metalurgia1

7/26/2019 Metalurgia1

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METALURGIA

Enlace Inico: Entre tomos cargadoselctricamente (iones)

Enlace covalentecomparten electrones(enlace metlico), loselectrones de valencia, fluyen a travs de todo el

material, alto nivel de

empaquetamiento(numero de coordinacin

alto).

Red Espacial:Distribucin tridimensional simtrico. Solo

existen 14 redes espaciales distintas.

CS, CC, CCC, tetragonal(SC), hexagonal,

rombodricas, monocclicas, monociclica CB,

ortorrmbica(4), Triclnico, (4 ccc Al), hex.

long (Hg))

Retculas Espaciales: Variacin de un sistemacristalino simple

Celda unitaria: Mnimo agrupamiento deelectrones

Direccin cristalogrfica: Lneas de un tomode una red cristalina

Nota: La celda unitaria posee propiedades

anistropas, es decir, varan segn la direccin o

el plano cristalogrfico que se analiza.

#tomos CC= 2 C8

#tomos CCC= 4 C12#tomos HC= 6 H12

ndice de Coordinacin : # de tomos q seencuentran mas prximos y equidistan de una

tomo dado.IC,compacto , densidad.

Alotropa: Cualidad de existir en mas de unordenamiento cristalino en estado slido.

Transformacin Alotrpica (Fe, Sn, Mn, Ti)

Cambio de estructura con la temperaturaFe(CC)412CFe (CCC)1342CFe Alotropa permite la modificacin de

propiedades mecnicas en estado slido

Sistema de deslizamiento: constituido por

planos y direcciones de deslizamientoLas direcciones de deslizamiento son las de

mxima densidad atmica.

Efectos de las imperfecciones en la redcristalina

Independientes de la estructuraConstante elctrica, Punto de fusin, Calor

especifico, Coeficiente de dilatacin trmica,

conductividad elctrica, Limite de fluencia,

Tensin de rotura, Resistencia al Creep

Tipos de defectosDefectos puntuales:

Vacancia: Debido a la oscilacin trmica de los

tomos, las vacancias pueden moverse a travsde la red cristalina y ellas gobiernan a los

mecanismos de difusin, en estado slido, su

frecuencia de salto es muy sensible a la

temperatura.

RT

Q

posiciones

vacantesCe

n

n = f (soldadura)

tomos intersticialestomos de radio pequeorequieren mayo energa de activacin por su

mayor distorsin de la red.

tomos de impurezas

Defectos Superficiales:Limite de grano:zonas de desorden, estructuraamorfa, permiten reordenamiento atmico en

granos adyacentes.Segn ASTM n= 2 N-1

n:# granos/in2

N: # ASTM

A mayor N mejores propiedades mecnicas.

Deformacin plstica: grano con deformacin

Acritud: cuando el movimiento de dislocacinbarreras y la deformacin plstica ser reduce y

el material se endurece.

Restauracin o Recuperacin: se calienta elmetal con acritud y se produce la disminucin

de defectos puntuales, varia la conductividad

elctrica.

Recristalizacindurezaductibilidad, crecimiento de nuevosgranos

AcritudTemperatura de Recristalizacin

Difusin en estado slidoMigracin de tomos hacia a la menor energa

libre del sistema

-

movimiento de tomos- a travs de dislocaciones- a travs de limites de grano

FABRICACIN DEL ACEROAlto hornoDe cuerpo cilndrico, chapa de acerote 25 mm

en la parte superior, de 35-40mm en la parteinferior (mas material refractario , enfriado por

refrigeradores), 2- 5mm, h 30-70 m . El fierrose obtiene a partir de sus xidos por reduccin

qumica.


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ArrabioQumicamente complejo posee Hierro y hasta

10% de otros elementos como Carbono, Si, etc.

Arrabio gris mayor Si menor S

Arrabio gris menor Si mayor S

Bessemer y Thomas se sopla aire el arrabioliquido, el proceso es muy rpido controlinexacto de la composicin qumica del acero.

Proceso cido, C y Si impurezas cuya oxidacin

proporciona el calor de combustin, acero decalidad por:

Alta cantidad de: P, N, O, inclusiones metlicas.

Proceso L-O

Se sopla oxigeno para evitar el Nitrgeno

Hornos ElctricosDesoxidacin

El Oxigeno Disuelto en el metal se transforma

en un compuesto insoluble en el metal duranteel enfriamiento, sino el oxigeno formara

monxido y agitara energticamente la lingotera

(acero efervescente)

Acabado de la Fundicin

- Adicin de aleantes

- Desoxidacin(calmado, semicalmado,

efervescente)

- Carburacin

Contraccin del aceroDurante el enfriamiento

- en estado liquido 14.3%

- Solidificacin

-

en estado slido 5.4%

Defectos de una pieza moldeadaRechupe: cavidad superior

Segregacin : Distribucin irregular de los

aleantes

Sopladuras: Pequeas cavidades

Grietas: Fisuras por contraccin al solidificarse

Inclusiones: Compuestos no solubles

CLASIFICACION DE LOS ACEROSMtodo De Manufactura

Bessemer , Thomas, Siemens- Martn

Grado de desoxidacin

Calmado con Si : 0.1-0.3%Si

Semicalmado: 0.07-0.09% Si

Efervescente: Sin Si

Por su uso

ACERO Estructural

0.1


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Fundicin Maleable ASTM A47

Aceros Ordinarios la Carbono

SAE 1006,1008,101,1015, menor C, son

dctiles, productos de fcil embutido,

calmados con Al, poseen bajas pop. mecanicas

SAE 1016, 1018, 1020, 1024, 1027, 1030Mayor resistencia ala traccin, menor

ductibilidad son carburizacion, son aceros

gralmente. Calmados (efervescentes C


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b) Laminacin controlada: Temp. De desbaste

(menor Temp. ) da lugar a un grano austenitico

pequeo

Temperatura de acabado

c) enfriamiento acelerado Se obtiene:

Afino de tamao de grano

Formacin de bainitaAumento del endurecimiento por precipitacin

El aumento de resistencia y tenacidad depende

de la formacin de bainita homognea y

uniformemente distribuidaTT(tratamientos trmicos): basados en los

cambios microestructurales por los ciclos

trmicos que en los aceros provocan.

RECOCIDOCalentamiento y especialmente enfriamiento

lento (dentro del horno)Recocido de austenizacion o regeneracin

completa: para obtener estructura blanda

homogenea y de grano fino para piezasfundidas, forjadas o soldadas

Recocido contra la acritud C0.35%

Al haber soldado ac. al Mn

Soldadura expuesta a corrosinSoldadura de fundiciones. (T= 620Cenfriamiento lento)

Ac. Inox Austeniticos 550C Hr/in de espesor

AC. Inox. Martensiticos 650-800C

Ac Inox Ferriticos T>500C

NORMALIZADORecocido para obtener propiedades mecnicas

normales (Estndar)

- ahorro de tiempo para 0.15-0.4%C

- mejora la maquinabilidad %CVel_critica sin TT)y obtener

martensita pura. Dicha transformacin se

caracteriza por ser un proceso sin difusin y

atrmico.

TEMPLABILIDAD

Una estructura austenitica de grano grueso hace

posible que las transformaciones de la austenita

sec retarden desplazando las curvas TTT hacia

la derecha consiguiendo con ello un mayor % de

Martensita formada.Para conseguir templar adecuadamente piezas

de mayor espesor es necesario recurrir a aceros

aleados con curvas TTT desplazadas hacia la

derecha.Capacidad del acero a ser templado,endurecimiento por transformacin de

Martensita hasta el ncleo), Se mide por ensayo

Jominy

nota : creep = fluencia

REVENIDO

Consiste en calentar un acero templado entre

Tamb y Ac1(723C)con objeto de :

- aliviar tensiones residuales

- transformar la austenita retenida,

mayor % C

- Mejorar la tenacidad

- Aumentar propiedades mecnicas

- Aumentar dureza con acero o

herramientas

Tambin se dice que el revenido consiste encalentar la Martensita y transformarla en Fe yFe3C(Martensita revenida- diferente a la

estructura perlitica)

Tratamientos isotrmicos

Calentar hasta austenizacion completa y enfriar

con bao isotermico por debajo de Ac1

Obteniendo perlita y bainita o ferrita.

Recocido Isotrmico 50-100C por debajo a

Ac1, menos tiempo que el recocido

convencional.

Astempering temple bainitico, el carbono

gobierna la transformacin alta dureza y

tenacidad, para elementos delgados con la curva

TTT desplazada hacia la derecha.

Austempering TT isotrmico se austenisa atemperatura constante . conocido como temple

diferido o bainitico . consiste en calentar acero

temperatura superior a Cs y luego enfriar

bruscamente hasta temperatura superior Ms

(250-550)

Martempering. Tratamiento isot. Se calienta alacero hasta la temperatura de autenizacion y se

enfria en bao de sales hasta la temperatura

ligeramente superior a Ms (200-230) y luego se

enfria en aire. Resultado Martensita revenida.


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SOLUCIONES Y DIAGRAMAS DE FASE

Para que un soluto sea soluble debe cumplirse:

1. Factor de estructura cristalina:

Solubilidad completa posible si ambos

poseen el mismo tipo de estructura

cristalina2. Factor de tamao: No debe diferir mas

de 14% sino ser limitada la

solubilidad

3. Factor electroqumico o deelectronegatividad: no debe existir

afinidad de carcter qumico que de

lugar a la formacin de compuestos

4. Factor Valencia: la solubilidad es

mayor para un soluto de valencia

elevada en un disolvente de valenciadbil que en el caso inverso.

5. Factor de concentracin Electrnica.

(Gas electrnico caracterstico de losmetales) Al sustituir en la red espacial

de un cristal metlico tomos por otro

de distinta valencia se alterara la

concentracin electrnica de dicho gas.

6. Factor Temperatura mayor

temperatura, mayor dilatacin, menor

rigidez en la red, y se compensa las

distorsiones producidas por un facto de

tamao desfavorable mayorsolubilidad.

Orden Y desorden en las soluciones slidas

SUPERREDES (Red ordenada en vivo en unamatriz de red desordenada)existen a baja

temperaturas

Ley de Base Gibbs

La relacin que existe entre el 3 numero de

componentes (C)los grados de libertad (L) o el #

variables que deben especificarse para definir el

sistema F + L = C+2

Equilibrio Invariante.- a 3 fases no hay libertad,

el sistema solo puede existir cuando la

temperatura y la composicin qumica de las

fases que coexisten sean constantes.

=+reaccin eutectoide(Fe-C)

Regla de la palanca

Reaccin Eutectico es reversible

L SA+SB/L+Reaccin Peritectico 1463C

L(0.5%C)+(0.09%C)(0 a 0.8%C)MECANISMOS DE AUMENTO DERESISTENCIALa deformacin plstica microscpica

corresponde a un gran movimiento de

dislocaciones.

- Endurecimiento por deformado en fro:

mayor resistencia, menor ductibilidad,

resultado acritud

- Recocido, calentamiento, 3 etapas:

- Recuperacin: mayor

ductibilidad(acomodo de

dislocaciones), mayor conductividadelctrica, menor lim de elasticidad

- Recristalizacion: se forman nuevos

granos

- Crecimiento de granos

Tabla de Composiciones

ACEROS

Baja Aleacin y alta resistencia

Corten HS 1Cromansil HS2

Marten T1

Carb-MolibAc. Inoxi.

Austenitico AISI 2xx, 3xx

Martensitico AISI 410, 420, 440

Ferritico 40x, 43x, 44x

Martensitico 5xx

Ledeburita 4.3%C

Cementita pura 6.67%C

Ferrita (Fe)

Cementita (Cfe3)

La cementita es ortombica magnetica hasta los

210 C

La martensita es tetradrica tetragonalFerrita es de red cbica centradaPerlita 86.5 % ferrita y 13.5% cementita es de

estructura laminar.

Austenita Constituyente mas denso , formada

por una solucin slida , por insercin de C en

hierro gamma. T >723 se empieza a forma y a

partir de TsA3o Acmtodo es asutenita

Austenita.- Formada por cristales cbicos de

hierro gamma, con atomos de C intercalados en

las aristas y en el centro, no es magntica

Troostita.- Se le denominaba Osmodita seobtiene de la austenita por enfriamiento

isotrmico aprox. 500 a 600C

Sorbita.- Tambin se produce por

transformacin isotrmica de la austenita T

entre 600 a 650 C

Bainita Transformacin de la Austenita entre250 y 550C

Ledeburita Es un constituyente de las

fundiciones la ledeburita es una eutectica

Steadita de naturaleza eutectica que aparece en

las fundiciones funde a 960C

Grafito.- baja las pop. Mecnicas de las

fundiciones pero mejora la resistencia aldesgaste y sirve como lubricante


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