MODULO 2PRINCIPIOS DE METALURGIA

Metalurgia de los materiales de Fabricacin

- Estructura de Los Metales

- Procesos de Fabricacin- Tratamientos Trmicos- Defectos de Fabricacin

de los Metales

- Refinado de Los metales

Hierro

Procesamiento

Fallas

Procesamiento

Estructura de los metales

Lmites deGrano

Inclusiones

Grano

Estructura de los metales

Estructura Celular

Cubo de cuerpo Central

% de Carbn Clasificacin0% Hierro Puro

0,025% a 0,25% Acero de Bajo Carbono0,25% a 0,5% Acero de Medio Carbono

0,5% a 2% Acero de Alto Carbono2% a 6% Hierro Fundido

Clasificacin segn % de Carbono

Propiedades de los Metales

RockwellRc

Brinell

65 73960 65455 56050 48145 42140 37135 32730 28625 253

Dureza

(Fortaleza y alta resistencia al desgaste)

Fragilidad

El metal se quiebra facilmente

A mayor dureza mayor fragilidad

TenacidadAlta resistencia a absover energa (golpes, impacto) sin fracturarse

DuctibilidadTolerar considerable estiramiento sin romperse

Los materiales frgiles muestran ausencia deductibilidad

Propiedad de materiales blandos

Resistencia a la FatigaCapacidad para soportar repetidas

cargas cclicas sin romperse

Procesos de Manufactura

Hierro Fundido Acero FundidoPropiedades

Usado ampliamente y debajo costo.

Reduce vibracin y ruido. Es de fcil maquinado. Resistente al desgaste.

Resistente a cargas dechoque.

Ms fcil de soldar que losproductos de hierro fundido.

Ms fuerte que el hierrofundido.

Aplicaciones Bloques de Motor Cajas de ejes

Fundicin

Metal Pulverizado

Alta resistencia de tensin y dureza.Resistencia a cargas de choque.Ms fcil de soldar que productos de hierro fundido.Ms resistente que el hierro fundido.

LaminadoTemperatura de proceso 2200 a 2300 FLos granos se alargar formando lneas de flujoMs duro y resistente que el hierro fundido.

ForjadoTemperatura de proceso 2200 a 2300 FLneas de flujo siguen el contorno de la piezaAlta resistencia a la propagacin de fisuras

ExtrusinLa deformacin del metal puede hacerse en frio o en caliente, dependiendo del tamao del materialSuperficies de buen acabado superficialLneas de flujo ms finas proveen mayor dureza

Tratamientos Trmicos

Hacer la superficie de una pieza tan dura que pueda resistir el desgaste por largo tiempo.

Endurecer la pieza hasta una cierta profundidad para mejorar la resistencia a la fatiga.

Objetivos:

Templado

Agua

0,5%C - Total

Austenizado 1500FSeleccin de Material

Revenido - Alivio de

Tensiones 1200 a 300F

Carburizacin

Provee capa endurecidaAplicable a aceros con % Carbono entre el 0.025 a. 0.5%Horno con atmsfera rica en carbnTemperatura de calentamiento 1700 FCantidad de carbn absorbida en funcin al tiempo de permanencia en el hornoAumento de dimensiones

Provee capa endurecidaAplicable a aceros con % Carbono entre el 0.025 a. 0.5%Horno con atmsfera rica en carbnTemperatura de calentamiento 1700 FCantidad de carbn absorbida en funcin al tiempo de permanencia en el hornoAumento de dimensiones

Carbonitruracin

Provee capa endurecida a travs de la absorcin de carbn y nitrgenoHorno con atmsfera de gas natural y amoniacoTemperatura de calentamiento 1450 FMenor distorsin en medidas que el carburizado

Provee capa endurecida a travs de la absorcin de carbn y nitrgenoHorno con atmsfera de gas natural y amoniacoTemperatura de calentamiento 1450 FMenor distorsin en medidas que el carburizado

NitruracinProvee capa endurecida a travs de la absorcin nitrgeno, formando nitruros al mezclarse con los elementos aleacin.Horno con atmsfera de gas de nitrgeno y amoniacoTemperatura de calentamiento 1000 FMuy baja distorsin en medidas Alta dureza

Provee capa endurecida a travs de la absorcin nitrgeno, formando nitruros al mezclarse con los elementos aleacin.Horno con atmsfera de gas de nitrgeno y amoniacoTemperatura de calentamiento 1000 FMuy baja distorsin en medidas Alta dureza

Problemas de Material y Proceso

Problemas de Material y Proceso

Bolsas de contraccin Agrietamiento Tubos

Escamado Quemaduras de Forja

Solapa de Forja Agrietamiento por

Templado

Fisura por Enderezamiento

Inclusiones

Costura Piezas blandas

Problemas de Maquinado

Suciedad, partculas de escoria y ladrillo remanentes del refinado

Inclusiones

Ojo de buey Venas

Bolsas de Contraccin

Excesiva temperatura de la colada en el vaciado en molde.Insuficiente metal para llenar el molde

Excesiva temperatura de la colada en el vaciado en molde.Insuficiente metal para llenar el molde

En el enfriamiento se pueden formar oquedades por contraccin del material colado

En el enfriamiento se pueden formar oquedades por contraccin del material colado

AgrietamientoPartes fundidas pueden agrietarse por mala manipulacin durante el proceso de fabricacin.

Las grietas pueden cambiar de color si se exponen a calor o a medios corrosivos

TubosBurbujas de gas atrapadas en el proceso de fundicin, se transforman en tubos luego de procesos de laminado, forjado o extrusin

CosturaSi el metal no mantiene las temperaturas de laminado, forjado o extrusin correctas, se puede plegar en si mismo produciendo costura

EscamadoEn procesos de altas temperaturas tales como refinado, laminado, forjado, etc, el acero absorve hidrgeno si est en contacto conhumedad. Si luego el acero es enfriado demasiado rpido, el hidrgeno atrapado crea presiones internas muy altas que pueden crear grietas internas.

Quemadura de Forja

Cuando el metal esta demasiado caliente, los granos se funden enlos lmites. Luego del forjado y a medida que la pieza se enfri, los lmites permanecen separados, dejando grietas internas que puedellegar a ser grandes

Cuando el metal est demasiado fro para fluir apropiadamente, la pieza se adhiera al troquel y se pliega sobre si misma, pudiendoinducir un agrietamiento en condiciones de servicio

Solapa de Forja

Agrietamiento por templadoSi la templabilidad del material es demasiado alta, la pieza desarrolla un endurecimiento de mucha profundidad. Esfuerzos internos elevados agrietan la pieza.Si el fluido enfriador remueve el calor demasiado rpido, causar contracciones repentinas que pueden ser suficientemente severas para agrietar la pieza.

Piezas Blandas

El templado a una temperatura excesivamente alta, causa liberacin de demasiado carbn de la estructura del grano

Cuando la pieza no esta totalmente inmersa en el lquido de enfriamiento, o cuando se interrumpe el flujo del fluido

Prdida de dureza y resistencia al desgaste

Fisura por EnderezadoDistorsiones dimensionales como flexin, a menudo se presentan en los tratamientos trmicos. Si las piezas han sufrido esfuerzos excesivos en esta operacin, es posible que comiencen a agrietarse donde hay un concentrador de esfuerzos

Radios de curvatura y cambios de seccin en ejes

Agujeros y canaleschaveteros

Ranuras

Problemas de Maquinado