbono
Alta aleación
Aceros inoxidables
Aceros herramienta
Aceros herramienta
Alto carbono
Solidificación del agua
Mecanismo de cristalizaciónMecanismo de cristalizaciónFormación de núcleos
Crecimiento del cristal
Proceso de solidificaciónProceso de solidificación
Crecimiento de los cristales. Crecimiento de los cristales. Crecimiento de los cristales. Crecimiento de los cristales.
Se inicia en los centros o núcleos de cristalización en el
metal líquido
Se inicia en los centros o núcleos de cristalización en el
metal líquido
No puede ser uniforme a causa de los diferentes factores de la composición del metal, la velocidad de enfriamiento y las interferencias que se producen entre ellos mismos durante el proceso de crecimiento.
No puede ser uniforme a causa de los diferentes factores de la composición del metal, la velocidad de enfriamiento y las interferencias que se producen entre ellos mismos durante el proceso de crecimiento.
Cristalización
Nuevas fases
Fase Porción físicamente homogénea, misma estructura o arreglo atómico. Existe una interfaz entre ésta y las que le rodean.
Fase: Forma única en que el material existe.
Un diagrama de fase indica la estabilidad de las distintas fases para un conjunto
de elementos.
Un diagrama de fase indica la estabilidad de las distintas fases para un conjunto
de elementos.
Se puede predecir cómo se solidificará un material en condiciones de equilibrio
Se puede predecir cómo se solidificará un material en condiciones de equilibrio
Diagrama de fases Hierro -CarbonoDiagrama de fases Hierro -Carbono
Tiene la finalidad de entender las diferencias básicas entre las aleaciones de hierro y el control de sus propiedades.
Tiene la finalidad de entender las diferencias básicas entre las aleaciones de hierro y el control de sus propiedades.
Proporciona la base científica para las industrias del hierro y del acero
Proporciona la base científica para las industrias del hierro y del acero
Diagrama Fe-Fe3C
Aceros de acuerdo al diagrama Fe-Fe3CAceros de acuerdo al diagrama Fe-Fe3C
Aceros Hipoeutéctoides
Aceros Hipereutéctoides
Contenido de CarbonoContenido de Carbono
0.022 - 0.77
0.77 – 2.11
Fases en el diagramaFases en el diagrama
Los aceros son aleaciones de Fe-C
Los aceros inoxidables resistentes a la corrosión a demás del Fe, contienen
cantidades de Cr, Ni y algunos otros elementos.
Los aceros son aleaciones de Fe-C
Los aceros inoxidables resistentes a la corrosión a demás del Fe, contienen
cantidades de Cr, Ni y algunos otros elementos.
Cuando se combinan diferentes elementos, se pueden formar soluciones sólidas o líquidas.
Cuando se combinan diferentes elementos, se pueden formar soluciones sólidas o líquidas.
• Fases sólidas α γ δ• Fase α= Ferrita • Fase γ= Austenita• Fase δ= Delta• Fase α + Fe3C= Perlita• Fase γ+ Fe3C= Lediburita • Fase Fe3C= Cementita
• Fases sólidas α γ δ• Fase α= Ferrita • Fase γ= Austenita• Fase δ= Delta• Fase α + Fe3C= Perlita• Fase γ+ Fe3C= Lediburita • Fase Fe3C= Cementita
Fases en el sistema Fe-Fe3C
Austenita (hierro- . duro) FCCɣ Ferrita (hierro-α. blando) BCC
Cementita (carburo de hierro. Fe3C) Perlita (88% ferrita, 12% cementita)
Ledeburita (ferrita – cementita eutectica, 4.3% C) Bainita
Martensita
Propiedades de las fases:Propiedades de las fases:
Estructura de la cementita
Es una fase muy dura, se destaca por ser un
constituyente frágil con alargamiento nulo y muy poca resiliencia. Su temperatura de fusión es de 1227ºC. como la cementita es muy dura y frágil no es posible de utilizarla para
operaciones de laminado o forja debido a su dificultad para
ajustarse a las concentraciones de esfuerzos.
La perlita es un constituyente compuesto por el 86,5% de ferrita y el 13,5% de cementita. Como la fase mayoritaria es la ferrita, las
propiedades estarán más próximas a las de la ferrita
Microestructura de la perlita y cementitaMicroestructura de la perlita y cementita
Si se limitara a las estructuras en equilibrio y a los aceros al carbono, no se podrían producir una gran cantidad de herramientas críticas y
sus componentes.
Si se limitara a las estructuras en equilibrio y a los aceros al carbono, no se podrían producir una gran cantidad de herramientas críticas y
sus componentes.
Principales formas de las aleaciones ferrosas
Hierro forjadoHierro forjado
AceroAcero
Fundiciones Fundiciones
Hierro puro
Aleación Fe-C
>2.1%C
Aleación Fe-C
2.1 a 5.3%C
Aceros alta aleación
Aceros inoxidables
Aceros herramienta
Cromo: Elemento presente en todos los aceros inoxidables por su papel en la resistencia a la corrosiónNíquel mejora las propiedades mecánicas.
Los aceros inoxidables son aleaciones ferro-cromo con un mínimo de 11% de
cromo.
Los aceros inoxidables son aleaciones ferro-cromo con un mínimo de 11% de
cromo.
Elementos de aleación: cromo y níquel Elementos de aleación: cromo y níquel
Aceros Inoxidables: Tipos y aplicaciones
Tipos de acero inoxidable
Aplicación
Austenítico (resistente a la corrosión)
Equipos para la industria: Química, petroquímica, alimenticia, farmacéutica, construcción y utensilios domésticos.
Ferrítico (resistente a la corrosión, más barato)
Electrodomésticos (cocinas, heladeras, etc.) mostradores frigoríficos, monedas e industria automovilística
Martensítico (dureza elevada)
Cuchillería , instrumentos quirúrgicos como bisturí y pinzas . Cuchillos de corte , discos de freno entre otros.
Las propiedades de los metales y en general de las aleaciones están fuertemente influenciadas por los arreglos atómicos y la microestructura de los mismos.
Las propiedades de los metales y en general de las aleaciones están fuertemente influenciadas por los arreglos atómicos y la microestructura de los mismos.
Es la resistencia que presenta el material a romperse, es la tensión máxima que un material puede soportar, mientras se estira.
Es la resistencia que presenta el material a romperse, es la tensión máxima que un material puede soportar, mientras se estira.
Propiedades mecánicasPropiedades mecánicas
Resistencia a la tracción Resistencia a la tracción
Aceros Herramienta
Teóricamente incluyen los aceros que pueden emplearse para la fabricación de herramientas. Teóricamente incluyen los aceros que pueden
emplearse para la fabricación de herramientas.
En la práctica, la aplicación de este término abarca a los aceros especiales de gran calidad
utilizados en la fabricación herramientas destinados a trabajar los materiales por corte o
por presión.
En la práctica, la aplicación de este término abarca a los aceros especiales de gran calidad
utilizados en la fabricación herramientas destinados a trabajar los materiales por corte o
por presión.
Clasificación de los aceros herramientas. Clasificación de los aceros herramientas.
En función del tratamiento térmico (temple) utilizado.En función del tratamiento térmico (temple) utilizado.
Temple de los aceros en agua, en aceite y aceros de temple al aire. Temple de los aceros en agua, en aceite y aceros de temple al aire.
En función de la aplicación
Se dividen en aceros de herramientas al carbono, aceros de baja aleación y
aceros de aleación media.
Se dividen en aceros de herramientas al carbono, aceros de baja aleación y
aceros de aleación media.
El contenido en elementos de aleación
Se clasifican en aceros rápidos y aceros para trabajos en frío.Se clasifican en aceros rápidos y aceros para trabajos en frío.
Los aceros de herramientas más comúnmente utilizados
Se han clasificados en grupos principales, y dentro de ellos en subgrupos, todos los
cuales se identifican por una letra (W, S, O, A, T, S, L, D, H, F, M)
Se han clasificados en grupos principales, y dentro de ellos en subgrupos, todos los
cuales se identifican por una letra (W, S, O, A, T, S, L, D, H, F, M)
La selección se base en otros factores, tales como productividad prevista, facilidad de fabricación y costo.
La selección se base en otros factores, tales como productividad prevista, facilidad de fabricación y costo.
Aceros de temple en agua
W
Aceros para trabajo de choque
S
Aceros para trabajos en frío, aceros de temple en aceite
O
Aceros de media aleación temple aire
A
Aceros altos en cromo y en carbono
D
Aceros para trabajos en caliente H
Tabla de los diferentes tipos de aceros herramienta
Aceros rápidos T
Aceros al molibdeno, aceros al tungsteno.
M
Aceros para usos especiales , aceros de baja aleación
L
Aceros para usos especiales F
Los aceros de herramientas, además de utilizarse para la fabricación de elementos de máquinas, se emplean para la fabricación de materiales útiles destinados a modificar la forma, tamaño y dimensiones de diversos materiales por arranque de viruta, cortadura, conformado, embutición,
extrusión, laminación y choque.
Tratamientos TérmicosTratamientos Térmicos
Tratamientos TérmicosTratamientos Térmicos
Son secuencias metalizada de diferentes procedimientos del
"calentamiento" y del "enfriamiento".
De esta forma se pueden transformar las propiedades de los
aceros especiales.
De esta forma se pueden transformar las propiedades de los
aceros especiales.
Un proceso en el cual una herramienta o parte de una
herramienta se somete intencionalmente a una secuencia
específica de tiempo - temperatura
Un proceso en el cual una herramienta o parte de una
herramienta se somete intencionalmente a una secuencia
específica de tiempo - temperatura
Tratamientos térmicos
El objetivo:El objetivo:
Es conferirle a la pieza propiedades requeridas
para procesos de transformación posteriores o para su aplicación final
Un TT puede provocar transformaciones de los
constituyentes estructuralessin modificar la composición
química promedio del material.
Un TT puede provocar transformaciones de los
constituyentes estructuralessin modificar la composición
química promedio del material.
Al final del TT loscomponentes estructurales pueden estar en equilibrio
(por ejemplo ferrita + carburos después delrecocido) o no (por ejemplo martensita
después del temple).
Al final del TT loscomponentes estructurales pueden estar en equilibrio
(por ejemplo ferrita + carburos después delrecocido) o no (por ejemplo martensita
después del temple).
Cada proceso de tratamiento térmico consiste de los
siguientes pasos individuales:
Cada proceso de tratamiento térmico consiste de los
siguientes pasos individuales:
Precalentamiento
Calentamiento por debajo de la temperatura máxima seleccionada
Calentamiento por debajo de la temperatura máxima seleccionada
CalentamientoElevar la temperatura de una piezaElevar la temperatura de una pieza
MantenimientoMantenimientoConsiste en mantener una cierta temperatura sobre toda la sección
Consiste en mantener una cierta temperatura sobre toda la sección
Consiste en disminuir la temperatura de una pieza. Consiste en disminuir la temperatura de una pieza.
EnfriamientoEnfriamiento
Todo enfriamiento que sucede más rápidamente que aquel que se presenta al aire quieto, es denominado temple.
Todo enfriamiento que sucede más rápidamente que aquel que se presenta al aire quieto, es denominado temple.
El tiempo de exposición, es el período de tiempo transcurrido
entre la introducción de la pieza en el horno y su retiro, comprende el
tiempo de calentamiento a fondo y el tiempo de mantenimiento.
El tiempo de exposición, es el período de tiempo transcurrido
entre la introducción de la pieza en el horno y su retiro, comprende el
tiempo de calentamiento a fondo y el tiempo de mantenimiento.
Según el tipo de proceso de tratamiento térmicoSegún el tipo de proceso de tratamiento térmico
Se distingue por ejemplo entre hornos deprecalentamiento, hornos de recocido y hornos de temple.
Se distingue por ejemplo entre hornos deprecalentamiento, hornos de recocido y hornos de temple.
Otros factores para la clasificación son eldiseño del horno (P.ej. cámara, campana, chimenea, tubular, de baño, crucible), el medio de tratamientotérmico (P.ej. aire circulante, gas inerte, vacío, baño de sales, lecho fluidizado) y el tipo de calentamiento
Otros factores para la clasificación son eldiseño del horno (P.ej. cámara, campana, chimenea, tubular, de baño, crucible), el medio de tratamientotérmico (P.ej. aire circulante, gas inerte, vacío, baño de sales, lecho fluidizado) y el tipo de calentamiento
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
PROPIEDADES MECÁNICAS:Modulo de ElasticidadLímite Elástico ,Resistencia a la TensiónDurezaTenacidad deResistencia a la Fractura a la Fatiga Resistencia a la cedenciaSoldabilidadMaquinabilidadConformabilidad
PROPIEDADES FÍSICAS:
Térmica Densidad Ópticas Magnéticas Eléctricas
PROPIEDADES SUPERFICIALES:Resistencia a la Oxidación y CorrosiónResistencia a la Fricción, Abrasión y desgaste
Son las que están relacionadas con el comportamiento del material cuando se somete a esfuerzos.Son las que están relacionadas con el comportamiento del material cuando se somete a esfuerzos.
Dureza: Un material es duros o blando dependiendo de si otros materiales puede rayarlo
Dureza: Un material es duros o blando dependiendo de si otros materiales puede rayarlo
Tenacidad/Fragilidad: Un material es tenaz si aguanta los golpes sin romperse. Un material es frágil si cuando le damos un golpe se rompe.
Tenacidad/Fragilidad: Un material es tenaz si aguanta los golpes sin romperse. Un material es frágil si cuando le damos un golpe se rompe.
Propiedades MecánicasPropiedades Mecánicas
PROPIEDADES MECÁNICAS Elasticidad/Plasticidad: Un material es elástico cuando, al
aplicarle una fuerza se estira, y al retirarla vuelve a la posición inicial. Un material es plástico cuando al retirarle la fuerza continua deformado
Elasticidad/Plasticidad: Un material es elástico cuando, al aplicarle una fuerza se estira, y al retirarla vuelve a la posición inicial. Un material es plástico cuando al retirarle la fuerza continua deformado
Resistencia mecánica: Un material tiene resistencia mecánica cuando soporta esfuerzos sin romperse.
Resistencia mecánica: Un material tiene resistencia mecánica cuando soporta esfuerzos sin romperse.
PROPIEDADES TECNOLÓGICAS
Son las que están relacionadas con el comportamiento de los materiales durante la fabricación.Son las que están relacionadas con el comportamiento de los materiales durante la fabricación.
Fusibilidad: Es la capacidad de los materiales de pasar del estado sólido al líquido cuando son sometidos a una temperatura determinada.
Ductilidad: Es la capacidad de los materiales de
transformarse en hilos cuando se estiran.
Maleabilidad: Es la capacidad de los materiales de
transformarse en láminas cuando se les comprime.
PROPIEDADES ECOLÓGICAS• Son las que están relacionadas con la mayor o menor
nocividad del material para el medio ambiente.
Reciclabilidad: Es la capacidad de los materiales de ser vueltos a fabricar.
Biodegrabilidad: Es la capacidad de los materiales de, con el paso del tiempo, descomponerse de forma natural en sustancias más simples.
Toxicidad: Es el carácter nocivo de los materiales para el medio ambiente o los seres vivos.
EJEMPLO: RECICLAJE DEL VIDRIO