antología de isa- química de materiales

7/18/2019 Antología de ISA- Química de Materiales

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QUÍMICA DE MATERIALES

INDICE (AGOSTO 2013)I MATERIALES DE INGENIERÍA página 4 1.1.- Enlaces Químicos. (Iónico, covalente, metálico, van der Waals)

Materiales de Ingeniería. Estructura Cristalina.1.2.- Solidificación de metales. Tamaño de grano. Polimorfismo ó Alotropía1.3.- Estructura Cristalina de los metales (bcc, fcc, hcp) Celda unitaria. Celdas de Bravais . Densidad.1.4.- Índices de Miller 1.5.- Análisis Metalográfico.1.6.- Defectos cristalinos puntuales (vacancias, impureza intersticial ó de sustitución) y dislocaciones (deborde y de tornillo)1.7.- Fenómeno de difusión

II PROPIEDADES MECÁNICAS, TÉRMICAS Y ELÉCTRICAS página 39 2.1.- Propiedades Físicas y Mecánicas de los materiales2.2.- Dureza y Durómetros (Brinell, Vickers, Rockwell, Shore)2.3- Definición de esfuerzo2.4.- Resistencia. Prueba de tensión y compresión2.5.- Gráfica de esfuerzo-deformación y puntos críticos2.6.- Torsión y Fatiga2.7.- Pruebas de impacto (Charpy e Izod), y Pruebas no destructivas (Líquidos Penetrantes, Magnaflux,Rayos X, Partículas Magnéticas, Corrientes Parásitas, Ultrasonido, etc)2.8.- Propiedades térmicas y eléctricas

III ACEROS página 58 3.1.- Aceros3.2.- Alto Horno

3.3.- Convertidores y Laminación3.3.- Clasificaciones de aceros SAE-AISI, UNS, ASTM3.4.- Aceros aleados y sus elementos de aleación (aplicaciones)3.5.- Aceros grado herramienta (aplicaciones)3.6.- Aceros inoxidables (aplicaciones)3.7.- Procesos generales de conformado y unión

IV TRATAMIENTOS TÉRMICOS página 84 4.1.- Solubilidad y frontera de fase4.2.- Solubilidad completa, incompleta y parcial4.3- Diagramas de fase4.4.- Regla de la palanca4.5.- Diagrama Fe-C (Interpretación y estructuras cristalinas de los aceros)4.6.- Gráficas TTT , Temple y Revenido4.7.- Recocido y normalizado4.8.- Endurecimiento superficial4.9.- Endurecimiento por precipitación ó envejecimiento

V FUNDICIONES página 105 5.1.- Hierro colado (aplicaciones)



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seguridad su objetivo. Esto implica que la máquina se diseña simultáneamente en forma completa,como un todo.En 1978, el automóvil estadounidense medio pesaba 4 000 libras (1 800 kg) y constaba de 60% dehierro y aceros, entre 10 y 20% de plásticos y entre 3 y 5% de aluminio.En contraste, el automóvil estadounidense de 1985 pesaba en promedio 3 100 libras (1 400 kg) yconstaba de 50 a 60% de hierro y aceros, entre 10 y 20% de plásticos y entre 5 y 10% de aluminio.

Así, en el periodo 1978-1985 el porcentaje de acero disminuyó, el de los polímeros se incrementó yel del aluminio permaneció casi constante.Para 1997, el peso medio del automóvil estadounidense era de 3 248 libras (1 476 kg), de los quedel 50 al 60% son hierro y aceros, (de los que del 15 al 20% son HSLA) y los plásticos representanalrededor del 10 al 20% de ese peso.La selección del proceso de Manufactura, que está condicionado por el Material a utilizar, estáfuertemente ligada al Diseño del producto. La determinación del tipo de tecnología a utilizar,condiciona el grado de automatización del proceso, y el diseño del proceso mismo, pues también seven involucrados a un nivel micro la distribución de la planta y el flujo de los materiales.Dado que existen millones de materiales disponibles, lo mejor es dividirlos en clases simples queengloben algunas de sus principales características.Se puede decir que un sólido es un material que posee forma y volumen definidos.

What are materials, exactly? Materials Research Society.

That's a big question - because materials are the basic substances that make up, well, you name it!Materials can be natural - like wood, or human-made - like plastic. There are now about 300,000different known materials (if you named one every second, it would take you more than three wholedays and nights just to get through the list!). And as materials scientists create and combinematerials in new ways, the number's almost infinite.

Most materials fit into a few big, general categories:

Metals

Whole periods of human civilization - such as the Bronze and Iron ages - arenamed for metals. These were the first materials to be "engineered," that is,people changed them to fit what they needed to do, rather than just letting their natural properties determine what they could be used for. These days, materialsscientists are using metals in ways no one could have pictured even a few yearsago - for example, shaping copper into tiny wires a thousand times skinnier thana strand of your hair!



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Ceramics Think about a china teapot - that's one type of ceramic. But ceramics can also beused to create bone and tooth replacements, super-strong cutting tools, or to

conduct electricity. With the addition of oxygen or nitrogen, metals becomeceramics, too.

A ceramic is often broadly defined as any inorganic nonmetallic material.Examples of such materials can be anything from NaCl (table salt) to clay (acomplex silicate). Some of the useful properties of ceramics and glasses includehigh melting temperature, low density, high strength, stiffness, hardness; wearresistance, and corrosion resistance. Many ceramics are good electrical andthermal insulators.Some ceramics have special properties: some ceramics are magnetic materials;some are piezoelectric materials; and a few special ceramics aresuperconductors at very low temperatures.

Ceramics and glasses have one major drawback: they are brittle.

Semiconductors One of these materials - silicon - is making it possible for you to read thesewords right now! That's because silicon is the essential material in an electroniccomputer chip. "Semiconductor" means a material can conduct electricity with abit of help in the form of added "impurities." Your CD, DVD player, and telephone- all depend on semiconductors.

Polymers Polymers are just very big molecules made of smaller molecules linked together

into long, repeating chains. You may not know it, but you're in touch withpolymers every day more than any other kind of material. Rubber bands aremade of polymers, so are paints and every kind of plastic. And by the way, mostof the food you eat is made of natural polymers!

A polymer has a repeating structure, usually based on a carbon backbone. Threpeating structure results in large chainlike molecules.Polymers are useful because they are lightweight, are corrosion resistant, are easto process at low temperatures, and are generally inexpensive.Some important characteristics of polymers include their size (or moleculaweight), softening and melting points, cristalinity, and structure. The mechanica

properties of polymers generally include low strength and high toughness. Thestrength is often improved using reinforced composite structures.One of the distinct properties of polymers is that they are poor conductors oelectricity and heat, which makes them good insulators.



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Composites Composites are combinations of materials, which can be as simple as concretereinforced with steel bars or as leading edge as an ultralight, carbon-fiberbicycle. The places where different materials meet - the "interfaces" - oftenproduce new properties that are radically different, and better, than those in any

single material.Composites are formed from two or more types of materials. Examples includepolymer/ceramic and metal/ceramic composites.Composites are used because overall properties of the composites are superiorto those of the individual components. For example: polymer/ceramic compositeshave a greater modulus than the polymer.

Biomaterials Every part of your body is a material! Bone, muscles, fingernails, hair, and skinare all examples of different types of materials found in your body withremarkable properties that help you survive - from keeping you upright, andprotecting you from heat or cold, to cutting and grinding your food. Some

scientists try to mimic nature's designs to create materials for other uses, suchas using the foam structure of bone as an inspiration for designing materials thatare lightweight and strong.

Como la cáscara de huevo, conchas de moluscos, huesos y dientes.

Exotic and Strange Materials Materials scientists are discovering and creating entirely new types of materials -such as buckyballs and nanotubes, which are very tiny spheres or cylindersmade of carbon atoms. Then there are aerogels, which are extremely lightweightporous materials made almost entirely of air! Nanotechnology is taking materialsscience into a new dimension, as scientists create new materials atom-by-atomand molecule-by-molecule - leading to properties and performance never beforeimagined.

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METALES.- Grupo de elementos químicos que presentan todas o gran parte de las siguientespropiedades físicas: estado sólido a temperatura normal, (excepto el mercurio que es líquido); sonopacos, buenos conductores eléctricos y térmicos (capacidad de donar electrones, por tenermuchos deslocalizados); brillantes una vez pulidos, y estructura cristalina cuando solidifican.

Capacidad para deformarse plásticamente. Los elementos metálicos se pueden combinar unos conotros y también con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas.Poseen en general, alta resistencia mecánica y rigidez, así como buena ductilidad.

Algunos como el hierro, el cobalto y el níquel, tienen propiedades magnéticas.Los metales más comunes en la industria son los siguientes: fierro (Fe), aluminio (Al), cobre Cu),cromo (Cr), plomo (Pb), manganeso (Mn), molibdeno (Mo), estaño (Sn), zinc (Zn), etc.Las aleaciones metálicas poseen dos o más elementos que pueden ser metales o no metales y suspropiedades cambian de acuerdo a los elementos presentes.



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La gran utilidad de los metales, se debe a su comportamiento elástico hasta cierto nivel deesfuerzo, seguido por un comportamiento plástico a niveles más altos de esfuerzo. Así como sutenacidad a la fractura.Los aceros se utilizan para soportar carga en edificios, puentes, todo tipo de maquinaria, y una muyextensa variedad de productos. Los automóviles, aviones y ferrocarriles utilizan diferentes tipos deaceros para el bastidor o armazón y las carrocerías o fuselajes, aleaciones free cutting para piezas

maquinadas y aleaciones de alta resistencia para engranes y componentes con muy altas cargas.El hierro colado en bloques de motor, en bancadas de máquinas herramientas y tambores defrenos. Las aleaciones de acero al alto carbón, en resortes, equipos agrícolas y herramentales. Losaceros inoxidables en plantas químicas y de procesos, y en cocinas y en restaurantes.

Aluminio en bastidores para equipos móviles y en tanques químicos; en pistones automotrices ycuerpos de bombas y alternadores.El cobre y sus derivados como latón y bronce, se usan como conductores eléctricos,intercambiadores, arneses, resortes, tornillos, bujes, etc.El titanio se utiliza en piezas para aviones, en intercambiadores de calor y recipientes a presión.

Una mezcla de dos o más metales o de un metal y ciertos no metales como el carbón, se denominaaleación. Es muy raro que utilicemos a los metales en forma pura y en general una forma de

modificar y mejorar sus propiedades es alearlos con otro material.Ejemplo de aleación es: el acero inoxidable que presenta una muy alta resistencia a la corrosión.Otro ejemplo, algunas aleaciones basadas en Aluminio al tener baja densidad, son muy utilizadasen la industria Aeroespacial.

POLÍMEROS.- Conocidos popularmente con el nombre genérico de plásticos. Son estructurasrepetidas de moléculas basadas en esqueletos orgánicos con base en carbón, consistiendobásicamente de elementos no metálicos. Esas grandes moléculas con enlaces covalentes yformados por la unión de muchas unidades simples (monómeros), de baja densidad presentanresistencia a la corrosión y son muy baratas. Algunos de ellos son muy flexibles y sujetos adeformación. Tienen baja resistencia y alta tenacidad y son pobres conductores del calor y laelectricidad, por lo que funcionan bien como aislantes.Los polímeros termoplásticos se componen de largas cadenas producidas al unir moléculaspequeñas o monómeros y típicamente se comportan de una manera plástica y dúctil. Al ser calentados a temperaturas elevadas, estos polímeros se ablandan y se conforman por flujo viscoso.Los polímeros termoplásticos se pueden reciclar con facilidad.Los polímeros termoestables están compuestos por largas cadenas de moléculas con fuertesenlaces cruzados entre las cadenas para formar estructuras de redes tridimensionales. Estospolímeros generalmente son más resistentes, aunque más frágiles, que los termoplásticos. Lostermoestables no tienen una temperatura de fusión fija y es difícil reprocesarlos una vez ocurrida laformación de enlaces cruzados.Los elastómeros, incluyendo el caucho, tienen una estructura en la que se permite que ocurra unaligera formación de enlaces cruzados entre las cadenas. Los elastómeros tienen la capacidad dedeformarse mucho elásticamente sin cambiar de forma permanente.

CERÁMICOS.- Son compuestos químicos constituidos por metales y no metales (generalmenteóxidos, nitruros y carburos) que incluyen minerales de arcilla, cemento y vidrio. A elevadatemperatura y en ambientes agresivos son más resistentes que los metales y los polímeros.Sus propiedades son baja densidad y alta temperatura de fusión; alta resistencia a la fricción y a lacorrosión. Relativamente duros y con tendencia a ser quebradizos. En general son muy buenosaislantes térmicos y eléctricos, (pueden ser excelentes refractarios).



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COMPUESTOS Ó COMPOSITES.- Son combinaciones o mezclas de dos o más tipos demateriales consistentes en un material de refuerzo y una base para obtener propiedades muy útiles.Generalmente sus componentes no se disuelven uno en otro. Ejemplo son la fibra de vidrio y lafibra de carbón.

Hay que destacar que esta clasificación (como casi todas) es un tanto arbitraria y hay

materiales que caen en la frontera de algunos grupos y son muy difíciles de clasificar. Por ejemplo la fibra de carbono se puede considerar como un polímero, un material vítreo eincluso como una aleación especial, sin embargo se define como compósite.

http://blog.utp.edu.co/metalografia/

GENERALIDADES DE LOS MATERIALES.-Para empezar, se estudiarán los temas que conciernen los materiales puros y no puros, enlaces

químicos así como también los materiales que son utilizados en la ingeniería.Para tal fin cabe iniciar en una primera instancia definiendo el término de sustancia: una sustanciaes cualquier variedad de materia de composición definida y reconocible. Podemos clasificarlas en:a) Materiales puros.b) Materiales no puros.

Materiales puros.Las sustancias puras están formadas por partículas (átomos o moléculas) iguales, tienen unacomposición fija, no pueden separase por medios físicos. Sus propiedades son específicas, biendefinidas y no varían, aun cuando dicha sustancia pura se encuentre formando parte de unamezcla.

Algunas de las propiedades físicas en todos los sólidos son:

• El color • El sabor • El olor • La densidad• La temperatura de (fusión y ebullición)• La solubilidad• La conductividad térmica y eléctrica.Es característico de una sustancia pura que la temperatura a la cual sufre un cambio de estado(fusión, ebullición, etc.) permanece constante durante el cambio. Por lo tanto, el punto decongelación de 100g de agua permanece constante a 0ºC desde la congelación del primer gramohasta la del último.Como sustancias puras tenemos el cobre, la sal, el diamante, el agua, el azúcar de mesa, el

oxígeno, el mercurio, la vitamina C, el ozono, entre muchos otros.Las sustancias puras a su vez se clasifican en:a) Elementos.b) Compuestos.

Ambos son homogéneos ya que mantienen sus propiedades y características.

Elementos: Los elementos son sustancias fundamentales simples, que pueden ser atómicas omoleculares, y no se descomponen en otras sustancias distintas. Ejemplo: oxígeno, nitrógeno,nitrógeno gaseoso (N2), la plata (Ag).



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Mezclas Heterogéneas: Son aquellas cuyo aspecto diferencia una parte de otra, están formadas pordos o más componentes que se distinguen a simple vista y contiene cantidades diferentes de loscomponentes.Por ejemplo, mezclas de arena y sal, arena y agua, gasolina y agua, las burbujas de aire y agua, ypolvo y aire.Se pueden separar por medio de:• Filtración• Decantación• Separación Magnética

Separación de mezclas heterogéneas por medio de Filtración: Este procedimiento se emplea paraseparar un líquido de un sólido insoluble.

Ejemplo: Separación de agua con arena. A través de materiales porososcomo el papel filtro, algodón o arena se puede separar un sólido que se encuentra suspendido enun líquido. Estos materiales permiten solamente el paso del líquido reteniendo el sólido.

Separación de mezclas heterogéneas por medio de Decantación: Estatécnica se emplea para separar 2 líquidos no miscibles entre sí. Ejemplo: Agua y aceite.La decantación se basa en la diferencia de densidad entre los dos componentes, que hace quedejados en reposo, ambos se separen hasta situarse el más denso en la parte inferior del envaseque los contiene. De esta forma, podemos vaciar el contenido por arriba (si queremos tomar elcomponente menos denso) o por abajo (si queremos tomar el más denso).En la separación de dos líquidos no miscibles, como el agua y el aceite, se utiliza un embudo dedecantación que consiste en un recipiente transparente provisto de una llave en su parte inferior. Alabrir la llave, pasa primero el líquido de mayor densidad y cuando éste se ha agotado se impide el



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paso del otro líquido cerrando la llave. La superficie de separación entre ambos líquidos se observaen el tubo estrecho de goteo.

Separación de mezclas heterogéneas por medio de separación magnética: Esta técnica sirve paraseparar sustancias magnéticas de otras que no lo son. Al aproximar a la mezcla el imán, éste atraea las limaduras de hierro, que se separan así del resto de la mezcla.

ENLACES QUÍMICOS.-Para tener una mejor visión y conceptualización de la tabla periódica y los enlaces químicos, esimportante conocer conceptos básicos como son por ejemplo las definiciones de qué es un átomo,una molécula, un elemento químico, una sustancia pura, una mezcla, un enlace químico, un metal,un no metal o metaloide, etc.Es por esto que se comenzara explicando dichos conceptos básicos requeridos para el estudio delos enlaces químicos.

Átomo:El átomo de un elemento es la cantidad más pequeña de este cuerpo, que puede contribuir a laformación de una molécula. Es considerado el componente básico de toda la materia, poseen unnúcleo, protones y neutrones rodeado por electrones.

Los átomos de diferentes elementos tienen diferente número de protones, el átomo más simple esel hidrógeno, qué está compuesto por un electrón y un protón.

Molécula: Está formado por grupos de átomos unidos que forman conjuntos llamados moléculas,los átomos que se encuentran en una molécula se mantienen unidos debido a que comparten ointercambian electrones.Las moléculas están hechas de átomos de uno o más elementos, algunas moléculas están hechasde un solo tipo de átomo, por ejemplo dos átomos de oxigeno se unen para formar una molécula deO2, o un átomo de nitrógeno se une con tres átomos de hidrogeno y forman una molécula llamadaNH3, amoniaco.

Elementos químicos: Un elemento químico es un tipo de materia, constituida por átomos de la

misma clase, compuesto por un número de protones en su núcleo que lo hace pertenecer a unacategoría única clasificada con el “número atómico”.Un elemento químico también es una sustancia que no puede ser descompuesta por una reacciónquímica, en otras más simples; está clasificado en una tabla, llamada “tabla periódica”, clasificadapor diferentes propiedades y características, similitudes y diferencias entre los elementos existentesconocidos.Clasificación de los elementos químicos: A medida que se fueron descubriendo los elementosquímicos, se observaron propiedades semejantes entre algunos de ellos, por lo que se les clasificoen dos grandes grupos: metales y no metales (o metaloides).



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Símbolo: Todos los elementos tienen un símbolo, el símbolo atómico de un elemento sirve pararepresentarlo y consta de una letra mayúscula y una, dos o ninguna minúscula que provienen de sunombre o su nombre en latín, por ejemplo el símbolo del hierro es Fe que proviene de su nombreen latín Ferrum.

Masa atómica: La masa atómica es la masa del átomo de un elemento, expresada en unidades de

masa atómica. Es casi igual al número de protones más el número de neutrones de su núcleo, estoes así porque los protones como los neutrones tienen una masa prácticamente igual a una y lamasa de los electrones es demasiado pequeña por lo tanto insignificante.

Número atómico: Es el número total de protones en el núcleo de un átomo. Este número diferenciaa un elemento de los demás, es también igual a la cantidad de electrones de un átomo neutro delelemento. Por ejemplo el Actinio (Ac) tiene número atómico 89, Esto quiere decir que el actinio tiene89 protones en su núcleo.

Número de neutrones (isotopos): El número de neutrones de un átomo es igual a la masa atómicadel átomo redondeada al número entero más próximo (número másico) menos el número deprotones. Esto se debe a que protones y neutrones tienen una masa atómica aproximada de 1

u.m.a, puesto que los elementos tienen más de un isotopo.El número de neutrones que está plasmado en la tabla periódica se refiere al isótopo másabundante del elemento.Ejemplo: El boro (B) tiene una masa atómica de 10.81 y número atómico de 5. Al redondear 10.81al entero más próximo sale 11. Restando de este número 11 el número de protones (o númeroatómico) se obtiene 6, que indica que el isótopo más abundante del boro tiene 6 neutrones.

Número de oxidación: En esta parte de la tabla se muestran el número de oxidación del elemento.En el caso de poseer varios se da en negrita el más importante. El número de oxidación de unátomo en un compuesto es el número de electrones ganados o perdidos por dicho átomo conrespecto al mismo átomo aislado. Está relacionado con la estructura electrónica del elemento.

Electronegatividad: Es la tendencia que tiene un átomo de atraer hacia sí los electrones de suenlace con otro átomo. La diferencia de electronegatividad de entre los átomos que se unen, puedeservir para establecer el tipo de enlace entre ellos.La electronegatividad está relacionada con la afinidad electrónica y la energía de ionización delelemento, de forma a que si el elemento tiene altos valores de ambas, tiene entonces altaelectronegatividad y es no metal.

Energía o potencial de ionización: La primera energía de ionización es la energía necesaria paraarrancar un electrón a un átomo en estado gaseoso y transformarlo en un ion mono positivo.Valores altos indican carácter no metálico del elemento.Los factores de que depende el potencial de ionización son:1. La distancia al núcleo del electrón que se pierde

2. La carga del núcleo3. El efecto pantalla de los electrones subyacentes4. La proximidad de la estructura externa del átomo a las de los gases nobles.

Afinidad electrónica o electroafinidad: Es la energía que suministrada cuando un átomo gaseoso ensu estado fundamental capta un electrón y se transforma en un ion negativo. Es una magnitud difícilde medir y en muchos casos no se conoce el valor exacto. Los valores positivos indican quecuando el átomo gaseoso gana un electrón, se desprende energía. Los valores negativos quierendecir que hay que suministrar energía para que el átomo gaseoso gane el electrón.



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Valores altos indican carácter no metálico del elemento.

Radio atómico: Es la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos contiguos del elemento.En el caso de los metales se utiliza la distancia entre los centros de dos átomos en una muestrasólida. En el caso de los no metales se utiliza la distancia entre los centros de dos átomos unidospor enlace químico y se denomina también como radio covalente.

El radio atómico aumenta en un grupo y disminuye en un periodo al aumentar el número atómico.

Número de valencia: Es una medida de la cantidad de enlaces químicos formados por los átomosde un elemento.

Enlaces químicos: Un enlace químico es el proceso físico responsable de las interaccionesatractivas entre átomos y moléculas, y que confiere estabilidad a los compuestos químicosdiatómicos y poliatómicos.Prácticamente todas las sustancias que encontramos en la naturaleza están formadas por átomosunidos. Las intensas fuerzas que mantienen unidos los átomos en las sustancias son losdenominado enlaces químicos.Los átomos se unen ya que al estar unidos adquieren una situación más estable que cuando

estaban separados.Está situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen losátomos en su último nivel es igual a 8, estructura que coincide con la de los gases nobles. Losgases nobles tienen muy poca tendencia a formar compuestos y suelen encontrarse en lanaturaleza como átomos aislados. Sus átomos, a excepción de helio tienen 8 electrones en suúltimo nivel. Esta configuración electrónica es extremadamente estable, y a ella se debe su pocareactividad.Podemos explicar la unión de los átomos para formar enlaces porque con ella consiguen que suúltimo nivel tenga 8 electrones. Este principio recibe el nombre de regla del octeto y aunque no esgeneral para todos los átomos, es útil en muchos casos.

Distintos tipos de enlaces: Las propiedades de las sustancias dependen en gran medida de la

naturaleza de los enlaces que unen sus átomos.Existen tres tipos principales de enlaces químicos fuertes ó primarios: Enlace iónico, enlacecovalente, y enlace metálico.Estos enlaces, al condicionar las propiedades de las sustancias que los presentan, permitenclasificarlas en: Iónicas, covalentes, y metálicas o metales.

Enlace iónico: Los enlaces iónicos pueden formarse entre elementos muy electropositivos(metálicos) y elementos muy electronegativos (no metálicos). En el proceso de ionización, loselectrones se transfieren desde los átomos de los elementos electropositivos a los átomos de loselementos electronegativos, produciendo cationes cargados positivamente y aniones cargadosnegativamente. Las fuerzas iónicas de enlace son debidas a la fuerza de atracción electrostática oculombiana entre iones con carga opuesta. Los enlaces iónicos se forman entre iones con cargas

opuestas porque se produce una disminución neta de la energía potencial para los iones enlazados.Ejemplo: La sal común se forma cuando los átomos del gas cloro se ponen en contacto con losátomos del metal sodio.Propiedades de los Compuestos Iónicos.Fuerte atracción electrostática —› Puntos de Fusión y de ebullición altosSólidos a temperatura ambiente, son duros y frágiles.No conducen la electricidad (si en disolución acuosa o fundidos)Son solubles en agua.



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Enlace covalente: Los enlaces covalente son las fuerzas que mantienen entre sí los átomos nometálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica).Estos átomos tienen muchos electrones en su nivel más externo (electrones de valencia), y tienentendencia a ganar electrones más que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructuraelectrónica de gas noble. Por lo tanto los átomos no metálicos no pueden ceder electrones entre sí.En este caso el enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos átomos, uno

procedente de cada átomo. El par de electrones compartidos es común a los dos átomos.Ejemplo: El gas cloro está formado por moléculas de Cl2, en las que dos átomos de cloro seencuentran unidos por un enlace covalente.

Enlace metálico: Para explicar las propiedades y características de los metales (su altaconductividad eléctrica y térmica, ductilidad y maleabilidad), es necesario conocer que los átomosde los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1,2 o 3. Estos átomospierden fácilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en iones positivos.Los iones positivos se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valenciadesprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través detoda la red.De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de

electrones con carga negativa que los envuelve.

Enlaces secundarios.-

Hydrogen BondsHydrogen bonds are common in covalently bonded molecules which contain hydrogen, such aswater (H2O). Since the bonds are primarily covalent, the electrons are shared between the hydrogenand oxygen atoms. However, the electrons tend to spend more time around the oxygen atom. Thisleads to a small positive charge around the hydrogen atoms, and a negative charge around theoxygen atom. When other molecules with this type of charge transfer are nearby, the negativelycharged end of one molecule will be weakly attracted to the positively charged end of the othermolecule. The attraction is weak because the charge transfer is small.



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Van der Waals BondsVan der Waals bonds are very weak compared to other types of bonds. These bonds are especiallyimportant in noble gases which are cooled to very low temperatures. The electrons surrounding anatom are always moving. At any given point in time, the electrons may be slightly shifted to one sideof an atom, giving that side a very small negative charge. This may cause an attraction to a slightlypositively charged atom nearby, creating a very weak bond. At most temperatures, thermal energy

overwhelms the effects of Van der Waals bonds.Van Der Waals bonding is a secondary bonding, which exists between virtually all atoms ormolecules, but its presence may be obscured if any of the three primary bonding types is present.Secondary bonding forces arise from atomic or molecular dipoles. In essence, an electron dipoleexists whenever there is some separation of positive and negative portions of an atom or molecule.When an electron cloud density occurs at one side of an atom or molecule during the electron flightabout the nucleus, Van Der Waals forces are generated. This creates a dipole wherein one side ofthe atom becomes electrically charged and the other side has deficiency of electrons and isconsiderably charged positive.

SOLIDIFICACIÓNEn general cuando pensamos en materiales, sicológicamente pensamos que son continuos,independientemente de que sean sólidos, líquidos o gaseosos. Sin embargo, en general losMateriales de Ingeniería se encuentran en estado sólido, por lo que al solidificar un líquido,dependiendo de las condiciones de enfriamiento, siempre se presentan imperfecciones en laestructura cristalográfica, que afectan fuertemente el comportamiento del material.Cuando un metal en estado líquido se enfría, los cristales adquieren un patrón característico; vansolidificando formando estructuras arborescentes conocidas como dendritas. Primero comonucleación o semillas generadoras, las que crecen uniformemente hasta que se encuentran con

otra estructura que también ha estado creciendo, en ese lugar de encuentro de las dos estructurasse forman las fronteras de los granos de los materiales. El número de núcleos y que tanto puedencrecer determina si la estructura granular es fina o gruesa. Entre más lento el enfriamiento de unmaterial, mayor uniformidad en el crecimiento de los granos y de mayor tamaño.

Crystallization is the transition from the liquid to the solid state and occurs in two stages:

1. Nucleus formation

2. Crystal growth

Atomic motion in the liquid state of a metal is almost completely disordered. Although the atoms inthe liquid state do not have any definite arrangement, it is possible that some atoms at any giveninstant are in positions exactly corresponding to the space lattice they assume when solidified. Asthe energy in the liquid system decreases, the movement of the atoms decreases and the probabilityincreases for the arrangement of a number of atoms into a characteristic lattice for that material. Theenergy level at which these isolated lattices form is called the freezing point.



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(a) (b)

(c) (d)

Mechanism of solidification (square grids represent the unit cells)

(a) Nucleus formation (b), (c) Growth of the crystallites (d) Grain boundaries

Now consider a pure metal at its freezing point where both the liquid and solid states are at thesame temperature. The kinetic energy of the atoms in the liquid and the solid must be the same, butthere is a significant difference in potential energy. Kinetic energy is related to the speed at whichthe atoms move and is strictly a function of temperature. The higher the temperature, the moreactive are the atoms and the greater is their kinetic energy. Potential energy, on the other hand, isrelated to the distance between atoms. The greater the average distance between the atoms, thegreater is their potential energy. The atoms in the solid are much closer together, so thatsolidification occurs with a release of energy. This difference in potential energy between the liquidand solid states is known as the latent heat of fusion.

When the temperature of the liquid metal has dropped sufficiently below its freezing point, stable

aggregates or nuclei appear spontaneously at various points in the liquid. These nuclei, which havenow solidified, act as centers for further crystallization. As cooling continues, more atoms tend tofreeze, and they may attach themselves to already existing nuclei or form new nuclei of their own.Each nucleus grows by the attraction of atoms from the liquid into its space lattice. Crystal growthcontinues in three dimensions, the atoms attaching themselves in certain preferred directions,usually along the axes of a crystal. This gives rise to a characteristic treelike structure which iscalled dendrite.



Sincewill gr betwe

obstruin allareaboundshowboundgrain

each nucleow in differ en the arm

cted by thaommerciallong whic

aries are f a specificary with thoundaries,

Proc

s is forment directions of the de

of its neighetals are ccrystals

rmed by mrain patter atoms irre

there tends

ss of crystalli

by chances in each cndrite will

bors. This lommonly ceet, knowterials that. This lea

gularly spato be a hig

ation by nucle

, the crystalystal. Finalle filled an

eads to a vlled grainsas the g

are not pas to a noned. Sinceer concentr

Grain Boun

ation and den

axes are py, as the ad the grow

ry irregular because of ain boundt of a latticcrystallinehe last liquation of imp

ary

dritic growth.

ointed at raount of liq

h of the d

external shthis variatiory, is a re

e, such as iamorphousid to solidif urity atoms

ndom and tid decreasndrite will

ape. The cr in external

gion of mismpurities,) structure

is generalin that area.

1

e dendrites, the gap

be mutuall

ystals founl shape. Thmatch. Thhich do no

at the graily along th.



Confo

formamicroMater MonointerruPolicr

El tabajograno0.010

Form

rme crecen

límites ocopio.

iales monocristalinos:pciones.istalinos:

año del gr n aumentomás fino; lde pulgada

ation of dendrites

las estruct

ronteras d

cristalinospresentan l

onstituidos

no lo espede 100X.

o que implide diámetr

in a molten meta

ras cristali

grano alta

y policrista misma es

de varios cr

ifica ASTMso implicaa mayor r .

l.

as en toda

mente defo

linos.-tructura cris

istales o gr

contando emás áreasistencia m

Dendrites ob

s direccion

rmadas, qu

talina en to

nos.

l número de fronteraecánica. L

erved at a magnif

s, al encon

e son las lí

a la extens

granos ende grano es granos v

ication of 250 x

trar otro cr

neas que v

ión del mat

una pulgaduna estru

n desde 0

1

cimiento s

emos por e

rial sin

a cuadradactura con e.001 a uno

l

,l



Polim

químipolimcon uLa α-f elemeel hiemante

UniversEn elnube,

dentr En loelemeSegúclasifi - Cristres ddistan

Tamaño orfismo:

a se llamarfismo es la única coerrita, la aunto químicorro, titanioniendo la p

idad Miguel Henlace metlos átomos

del sólidometales lntos metálila distribuados en:

talinos: coimensionescias atómic

distribución da propieda

polimorfisa capacida

posición qstenita (hier puro se de

y cobaltoesión atmo

ernández- Colálico, los else acomod

roporcionaos electronos sin comión espacia

puestos p. Las posicis (de largo

los cristales o de tener

mo y es lade algunoímica, el di

ro Ɣ) y la δomina alotxperimentaférica.

mbiaectrones dan en un p

do conductes exterior inar formanl de los áto

r átomos,ones ocupalcance).

ranos en la mic iferentes e

que justifis materialeamante y el-ferrita sonropía. Mun transform

valencia satrón muy

ividad térmis, se comredes cristos, moléc

oléculas odas siguen

roestructura detructuras d

a los tratade presen

grafito sonpolimorfismhos metaleaciones al

e comparterdenado p

ca y eléctricparten por alinas con elas o ione

iones orgauna orden

l acero para coe grano con

ientos tér tar distintaspolimorfismos del hierr s industrialtrópicas a

n por los átro los elec

a, brillo, y dtodos loslevado índi, los materi

nizados deación que

paración a 100la misma

icos. Técnestructura

os del carb. Esta propente impor elevadas t

omos en forones pued

uctilidad.tomos dele de coordiales sólidos

una formase repite p

1

X omposició

icamente ecristalinas

no.iedad en utantes commperatura

rma de unen movers

sólido. Lonación.pueden se

eriódica eara grande

l,



Un cri

- AmalcanPued

Conc

Los sgeomigualsacar Los átformacristal Celdadeter

Cualqocupa

stal ideal se

rfos: compe.n presentar

ptos sobr Estructuraespacialm

Átomos o iReticuladCelda unitcristalina.Número dnúmero dátomos.

Parámetrolados.lidos cristatrica y pos

presentansa, casi toomos o ion

un sólidoino o un ma

unitaria:inada estr

uier puntorá una posi

construye

uestos por

ordenación

materialecristalina.

ente ordenaiones son re: Arreglo triaria: Es el

e Coordinavecinos m

de Red: Lo

linos estáneen la carapuntos deos los metas de un só

del que seterial cristali

El conceptctura cristal

e la celdaión equival

ediante la

tomos, mol

de corto al

cristalinos la formados.presentadoimensionalenor grup

ión: el númás cercano

ngitudes de

constituidoscterística dfusión defiles y aleacilido se ordedice tiene uno.

de celdaina.

unitaria qunte en otra

infinita repe

éculas o io

ance.

:eométrica

s como esfede puntosde átomos

ero de átos, indica qu

los lados d

por minúscque al ro

nidos. Cones, y tam

nan en unana estructu

unitaria es

sea traslacelda unita

ición de uni

es que no

omo átomo

ras de dián el que carepresenta

os que toe tan estre

e las celda

ulos cristalmperse proo ejemploién algunodisposiciónra cristalina

usado pa

ado un múria.

idades estru

presentan

s, molécula

etro fijo.da punto tietivo de una

an a otro echamente e

unitarias y

s individuaducen cara

podemoscerámicosque se rep

, se dice ta

a represen

ltiplo enter

cturales idé

na ordenac

s o iones s

ne los mismdeterminad

n particular stán empa

los ángulos

les cada uny planos

destacar:.ite en tres dmbién que

tar la sime

de parám

2

nticas

ión de larg

encuentra

os vecinos.a estructur

, es decir euetados lo

entre esto

o con formdefinidos, ael NaCl, l

imensioneses un sólid

tría de un

tros de re

l

l

,



Geom• La gtres apará

Aunqque sun sis

1. C

2. T

3. H4. R 5. O6. 7. T

Hay tcúbicdoce.en toel estLa mencuemetáli

étricamenteeometría dristas del petros son ll

e existen 1agrupan d

ema cristali

úbico tragonal

exagonal omboédrico rtorrómbico onoclínico iclínico es tipos dcentrada

Sin embargo caso infeblecimientyoría de lontra que nocos. De aq

una celdala celda u

aralelepípemados par

4 posiblese acuerdono, conocid

T

a Ta T

s

trigonal) Ta T

a T

r

T

a red cristaln el cuerp

o, el númer ior al númede tantos e

s materialehay diferení que resul

nitaria pueitaria es do (a, b ymetros de

eldas cristlos parám

o como Re

es ejes igual= b = c es

ejes

perp

= b c es ejes igual plano es ejes igual= b = c es ejes desi b c es ejes desistantes es ejes des b c ina metálico, con cooo de electr o de átomonlaces cov

sólidos ncia caracter te bastante

e ser represcrita en t) y los tre

red.

linas, Solotros de rees de Brav

s, mutuame = = = 90ndiculares,

= = = 90es coplanare = b c s, no a ángu = = 90uales, mutu = = = 90uales, uno a b c iguales, sin 9: cúbica c

dinación ones de vals que rodelentes.metálicos

ística entresorprende

sentada porminos des ángulos

existen sie. Cada unaais, por el g

nte perpendiº olamente

d

º s a 120º y un = = 90º los rectos º mente perpº e los cuales = = 90º ser perpendº ntrada enho, y hexancia de cun a un dad

con los qusu forma ete para la

un paraleleseis parámntre las ar

te combinade esas c

eómetra fra

iculares s iguales

cuarto eje d = 120º

ndiculares es perpendi iculares cualas caras,gonal comlquier átom

o, por lo cu

e uno estáterna y la d

mayoría de

pípedo.tros: La lonistas ( α, β

iones difer mbinacionencés que la

esigual perp

cular a otro lesquiera docon coordinacta, cono metálicol no es pos

en contacte casi todola gente s

2

gitud de la y γ). Eso

ntes en las constituy

determinó

ndicular a

de los dos s de ellos ación doceoordinaciós pequeño

ible supone

a diario,los objeto

ber que lo

;

,



22

materiales metálicos poseen una estructura cristalina, mientras que materiales como la madera,plásticos, papel, vidrio y otros no la poseen; éste tipo de materiales, tienen un arreglo al azar en suspartículas de manera que logran rigidez a la temperatura ambiente.Se puede decir que un sólido es un material que posee forma y volumen definidos y que es unasustancia constituida por átomos metálicos, átomos no metálicos, iones o moléculas.Muchas de las propiedades de los metales tales como la densidad, dureza, punto de fusión,

conductividad eléctrica y calorífica están relacionadas con la estructura cristalina y también con elenlace metálico. Sin embargo, ninguna depende tanto de la estructura cristalina como laspropiedades mecánicas tales como la maleabilidad, ductilidad, resistencia a la tensión, temple ycapacidad de hacer aleaciones.

Three Crystal Structures in Metals1. Body-centered cubic2. Face centered cubic3. Hexagonal close-packed

Estructuras cristalinas de metales comunes

Room temperature crystal structures for some of the common metals: Body-centered cubic (BCC)

Chromium, Iron, Molybdenum, Tungsten Face-centered cubic (FCC)

Aluminum, Copper, Gold, Lead, Silver, Nickel Hexagonal close-packed (HCP)

Magnesium, Titanium, Zinc

Web: Estructura cristalina en Materiales. Alexander Saavedra Mambuscay

1.-Estructura Cristalina Cúbica Centrada en el Cuerpo bcc.--

En esta celda unidad las esferas sólidas representan los centros donde los átomos estánlocalizados e indican sus posiciones relativas. En esta celda unidad el átomo central está rodeadode 8 vecinos más cercanos y se dice que tiene por lo tanto un número de coordinación de 8. Cadauna de estas celdas unidad tiene el equivalente de 2 átomos por celda unidad. Un átomo completoestá localizado en el centro de la celda unidad, y un octavo de esfera está localizado en cadavértice de la celda unidad, haciendo el equivalente de otro átomo. De este modo, hay un total de 1(en el centro) + 8 x 1/8 (en los vértices) = 2 átomos por celda unidad.



Es lase en

Los át

entre l

Númede ve

Densi

Factoátomo

Distamismestá d

a = ph = ek = eql = eq Si los

puede

El APel 32los átMolib¿CuáestuviX 10-

estructurauentran co

omos en e

a longitud

ro de Coor inos más c

dad Teóric

r de Empas son esfer

cia Interpls índices dada por la

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átomos en l

hallarse e

de esta crestante e

mos aún peno y Vantas celdas

eran alineanm ?

ue tiene elesta estru

te tipo de c

de la cara

dinación:rcanos, ind

a:

uetamients sólidas.Factor Emp

anar: Es laMiller. Se

cuación ge

red.ice x de Milice y de Milice z de Mill

a celda bcc

pleando la

lda es 0.68n espacio vodrían situdio tienen eunidad haas arista c

Hierro a tetura el Cro

eldas conta

el cubo y e

l número dica que tan

: Es la fra

aquetamien

istancia enepresentaeral.

ler.ler.er.

se consider

siguiente e

, es decir, ecío. El crisrse más justructura criy aproximan arista en

peratura ao, Molibde

tan entre s

l radio atóm

e átomos qestrechame

ción de es

to = (N° átoVol

tre dos planor dhkl. La

an esférico

presión: l 68% del val BCC no

ntos. Muchstalina bcc.damente e1 mm, si a t

mbiente, seno, Niobio,

í a través d

ico R es:

e tocan a onte están e

acio ocupa

mos/Celda)lumen de c

os de átomdistancia in

, el factor d

olumen de les una estr s metales

el Fe puemperatura

conoce coTungsteno,

e la diagon

√

tro en particmpaquetad

da por átom

*(volumen álda unitaria

os paralelosterplanar en

e empaquet

a celda estctura total

como el Cr

ro bcc si lambiente, l

o hierro aly Vanadio.

l del cubo,

ular, es decs los átom

os, suponi

tomo)

adyacentemateriales

amiento at

ocupado pente compmo, Hierro

as aristasa arista es i

2

fa. Tambié

y la relació

ir el númer s.

ndo que lo

con loscúbicos

mico (APF)

or átomosacta, ya qu, Wolframio

de la celdgual a 0.28

,



El valson eetc.

Los m APFátomo

La mMagn

La cesecci

átomoinferio

La relpróxiideal,eje ctienencomp

Es

Cúbien el

Cúbien la

Hco

r tabuladoferas perfe

3.-Estruct

etales no cs 0.74 yaestá rodea

lla hexagosio, y Titan

lda hcp pones de áto

s más, finr, haciendo

ación c/a das como slo que indicn la celdarelaciones

imidos a lo

tructura

a centradacuerpo bcc

a centradas caras fcc

xagonalpacta hc

experimentctas, a la a

ra Cristalin

istalizan enue los áto

do de otros

al compacio. Es una e

see 6 átoos localiz

lmente exiel equivalen

una estrucea posible.a que los ánidad HCPc/a meno

largo de la

a(r)

a= 2c/a= 1.

lmente esusencia de

Hexagona

la estructur os están e

12 átomos

a se encustructura qu

os, tres fodos en las

ten 2 mitate de un át

tura cristaliLos metaleomos en e. Los metalres que lairección del

c

3

2

r 33a

de 8.96 g/cátomos en

l Compacta

a hexagonampaquetadpor tanto s

ntra en me no permit

rman un tr capas de a

des de átomo más.

a hcp ideas Cinc, Catas estructs como elideal. Por eje c.

No. deordinació

8

12

12

3, la difer las posicio

hcp.--

l sencilla pos de un mu número d

tales comoe la maleab

iángulo enrriba y de

mo en el c

l es de 1.6mio poseeras están liitanio, Beriltanto en

Fempa

ncia se dees atómica

rque el APodo lo máse coordinaci

el Berilio,ilidad y la d

la capa intbajo, hacie

entro de a

3 que indicuna relaci

geramentelio, Magnesiestos met

ctor deuetamient

0.68

0.74

0.74

e a que los, a defect

es demasicercano p

ión es 12.

Zinc, Cadctilidad, es

ermedia, endo un equ

bas capa

a esferas uón c/a másalargados ao Y Circoniles los át

Eje

Fe, Ti, WTa, K, NaCu, Al, A

Ni

Ti, Mg, ZZr,

2

átomos ns en la red

ado bajo. Esible. Cad

io, Cobaltofrágil.

isten 6*1/ivalente a

superior

iformes taalta que llo largo deentre otromos está

plos

, Mo, Nb, , V, Cr, Zr u, Ag, Pb, , Pt n, Be, Co, Cd

,

l

,

l



26

Estas estructuras son muy compactas pues aprovechan muy eficientemente el espacio. En las fcc yhcp, el 74% del espacio está ocupado por átomos y sólo el 26% es vacío; mientras que en las bccel 68% está ocupado. Claro que esto es válido sólo para metales puros.

ÍNDICES DE MILLER.-- Los índices de Miller de un plano cristalino están definidos como losrecíprocos de las intersecciones que el plano determina con los ejes x, y, z de la triada ortogonaldel cubo unitario. Las aristas de una celda cúbica unitaria representan longitudes unitarias y lasintersecciones de los planos de una red se miden en base a estas longitudes.

El procedimiento es el siguiente: Escoger un plano que no pase por el origen en (0,0,0). Determinar las intersecciones del plano en base a los ejes x, y, z cristalográficos para un cubo unitario. Estasintersecciones pueden ser fraccionarias.

Construir los recíprocos de las intersecciones.

Despejar fracciones y determinar el conjunto más pequeño de números enteros que estén en lamisma razón de las intersecciones. Estos números enteros son los índices de Miller de un planocristalográfico y se encierran entre paréntesis sin usar comas. La notación (hkl) se emplea paraindicar los índices de Miller en sentido general, donde h, k, y l son los índices de Miller para unplano de un cristal cúbico de ejes x, y, y z respectivamente.

Las intersecciones del primer plano son 1, 1,∞ y los recíprocos de estos números son 1, 1, 0 no

involucran fracciones, siendo los índices de Miller (1 1 0).Para la segunda figura, las intersecciones son: 1,∞ ,∞ a los ejes x, y, z respectivamente, por lotanto los recíprocos son: 1, 0, 0. Los índices de Miller para este plano son: (1 0 0 ).

Finalmente, el tercer plano, tiene las intersecciones 1, 1, 1 que nos dan un índice de Miller (1 1 1).

Si se considera que el plano cristalino pasa por el origen de manera que uno o más cortes se hacencero, el plano ha de ser desplazado a una posición equivalente en la misma celda unitaria de modo



27

que el plano permanezca paralelo al original. Esto es posible porque todos los planos paralelosequidistantes son indicados con los mismos índices de Miller.

Si grupos de planos de redes equivalentes están relacionados por la simetría del sistema cristalino,se llaman familia de planos, y los índices de una familia de planos son encerrados entre llaves. Por ejemplo, los índices de Miller de los planos de la superficie del cubo (100) (010) y (001) se designancolectivamente como una familia con la notación {100}.

Una importante relación sólo para el sistema cúbico es que los índices de una direcciónperpendicular a un plano de un cristal son los mismos que los índices de Miller para ese plano. Porejemplo, la dirección [100] es perpendicular al plano cristalino (100).

Dirección cristalográfica: vector que une dos puntos de la red cristalina.- Procedimiento para determinación de los índices de Miller de una dirección cristalográfica:- Trasladar el “vector dirección” de manera que pase por el origen del sistema de coordenadas.- Determinar la proyección del vector en cada uno de los tres ejes coordenados. Esas proyeccionesdeben ser medidas en términos de los parámetros de red (a,b,c)- Multiplicar o dividir esos tres números por un factor común, de tal forma tal que los tres númerosresultantes sean los menores enteros posibles.- Representar la dirección escribiendo los tres números entre corchetes: [u v w].

Algunas propiedades de los materiales están directamente relacionadas con los planos ydirecciones cristalográficas

• Propiedades ópticas• Adsorción y reactividad• Tensión superficial• Dislocaciones y comportamiento plástico



SISTUn siplanoEl MecristalLos c

con tr En otr En loel deondulplanomodelsobresiste

MAS DE Dtema de da lo largo dcanismo dinas adyaceistales FC

s direccionas estructumetales Blizamientoda se deb{211} y {3

o de esferael plano bas de desli

ESLIZAMIEslizamientol cual se pr deslizami

ntes, una reposeen 12

es <110> eas de cristC las línea

se producee aparente1} . En crisdura. Para

asal, <112amiento pr

NTOes la comb

oduce el dento puedespecto a lasistemas d

cada una.les metálics de desliz

predominente a de

ales HCP r los metales>(0001), mferidos son

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s, los sistemiento tienntementeslizamientoales, la relc/a > 1.63

ientras qulos otros d

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omo el mos de algúnnto debido

mas de deen una apan los sistesimultáneo

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s.

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imiento paplano (o plaa que tiene

lizamientoriencia ondumas {110}sobre loses igual al

a preferencllos metale

n que se h

ralelo de dnos).n cuatro gr

ienen máslada. En es<111> y lotros dosvalor idealia para el ds con c/a

2

lla sobre e

os regione

pos {111}

variabilidadtos cristale

aparienciistemas de 1.633 deslizamient

< 1.633 lo

l

.

l



29

Tres observaciones generales son de gran importancia:

1. Las direcciones de deslizamiento siempre son en la dirección de empaquetamiento compacto.Existen excepciones, por ejemplo, mercurio sólido.

2. El deslizamiento ocurre usualmente sobre la mayoría de los planos compactos. Estaobservación está relacionada con el hecho de que los planos empaquetados más densamentetambién son el grupo de planos (h k l) ocupados que tienen el espaciamiento más amplio.

3. El deslizamiento se produce primero sobre el sistema de deslizamiento que tiene el mayoresfuerzo de corte a lo largo de su dirección de deslizamiento.

ANÁLISIS METALOGRÁFICOUn material metálico examinado al nivel de Microscopía óptica menor de 5000aumentos, no es un medio continuo sino un ensamblado de compuestos químicos,de tipo iónico, y fases, soluciones sólidas metálicas, que se asemeja a unempedrado rústico de sillería.Puede definirse la Metalografía como la técnica que revela la organización espacialde fases y compuestos que conforman un material metálico.

A partir de su propia definición, la Metalografía puede resolver:a) Los diversos compuestos y fases.b) Las diferentes formas y tamaños que adoptan en la estructura.c) Las diversas configuraciones entre las fases y compuestos.

El campo de aplicación de la Metalografía es amplísimo. No sólo es herramientabásica requerida para la caracterización de los metales y aleaciones sino tambiénlo es para materiales compuestos de matriz metálica o de fibras metálicas; asícomo en los materiales cerámicos, compuestos o no.Los ensayos metalográficos requieren la ejecución de las etapas siguientes:a) Selección de la muestra.b) Preparación de las probetas.c) Observación de las probetas.

d) Tratamiento de la información.



30

Cortadora de muestras.

La muestra debe seleccionarse de la zona de la pieza quenecesita eximirse y en la orientación apropiada. Es decir, si elflujo de grano o la distorsión es importante, puede ser queuna sección transversal de la parte no muestre granosalargados; únicamente una tajada paralela a la dirección delaminado revelaría adecuadamente los granos alargados

debido al laminado. Algunas veces se requiere más de unamuestra. Usualmente, una soldadura se examina por mediode una sección transversal.La probeta puede tener cualquier forma y dimensionesequivalentes a un paralelepídedo de 5 a 15 mm de lado.

Los materiales blandos (de dureza menores a 35 Rc) puedenseccionarse por aserrado, pero los materiales más durosdeben cortarse con un disco abrasivo. Las sierras de cortemetalúrgico con hojas abrasivas y flujo de refrigerante son lasherramientas que se usan para este propósito. La muestra nodebe sobrecalentarse, no importa si es dura o blanda. Las

estructuras de grano pueden alterarse con una altatemperatura de corte.

Encapsulado.-- Muestras pequeñas o de forma incomoda deben montarse dealguna manera para facilitar el pulido intermedio y final. Alambres, varillaspequeños, muestras de hoja metálica, secciones delgadas, etc. Deben montarseen un material adecuado.

A menudo, se utiliza los plásticos termofijos conformándolos con calor y presiónalrededor de la muestra. La resina termofija que más se emplea para montar muestras es la baquelita.

Pulido de la muestra.-- Los granos y otras características de los metales no pueden verse al menosque la muestra se desbaste y se pula para eliminar las ralladuras. Se utilizan diferentes métodos depulido tales como el electrolítico, el rotatorio o el de vibración. El procedimiento más común consisteen desbastar primero la superficie de la muestra en una lijadora de banda y luego a mano con papelabrasivo de varios grados, desde el número de partícula de 240 hasta de 600.

Equipo de desbaste con disco abrasivo, b) Equipo de pulido semiautomático con abrasivos

Pulido fino.-- El tiempo utilizado y el éxito del pulido fino dependen en mucho delcuidado puesto durante los pasos de pulido previo. La última aproximación a unasuperficie plana libre de ralladuras se obtiene mediante una rueda giratoriahúmeda cubierta con un paño especial cargado con partículas abrasivas



31

cuidadosamente seleccionadas en su tamaño. Existe gran posibilidad de abrasivospara efectuar el último pulido. En tanto que muchos harán un trabajo satisfactorioparece haber preferencia por la forma gama del óxido de aluminio para pulir materiales ferrosos y de los basados en cobre, y óxido de cerio para pulir aluminio,magnesio y sus aleaciones. Otros abrasivos para pulido final que se emplean a

menudo son la pasta de diamante, óxido de cromo y óxido de magnesio.La selección de un paño para pulir depende del material que vaya a pulirse y elpropósito del estudio metalográfico. Se pueden encontrar paños de lanilla o pelillovariable, desde aquellos que no tienen pelillo (como la seda) hasta aquellos depelillo intermedio (como paño de ancho, paño de billar y lonilla) además deaquellos de pelillo profundo (como el terciopelo). También se pueden encontrar paños sintéticos para pulir con fines de pulido general, de los cuales el micro pañoes de los que se utilizan más ampliamente. Una muestra pulida en forma decuadro mostrará únicamente las inclusiones no metálicas; además, estará libre deralladuras.

Las probetas deben ser limpiadas después de cada paso. El método másempleado es mantener la probeta bajo un chorro de agua y frotarla con unalgodón. Al final, para limpieza la muestra se enjuaga con un chorrito de alcohol yse seca rápidamente bajo aire caliente (secadora de pelo).

ATAQUE QUÍMICO DE LA MUESTRA.--El propósito del ataque químico es hacer visibles las características estructuralesdel metal o aleación. El proceso debe ser tal que queden claramente diferenciadaslas partes de la micro estructura. Esto se logra mediante un reactivo apropiado quesomete a la superficie pulida a una acción química. Los reactivos que se utilizanconsisten en ácidos orgánicos o inorgánicos y el álcalis disueltos en alcohol, agua

u otros solventes. En la tabla que se muestra a continuación se observan losreactivos más comunes.Las muestras pueden ahora atacarse durante el tiempo necesario sumergiéndolasboca abajo en una solución contenida en una caja de Petri. Un método opcionalconsiste en aplicar el reactivo con un gotero para ojos. Si el tiempo de ataque esdemasiado corto, la muestra quedará subatacada y los límites de grano y otrasconfiguraciones se verán desvanecidos e indistintos cuando se observen en elmicroscopio. Si el tiempo de ataque es demasiado largo, la muestra se sobreatacará y quedará muy obscura, mostrando colores no usuales. El tiempo deataque debe controlarse muy cuidadosamente.La acción del ataque se detiene al colocar la muestra bajo una corriente de agua.Límpiese la muestra con alcohol y utilice una secadora de pelo para terminar de

secarla. Cuídese de no frotar la muestra pulida y atacada con alguna tela o con losdedos, porque esto altera la condición superficial del metal.



32

EL MICROSCOPIO ÓPTICO METALÚRGICOEn comparación con uno de tipo biológico, el microscopio empleado habitualmente paramateriales difiere en la manera en que la muestra es iluminada. Como una muestrametalográfica es opaca a la luz, la misma debe ser iluminada por luz reflejada. Como seobserva en la figura, un haz de luz horizontal, de alguna fuente de luz, es reflejado por mediode un reflector de vidrio plano, hacia abajo a través del objetivo del microscopio sobre lasuperficie de la muestra. Un poco de esta luz incidente reflejada desde la superficie de lamuestra se amplificará al pasar a través del sistema inferior de lentes, el objetivo, y continuaráhacia arriba a través del reflector de vidrio plano; luego, una vez más lo amplificará el sistemasuperior de lentes, el ocular.

Microscopio metalúrgico con el trazado del haz luminoso a través del sistema óptico.



DEFvariosmecáingeni

corrosLas i· Def · Def · Def Tambiextrañ DEFEVACátomopertur

reordátomodivacLas vimpor tempeSon l

Las Vtempevacan INSTuna pGenepuestque s

IMPUreemorigin

ECTOStipos de iicas y tam

eril tal co

ión.perfeccionctos puntuctos linealctos de doén deben inas.

CTOS PUNNCIAS.- Cque se enc

baciones lo

namientoss. Las vacantes o trivacantes pueante en laraturas dons imperfecc

acancias sratura o ptes crece e

RSTICIALsición que

almente esque normsitúa. Con

EZAS ENlazado por l y en ese

RISTALIperfeccion

bién influyo la capa

s se clasificles o de dis o de unadimension

cluirse los

TUALESnstituye elontraba encales dura

atómicos entes de nocantes.den trasladigración o

de la moviliiones más

presentanr irradiaciponencialm

S.- Algunanormalmente tipo de dlmente el á

secuenteme

SÓLIDOSun átomocaso los át

NOS.- Res y defectn en algunidad de fo

an según sensión cer imensión llsefectos ma

defecto punesa posicióte el creci

n el cristalequilibrio tie

rse cambiaifusión de lad de los áomunes en

por una sn con rápiente con la

veces, une no está ofecto introdtomo es sunte la form

(SUSTITUiferente. Elmos alrede

ealmente nos, que af as propiedrmar aleaci

geometría

amados ta

roscópicos

tual más si. Puede pr miento de

ya formadnen tenden

ndo su posios átomostomos es mlos cristale

lidificacióndo movimitemperatur

átomo extr upada formuce relativatancialmención de est

IÓN).- Estátomo sus

dor están a

existen crictan a muades de loones en fr

y forma así

bién disloc

tales como

ple. Es unducirse dur los cristale

como cocia a agrup

ción con sun el estadoayor.. Se dan h

defectuosa,nto de pa, directa, y

se insertaando un demente grante más grae defecto n

e defectoituyente pucompresió

stales perfehas de su

s materialeío, la cond

:

ciones

fisuras, por

hueco creaante la solis. También

secuenciarse forman

vecinos. Esólido, sob

sta una por

, pero tambrtículas nucon la fuerz

dentro de lfecto “Defedes distorside que laes muy pr

e introducede ser má

ó puede s

ctos sino qpropiedada nivel d

uctividad el

os y las incl

do por la pificación popuede pr

de la movildo clusters,

ste procesoe todo a alt

cada 1000

ién por eleleares. El

a de enlace

estructurato intersticines en lososición intebable.

cuando us grande qer más peq

3

e contienees físicase aplicacióéctrica y l

usiones

rdida de ur ducirse po

lidad de loque forma

ess

átomos.

ación de lnúmero d

, inversa.

de la red el”.alrededorersticial en l

n átomo eue el átomueño que el



átomoprese

DepeTemp Los d1.- Sulos átHume- Los- Las- Lascomp- DebUn ej 2.- IntorigininterstConsser sumuchy el himás d

original ytarse com

diendo de lratura, se f

fectos puntstitución: Amos que c

-Rothery):adios atómistructuraselectronegestosn tener lamplo de sol

ersticial: Aql. En la micios son pcuentemenstancialmemenos co

erro. En unel 2%.

en este cauna impur

a clase de iormará en

uales de imuí el solutonstituyen el

cos no difieristalinas d

atividades

isma valenlución sólid

uí los átomayoría de lqueños.te los diámte más peqún. Un ejesolución s

so los átoza o como

pureza qul cristal una

purezas deo las impusoluto y el

ran más deleben ser laeben ser

ciaen metale

s de las imos material

tros de losueñas quemplo de estólida de est

os circundna adición

se halle eSOLUCIÓ

tro de las srezas reemsolvente cu

15%mismas

similares y

lo constitu

purezas llees metálico

átomos quelos del mate tipo de ios dos elem

antes estar deliberada

el cristal,SÓLIDA.

oluciones slazan a át

mplen los si

que de

en el Cobr

an los vacís el empa

constituyerial originalpureza por entos, el c

án a tensien una alea

e su conce

lidas puedmos originguientes re

tra maner

y el Níquel

os o interstiuetamiento

las impure, razón por sustituciónrbón puede

n. Este deción.

ntración y d

n generarsles. Esto suerimiento

se forma

cios dentroatómico e

zas interstila cual estelo constituysustituir al

3

fecto pued

la

por:da cuand(Reglas d

rían nuevo

del materias alto y lo

iales debedefecto e

n el carbóhierro en n

l



DEFEcuandvacan

DEFEmante

DEFla redpor d Haycombi

DISLdentr Los ápáginestánverticcon la

CTO FRENo un ion salcia.

CTO SCHner la neutr

CTOS DEcentrada eformación

os tipos dnación de a

CACIÓNde la red.omos por , en el pupor debajoles de losdistancia al

KEL.- Es uta de un pu

TTKY.- Ealidad, deb

LINEA (DIn torno a ulástica, por

e dislocacimbas, deno

E BORDELos átomosncima de lto donde tse encuen

tomos mássemiplano

na imperfento normal

un par dn perderse

SLOCACIa línea. Secondensaci

nes, lasminada disl

CUÑA.-a lado y lalínea de d

rmina el stran apartacercanos dinsertado.

ción combientro de la

e vacanciade la red ta

NES).- crean dura

ón de vacan

e cuña ycación me

e crea por do del semislocación,miplano indos. Estol extra se

inada Vacred a un sit

en un mnto un catió

on defectonte la solidites.

las helicoicla

inserción diplano inser que se encertado, see refleja eiplano. La

ncia – Def io interstici

aterial conn como un

s que dan lificación de

ales. Tam

un semipltado se encuentra perpencuentrann la leve cagnitud de

ecto interstl dejando e

enlaces iónión.

gar a unalos sólidos

ién puede

no adicionuentran disendicular alcomprimidurvatura desta distor

3

icial. Ocurr ntonces un

nicos. Par

istorsión dcristalinos

darse un

l de átomotorsionadosplano de ls y los qulos plano

ión decrec

.



La diDESL DISL

esfue

DISLanterimantimixtasencill

stancia deIZAMIENT

CACIÓN

zo de cizall

CACIONEres. Su vene una ori

es difícil dea.

desplazao vector d

ELICOIDA

dura en un

MIXTAS.tor de Bur ntación fija

visualizar, p

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O DE TO

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Con frecuers no esen el esp

ero el vecto

cación de blos átoms perpendi

RNILLO.-

cto que ha

islocación h

encia los ci perpendiccio. La estr de Burger

rde o cuñas en torn

cular a la lín

sta disloca

sido separa

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ristales exular ni par uctura atós proporcio

o a unaea de dislo

ción se for

do por un pl

iben mezcllelo a la línica local ea una desc

dislocacióación de cu

a cuando

ano cortant

a de las dea de dislo

torno a laripción conv

3

se llamña.

e aplica u

islocacionecación, per

dislocacióeniente y



37

SIGNIFICADO DE LAS DISLOCACIONES.- Aunque los deslizamientos o desplazamientosatómicos pueden ocurrir en cerámicos y polímeros, estos procesos son particularmente útiles paraentender el comportamiento mecánico de los metales. Primero que todo, el deslizamiento atómicoexplica por qué la resistencia de los metales es mucho más baja que el valor teórico predicho de losenlaces metálicos. Cuando los deslizamientos ocurren, solo una pequeña fracción de todos losenlaces metálicos a lo largo de la interfase necesita ser roto y la fuerza requerida para deformar el

metal es pequeña.Segundo, los deslizamientos proveen ductilidad en los metales. Si no estuvieran presentes lasdislocaciones, una barra de hierro sería frágil y los metales no podrían ser moldeados por variosprocesos tales como forjado.Tercero, es posible controlar las propiedades mecánicas de un metal o aleación interfiriendo con elmovimiento de las dislocaciones. Un obstáculo introducido dentro del cristal evita que unadislocación se deslice a menos de que se aplique una fuerza muy grande.Es posible encontrar un gran número de dislocaciones en los materiales. La densidad de lasdislocaciones o longitud total de las dislocaciones por unidad de volumen, se usa generalmentepara representar la cantidad de dislocaciones presentes.Todos los materiales cristalinos poseen muchas dislocaciones que se forman durante lasolidificación, o también por medio de trabajo en frío y además como consecuencia de esfuerzos

térmicos producidos por enfriamientos muy rápidos.La importancia de las dislocaciones para el ingeniero es que las dislocaciones en los metalesinteractúan como medio primario en las deformaciones y en los endurecimientos. Cuando losmetales se deforman por medio de movimientos en las dislocaciones, entre más barreras encuentrela propagación del movimiento, más resistente será el material.Las deformaciones por movimiento de las dislocaciones son de las características de los metalesmás útiles para el ingeniero. Muchos metales pueden resistir importantes deformaciones plásticasantes de la falla.

Las propiedades de los materiales pueden modificarse favorablemente, manipulando losdefectos de su estructura cristalina:1.- Endurecimiento por deformación (aumento de dislocaciones)

2.- Endurecimiento por solución sólida (átomos sustitucionales e intersticiales)3.- Endurecimiento por tamaño de grano (modificando las fronteras por velocidad deenfriamiento)

Velocidad de Difusión: Velocidad a la cual se difunden los átomos en un material que se mide enun flujo "J", donde "J" determina el flujo neto de átomos que pasa a través de un plano en un tiempodeterminado.

∆

∆

Siendo:



38

J = flujo de átomos = at / cm² sgD = Coeficiente de difusión = cm² / s ∆ C = Gradiente de concentración = at / cm³ cm ∆ X

II. PROPIEDADES MECÁNICAS, TÉRMICAS Y ELÉCTRICAS

Empezamos afirmando que los Metales son aproximadamente:

1. CONTÍNUOS2. HOMOGÉNEOS3. ISOTRÓPICOS4. ELÁSTICOS

5. LINEALES

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES.- En ingeniería se necesita saber cómoresponden los materiales sólidos a fuerzas externas como la tensión, la compresión, la torsión, laflexión o al corte. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas o cargas, con una deformaciónelástica (en la que el material vuelve a su tamaño y forma originales cuando se elimina la fuerzaexterna), una deformación permanente o finalmente, una fractura. Los efectos de una fuerzaexterna dependientes del tiempo y temperatura es la plastodeformación (creep).

Los mejores datos de los materiales se obtendrían a partir de pruebas destructivas o no, bajocargas en servicio real, pero como esto sólo se puede hacer en contadas ocasiones, entonces elIngeniero depende de las pruebas y ensayos estandarizados por ASTM, como es el ensayo a

Tensión obtenido en la Máquina Universal que además es el más sencillo de obtener.

Esta prueba nos define Módulo de Elasticidad. Esfuerzo de Fluencia, Resistencia Máxima a laTensión, Porcentaje de alargamiento y los datos de Compresión, que aunque más complejos,también se pueden obtener.También se realizan pruebas mecánicas de:

Dureza ( Brinell, Rockwell, Vickers, Shore, etc.) Tensión



39

Torsión Flexión Impacto (Charpy e Izod ) Fatiga (viga rotatoria) Tenacidad a la fractura Dilatación y conductividad térmica Efectos de la temperatura en la resistencia mecánica Maquinabilidad Templabilidad

Para los Metales en particular, tenemos otra distinción:Dúctiles y Frágiles, y vemos que por definición:

son Frágiles< con un 5% de alargamiento< son Dúctiles

DUREZADefinición: " Es la capacidad para resistir una deformación permanente por compresión", o"La mayor o menor resistencia que un cuerpo opone a ser rayado o penetrado por otro".

ENSAYOS DE PENETRACIÓN:Define la dureza como la resistencia a la penetración o resistencia a la deformación plástica queopone un material a ser presionado por un penetrador determinado y bajo la acción de cargaspreestablecidas.



GRÁF

a) Líde pr relaciHook

ICA ESFU

ite de proporcionalidn de propo. Cabe res

RZO DEFO

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RESISRMACIÓN.

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ENCIA A- Puntos cr

rva que vae recta reción y la def ormación d

A TENSIÓíticos

desde el oritilíneo, deormación eeja de ser p

N

gen O hastdonde seunciada en

roporcional

el punto lleduce la tel año 167

a la tensión.

4

mado límitn conocidpor Rober

.



43

b) Limite de elasticidad o limite elástico: Es la tensión más allá del cual el material no recuperatotalmente su forma original al ser descargado, sino que queda con una deformación residualllamada deformación permanente.c) Punto de fluencia o cedencia: Es aquel donde en el aparece un considerable alargamiento ofluencia del material sin el correspondiente aumento de carga que, incluso, puede disminuirmientras dura la fluencia. Sin embargo, el fenómeno de la fluencia es característico del acero al

carbono, mientras que hay otros tipos de aceros, aleaciones y otros metales y materiales diversos,en los que no manifiesta.d) Esfuerzo máximo o carga última: Es la máxima ordenada en la curva esfuerzo-deformación.e) Esfuerzo o carga de Fractura: Verdadero esfuerzo generado en un material durante la rotura.

Tensile test (Prueba de tension), determines the strength of the material when subjected to a simplestretching operation. Typically, standard dimension test samples are pulled slowly at a uniform ratein a testing machine while the strain is defined as :

Engineering Strain (deformación unitaria)= Change in Length / Original LengthThe engineering stress (esfuerzo)is defined as:

Engineering Stress = Applied Force / Original AreaSlide 1 shows the stress-strain diagram of a ductile material where the linear portion of the graph

indicates elastic deformation.

Slide 1-Stress -Strain Diagram Slide 2-Fracture of a Flat Tensile Test SpecimenModulus of Elasticity: The initial slope of the curve, related directly to the strength of the atomic

bonds. This modulus indictes the stiffness (rigidez) of the material. (Modulus Elasticity is alsoknown as Young's Modulus)

Modulus of Elasticity = E = Change in Stress/ Change in StrainTensile Strength: The maximum stress applied to the specimen. Tensile strength is also known asUltimate Strength (carga última). (The highest point on the stress-strain diagram)

Slide 3- Modulus of Elasticity Slide 4-Tensile Strength

Ductility: The total elongation of the specimen due to plastic deformation, neglecting the elasticstretching.



44

Toughness: The total area under the curve, which indicates the energy absorbed by the specimenin the process of breaking.

Slide 5-Ductility Slide 6-Toughness

Extensometer : The instrument that measures the elongation of a material while applying tension.

Slide 7-Tensile Test Machine Slide 8-Extensometer

Slide 9-Measurement of Elongation Slide 10-Comparison of Breaks



45

Slide 1 Slide 2

Probeta cilíndrica ASTM normalizada

Para prueba de Tensión

Slide 3

Slide 4 Slide 5



Sl

Slide

ide 6

7

Fract

Slide 8

ra dúctil

4



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Para tmism

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odos los ac, pero cam

ale la penaera la varia

o tienen biormación d.

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ue la gráfica transvers

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, compens

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a analizadal para calcu

los demásluencia ó dl 0.2% y se

ción o des

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aceros y ecedencia,

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de elasticidtal y el de f

como de Inrzo.

otros mateste se detomo punto

.

d es práctiractura.

eniería, po

4

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s se midenión con res

pre que unin embargn se produrelación c

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para el aoducen endinales. Lanto lateral.

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efectúa somordazas,la otra, m

e torsión.

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por el ángecto a otra

cuerpo se s, siempre

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ástico de es- deformaci

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bre probetacuya dist

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forma y adcon relacióamiento o

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omete a laue se prodaciones latn las defor

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uiere confia otra S1

igina tensi

de torsión,unidad de

acción de ucen defor rales. Lasmaciones a

relación e

isson, quieniales está croximadamtidos a esfuresenta cumayoría d

n circular ovariarse.

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uración dey cualquier nes tange

entendiéndistancia, es

a fuerza, saciones eneformacion

xiales; mie

constante:

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tubular, quUna de lae torsión

equilibrio.fibra compr ciales en l

ose por talto es θ = ∆

4

e deformar la direccióes lateraletras que e

te conceptentre 0.25 Aunque laralmente nide que s.

e se sujetas mordazat creciente

ndida entr as diversa

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,

l



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d.—

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les que tamendiendo dlo han dem

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más lenta l

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4

e llegar ao se estávelocidad

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ón la tensióio de la roncias entinuidadesos de secciurecimient

El procespreexistenmaquinadEl procesde la grietplásticas

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rtante porquaturaleza fr ormación pticos.encontrad

”, cuando sn a ello, s

tructura, enpara defo

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que al llede la fisuran podemosos a la supfectos con

n acelera latura por fal materialde las supón, maquin

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se inicia sites en área, etc. Frecuse continúuna conce

ue por el m

principiosde solo un

lamó fatiga,cho tiempo

e comprenágil aun culástica ante

una repuesomete a

e puede acforma análrmacionesrepetidas eto, que ap

gar a la sa.decir que lerficie delocidos compropagacióiga puedeebidas arficies quedos incorreesistencia

mpre en pde alto esf

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del siglo XIpoco tiem

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de la fract

sta total alun metal a teptar que loga (igualemonodirecn algunos crecen aún

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s deformacetal, separ

o extrusiónde la griet

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e se conser ro alemán

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ionales pr ristales se gbajo peque

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a hasta la. Wohler id

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e rotura poclicas o vibr or fatiga seireccionesducidas p

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e impurezase cuñeros,útil de la pielos originalas como ma

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za, creandos y forma crcas de pla

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s metálicasctiles, puepor debaj

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uando podación, tratetría, veloc

os partir dclarament

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e ó enduranntalmente.45 sut y prar que a ni

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a, por lo qa s´e0.5su

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ara cargaveles mode

la de fatigacantidad.

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a muchos ado de la car xial s’e=0.ados de es

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ajo. Y por e

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n química,es de esfu

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5

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ut

acero es

atiga de

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rva S-N sno ocurriráos factoreactura andmpoco datan al valo

,



52

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS.—

A esta Tabla, podemos agregar las Pruebas de Corrientes de Eddy, las de Emisión acústica, y lasinfrarrojas, por lo menos.Las principales aplicaciones de las PND las encontramos en:

Detección de discontinuidades (internas y superficiales). Determinación de composición química. Detección de fugas. Medición de espesores y monitoreo de corrosión. Adherencia entre materiales. Inspección de uniones soldadas.

ULTRASONIDO.-- El método de Ultrasonido se basa en la generación, propagación y detección deondas elásticas (sonido) a través de los materiales.

Este sensor, contiene un elemento piezo-eléctrico, cuya función es convertir pulsoseléctricos en pequeños movimientos o vibraciones, las cuales a su vez generan sonido, conuna frecuencia en el rango de los megahertz (inaudible al oído humano).

El sonido o las vibraciones, en forma de ondas elásticas, se propaga a través del materialhasta que pierde por completo su intensidad ó hasta que topa con una interfase

Es decir algún otro material tal como el aire o el agua y, como consecuencia, las ondaspueden sufrir reflexión, refracción, distorsión, etc.



54

PRUEBAS ELECTROMAGNÉTICAS.-- Las pruebas electromagnéticas se basan en la medición ocaracterización de uno o más campos magnéticos generados eléctricamente e inducidos en elmaterial de prueba. Distintas condiciones, tales como discontinuidades o diferencias en conductividad eléctrica

pueden ser las causantes de la distorsión o modificación del campo magnético inducido.

La técnica más utilizada en el método electromagnético es la de Corrientes de Eddy. Esta técnica puede ser empleada para identificar una amplia variedad de condiciones

físicas, estructurales y metalúrgicas en materiales metálicos ferro magnéticos y enmateriales no metálicos que sean eléctricamente conductores.

De esta forma, la técnica se emplea principalmente en la detección de discontinuidadessuperficiales.

Sus principales aplicaciones se encuentran en la medición de propiedades tales como : La conductividad eléctrica La permeabilidad magnética El tamaño de grano, dureza, dimensiones físicas, etc. Detectar, traslapes, grietas, porosidades e inclusiones.

RADIOGRAFÍA (RAYOS X).-- Se basa en la capacidad de penetración que caracterizaprincipalmente a los Rayos X y a los Rayos Gama. Con este tipo de radiación es posible irradiar un material y, si este material presenta

cambios internos considerables como para dejar pasar, o bien, retener dicha radiación,entonces es posible determinar la presencia de dichas irregularidades internas, simplementemidiendo o caracterizando la radiación incidente contra la radiación retenida o liberada por el material.

Propiedades de interés de las radiaciones X y • Se propagan en línea recta no siendo desviadas por campos eléctricos ni por campos

magnéticos• Ionizan gases•

Excitan radiación fluorescente en ciertos compuestos químicos.• Sensibilizan emulsiones fotográficas• Dañan los tejidos vivos y no son detectados por nuestros sentidos• Atraviesan todos los materiales incluso los opacos a la radiación luminosa, sufriendo una

absorción o pérdida de energía en relación a los espesores o densidad del materialatravesado.

Comparación de la radiografía a base de rayos X y gamma• El uso de los rayos X está limitado a 9 pulg de espesor de acero, mientras que los rayos

gamma pueden usarse para espesores de hasta 10 pulg.



•

EMISI

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Generalmente, en la técnica de TI se emplea una o más cámaras que proporcionan unaimagen infrarroja (termograma), en cual las áreas calientes se diferencian de las áreas fríaspor diferencias en tonalidades.

http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/Polilibros/P_terminados/procmanuf-p-admon-Malpica/123.htm PROPIEDADES ELECTRICAS.-- Es la propiedad que presentan los cuerpos relacionados con lapresencia o ausencia de elementos portadores de carga eléctrica, estos portadores de carga son: elelectrón, el hueco electrónico y los iones. Y movimiento de estos se produce un efecto llamado“corriente.”

a) Conductividad eléctricaEs el grado de facilidad al paso de portadores de carga y es una propiedad que varía de un materiala otro y depende del mismo y la temperatura a la cual se encuentran, pues se ha encontrado que amedida que la temperatura baja, la conductividad aumenta, siendo este el caso de los materialessuperconductores.

b) Resistividad.La resistencia se define como una cantidad de circuito, esto, es, la característica de oposición a lacorriente de un circuito. Entonces la resistividad de un material se puede definir como la resistencia.

c) Superconductividad.Es el fenómeno donde un material llamado Semiconductor en la que la movilidad de las cargaseléctricas no están buena como en los conductores ni tan mala como los aislantes. Es estapropiedad la que les permite controlar o amplificar los impulsos eléctricos. Algunos de estosmateriales son los cristales de Silicio, Germanio y ciertos compuestos metálicos. Con lossemiconductores se fabrican dispositivos electrónicos, como los transistores, los diodos o cierto tipode celdas fotoeléctricas



57

III. ACEROS

SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE LOS METALESAISI.- (American Iron and Steel Institute), aceros al carbono, de baja aleación e inoxidables.SAE.- (Society of Automotive Engineers), aceros al carbon y aleados.ASME.- (American Society of Mechanical Engineers), hierros colados, aceros, aluminios, cobres,niquel, titanio y circonio, son idénticas o similares a las ASTM.ASTM.- (American Society for Testing and Materials), amplia variedad de Materiales para diferentesaplicaciones.ANSI.- (American National Standards Institute), normas ampliamente aceptadas que cubren a lamayoría de los metales.API.- (American Petroleum Institute), cubre la tubería de acero al carbón de la industria petrolera.Nota: Existe actualmente otra clasificación de aceros unificada elaborada entre ASTM y SAE, en

que usan el prefijo UNS seguido por una letra y un número de 5 dígitos. F para hierro fundido, Gpara aceros al bajo carbono y de baja aleación, K para aceros especiales, S para inoxidables, Tpara aceros de grado herramienta. Entonces por ejemplo un acero SAE 4340 se convierte enUNS G43400.**Del total de los metales procesados a escala mundial, el 90% son de hierro y acero, por lo quetienen gran importancia en la Manufactura. Y además los procesos primitivos para la obtención dehierro se conocen desde el año 1200 A. C.



58

FABRICACIÓN DEL ARRABIO

Se denominan propiamente arrabios, hierro crudo o hierros de primera fusión los que se obtienendirectamente del horno alto en forma de panes o lingotes que, refundidos, dan las fundiciones ohierros de segunda fusión, empleados en coladas, en los que, en general, se introducen correctivosconvenientes. Además de carbono, las fundiciones corrientes contienen: silicio, fósforo, manganesoy azufre. La adición de fósforo en pequeños porcentajes mejoran las características mecánicas,mientras que porcentajes mayores del 0,8% le dan gran resistencia al desgaste (fundicionesfosforosas). El fósforo favorece la colabilidad de la fundición, mejorando su fluidez. El azufreconfiere fragilidad y, por tanto, su contenido ha de ser muy limitado. Se llama fundición especial a laque contiene otros elementos además de los antes mencionados, particularmente níquel, cromo,molibdeno y vanadio. Se denomina fundición hematites a la de primera fusión que tiene menos del0, 1 % de fósforo, un 4% de carbono y carece casi de azufre; por su pureza se emplea para obtener fundiciones especiales.Para la producción de hierro y acero son necesarios cuatro elementos fundamentales:

Mineral de hierro. Coque. Piedra caliza. Aire.

Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y prepararlos antes de que seintroduzcan al sistema en el que se producirá el arrabio.



60

horno, separándose por gravedad de la escoria. Para sangrarlo se rompe el tapón de arcilla situadoen la parte baja del horno. Encima de este orificio, pero debajo de las toberas, hay otro orificio paradrenar la escoria.El aire se insufla por medio de una decena de toberas de bronce situadas radialmente en la partebaja del horno y alimentadas por una batería de compresores. El aire insuflado en el horno seprecalienta de 800° a 900° haciéndolo pasar por recuperadores Cowper, los cuales están

constituidos por cilindros verticales de plancha de 7 mm de diámetro y más de 30 metros de alturallenos de material refractario. Existen 4 Cowper al servicio de cada horno alto; dos de ellos estánatravesados por gases muy calientes, obtenidos de la combustión y que proviene de la boca delpropio horno, hasta que el instante que el material refractario alcanza una temperatura muyelevada; Un tercero, que ya se halla caliente, cede el calor almacenado al aire que los compresoresenvían al alto horno; el cuarto es de reserva. La fase de calentamiento dura de una a dos horas,cuando se apaga la llama, se hace pasar el aire a presión por la estufa. El peso del aire utilizado enel alto horno, supera el peso del total del resto de las materias primas.La escoria, más ligera que el arrabio, se recoge encima de este y sale por orificios practicados enlas paredes del crisol. Cada 3 horas, aproximadamente, se extrae el arrabio por unos orificiossituados debajo de los anteriores..

La temperatura en la boca del horno es de tan solo 200° C, y aumenta conforme desciendealcanzando los 1200°C en el vientre y los 1800°C en el crisol. La reacción entre el CO y el mineraltiene lugar a 400°C. Llegando a 900°C se inicia la fusión del mineral y el carbón comienza adisolverse en el hierro, hasta que la proporción alcanza el 3.5 o 4.5 % en la parte inferior del horno.En este parte se completa la reducción del óxido de hierro en contacto con el coque incandescente,y la ganga reacciona con el fundente para formar la escoria, la cual, al flotar sobre el arrabio, loprotege de la acción oxidante del aire insuflado a poca distancia por encima del baño. Un hornoalto funciona ininterrumpidamente, día y noche, hasta que, al cabo de un tiempo, que oscila entre



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Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente 3 hrs y 50000 kWh de potencia eléctrica.También en estos se inyecta oxígeno puro por una lanza. Los hornos eléctricos generalmente funcionan con 3 electrodos de grafito, que pueden llegar amedir 700 mm de diámetro y longitudes de hasta 12 m, aun cuando hay bifásicos. Es común quetrabajen a 40 v y con una corriente de 12000 A.Para la carga del horno, se retira la tapa con los electrodos por medio de grúas viajeras.

Estos hornos se han popularizado en industrias medianas y pequeñas como para fabricar varillacorrugada, alambrón, aleaciones especiales, etc.

DESOXIDACIÓN.- Al verter el acero de cucharones a lingoteras, aparecen cantidades de gases,que después forman sopladuras de CO, CO2, H o N, en el acero, obteniendo así el aceroefervescente o agrio, que se utiliza en aceros de bajo C, para laminados en frío automotrices y paralínea blanca, o para embutidos.Para eliminar completamente las sopladuras, se agrega Aluminio y ferromanganeso, ó ferrosiliciodesde el horno y se obtiene el acero calmado o apagado (kill iron) de mejores característicasmecánicas que los efervescentes.Como el acero calmado es caro, se puede agregar ferromanganeso en el horno y ferrosilicio en elcucharón o caldero y algo de Aluminio en el lingote, obteniendo el acero semicalmado, parcialmente

desoxidado, que después se puede bordear cortando con soplete.También es común actualmente la desgasificación en vacío.

LINGOTES Y COLADA CONTÍNUA.- Para obtener los diferentes productos de la industriametalmecánica, se necesita conformar al acero en placas, láminas, barras, tubos y diferentesperfiles estructurales, que se obtienen por el proceso de laminado, que es básicamente, pasar elacero que se alimenta de lingotes calentados o de la colada continua por una serie de rodillos queal presionar al metal, le dan su forma característica. Si deseamos obtener productos planos, separte de planchones y de palanquillas para soleras, cuadrados o redondos.Los lingotes (prismas o cilindros con un extremo menor que el otro) o lupias (lingotes de grantamaño con secciones rectangulares) pueden tener desde 25 kg hasta varias toneladas, tododependerá de para qué se van a utilizar y para con qué tipo de rodillos se van a procesar.

Colada continua.- Cuando se requiere un material de sección constante y en grandes cantidades sepuede utilizar el método de la colada continua, el cual consiste en colocar un molde con la formaque se requiere debajo de un crisol, el que con una válvula puede ir dosificando material fundido almolde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, que está enfriado por un sistema deagua, al pasar el material fundido por el molde frío se convierte en pastoso y adquiere la forma delmolde. Posteriormente el metal se conforma con una serie de rodillos que al mismo tiempo loarrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material en forma de planchónó bilet y con la longitud adecuada el material se corta y almacena. Por este medio se pueden



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ACEROS.- En general, el acero es una aleación de fierro y carbono a la que suelen añadirse otroselementos. Los distintos tipos de acero contienen entre el 0,03% y el 1.7% de carbono en peso; conun contenido máximo de 1.65% de Mn, 0.60% de Si, y algo de P y S.

CLASIFICACIONES SAE DE ACEROSClasificación del acero .- En USA hay varias asociaciones que son las que clasifican el acero; lasmás utilizadas es la AISI/ SAE que utiliza 4 dígitos, Primer dígito. Es un número con el que se indicael elemento predominante de aleación.1= carbón, 2= níquel, 3= níquel cromo, 4= molibdeno, 5= cromo, 6= cromo-vanadio, 8= triplealeación, y el 9= silicio-magnesio.El segundo dígito, es un número que indica el porcentaje aproximado en peso del elemento dealeación, señalado en el primer dígito. Por ejemplo un acero 2540, indica que tiene aleación de

níquel y que esta es del 5%.El tercer y cuarto dígito indica el contenido de carbón en 0.01%

Las prácticas de desoxidación y el proceso de fabricación del acero, tienen un efecto sobre suspropiedades. Pero las variaciones en el contenido de C, son determinantes. Al aumentar elcontenido de C se aumenta la resistencia y la dureza de los aceros.Más del 90% del tonelaje total de los aceros que encontramos en componentes de máquinas y enla industria en general, son aceros simples al carbono. Entre los productos fabricados con aceros alcarbón figuran Maquinaria en general y sus componentes, carrocerías de automóvil, la mayor partede las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, soportería y hasta pasadores parael pelo.

*Comúnmente los aceros al carbón se agrupan según su contenido de C; se habla de aceros debajo C, con hasta un 0.30% C y 0.4% Mn, son fáciles de estirar, troquelar y embutir y también demaquinar y soldar por lo que son muy utilizados, la mayoría como láminas o tiras, como CR yrecocido. Se usan en carrocerías, línea blanca y alambres. En general no aceptan tratamientostérmicos. Como estructurales pueden llegar a 0.3% C y a 1.5% Mn y como perfiles o placas sepuede usar en forjas, tubos sin costura y calderas.*De medio C de 0.35 a 0.55%, y de 0.6 a 1.65% Mn. Se usan ampliamente en piezas forjadas ymecanizadas como flechas, rieles, coples y cigüeñales, que requieran mayor resistencia mecánica,



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en general se surte rolado en caliente con condiciones satisfactorias de ductilidad y maquinabilidad,y generalmente van a tener un ulterior tratamiento térmico.*Los aceros de alto C van de 0.60 a 0.95%, lo que les da excelentes propiedades al desgaste ópara filos cortantes. Usado en herramientas sencillas de corte (buriles, brocas, machetes),formones, resortes y todo tipo de equipo agrícola. Estos aceros prácticamente se utilizan siemprecon tratamiento térmico.

Le llaman acero dulce (término español), a todo aquel que ha sido laminado, estirado o procesadoen frío en su fabricación. En general se habla de aceros de muy bajo contenido de C, pero puedeser simple o aleado.

Aceros HR se surten en placa, en barra o en perfil, y se reciben como sale del laminado, torcidos,traen toda la cascarilla del decarburado y no son exactos dimensionalmente.

CR son las barras que se estiran en frío en el acabado (a través de dados) y por tanto además deque vienen a la medida nominal, traen un acabado pulido. Por el estirado se le aumentaaparentemente la resistencia.

Aceros al carbono10XX donde XX es el contenido de C

Los demás elementos presentes se muestran en porcentajes de aleación:P máx = 0,04%S máx = 0,05%Mn = 0,30—0,60% para aceros de bajo carbono (<0.30%C)

0,60—0,90% para aceros de alto carbono (>0,60%C) y aceros al C para cementación.



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1- Aceros de muy bajo % de carbono (desde SAE 1005 a 1015)Se seleccionan para piezas cuyo requisito primario es el conformado en frío.Los aceros no calmados se utilizan para embutidos profundos por sus buenas cualidades deconformado y acabado superficial. Los calmados se requieren cuando se necesita forjarlos o conalgún tratamiento térmico.Son adecuados para todo tipo de soldaduras. Su maquinabilidad se mejora mediante el estirado

en frío. Son susceptibles al crecimiento del grano, y a fragilidad y rugosidad superficial si despuésdel formado en frío se los calienta por encima de 600ºC.

2- Aceros de bajo % de carbono (desde SAE 1016 a 1030)Este grupo tiene mayor resistencia y dureza, pero disminuye su deformabilidad. Son loscomúnmente llamados aceros para cementado. Los calmados se utilizan para forjas. Su respuestaa los tratamientos térmicos depende del % de C y Mn; los de mayor contenido tienen mayorrespuesta de núcleo. Los de más alto % de Mn, se endurecen más convenientemente en el núcleoy en la capa.Son aptos para todo tipo de soldaduras. La maquinabilidad de estos aceros mejora con el forjado onormalizado, y disminuye con el recocido.

3- Aceros de medio % de carbono (desde SAE 1035 a 1053)Estos aceros se prefieren para usos donde se necesiten propiedades mecánicas más elevadas ygeneralmente llevan tratamiento térmico para endurecimiento.Se utilizan en una amplia variedad de piezas sometidas a cargas dinámicas. El contenido de C yMn, depende de una serie de factores. Por ejemplo, cuando se desea incrementar las propiedadesmecánicas, la sección o la templabilidad, normalmente se incrementa el % de C, de Mn o deambos.Los de menor % de carbono se utilizan para piezas conformadas en frío, aunque los estampados seencuentran limitados a conformados o dobleces suaves, y generalmente llevan un recocido onormalizado previo.Todos estos aceros se pueden aplicar para fabricar piezas forjadas y su selección depende deltamaño y propiedades mecánicas después del tratamiento térmico. Los de mayor % de C, deben

ser normalizados después de forjados para mejorar su maquinabilidad.Son también ampliamente usados para piezas maquinadas, partiendo de barras laminadas.Dependiendo del nivel de propiedades necesarias, pueden ser o no tratadas térmicamente.Pueden soldarse pero deben tenerse precauciones especiales para evitar fisuras debido al rápidocalentamiento y enfriamiento.

4- Aceros de alto % de carbono (desde SAE 1055 a 1095)Se usan en aplicaciones en las que es necesario incrementar la resistencia al desgaste y altasdurezas que no pueden lograrse con aceros de menor contenido de C.En general no se utilizan trabajados en frío, salvo conformados o enrollado para resortes.Todas las piezas se tratan térmicamente antes de usarlas, debiéndose tener especial cuidado enestos procesos para evitar distorsiones y fisuras.

ACEROS FREE CUTTING O DE FÁCIL MAQUINADO.- Para disminuir costos, facilitando elmaquinado, se adicionan a los aceros al C, distintos % Mn, y elementos como el azufre (S),fósforo (P) y plomo (Pb). Esto significa un sacrificio en las propiedades de deformado en frío,soldabilidad y forjabilidad, aunque el plomo tiene poco efecto en estas características.Son aceros efervescentes de bajo % de carbono, con excelentes condiciones de maquinado.Tienen el mayor contenido de azufre; los 1200 incorporan el fósforo y los L contienen plomo.Estos tres elementos influyen por diferentes razones, en promover la rotura de la viruta durante elcorte con la consiguiente disminución en el desgaste de la herramienta.



70

Cuando se los cementa, para lograr una mejor respuesta al tratamiento, deben estar calmados.

Aceros de fácil maquinado resulfurados 11XXAceros de fácil maquinabilidad refosforados 12XX

El acero B1112 con contenido max. de 0.13% de C, de 0.70 a 1.00% de Mn, de 0.07 a 0.12% de P

y de 0.16 a 0.23% de S. Con 163 HB. Este acero se considera la referencia o la base con el 100%de maquinabilidad. La facilidad de maquinado de todos los metales se compara con respecto aeste.

El acero 12L14 con contenido max. de 0.15% de C, más de 0.40% en Si, de 0.85 a1.15% de Mn,de 0.04 a 0.09% de P, de 0.26 a 0.35% de S y con 0.15 a 0.35% de Pb, que se entrega con unadureza de max. 200 BHN. Este es tal vez el acero free cutting más utilizado.

ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA (HSLA) .- Esta familia de aceros aparecióen la década de los sesenta, pues presentan mejor resistencia mecánica y a la corrosión. Losaceros de baja aleación (o microaleados), son más baratos que los aceros aleados convencionales

ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación.También reciben un tratamiento especial que les incrementa la resistencia y les mejora lasoldabilidad.Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportarcargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso deemplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, lascargas pueden ser más pesadas. En la actualidad, se construyen muchos edificios con estructurasde aceros de baja aleación. Las viguetas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia,logrando un mayor espacio interior en los edificios. Tienen de 0.1% a 0.3% C para mejorar elproceso de soldadura, y un contenido de aleación que no llega al 5% del peso total de elementoscomo Mo, Cr, Ti, Mn, Cu, Ni. Estos aceros en general se identifican por nombres comercialesregistrados, o por designación ASTM como el A-572.

ACEROS ALEADOS.-Se considera que un acero es aleado cuando el contenido de un elemento excede uno o más delos siguientes límites:

1,65% de manganeso 0,60% de silicio 0,60% de cobre

o cuando hay un % especificado de cromo, níquel, molibdeno, aluminio, cobalto, niobio,titanio, tungsteno, vanadio o zirconioSe usan principalmente cuando se pretende:

• desarrollar el máximo de propiedades mecánicas con un mínimo de distorsión y fisuración

• promover en un grado especial: resistencia al revenido, incrementar la tenacidad, disminuir lasensibilidad a la entalla• mejorar la maquinabilidad en condición de temple y revenido, comparándola con un acero deigual % de carbono en la misma condición

Generalmente se los usa tratados térmicamente; el criterio más importante para su selección esnormalmente su templabilidad, pudiendo todos ser templados en aceite.

En otras palabras, estos aceros contienen proporciones variables de vanadio y molibdeno, ademásde cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales.



72

b) De alto % de carbono, para temple directo.1) Contenido de carbono nominal 0,30-0,37 %: pueden templarse en agua para piezas desecciones moderadas o en aceite para las pequeñas. Ejemplos de aplicación: bielas, palancas,puntas de ejes, ejes de transmisión, tornillos, tuercas.

2) Contenido de carbono nominal 0,40-0,42 %: se utilizan para piezas de medio y gran tamaño querequieran alto grado de resistencia y tenacidad. Ejemplos de aplicación: ejes, paliers, etc., y piezasde camiones y aviones.

3) Contenido de carbono nominal 0,45-0,50 %: se utilizan en engranajes y otras piezas querequieran alta dureza, resistencia y tenacidad.

4) Contenido de carbono nominal 0,50-0,60 %: se utilizan para resortes y herramientas manuales.

5) Contenido de carbono nominal 1,02 %: se utilizan para pistas, bolillas y rodillos de cojinetes yotras aplicaciones en las que se requieren alta dureza y resistencia al desgaste. Comprende tres

tipos de acero, cuya templabilidad varía según la cantidad de cromo que contienen.

EJEMPLOS TÍPICOS DE ACEROS ALEADOS:AISI 4140.- Acero con buena penetración de temple y con buenas características de estabilidad encaliente hasta 400° C. Sin fragilidad de revenido, muy versátil y apto para esfuerzos de fatiga ytorsión. Piezas templadas a inducción pueden lograr durezas de 57-69 HRC.Se utiliza ampliamente en la construcción de vehículos y maquinaria, como en cigüeñales, brazosde ejes, bielas, pernos, ejes de contramarcha, ejes de bombas y engranes. También se usa muchoen piezas forjadas como llaves de mano, destornilladores, y en espárragos y tornillos deinstalaciones que trabajen hasta 150° y 300°C, como en calderas, turbinas de vapor y plantasquímicas.AISI 8620.- Ofrece buena dureza superficial y excelentes propiedades al interior de las piezas. Conaceptable profundidad de temple y ausencia de partes no durasen la parte cementada, con bajadistorsión. Muy usada en engranes, flechas estriadas, pasadores de pistón, etc.



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Simplificando un poco:

SAE/AISI NOMBRE CARACTERISTICAS10XX Acero simple al carbono Para carrocerías, línea blanca, soportería, muebles, 11XX Fácil Maquinado- resulfurado Tornillería, pequeñas flechas sin cargas grandes12XX Fácil Maquinado- refosforado Similar a la serie 11XX, para máquinas automática

13XX Acero con 1.75% de Mn23XX Acero al Mn Poco utilizados25XX Acero al Ni Poco utilizados31XX Acero al Mo40XX Acero con 0.25% de Mo, 0.042 de S41XX Acero con 0.95%Cr, 0.20% de Mo Muy usados en flechas de transmisión y tornillería pes43XX 1.83%Ni, de 0.50 a0.80Cr, 0.25%Mo Para cigüeñales, pernos y cargas pesadas46XX 1.83% de Ni, 0.25% de Mo Al níquel50XX Acero con 0.27 a 0.65% de Cr Al bajo cromo51XX Acero con de 0.80 a 1.00% Cr Al medio cromo52XX Acero con 1.45% de Cr Alto cromo para fabricación de baleros

61XX con de 0.60 a0.95% de Cr, 0.15% de V Al cromo, vanadio86XX Acero con 0.56%Ni, 0.50%Cr, 0.20&Mo Para componentes cementados92XX Acero con 2.00% de Si, 0.70% de Cr Para resortes y muelles pesados93XX Acero al Ni-Cr-Mo



75

SHOCK RESISTING tool steels (Type S) are strong and tough, but they are not as wear resistant asmany other tool steels. These steels resist sudden and repeated loadings. Applications includepneumatic tooling parts, chisels, punches, shear blades, bolts, and springs subjected to moderateheat in service.COLD WORK tool steels, which include oil and air-hardening Types O, A, and D, are often morecostly but can be quenched less drastically than water-hardening types. Type O steels are oil

hardening; Type A and D steels are air hardening (the least severe quench), and are best suited for applications such as machine ways, brick mold liners, and fuel-injector nozzles. The air-hardeningtypes are specified for thin parts or parts with severe changes in cross section -- parts that are proneto crack or distort during hardening. Hardened parts from these steels have a high surfacehardness; however, these steels should not be specified for service at elevated temperatures.HOT WORK steels (Type H) serve well at elevated temperatures. The tungsten and molybdenumhigh-alloy hot-work steels are heat and abrasion resistant even at 600 to 1,000°F. But althoughthese alloys do not soften at these high temperatures, they should be preheated before and cooledslowly after service to avoid cracking. The chromium grades of hot-work steels are less expensivethan the tungsten and molybdenum grades. One of the chromium grades H11, is used extensivelyfor aircraft parts such as primary airframe structures, cargo-support lugs, catapult hooks, and elevonhinges. Grade H13, which is similar to H11 is usually more readily available from suppliers.

HIGH SPEED tool steels -- Types T (tungsten alloy) and M (molybdenum alloy) -- make good cuttingtools because they resist softening and maintain a sharp cutting edge at high service temperatures.This characteristic is sometimes called "red hardness." These deep-hardening alloys are used forsteady, high-load conditions rather than shock loads. Typical applications are pump vanes and partsfor heavy-duty strapping machinery.Other grades, called SPECIAL PURPOSE tool steels, include low-cost, Type L, low-alloy steels,often specified for machine parts when wear resistance combined with toughness is important.Carbon-tungsten alloys (Type F) are shallow hardening and wear resistant, but are not suited forhigh temperatures or for shock service.Type P mold steels are designed specifically for plastic-molding and zinc die-casting dies. Thesesteels are seldom used for nontooling components.Many steel mills have formulated their own special-purpose tool-steel alloy. Such alloys may not

match a specific AISI designation and must be specified by trade name. Special-purpose tool steelsmay be superior to the standard grades when used as intended, but they should be specified onlyafter careful evaluation of mechanical properties, heat-treat behavior, and availability in comparisonwith the standard grades.

W: Templables a! agua: no contienen elementos aleantes y son de alto % de carbono (0,75 a1.00%). Son los más económicos y se utilizan Principalmente en mechas. En general tienenlimitación en cuanto al diámetro, debido a su especificación de templabilidad.

Para trabajo en frío: 0: Sólo son aptos para trabajo en frío pues al aumentar la temperaturadisminuye la dureza.A: Templados al aire. No soportan temple en aceite pues se figurarían; se usan para formas

intrincadas (matrices) pues el alto contenido de cromo otorga temple homogéneo.D: Alta aleación. Contienen alto % de carbono para formar carburos de Cr (1,10-1,80 %C). Granresistencia al desgaste.

Para trabajo en caliente: H

Aceros rápidos: T en base a tungsteno y M en base a molibdeno



77

INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN EL ACEROCarbón (C): No se considera normalmente como aleación, sin embargo es el elemento de másimportancia en el acero, pues es indispensable para el mismo. .Es el elemento de aleación másefectivo, eficiente y de bajo costo. Aumenta la resistencia a la tracción, aumenta la dureza y daresistencia contra abrasión y desgaste. Baja la tenacidad y baja la facilidad de maquinado. Enaceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro o cementita, la cual con la ferrita

forma perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el acero al carbón muestraendurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable por la alta dureza y altaresistencia del acero.Manganeso (Mn): Está presente en casi todas las aleaciones de acero y constituye uno de suselementos indispensables. El Manganeso es un formador de austenita y al combinarse con azufrepreviene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, el cual es altamente perjudicialdurante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar la capacidad deendurecimiento del acero. Aumenta la resistencia a la tracción, aumenta la dureza y la resistenciacontra la abrasión y desgaste. Disminuye la tendencia de inestabilidad y aumenta la facilidad decementado.Silicio (Si): Es un formador de ferrita y se usa para desoxidar y desgasificar, también aumenta lacapacidad de endurecimiento mejorando las propiedades mecánicas del acero. Aumenta la

resistencia a la tracción, aumenta la dureza y la permeabilidad magnética.Cromo (Cr): Es un formador de ferrita y aumenta la profundidad de endurecimiento; tambiénaumenta la resistencia a altas temperaturas y a la corrosión. Aumenta la resistencia a la tracción,aumenta la dureza y la tenacidad y da resistencia a la abrasión y al desgaste. Produce resistencia ala corrosión y a la oxidación. El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables ydebido a su capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros degran resistencia al desgaste.Níquel (Ni): Es el principal formador de austenita, este elemento aumenta la tenacidad y resistenciaal impacto, por eso es el elemento más efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajastemperaturas. Aumenta la resistencia a la tracción, aumenta la dureza sin sacrificar tenacidad.También aumenta la resistencia a la corrosión cuando se introduce suficiente (8% por lo menos).Por lo que el Ni también se utiliza en los aceros inoxidables para aumentar la resistencia a la

corrosión. El Níquel presenta propiedades únicas para soldar Hierros colados.Molibdeno (Mo): Aumenta fuertemente la profundidad de endurecimiento del acero, así como suresistencia al impacto, por eso es el elemento más efectivo para mejorar la resistencia del acero abajas temperaturas, reduciendo además, la perdida de resistencia por templado. Aumenta laresistencia a la tracción, aumenta la dureza y la tenacidad y conserva la dureza a temperaturaselevadas. Los aceros inoxidables austeníticos contienen molibdeno para mejorar la resistencia a lacorrosión.Vanadio (V): Promueve la formación de grano pequeño y reduce la pérdida de resistencia duranteel templado; además, aumenta la capacidad de endurecimiento, también es un formador decarburos que imparten resistencia al desgaste en aceros herramientas. Aumenta la dureza, produceresistencia a golpe y choque y da resistencia a la abrasión y al desgaste. Mantiene un grano fino.Intensifica el efecto de otras aleaciones.

Cobre (Cu): Mejora la resistencia a la corrosión de aceros al carbón.Fósforo (P): Se considera un elemento perjudicial en los aceros, ya que reduce la ductilidad y laresistencia al impacto. Sin embargo, en algunos aceros se agrega deliberadamente para aumentarsu resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad, pero aumenta la dureza. Sin embargoproduce fragilidad y una tendencia a que el acero sea quebradizo.Azufre (S): También se considera como elemento perjudicial en las aleaciones de acero. Sinembargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad en los freecutting. Los aceros altos en azufre, son difíciles de soldar y su presencia en la soldadura en generalgenera porosidad.



78

Boro (B): Se utiliza básicamente para aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el aceroestá totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de boro, (0.001%) tiene un efecto marcado enel endurecimientodel acero; el boro también se combina con el carbón para formar carburos queimparten al acero características de revestimiento duro.Columbio (Nb) (Ta): Se utiliza básicamente en aceros inoxidables austeníticos con el objeto deestabilizar los carburos. Debido a que el carbón disminuye la resistencia anticorrosiva en los

inoxidables al agregar el Columbio, el cual tiene mayor afinidad con el carbón que el cromo, estequeda libre para cumplir con su función anticorrosiva.Titanio (Ti): También se utiliza para estabilizar y desoxidar acero. Sin embargo, pocas veces seusa en soldadura, ya que el metal de soldadura no se transfiere eficientemente.Tungsteno (W): Se utiliza para impartir gran resistencia a alta temperatura. El Tungsteno tambiénforma carburos los cuales son excepcionalmente duros, impartiendo al acero una gran resistencia aldesgaste para aplicaciones de revestimiento duro o en acero herramienta. Aumenta la dureza y latenacidad, produce resistencia a temperaturas elevadas y da resistencia a la abrasión y al desgastey mantenimiento de filo.Cobalto (Co): Es un elemento poco común en los aceros, ya que disminuye la capacidad deendurecimiento. Sin embargo, este elemento encuentra su uso en aplicaciones donde se requiereun revestimiento duro para servicio a alta temperatura, ya que produce una gran cantidad de

solución sólida endurecedora cuando se disuelve en ferrita o austenita. Mantiene la dureza al rojo yaumenta la tenacidad e intensifica el efecto de otras aleaciones.Plomo (Pb): Es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se agrega plomo a muchos tiposde acero para mejorar la maquinabilidad.Nitrógeno (N): Se agrega en ocasiones al acero para promover la formación de austenita. Tambiénpuede agregarse a aceros inoxidables para reducir la cantidad de Níquel. El Nitrógeno afecta laspropiedades mecánicas del acero.Aluminio (Al): Se usa principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. El Aluminiotambién aminora el crecimiento del grano al formar óxidos dispersados y nitruros.

La presencia de fósforo y azufre, salvo en muy pocas ocasiones, es perjudicial para la calidad delos aceros, procurándose eliminar esos elementos en los procesos de fabricación. En general se

recomienda que en los aceros ordinarios el contenido de cada uno de esos elementos no pase del0.06%, y en los aceros de calidad se suele exigir porcentajes de fósforo y azufre inferiores a 0.03%.El azufre cuando se presenta como sulfuro de hierro, provoca durante los procesos de forja olaminación del acero poca resistencia y a veces se agrieta por iniciarse la fusión de éste, que seencuentra en el acero en forma de retícula en la microestructura del acero. Por el contrario cuandoaparece como sulfuro de manganeso, tiene una temperatura de fusión muy elevada, y no da paso ala fragilidad en caliente; en ambos casos el alargamiento y la resistencia del acero queda muydisminuido.

CLASIFICACIÓN UNS PARA METALESExxxxx tierras raras y metales similares y aleacionesFxxxxx hierro fundido

Gxxxx aceros aleados y al carbono AISI y SAEHxxxx aceros con templabilidad garantizada AISI Y SAE.Jxxxxx aceros fundidos (excepto aceros para herramientas).Kxxxxx diversos aceros y aleaciones base hierro.Lxxxxx metales y aleaciones de bajo punto de fusión.Mxxxxx varios metales y aleaciones no ferrosas.Nxxxxx níquel y aleaciones de níquel.Pxxxxx metales preciosos y aleaciones.Rxxxxx metales y aleaciones reactivas y refractarias.



79

Sxxxxx aceros resistentes a la corrosión y temperatura (incluyendoinoxidables), aceros para válvulas y súper aleaciones base hierro.Txxxxx acero para herramientas, forjado y fundidoWxxxx metal de aportación de soldaduraZxxxxx Zinc y aleaciones de Zinc



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83

C. CARGAS : Se agregan para reducir costos o mejorar ciertas propiedades como la fluidez ola resistencia al despegue.D. ADHESIVADORES : Sustancias que contribuyen al pegado mientras el adhesivo estátodavía húmedo o sin curar.E. PLASTIFICANTES : Ablandan la película final del adhesivo e imparten flexibilidad.F. ADITIVOS VARIOS : Como, retardadores de inflamación, estabilizadores de luz, colorantes

y los agentes de control de viscosidad, son los casos más típicos.

3.- Térmicos: La soldadura sólo se puede usar en materiales homogéneos. El desmontaje es muydifícil o prácticamente imposible sin dañar las piezas o la unión, pues la alta temperatura causatensiones que pueden provocar el fallo y también pueden dañar la estructura metálica de las piezasque afectan la resistencia a la fatiga bajo cargas dinámicas.Existen infinidad de tipos de soldaduras, entre las que tenemos: oxiacetileno, arco eléctrico, arcosumergido, MIG, MAG, TIG, por resistencia, por fricción, etc.

IV. TRATAMIENTOS TÉRMICOS

SOLUCIONES QUÍMICAS.-- Estas pueden ser sólidas o líquidas, si es una sola fase con más deun componente (Monofásica), ambos componentes se unen formando uno nuevo. En una soluciónpuede ocurrir cualquiera de los siguientes puntos

1) un átomo puede ser substituido por otro, en sitios de la red pertenecientes a la estructurade la fase.2) los átomos pueden colocarse en intersticios de la estructura.3) el soluto no modifica la estructura del solvente.

MEZCLAS .-- Material con más de una fase (Polifásica), Los componentes se mezclan peroninguno se disuelve en el otro

1) Contienen más de una estructura (patrón estructural) Ejem.: arena y agua2) En cada uno de los agregados hay dos fases diferentes, cada uno con su propio arregloatómico.3) Las propiedades resultantes no corresponden a las de las fases componentes individualesEjem. hormigón armado

FASE .-- Es aquella parte o región de un material que es distinta a otra región en estructura y/ocomposición.Ejemplos:

• Agua y hielo: Estas dos fases pueden coexistir, y aunque tienen una misma composición, elhielo es un sólido cristalino con red hexagonal, mientras que el agua es líquida.• Plástico reforzado con fibra de vidrio• Hormigón reforzado con fibras (de acero, polipropileno, u otras).Las dos fases de un material dado presentan diferencias bien claras tanto en composicióncomo en estructura.

Frontera de Fase:Representa una Discontinuidad en la estructura y/o composición de un material, estánrepresentadas por las líneas que dividen cada sector del diagrama de fase.



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89

2. Localice tres puntos distintos en la línea horizontal: los dos extremos, más un tercer punto, amenudo cerca del centro de la línea horizontal. El punto central representa la composición ala cual ocurre la reacción de tres fases.

3. Busque directamente por encima del punto central e identifique la fase o fases presentes;busque inmediatamente por debajo del punto central e identifique la fase o fases presentes.

A continuación escriba, en forma de reacción, la fase o fases por encima del punto centralque se transforman en la fase o fases por debajo del punto. Compare esta reacción con lasde la figura para identificarla.

Las reacciones eutéctica, peritéctica y monotéctica forman parte del proceso de solidificación. Lasaleaciones que se utilizan para fundición o soldadura a menudo aprovechan el bajo punto de fusiónde la reacción eutéctica. Las reacciones eutectoide y peritectoide son reacciones exclusivas delestado sólido. La reacción eutectoide forma la base del tratamiento térmico de varios sistemas dealeaciones, incluyendo el acero.

Sistema Eutéctico:Se presenta en un sólido de dos fases que transforman a un líquido de una sola fase.

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(Es una transformación de fase reversible)



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ENITA.- (n sólida pal 1.76 %

e a la temíticos cuya

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tenita en lomperaturaratura ambide una tempo se tran

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.

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s, puede ap

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carbono ead del carba de cara cgrupos decontienen

, que conti

, que conti

Es el consde carbonomáxima sbiente per s austenita

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aceros al caerca del 0,

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enen del 0,

tituyente men hierrolubilidad a lo existena temperat

cúbicos cetracción de

se disuelvecon la mar

Austenit

decir, si ninede obteneidamentela crítica, p

a o bien ceos átomos

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del 0,83

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s denso damma. Lala temperatlgunos acra ambient

ntrados en100 kg/mm

con agua r ensita en lo

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uya estruct

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en que ses menor qu

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9

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iendo com

a formarsos acerosnido de Ctable, y coformada postas y en e

ncuentra eel 0,02%

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l

l



9



95

Al hierro bcc de baja temperatura, se le llama hierro (alfa), o ferrita, que a temperatura ambiente

es magnético. Al hierro fcc se le llama hierro (gama), o austenita y al hierro bcc de alta

temperatura se le llama hierro (delta). Cada una de estas formas es una fase y constituyenla alotropía del fierro.

Durante el calentamiento, el hierro bcc), experimenta un cambio de fase a la temperatura deentre 750° a 950°C, según el contenido de Carbono, para reordenar sus átomos y pasar a la

estructura fcc o fase Esta transformación de fase, toma un cierto tiempo y durante dichatransformación, la temperatura permanece constante. Durante el enfriamiento, ocúrrelo contrario, laaustenita se transforma en ferrita a temperatura constante. Es importante recordar, que esto esválido sólo para el fierro puro. En el calentamiento, la transformación ferrita-austenita vaacompañada de una contracción, por pasar de una estructura menos densa a una más compacta.En el enfriamiento, experimenta una expansión al pasar de austenita a ferrita, por ser menoscompacta la ferrita que la austenita.

Analizando un poco este Diagrama de Fases. Con los microconstituyentes del acero presentes enel Diagrama y cómo se dan los cambios, por diferentes porcentajes de C y por cambios de la

temperatura.

Observamos que la parte más interesante del diagrama para nosotros es la parte que va desde el0.03% hasta el 1.70% de contenido de carbono, que es la parte donde encontramos a todos losaceros. También podemos ver que solo por cambios de temperatura, existen importantes cambiosen la estructura cristalina y por tanto de los microconstituyentes.Vemos que existen dos temperaturas para transformación de estructuras muy bien delimitadas,aunque nunca el acero deja de ser sólido, por lo que podemos afirmar que el acero es un buenejemplo de una solución sólida. A estas temperaturas las podemos llamar críticas.



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r, que se eor ende latura crítica

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el 0.5 alzigzag con

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9

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e 170 a 25

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n rango da hasta un

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r a la temp.

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l



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9

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9

o es posiblea.

s se rompiento. Par o hace máen limpiar lués enfriarl



100

Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectosdel temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuirla dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple yse mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue

básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.El revenido a temperaturas entre 200 y 300°C produce transformación de austenita en bainita, estoexplica el aumento de dureza en aceros de alto C, debido a que la bainita es más dura que laaustenita. Sobre 350°C la pérdida de dureza es causada también por un efecto de recristalización.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 muy inferior a la críticainferior (723°C), dependiendo de la dureza que se desee obtener, enfriándolo luego al aire o encualquier medio. Por ejemplo un acero con 0.4% de C con una dureza aproximada de 74 HRbobtiene una dureza martensítica de 55 HRc , mientras que un acero con 0.6% de C con una durezaaproximada de 85 HRb logra una dureza martensítica de 63 HRc.

COLORES DE REVENIDO

Color ° C ° F Tipos de aplicacionesPaja claro 220 430 Herramientas como brocas y machuelosPaja mediano 240 460 Punzones,Paja oscuro 255 490 Cizallas y martillosMorado 270 520 Ejes y cinceles para madera

Azul oscuro 300 570 Cuchillos y cinceles para acero Azul claro 320 600 Destornilladores y resortes



102

Normalizado (Recocido de regeneración).- Es similar al recocido integral, aunque siempre serebasa la temperatura crítica superior, pero se enfría la pieza en la puerta del horno apagado ó almedio ambiente; logrando estructuras más finas y mejores acabados al maquinar, en especial enpiezas grandes. Se usa como relevado de tensiones en soldaduras. Ó para preparar al acero paraun temple posterior.

Ejemplo: Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones,dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial.

Endurecimientos Superficiales (Cementados).- En la cementación, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas(por inducción o con soplete) con compuestos de carbono o nitrógeno. Estos compuestosreaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capasuperficial.

-CARBURIZADO.-- En la carburización, la pieza se calienta a unos 900°C manteniéndola

empacada con carbón vegetal, animal ( como huesos o cuero molido), coque ó gases de carbonocomo metano, propano, ó monóxido de carbono. Después se templa en agua, sin revenido. Lacementación es un procedimiento en el cual un acero de bajo carbono, 0,2% C o menos, seaustenitiza en una atmósfera o en un ambiente rico en C, el cual por fenómenos de difusión,difunde hacia el interior de la pieza, permitiendo a la austenita disolver altos porcentajes de éste. Latemperatura usual de cementación es cercana a los 950ºC y la profundidad de este tratamientodepende del tiempo y de la dureza deseada. Una vez obtenida la capa exterior rica en C, seendurece por temple. Cabe señalar que la cementación en lo posible debe usarse en aceros en loscuales no pueda crecer mucho el grano y se puedan templar directamente.

Al calentarlo hasta 900 a 927 °C durante 4 a 6 horas, en este tiempo el carbono que se encuentraen la caja penetra a la superficie de la pieza a endurecer. Cuanto más tiempo se deje a la pieza en

la caja con carbono de mayor profundidad será la capa dura. Una vez caliente la pieza a endurecer a la temperatura adecuada se enfría rápidamente en agua o salmuera. Para evitar deformaciones ydisminuir la tensión superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja para posteriormentesacarla y volverla a calentar entre 800 y 845 °C (rojo cereza) y proceder al enfriamiento porinmersión. La capa endurecida más utilizada tiene un espesor de 0,38 mm, sin embargo se puedentener espesores de hasta 0.4 mm.



103

Un acero cementado muestra las siguientes características:

Dureza superficial 50 a 62 HRC Contenido de C superficial 0.85 a 1.00 %Espesor característico o Capa cementada 2 a 20 mm

Es usual definir el espesor del cementado con la capa de dureza HRC > 50

Cementación: aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando laconcentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósferaque envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar elcontenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples yrevenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.

- CIANURADO.-- Consiste en endurecer pequeñas piezas de acero, en un baño de sales decianuro sódico fundidas a temperaturas entre 760° y 950°C, para formar carburos en la superficie.Produce una capa más profunda, más rica en C y menos N. Sus principales ventajas son:eliminación de oxidación, profundidad de la superficie dura y contenido de C uniformes y gran

rapidez de penetración; si bien posee ciertas desventajas como son: lavado de las piezas posterioral tratamiento para prevenir la herrumbre, revisión de la composición del baño en forma periódica yalta peligrosidad de las sales de cianuro, dado que éstas son venenosas.

-NITRURADO.-- Se emplea para endurecer aceros de composición especial (con Al, Cr y Mo),mediante un calentamiento en amoníaco gaseoso para formar nitruros de aleación. Las piezas quese nitrurarán se colocan en un recipiente hermético a través del cual se proporciona continuamentela atmósfera de nitruración, mientras que se eleva la temperatura. Se efectúa en hornos estancoscalentados entre 500 y 550° C, en los cuales se genera una circulación de amoníaco. Por lo generales conveniente rectificar la pieza luego de la nitruración.Se obtienen capas de 0,1 a 0,5 mm de espesor y de alta dureza, 70 Rc. El proceso toma largotiempo, (de 20 a 60 hrs) y depende de la profundidad de la superficie dura deseada.Las propiedades logradas con este tratamiento son:

*Resistencia al desgaste*Resistencia a la corrosión*Escasa deformación.*Aumento del límite de duración a la fatiga a causa de una cierta compresión superficial

producida.Por ser a baja temperatura (de 496° a 566°C), presenta poca distorsión y no necesita tratamientotérmico posterior.

Carbonitruración (C+N): al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capasuperficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoníaco (NH3) y monóxido decarbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar untemple y un revenido posterior.

Sulfinización (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre seincorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un baño de sales.



104

ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACIÓN (ENVEJECIMIENTO)Históricamente, el descubrimiento accidental del endurecimiento por precipitación se hizo en las

aleaciones de aluminio. Este procedimiento se descubrió en Alemania, cuando se repitió el ensayode dureza a una muestra de Duraluminio, una aleación de aluminio y cobre, después de que habíapermanecido un tiempo en el laboratorio. Al repetir el ensayo se observó una dureza mucho mayor.El primer nombre que se dio al fenómeno fue el de endurecimiento por envejecimiento. Los estudios

sobre este fenómeno pusieron de manifiesto que este también ocurría en otros sistemas dealeación, y que la razón del endurecimiento es la formación de precipitados en las solucionessobresaturadas. Por tanto, el nombre correcto del fenómeno es endurecimiento por precipitación,aunque todavía se le conoce como endurecimiento por envejecimiento.-El endurecimiento por precipitación es el método más importante para aumentar la resistenciamecánica de los metales no ferrosos por reacción en el estado sólido. Es especialmente útil para elaluminio, el metal principal de esta clase, y tanto las aleaciones de aluminio de fundición como lasde forja son endurecibles por precipitación.-Como la refrigeración retarda la razón de envejecimiento natural; en la industria aeronáutica seutiliza este hecho cuando los remaches de aluminio aleado, que suelen envejecer a temperaturaambiente, se mantienen dentro de refrigeradores con un alto grado de congelación hasta que se

remachan. Los remaches se han tratado previamente con un tratamiento de solución, y como tienenuna fase única son muy dúctiles. Después de ser remachados, tendrá lugar el envejecimiento atemperatura ambiente, lo cual dará como resultado un incremento en la resistencia y en la dureza.-Como la adición de aleantes y el tratamiento térmico de precipitación disminuyen la resistencia a lacorrosión del aluminio, algunas de las aleaciones de resistencia mecánica más elevada estánprotegidas con una capa de aluminio puro firmemente unida a la superficie por medio de un procesode laminación en caliente.-El envejecimiento en los aceros es de interés secundario comparado con el endurecimiento portemple, pero existen algunos aspectos a los que se debe prestar atención. Los aceros con bajocontenido de carbono son susceptibles a un fenómeno de envejecimiento (natural) que puede tener

dos efectos perjudiciales:1. Deformación no uniforme durante el trabajo plástico en frío.2. Ductilidad del acero y hacerlo inadecuado para aplicaciones difíciles de embutido de chapas.Puesto que estas dificultades son producidas por una reacción de envejecimiento, se les puedeevitar si el acero se deforma antes de que pueda producirse esta reacción.-El níquel es otro metal cuyas aleaciones se endurecen principalmente por precipitación. El níqueles muy parecido al hierro en cuanto a sus propiedades mecánicas pero, debido a que suspropiedades de resistencia a la tensión son muy superiores, se usa en muchas aplicaciones a pesarde que su costo es unas diez veces mayor.Los requisitos fundamentales para que una aleación presente endurecimiento por envejecimiento

sean los siguientes:

(1) Que la aleación presente solubilidad creciente de un soluto o de una segunda fase amedida que la temperatura aumenta.(2) Que el material a alta temperatura, el cual hay más solutos en solución, puede sertemplado o congelado cuando la aleación se enfría a la temperatura ambiente o por debajode ella. Esto implica que la curva C de la aleación presente un régimen de enfriamientocrítico factible y razonable con los medios de inmersión disponible. Puesto que la aleacióntemplada contiene más soluto a temperatura ambiente que cuando está en equilibrio, setrata de una solución sobresaturada, inestable, que tiende a precipitar el exceso de solucióno fase.



105

Los tratamientos térmicos de precipitación de las aleaciones de aluminio son, por lo general,procedimientos de larga duración a baja temperatura. Las curvas de endurecimiento porprecipitación. Las curvas de envejecimiento muestran cambios de dureza o de resistencia con eltiempo a temperatura constante.Si el proceso de precipitación no produce las etapas de transición coherentes, por más precipitación

que ocurra, no habrá precipitación ni aumento de resistencia. Las aleaciones que presentanprecipitaciones sin endurecimiento, se describen como no tratables térmicamente. Las aleacionesbinarias de aluminio y silicio y de aluminio y manganeso presentan un grado considerable deprecipitación cuando se trata térmicamente, pero los cambios que se observan en las propiedadesmecánicas son relativamente insignificantes y las aleaciones son, por tanto, no tratablestérmicamente.

V FUNDICIONESFUNDICIONES DE ALTO HORNO O FUNDIONES DE PRIMERA FUSION

Las características del hierro fundido de primera fusión dependen en gran forma de la operación del

horno y los lingotes obtenidos se clasifican en gris, blanco y atruchado, denominación que va deacuerdo a la superficie de fractura, por el aspecto de las fracturas que presentan al romperse loslingotes de hierro obtenidos en el horno alto colados en arena y por el aspecto que tienen despuésde rotas las piezas fundidas, se clasifican las fundiciones en las tres primeras clases citadasanteriormente: Fundición gris blanca y atruchada. La fundición gris contiene, en general, muchosilicio, 1,5 % a 3,5 la blanca, poco silicio, generalmente menos de 1 % y la atruchada tiene,generalmente, un contenido de silicio intermedio, variable de 0,6 a 1,5 %. El color oscuro que tienenlas fracturas de las fundiciones grises y atruchadas, se debe a la presencia en las mismas de grancantidad de láminas de grafitoEl contenido en silicio de las aleaciones hierro-carbono y la velocidad de enfriamiento, tienen graninfluencia en la formación de una u otra clase de fundición. Las velocidades de enfriamiento muylentas favorecen la formación de fundición gris; el enfriamiento rápido tiende, en cambio, a producir

fundición blanca. Finalmente, el azufre y el manganeso ejercen también una cierta influenciacontraria a la del silicio, favorecen la formación de fundición blanca. Sin embargo, el manganeso yel azufre, cuando se encuentran formando inclusiones no metálicas de sulfuro de manganeso, noejercen influencia favorable ni desfavorable en la formación de grafito ni en la aparición defundiciones grises o blancas. Además de estos tres tipos de fundición, se fabrican también desdehace muchos años las fundiciones maleables, que en lugar de obtenerse por simple fusión, comolas que acabamos de citar, se fabrican por recocido de la fundición blanca en condicionesespeciales.

FUNDICIÓN GRIS O HIERRO COLADO

Constituyen la clase más común y reciben este nombre por el color de material recién fracturado.Contienen aproximadamente de 2.6 a un 4 % de carbono y un 3 % de silicio, con pequeñas

cantidades de Mg, P y S; la estructura es perlítica, con láminas de carbono grafítico distribuidas por la matriz.



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Al sesujetaexterncojinetamboEs fáde pr

ASTM ASTMHORhacer tener hierroalta p

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s a vibracia le dan ues planosres de frenil de maquictica no esA48-46 pa40, tiene uO DE CUfundición ddesde 0.8, coque y piresión, est

én estos h.ndiciones g, pero pocoquinas, etco de fundiadas se osas por el nterial colaidad.CIPALESndiciones g

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s herramienldadura coen frío. Nor ses 20, 25,e 40000 pss y de potubo de már la partecoque se ineras ubica

s de miner

ntos robustles como sno puedenn meehartí

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ísticas de es (R = 10s. Sin embgran man

.tensión), pces su resi

se usa engrafito, ay

slizamientosamente entas.eléctrica y

malmente s30, 40, 50,

io mantenis de 4 metr uperior conyecta aire cas en la p

l de hierro

s, debido aportes, con

ser tratadastica: median forma d

jora de lasn lo que a

LAS FUNDIuna parte d

en las fundide silicio y

consiguetener fundisean basta

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elevadas,

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ciones la f e carbono

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10

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r ejemplo e

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l

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l

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ma metaeesto eutécr piezas qupuede soaplican a

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10

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e ( aunque.5 la del ao, etc.

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al se puedrada en minión se lavaa para obtetener lingotducción de

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. Su ductilidistencia ato en cabl

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, y su resiaquinarse

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11

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,

l

.



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1.

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•

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Se empleEl procediLuego, mProceso dSe utilizaenriqueciEs el proc

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e obtención

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e 5 al 10%nchas finas

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y es poro

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bre: por víar vía húme

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.

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11

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.

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ll

l

,



113

encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, en la escoria de ciertos minerales de hierro y encenizas de animales y plantas.El titanio fue declarado material estratégico por parte de los Estados Unidos de América durantemuchos años. Puede formar aleaciones con otros elementos, tales como hierro, aluminio, vanadio,molibdeno y otros, para producir componentes muy resistentes que son utilizados principalmentepor la industria aeroespacial, aeronáutica, militar, petroquímica, agroindustrial, automovilística y

médica.Entre sus aplicaciones podemos mencionar:*Industria energética: El titanio es muy utilizado en la construcción de sistemas de intercambiotérmico en las centrales térmicas eléctricas (y en las centrales nucleares), debido principalmente asus características de resistencia mecánica (lo que hace que los intercambiadores sean muyresistentes a las vibraciones y que los espesores de los tubos puedan ser menores, facilitando elintercambio de calor) y químicas (el titanio, a semejanza del cobre, genera una capa inoxidablesobre su superficie, lo que lo hace mucho más resistente a la corrosión).*Industria de procesos químicos: Determinadas aleaciones de titanio se utilizan para fabricarcomponentes de las industrias de proceso tales como bombas, depósitos, reactores químicos ycolumnas de fraccionamiento en centrales que utilizan agua de mar como refrigerante. También seemplea en las unidades de desulfuración de gases que permiten reducir las emisiones de dióxido

de azufre de las centrales térmicas de carbón. Estas aplicaciones son posibles gracias a la granresistencia del titanio ante los agentes corrosivos tales como el agua salada, las soluciones declorito e hipoclorito, al ácido nítrico, los ácidos crómicos, los cloruros metálicos, los sulfuros ó a losácidos orgánicos.*Industria automovilística: Un sector nuevo se ha incorporado a la fabricación de componentes detitanio, donde las empresas automovilísticas están incorporando componentes de titanio en losvehículos que fabrican, con el fin de aligerar el peso de los mismos, así por ejemplo ya existenmuelles y bielas de titanio. Especialmente en el caso de los muelles se mejora el módulo de Youngy una mejor calidad de la suspensión.*Industria militar: El titanio se emplea en la industria militar como material de blindaje, en laconstrucción de los portaaviones, en la carrocería de vehículos ligeros, en la construcción desubmarinos nucleares y en la fabricación de misiles.

*Industria aeronáutica y espacial: Debido a su fuerza, baja densidad y el que puede soportartemperaturas relativamente altas, las aleaciones de titanio se emplean en aviones y cohetesespaciales . El titanio y sus aleaciones se aplican en la construcción aeronáutica básicamente paraconstruir forjas estructurales de los aviones, discos de ventilación, alabes, y palas de turbinas.*Construcción naval: La propiedad que tiene el titanio de ser resistente a la corrosión permite quealgunas de sus aleaciones sean muy utilizadas en construcción naval donde se fabrican hélices yejes de timón, cascos de cámaras de presión submarina, componentes de botes salvavidas yplataformas petrolíferas, así como intercambiadores de calor, condensadores y conducciones encentrales que utilizan agua de mar como refrigerante, porque el contacto con el agua salada no leafecta.*Industria relojera: Los relojes deportivos que requieren un material resistente a menudo usan eltitanio, un metal fuerte, blanco. Los relojes de pulsera de titanio son de peso ligero, 30 por ciento

más fuertes que los de acero y resistentes a la corrosión. Generalmente tienen una capa protectorapara hacerlos resistentes a los rayones. Se fabrican las cajas de titanio e incluso las correas desujeción.*Joyería y bisutería: Cada vez se está utilizando más el titanio como metal seminoble en el ámbitode la joyería y de la bisutería. Así es posible encontrar pulseras, pendientes, anillos, etc., fabricadosen este metal. Para mejorar el aspecto superficial del titanio se le somete a diferentes tipos deprocesos que refuerzan su belleza.*Instrumentos deportivos: Con titanio se producen actualmente distintos productos de consumodeportivo como palos de golf, bicicletas, cañas de pescar, etc.



114

*Decoración: También se han empleado láminas delgadas de titanio para recubrir algunosedificios, como por ejemplo el Museo Guggenheim Bilbao. Ó en el monumento a Yuri Gagarin enRusia.*Prótesis e Implantes: El titanio es un metal biocompatible, porque los tejidos del organismotoleran su presencia sin que se hayan observado reacciones alérgicas del sistema inmunitario. Estapropiedad de biocompatibilidad del titanio unido a sus cualidades mecánicas de dureza, ligereza y

resistencia, han hecho posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad para aplicacionesmédicas, como prótesis de cadera y rodilla, tornillos óseos, placas antitrauma e implantes dentales,componentes para la fabricación de válvulas cardíacas y marcapasos, gafas, herramental quirúrgicotales como bisturís, tijeras, etc., y también la gran cantidad de piezas llamadas piercing.

ZINC.-- El zinc es un metal de color plateado que tiene bajo punto de fusión (420ºC). Sin alear, suresistencia y dureza son mayores que las del estaño y el plomo.La mayor aplicación del Zinc es como recubrimiento del acero.Galvanizado por inmersión en caliente Se logra a través de la inmersión de los materiales en unbaño de zinc fundido, permitiendo un recubrimiento de éste, que no solo se deposita sobre lasuperficie, sino que forma una aleación zinc hierro de gran resistencia a los distintos agentes de

corrosión de la atmósfera, el agua o el suelo.

Productos galvanizados son: láminas para tejados, comederos de aves, mallas ciclónicas, tornillos yclavos, torres para líneas de alta tensión, tubería para agua fría, toda la lámina para carrocerías,etc.Zamak: El zamak es una aleación a base de zinc de la más alta pureza y su composición básicacontiene también Aluminio, Magnesio y cantidades variables de Cobre y Níquel, estos metales seagregan con el objeto de mejorar los propiedades mecánicas del metal base. Debido a su bajatemperatura de fusión, la fundición del zamak no presenta problemas, además las aleaciones delzamak no son susceptibles a la absorción de gases por lo que no son necesarios complejoscontroles metalúrgicos para la elaboración de las piezas finales. El zamak se produce en 6 tipos yvarios subtipos.Los usos principales del zamak están orientados a la fabricación de piezas automotrices, encereselectrodomésticos y a la fabricación de herrajes diversos, como hebillas, herrajes para ropa eindustria zapatera.Las aleaciones de mayor importancia en la industria son el samak-3, samak-5, samak-2.

• El zamak-2 se utiliza en la fabricación de moldes para zapatos y de defensas de autos.



115

• El zamak-3 es la aleación más estable, pues casi no contiene cobre y es la másrecomendada para elaborar piezas con geometría complicada.

• El zamak-5 contiene alrededor del 1% de cobre mejorando con esto sus propiedades deresistencia, dureza y resistencia a la corrosión. Es la aleación mas utilizada por suestabilidad dimensional y facilidad de inyectar aplicable a carburadores, bombas de agua,candados y la inyección de herrajes

• El zamak‐7 De fácil fundición y se usa para fabricar enseres electrodomésticos como

extractores, exprimidores y otras piezas de uso rudo y tamaños más grandes.• El zamak-10 Muy utilizado para fabricar trofeos y piezas que no requieren de muy buen

acabado (Es el más económico de la línea).• El zamak-AZC Especial para máquinas centrífugas, se aplica en la elaboración de piezas

ornamentales como hebillas de cinturón, adornos para bolsas de mano, herrajes parazapatos, mochilas, llaveros, etc.

Los métodos más utilizados en la producción de piezas de zamak son el proceso de inyección encámara caliente y por fundición por centrifugado.

SUPERALEACIONES O ALEACIONES DE ALTO RENDIMIENTO.-- Es un grupo de materiales debase níquel, titanio o cobalto, que son utilizados a temperaturas de 540 °C y superiores.Excelente resistencia mecánica, a altas temperaturas, a la corrosión y a la oxidación.El desarrollo de las súper-aleaciones ha sido principalmente enfocado en la industria aeroespacial yeléctrica. Son también ampliamente utilizadas en procesos químicos y petroquímicos, plantaseléctricas, marinas e industrias de gas y petróleo.Suelen tener una matriz austenítica de estructura cristalina cúbica.

Base Níquel: Presentan un buen comportamiento hasta los 1000ºC aproximadamente. Aplicaciones.-- Turbinas de gas, turborreactores de avión, toberas y cámaras de combustión,reactores químicos, generadores y prensas de extrusión.Hastelloy: Es una marca registrada, y este nombre es usado como prefijo para más de veintealeaciones diferentes. Es producida por Haynes International, Inc. Hechas con base de níquel

Muestran gran resistencia al ataque, al rompimiento por corrosión y facilidad para soldar y hacerfabricaciones.Inconel: Resiste la fatiga térmica sin hacerse frágil. La aviación norteamericana construyó elcascaron del avión X-15.Incoloy: producidas por Special Metals Corporation. Buena resistencia a la corrosión enambientes acuosos. Usos: tubos para pozos de gas y petróleo.Base Cobalto: Mantienen su resistencia a temperaturas elevadas. Contienen niveles elevados decromo. Más fáciles de soldar y forjar, por lo que, se aplican para fabricar la estructura de la cámara



116

de combustión de las turbinas de gas, donde los componentes deben ser manufacturables ysoldables.Su resistencia en estas condiciones se debe principalmente, a la distribución de carburosrefractarios (combinaciones de metales tales como el wolframio y el molibdeno con el carbono), quetienden a precipitar en los límites de los granos de matriz austenítica.

Aplicaciones.-- Cuchillas de las turbinas y motor de Cohetes. Submarinos. Turbinas de gas

industrial. Reactores nuclearesBase Titanio: La densidad es mucho menor que las superaleaciones basadas en Co y Ni:resistencia a elevadas temperaturas es menor.En los últimos diez años se han realizado avances tecnológicos en el desarrollo de modernosmotores de turbinas para aeroplanos.Superaleaciones refractarias: Las superaleaciones refractarias es un nuevo concepto que estádefinido por aleaciones con fases gama-fcc y gamma’ que cuentan con estructuras similares a lasde las superaleciones base Niquel, pero con más altos puntos de fusión. El Iridio cuyo punto defusión es de 2443°C es el elegido para el metal base de estas superaleaciones refractarias.

BABBIT (METAL ANTIFRICCIÓN).-- Conocido como "metal blanco", que también se refiere al

metal de cojineteEn la actualidad existen muchas aleaciones Babbitt. Algunas composiciones comunes son:90% estaño, 10% cobre89% estaño, 7% antimonio, 4% cobre80% plomo, 15% antimonio, 5% estaño76% cobre, 24% plomo75% plomo, 10% estaño67% cobre, 28% estaño, 5% plomo

Los motores de combustión interna utilizan el metal Babbitt principalmente a base de estaño ya quepuede soportar una carga cíclica. A base de plomo tiende a endurecerse y desarrollar grietas altrabajar, pero es adecuado para ser mecanizado con herramientas tales como tornos o sierras.

VII. OXIDACIÓN Y CORROSIÓNCORROSIÓN DE LOS METALESOXIDACIÓN.- Los metales están constantemente expuestos a la acción de la atmósfera que constade 78 partes de Ni por 21 de O. El nitrógeno es muy poco activo, pero el oxígeno presenta granactividad.Sin embargo como los metales son en general estables, el O tiene una acción más bien débil. Peroel O, tiene dos colaboradores: el calor y la humedad.

Calor con oxígeno, producen oxidación de los metales. Humedad y oxígeno, producen corrosión de los mismos.

La oxidación directa, sin la intervención del calor se produce en casi todos los metales, porque hayoxígeno en la atmósfera y porque los átomos superficiales de los metales tienen enlaces menosenérgicos que los interiores. Así se forma una delgada capa de óxido en la superficie y la oxidaciónno progresa.

Ahora bien, si se eleva la temperatura, hay un fenómeno de doble difusión y los átomos de O pasana través del óxido y atacan el interior del material, y además los átomos del metal se difunden através del óxido y son atacados al llegar a la superficie; así, la capa de óxido crece por ambascaras.



117

Conforme crece el espesor de la capa, también es más difícil la difusión, por lo que en general alllegar a determinado espesor, la oxidación se detiene.Curiosamente como hay diferencia entre los coeficientes de dilatación de la capa de óxido y el restodel metal, entonces la capa se agrieta, y por las grietas avanza de nuevo la oxidación. Si además lacascarilla de óxido se desprende, el metal queda completamente expuesto y la oxidación sepresenta en toda su intensidad.

En resumen, todos los metales resisten la oxidación hasta cierta temperatura, por debajo de la cualimpiden su difusión y la capa de óxido formada es lo suficientemente fina para mantenerse adheridaal metal sin fisuras.La cascarilla negra que se forma cuando se deja una pieza en un horno durante cierto tiempo, esen realidad una forma de óxido de hierro llamada magnetita (Fe3O4), que como su nombre loindica, es magnética y se conoce como cascarilla de laminación porque se forma sobre lingotes óplacas calientes.El hierro expuesto al aire completamente seco y a la temperatura ambiente, no se oxida, y si selimpia y abrillanta frecuentemente su superficie, permanecerá limpia y brillante indefinidamente.Claro que estas condiciones son difíciles de conseguir. El aluminio, cromo y cinc, en el aireambiente húmedo produce una capa de óxido estable, llamada pasivación que protege de laoxidación al resto del metal.

CORROSIÓN.- La corrosión es la destrucción lenta y progresiva de un metal o aleación producidapor un agente exterior (medio ambiente), que puede ser agua, humedad, ácido, base o sal u otroproducto químico, que deteriore o degrade sus propiedades físicas y químicas. Característicafundamental de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrólito. El ejemplo másfamiliar de corrosión es la oxidación del hierro, que consiste en una compleja reacción química en laque el hierro se combina con oxígeno y agua para formar óxido de hierro hidratado. El óxido es unsólido que mantiene la misma forma general que el metal del que se ha formado, pero con unaspecto poroso, algo más voluminoso, y relativamente débil y quebradizo. Se produce por acciónelectro-química (con o sin fuerza electromotriz exterior aplicada), por acción puramente química opor acción bioquímica.Ó en otras palabras, entendemos por corrosión, todo proceso electro-químico de degradación por

oxidación-reducción de los materiales de tanques, tuberías y estructuras enterradas, sumergidas oen contacto con un medio conductor. Que se puede decir que al ocurrir la corrosión en presenciade un electrolito, se generan regiones plenamente identificadas, llamadas estas anódicas ycatódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones sonliberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolucióndel metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.

La corrosión está pues, relacionada con una reacción de transferencia de electrones, y por tanto,con el paso de una corriente eléctrica de corrosión entre un ánodo y un cátodo, a través de unmedio conductor (agua o suelo).

La destrucción o la pérdida de las características constructivas de estos materiales es laconsecuencia inmediata de la misma, y la velocidad de corrosión o de pérdida del material en unplazo de tiempo es la medida empleada para determinar los riesgos que ésta conlleva.La velocidad de corrosión es mayor con el aumento de la superficie de las zonas anódicas, ladisminución de la resistividad del medio conductor y con la presencia de factores aceleradorescomo pueden ser bacterias específicas. Medios conductores de características químicasespecíficas, corrientes vagabundas, tanto naturales como de instalaciones eléctricas: ferrocarrileselectrificados, líneas y estaciones de alta tensión. Sistemas de protección catódica. y sistemas debaja tensión y de puesta a tierra.La corrosión en instalaciones de transporte y almacenamiento de fluidos provoca principalmenteperforaciones y debilitamiento de tanques y tuberías de acero enterradas. Sumergidas o que



118

contienen un fluido conductor. Aunque también afecta a las estructuras mecánicas de soporte y atodos los sistemas de puesta a tierra.En general se pueden suponer:

Pérdida de producto. Aumento del riesgo de accidentes personales. Aumento del riesgo de incendio y explosión.

Aumento del riesgo de contaminación ambiental.Paros del proceso o servicio.Contaminación del producto.Elevados costes de reparación.Degradación de estructuras y sistemas.

TIPOS DE CORROSIÓN.-La corrosión se puede dividir en corrosión química, que tiene lugar a temperatura elevada, ycorrosión electroquímica o húmeda, que es la que genera la herrumbre.La corrosión húmeda es un proceso electroquímico que necesita para desarrollarse de tres factoresfundamentales:

Ánodo Cátodo Electrolito ó (medio agresivo )

Es necesaria la existencia de estos tres para que la corrosión pueda tener lugar; si alguno de ellosfalla, ella se detiene.Grupo 1 - Identificable por exámen visual

Corrosión uniforme Picaduras Celda de concentración Corrosión filiforme Corrosión galvánica

Grupo 2 – Puede requerir medios adicionales de examen Erosión por Corrosión Cavitación Corrosión por fricción Corrosión Intergranular Exfoliación Disolución selectiva (dezinccificación, degrafitación)

Grupo 3 – La verificación es por medio de microscopio Fractura de Corrosión por esfuerzo (SCC) Fatiga por corrosión Endurecimiento por Hidrógeno

a) Uniforme.- Es el más general, si empieza en una superficie pulida, se va decolorando y presenta

picaduras que si se permite van convirtiendo a la superficie en rugosa y después presenta unanotable degradación del material en su conjunto. Al principio se pierde por capas, pero después elmaterial forma grumos y pierde todas sus características.



b) Pitermin

c) Celfrecuepliegu

d) Filila pint

adura (Pitan en hoyo

da de conncia en par es para rem

forme.- Enura y princi

ting).- Ensuperficial

entracióntes aparentaches ó tor

general ocuia la corros

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(Crevice-gr mente protillos.

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11

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e) Geléctri

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que se eZn con s

n, pero loslución, y el l

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122

Protección contra la corrosiónDentro de las medidas utilizadas industrialmente para combatir la corrosión están las siguientes:

1. Uso de materiales de gran pureza.2. Presencia de elementos de adición en aleaciones, ejemplo aceros inoxidables.3. Tratamientos térmicos especiales para homogeneizar soluciones sólidas, como el alivio de

tensiones.4. Inhibidores que se adicionan a soluciones corrosivas para disminuir sus efectos, ejemplo losanticongelantes usados en radiadores de los automóviles.5. Recubrimiento superficial: pinturas, capas de óxido, recubrimientos metálicos6. Protección catódica.

Protección catódicaLa protección catódica es una técnica de control de la corrosión, que está siendo aplicada cada díacon mayor éxito en el mundo entero, en que cada día se hacen necesarias nuevas instalaciones deductos para transportar petróleo, productos terminados, agua; así como para tanques dealmacenamientos, cables eléctricos y telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes.En la práctica se puede aplicar protección catódica en metales como acero, cobre, plomo, latón, y

aluminio, contra la corrosión en todos los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igualmanera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosión bajo tensiones por corrosión, corrosiónintergranular, picaduras o tanques generalizados.Como condición fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del elemento desacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso en un electrolito.

Aproximadamente la protección catódica presenta sus primeros avances, en el año 1824, en queSir. Humphry Davy, recomienda la protección del cobre de las embarcaciones, uniéndolo con hierroo zinc; habiéndose obtenido una apreciable reducción del ataque al cobre, a pesar de que sepresentó el problema de ensuciamiento por la proliferación de organismos marinos, habiéndoserechazado el sistema por problemas de navegación.En 1850 y después de un largo período de estancamiento la marina Canadiense mediante unempleo adecuado de pinturas con anti organismos y anticorrosivos demostró que era factible la

protección catódica de embarcaciones con mucha economía en los costos y en el mantenimiento.

Fundamento de la protección catódicaLuego de analizadas algunas condiciones especialmente desde el punto de vista electroquímicodando como resultado la realidad física de la corrosión, después de estudiar la existencia ycomportamiento de áreas específicas como Ánodo-Cátodo-Electrólito y el mecanismo mismo demovimiento de electrones y iones, llega a ser obvio que si cada fracción del metal expuesto de unatubería o una estructura construida de tal forma de coleccionar corriente, dicha estructura no secorroerá porque sería un cátodo.La protección catódica realiza exactamente lo expuesto forzando la corriente de una fuente externa,sobre toda la superficie de la estructura.Mientras que la cantidad de corriente que fluye, sea ajustada apropiadamente venciendo la

corriente de corrosión y, descargándose desde todas las áreas anódicas, existirá un flujo neto decorriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un cátodo.Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia de potencialdel sistema aplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las microceldas de corrosiónoriginales.La protección catódica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama de ánodoshacia tierra y dichos materiales están sujetos a corrosión, por lo que es deseable que dichosmateriales se desgasten (se corroan) a menores velocidades que los materiales que protegemos.



123

Teóricamente, se establece que el mecanismo consiste en polarizar el cátodo, llevándolo medianteel empleo de una corriente externa, más allá del potencial de corrosión, hasta alcanzar por lomenos el potencial del ánodo en circuito abierto, adquiriendo ambos el mismo potencialeliminándose la corrosión del sitio, por lo que se considera que la protección catódica es una tácticade

Polarización catódica.La protección catódica no elimina la corrosión, éste remueve la corrosión de la estructura a serprotegida y la concentra en un punto donde se descarga la corriente.Para su funcionamiento práctico requiere de un electrodo auxiliar (ánodo), una fuente de corrientecontinua cuyo terminal positivo se conecta al electrodo auxiliar y el terminal negativo a la estructuraa proteger, fluyendo la corriente desde el electrodo a través del electrólito llegando a la estructura.Influyen en los detalles de diseño y construcción parámetro de geometría y tamaño de la estructuray de los ánodos, la resistividad del medio electrólito, la fuente de corriente, etc.

Consideraciones de diseño para la protección catódica en tuberías enterradasLa proyección de un sistema de protección catódica requiere de la investigación de característicasrespecto a la estructura a proteger, y al medio.

Respecto a la estructura a proteger 1. Material de la estructura;2. Especificaciones y propiedades del revestimiento protector (si existe);3. Características de construcción y dimensiones geométricas;4. Mapas, planos de localización, diseño y detalles de construcción;5. Localización y características de otras estructuras metálicas, enterradas o sumergidas en lasproximidades;6. Información referente a los sistemas de protección catódica, los característicos sistemas deoperación, aplicados en las estructuras aledañas;7. Análisis de condiciones de operación de líneas de transmisión eléctrica en alta tensión, que semantengan en paralelo o se crucen con las estructuras enterradas y puedan causar inducción de la

corriente;8. Información sobre todas las fuentes de corriente continua, en las proximidades y pueden originarcorrosión;9. Sondeo de las fuentes de corriente alterna de baja y media tensión, que podrían alimentarrectificadores de corriente o condiciones mínimas para la utilización de fuentes alternas de energía;

Respecto al medioLuego de disponer de la información anterior, el diseño será factible complementando lainformación con las mediciones de las características campo como:1. Mediciones de la resistividad eléctrica a fin de evaluar las condiciones de corrosión a que estarásometida la estructura. Definir sobre el tipo de sistema a utilizar; galvánico o corriente impresa y,escoger los mejores lugares para la instalación de ánodos;

2. Mediciones del potencial Estructura-Electrólito,para evaluar las condiciones de corrosividad en laestructura, así mismo, detectar los problemas de corrosión electrolítica;3. Determinación de los lugares para la instalación de ánodo bajo los siguientes principios:a. Lugares de baja resistividad.b. Distribución de la corriente sobre la estructura.c. Accesibilidad a los sitios para montaje e inspección4. Pruebas para la determinación de corriente necesaria; mediante la inyección de corriente a laestructura bajo estudio con auxilio de una fuente de corriente continua y una cama de ánodos



125

Diseño de instalación para ánodo galvánico

Características de los ánodos galvánicos

Anodo EficienciaRendimiento

am-hr/kgContenido de

energía am-hr/kgPotencial de

trabajo (voltio)Relleno

Zinc 95% 778 820 -1.10 50 % yeso; 50 %bentonita

Magnesio 95% 1102 2204 -1.45 a -1.7075 % yeso; 20 %bentonita; 5 %SO4Na2

Aluminio 95% 2817 2965 -1.10

Corriente impresaEn este sistema se mantiene el mismo principio fundamental, pero tomando en cuenta laslimitaciones del material,costo y diferencia de potencial con los ánodos de sacrificio, se ha ideadoeste sistema mediante el cual el flujo de corriente requerido, se origina en una fuente de corrientegeneradora continua regulable o, simplemente se hace uso de los rectificadores, que alimentadospor corriente alterna ofrecen una corriente eléctrica continua apta para la protección de laestructura.La corriente externa disponible es impresa en el circuito constituido por la estructura a proteger y lacama anódica. La dispersión de la corriente eléctrica en el electrólito se efectúa mediante la ayudade ánodos inertes cuyas características y aplicación dependen del electrólito.El terminal positivo de la fuente debe siempre estar conectado a la cama de ánodo, a fin de forzar ladescarga de corriente de protección para la estructura.Este tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los materiales a usar en la cama de ánodos seconsumen a velocidades menores, pudiendo descargar mayores cantidades de corriente ymantener una vida más amplia.En virtud de que todo elemento metálico conectado o en contacto con el terminal positivo de lafuente e inmerso en el electrólito es un punto de drenaje de corriente forzada y por lo tanto decorrosión, es necesario el mayor cuidado en las instalaciones y la exigencia de la mejor calidad enlos aislamientos de cables de interconexión

Ánodos utilizados en la corriente impresaChatarra de hierro: Por su economía es a veces utilizado como electrodo dispersor de corriente.Este tipo de ánodo puede ser aconsejable su utilización en terrenos de resistividad elevada y esaconsejable se rodee de un relleno artificial constituido por carbón de coque. El consumo medio deestos lechos de dispersión de corriente es de 9 Kg/Am*AñoFerrosilicio: Este ánodo es recomendable en terrenos de media y baja resistividad. Se coloca en elsuelo hincado o tumbado rodeado de un relleno de carbón de coque. A intensidades de corrientebaja de 1 Amp, su vida es prácticamente ilimitada, siendo su capacidad máxima de salida decorriente de unos 12 a 15 Amp por ánodo. Su consumo oscila a intensidades de corriente altas,entre o.5 a 0.9 Kg/Amp*Año. Su dimensión más normal es la correspondiente a 1500 mm delongitud y 75 mm de diámetro.Grafito: Puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media y se utiliza con relleno degrafito o carbón de coque. Es frágil, por lo que su transporte y embalaje debe ser de cuidado. Susdimensiones son variables, su longitud oscila entre 1000-2000 mm, y su diámetro entre 60-100 mm,son más ligeros de peso que los ferrosilicios. La salida máxima de corriente es de 3 a 4 amperiospor ánodo, y su desgaste oscila entre 0.5 y 1 Kg/Am*Año



126

Titanio-Platinado: Este material está especialmente indicado para instalaciones de agua de mar,aunque sea perfectamente utilizado en agua dulce o incluso en suelo. Su característica másrelevante es que a pequeños voltajes (12 V), se pueden sacar intensidades de corriente elevada,siendo su desgaste perceptible. En agua de mar tiene, sin embargo, limitaciones en la tensión aaplicar, que nunca puede pasar de 12 V, ya que ha tensiones más elevadas podrían ocasionar eldespegue de la capa de óxido de titanio y, por lo tanto la deterioración del ánodo. En agua dulce

que no tengan cloruro pueden actuar estos ánodos a tensiones de 40-50 V.

Fuente de corrienteEl rectificador Es un mecanismo de transformación de corriente alterna a corriente continua, de bajo voltajemediante la ayuda de diodos de rectificación, comúnmente de selenio o silicio y sistemas deadecuación regulable manual y/o automática, a fin de regular las características de la corriente,según las necesidades del sistema a proteger Las condiciones que el diseñador debe estimar para escoger un rectificador son:1. Características de la corriente alterna disponible en el área (voltios, ciclos, fases);2. Requerimiento máximo de salida en C.D (Amperios y Voltios);3. Sistemas de montaje: sobre el piso, empotrado en pared, en un poste;

4. Tipos de elementos de rectificación: selenio, silicio;5. Máxima temperatura de operación;6. Sistema de seguridad: alarma, breaker, etc;7. Instrumentación: Voltímetros y Amperímetros, sistemas de regulación;

Otras fuentes de corrientesEs posible que habiendo decidido utilizar el sistema de corriente impresa, no se disponga en lazona de líneas de distribución de corriente eléctrica, por lo que sería conveniente analizar laposibilidad de hacer uso de otras fuentes como:- Baterías, de limitada aplicación por su bajo drenaje de corriente y vida limitada;- Motores generadores;- Generadores termoeléctricos;

COMPARACIÓN DE LOS SISTEMAS A continuación se detalla las ventajas y desventajas de los sistemas de protección catódica Ánodos galvánicos Corriente impresa

No requieren potencia externaVoltaje de aplicación fijo

Amperaje limitado

Requiere potencia externaVoltaje de aplicación variable

Amperaje variable

Aplicable en casos de requerimiento de corrientepequeña, económico hasta 5 amperios

Útil en diseño de cualquier requerimiento dcorriente sobre 5 amperios;

Útil en medios de baja resistividad Aplicables en cualquier medio;La interferencia con estructuras enterradas esprácticamente nula

Es necesario analizar la posibilidad dinterferencia;

Sólo se los utiliza hasta un valor límite deresistividad eléctrica hasta 5000 ohm-cm

Sirve para áreas grandes

Mantenimiento simple Mantenimiento no simpleResistividad eléctrica ilimitadaCosto alto de instalación



128

Resistividad del sueloCuando se diseña protección catódica o simplemente cuando se estudia la influencia de lacorrosión en un medio en el cual se instalará equipos o se tenderá una línea, es necesarioinvestigar las características del medio, entre estas características, relacionada directamente con elfenómeno corrosivo se encuentra la resistividad del medio.La resistividad es la recíproca de la conductividad o capacidad del suelo para conducir corriente

eléctrica. En la práctica se ejecutan medidas de resistencia de grandes masas de material y secalcula un valor promedio para el mismo.Las áreas de menor resistividad son las que tienden a crear zonas anódicas en la estructura, peroasí mismo son las zonas más aptas para instalación de las camas de ánodosEn la práctica se realiza esta medida empleando un voltímetro y un amperímetro o bieninstrumentos especiales como el Vibro-Graund complementado mediante un equipo de cuatro picaso electrodo directamente en el campo y mediante el Soil Box en laboratorio.Cuando se ejecuta en el campo, el método consiste en introducir en el suelo 4 electrodosseparados por espaciamientos iguales, los espaciamientos representan la profundidad hasta lo quese desea conocer la resistividad este espaciamiento se lo representa con (d).Se calcula la resistividad aplicando la siguiente fórmula:

rs =2*3.1416*d*Resistencia.

Resistividad ohm-cm Características

bajo 900900 a 23002300 a 50005000 a 10000Sobre 10000

Muy corrosivoCorrosivoModeradamente corrosivoMedio corrosivoMenos corrosivo

ConclusionesComo conclusiones tenemos los siguientes puntos:1. El proceso de corrosión debe ser visto como un hecho que pone en evidencia el proceso natural

de que los metales vuelven a su condición primitiva y que ello conlleva al deterioro del mismo. Noobstante es este proceso el que provoca la investigación y el planteamiento de fórmulas quepermitan alargar la vida útil de los materiales sometidos a este proceso.2. En la protección catódica entran en juego múltiples factores los cuales hay que tomar en cuentaal momento del diseño del sistema, inclusive es un acto de investigación conjunta con otrasdisciplinas más allá de la metalurgia, como la química y la electrónica.3. En el trabajo se confirma que la lucha y control de la corrosión es un arte dentro delmantenimiento y que esta área es bastante amplia, dado el sinnúmero de condiciones a los cualesse encuentran sometidos los metales que forman equipos y herramientas.4. Como última conclusión está el hecho de que hay que ahondar en estos conocimientos puesellos formarán parte integral de la labor que debe desempeñar un Ingeniero de Mantenimiento.



129

Introduction to the Unified Numbering System of

Ferrous Metals and Alloys

Abstract:

The Unified Numbering System for Metals and Alloys (UNS) provides means of correlating many internationally used

metal and alloy numbering systems currently administered by societies, trade associations, and those individual users

and producers of metals and alloys. This system avoids the confusion caused by the use of more than one identification

number for the same metal or alloy, and the opposite situation of having the same number assigned to two or more

different metals or alloys.

The UNS establishes 9 series of designations for ferrous metals and alloys. Each UNS designation consists of a single-

letter prefix followed by five digits. In most cases the letter is suggestive of the family of metals identified: for example,

F for cast irons, T for tool steel, S for stainless steels.

The Unified Numbering System for Metals and Alloys (UNS) provides means of correlating manyinternationally used metal and alloy numbering systems currently administered by societies, tradeassociations, and those individual users and producers of metals and alloys. This system avoids the

confusion caused by the use of more than one identification number for the same metal or alloy, andthe opposite situation of having the same number assigned to two or more different metals or alloys.It provides the uniformity necessary for efficient indexing, record keeping, data storage and retrieval,and cross-referencing.

CA UNS designation is not, in itself, a specification, because it establishes no requirements for form,condition, property, or quality. It is a unified identifier of a metal or an alloy for which controlling limitshave been established in specifications published elsewhere.

The UNS establishes 9 series of designations for ferrous metals and alloys. Each UNS designationconsists of a single-letter prefix followed by five digits. In most cases the letter is suggestive of thefamily of metals identified: for example, F for cast irons, T for tool steel, S for stainless steels.

Although some of the digits in certain UNS designation groups have special assigned meanings,each series of UNS designations is independent of the others in regard to the significance of digits,thus permitting greater flexibility and avoiding complicated and lengthy UNS designations.

Wherever feasible, and for the convenience of the user, identification "numbers" from existingsystems are incorporated into the UNS designations. For example, carbon steel presently identifiedby the American Iron and Steel Institute as "AISI 1020" is covered by the UNS designation"G10200".

The UNS designation assignments for certain metals and alloys are established by the relevanttrade associations which in the past have administered their own numbering systems; for other

metals and alloys, UNS designation assignments are administered by the Society of AutomotiveEngineers (SAE). Each of these assigners has the responsibility for administering a specific UNSseries of designations. Each considers requests for the assignment of new UNS designations, andinforms the applicants of the action taken. UNS designation assigners report immediately to theoffice of the Unified Numbering System for Metals and Alloys the details of each new assignment forinclusion into the system.

The listed cross-referenced specifications are representative only and are not necessarily acomplete list of specifications applicable to a particular UNS designation.



130

D00001-D99999 Steels with specified mechanical properties

D40450-D40900 Carbon Steels

D50400-D52101 Alloy Steels Casting

F00001-F99999 Cast irons

F 10001-F15501 Cast Iron, Gray

F 10090-F10920 Cast Iron Welding Filler Metal

F 20000-F22400 Cast Iron, Malleable

F 22830-F26230 Cast Iron, Pearlitic Malleable

F 30000-F36200 Cast Iron, Ductile (Nodular)

F 41000-F41007 Cast Iron, Gray, Austenitic

F 43000- F43030 Cast Iron, Ductile (Nodular), Austenitic

F45000 F 45009 Cast Iron, White

F47001-F47006 Cast Iron, Corrosion



131

G00001-G99999 AISI and SAE carbon and alloy steels (except tool steels)

G10050-G10950 Carbon Steel

G15130-G15900 Carbon Steel

G11080-G11510 Resulfurized Carbon Steel

G12110-G12150 Rephosphorized and Resulfurized Carbon Steel

G13300-G13450 Mn Alloy Steel

G40120-G48200 Mo Alloy Steel, Cr-Mo Alloy Steel, Ni-Cr-Mo Alloy Steel, Ni-Mo Alloy Steel

G81150-G88220 Ni-Cr-Mo Alloy Steel

G50150-G52986 Cr Alloy Steel, Cr-B Alloy Steel

G61180-G61500 Cr-V Alloy Steel

G92540-G98500Cr-Si Alloy Steel, Si-Mn Alloy Steel, Cr-S-Mn Alloy Steel, Ni-Cr-Mo AlloySteel, Ni-Cr-Mo-B Alloy Steel

H00001-H99999 AISI and SAE H-steels

H10380-H15621 H-Carbon Steel, C-Mn H-Alloy Steel, C-B H Carbon Steel, Mn H-CarbonSteel, B- Mn H -Carbon Steel

H40270-H48200 C-Mo H-Alloy Steel, Cr-Mo H-Alloy Steel Ni-Mo H-Alloy Steel

H50401-H51601 C-Cr-B H-Alloy Steel, C-Cr H-Alloy Steel

H61180-H61500 Cr-V H-Alloy Steel

H81451-H94301 Ni-Cr-Mo H-Alloy Steel



132

J00001-J99999 Cast steels (except tool steels)

J01700-J05003 Carbon Steel Casting

J11442-J84090 Alloy Steel Casting

J91100-J92001 Austenitic Manganese Steel Casting, Alloy Steel Casting

J92110-J93000 Alloy Steel Casting Precipitation Hardening, Alloy Steel Casting, Cast Cr-Ni-Mo Stainless Steel, Cast Cr-Ni Stainless Steel, Cast Cr-Mn-Ni-Si-N StainlessSteel

J93001-J95705Stainless Steel Casting, Cast Cr-Ni-Mo Stainless Steel, Alloy Steel Casting,Maraging Cast Ferritic-Austenic Stainless Steel, Duplex Alloy Steel Casting,

Alloy Steel Casting

K00001-K99999 Miscellaneous steels and ferrous alloys

K00040-K08500Carbon Steel, Carbon Steel with Special Magnetic Properties, Steel WeldingRod, Enameling Steel

K10614-K52440 Alloy Steel, Alloy Steel Electrode and Welding Wire, High-Strength Low-AlloySteel

K90901-K95000

Alloy Steel, Superstrength; Ferritic Cr-Mo-V Steel; Manganese Steel,

Nonmagnetic; Ni-Co Steel Welding Wire; Iron, Electrical Heating Element Alloy; Iron Thermostat Alloy; Martensitic Age-Hardenable Alloy; Maraging Alloy; Fe-Co Soft Magnetic Alloy; Nickel Steel; Invar; Iron, Nickel Sealing Alloy; etc.

S00001-S99999 Heat and corrosion resistant steels (stainless), valve steels, iron-base "super alloys"

S13800-S17780 Precipitation Hardenable Cr-Ni-Al-Mo-(Cu, Ti) Stainless Steels

S20100-S39000

Austenitic Cr-Mn-Ni (Si,Mo,Cu,Al) Stainless Steel; Thermal Spray Wire; Austenitic Cr-Mn-Ni Stainless Steel and Welding Filler Metal; Austenitic Cr-NHeat Resisting Steel and Welding Filler Metal; Precipitation Hardenable Cr-Ni-(Si, Ti, Mo, Al) Stainless Steel, etc.

S40300-S46800Martensitic Cr Stainless Steel; Ferritic Cr Stainless Steel with Ti or Ni or Mo;Martensitic Cr-Ni-Mo Stainless Steel; Hardenable Cr Stainless Steel



133

S50100-S50500 Cr Heat Resisting Steels and Filler Metal

S63005-S64007 Valve Steel

S65006-S65007 Valve Steel

S65150-S67956 Iron Base Super alloy

T00001-T99999 Tool steels, wrought and cast

T11301-T12015 High-Speed Tool Steels

T20810-T20843 Hot-Work Tool Steels

T30102-T 30407 Cold Work Tool Steels

T31501-S31507 Oil-Hardening Steels

T41901-T41907 Shock-Resisting Tool Steels

T51602-T51621 Mold Steels

T60601-T60602 C-W Tool Steels

T61202-T61206 Low-Alloy Tool Steels

T72301-T72305 Water Hardening Tool Steels

T74000-T75008Cr-Steels Solid Welding Wire for Machinable Surfaces and Tool and DieSurfaces

T87510-T87520 Thermal Spray Wire

T90102-T91907 Cast Tool Steels

--La otra gran clasificación de los aceros, la de la ASTM , tiene una clasificación de acerosestructurales en que por ejemplo el A-36 es el material que constituye alrededor del 60% de lasviguetas utilizadas en USA. El A-36 tiene una resistencia a la fluencia de 36000 psi . Es dúctil y essoldable.

La norma ASTM (American Society for Testing and Materials) no especifica la composicióndirectamente, sino que más bien determina la aplicación o su ámbito de empleo. Por tanto, noexiste una relación directa y biunívoca con las normas de composición.

antología de isa- química de materiales

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