tecnologia de los materiales v2

5/21/2018 Tecnologia de Los Materiales v2

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Carrera

Licenciaturaen Higiene y

Seguridaden el Trabajo11

Modalidad @

Distancia

AutoridadesDecano

Ing. Hugo Ren Padovani

VicedecanaLic. Mara Liliana Mazzi

Secretaria AcadmicaDra. Liliana Elena Lipera

Secretario AdjuntoArq. Carlos Antonio Ontiveros

Director de Estudios y CoordinacinLic. Marcelo Daniel Vinjoy

Consultora GeneralLic. Mnica Elsa Eines

Tecnologa

de losMateriales


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Director de CarreraLic. Carlos Hctor Colngelo

Autor de ContenidosProf. Ing. Patricia Benito

Procesamiento DidcticoLic. Mnica Elsa Eines

Diseo EditorialDiego G. Mamone


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3Tecnologa de los Materiales

ndice General

Unidad 1 - MaterialesObjetivos Especcos de la Unidad 1Requisitos Previos

Tiempo de EstudioMaterialesClasicacin de los MaterialesPropiedades de los MaterialesEnsayosEnsayos MecnicosPropiedades Mecnicas

Arreglo Atmico

Estados de Agregacin de la MateriaEstado SlidoEstado Slido CristalinoIrregularidades del Arreglo AtmicoDislocacionesDefectos PuntualesDefecto de SupercieLas Dislocaciones y su Inuencia en las Propiedades MecnicasTrabajo Prctico - Unidad 1Glosario

Bibliografa de Consulta para la Unidad 1

Unidad 2 - MetalesObjetivos Especcos de la Unidad 2Requisitos Previos

Tiempo de EstudioMetalesPropiedadesMetales Ferrosos

AleacionesDenicinElementos que Constituyen una AleacinCurva de Enfriamiento de los Elementos ConstitutivosElementos Puros o Compuestos QumicosSolucin SlidaMezclaCurvas de Enfriamiento y Diagramas de EquilibrioSolubilidad TotalInsolubilidad TotalSolubilidad ParcialDiagrama Hierro Carburo de Hierro

Aleacin Fe- CFe3

7

88

8

9

9

9

10101113

13131416161717181920

20

21222222232323232323242425252626272728

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Facultad de Informtica, Ciencias de la Comunicacin y Tcnicas Especiales

Licenciatura en Higiene y Seguridad en el Trabajo4

Curva de Enfriamiento del HierroDiagrama Hierro - Carbono SimplicadoDiagrama Hierro - Carbono CompletoClasicacin de Aceros y Fundiciones

AplicacionesTrabajo Prctico - Unidad 2GlosarioBibliografa de Consulta para la Unidad 2

Unidad 3 - Tratamientos Trmicos y MecnicosObjetivos Especcos de la Unidad 3Requisitos PreviosTiempo de EstudioTratamientos Trmicos y Mecnicos

Tratamientos Mecnicos de Aceros y FundicionesTratamientos Trmicos de Aceros y FundicionesObtencin del Producto Final

Aplicaciones y UsosClasicacin de los AcerosClasicacin de Aceros segn Norma IRAM-IAS / V 500 - 600

AplicacionesTrabajo Prctico de la Unidad 3GlosarioBibliografa de Consulta para la Unidad 3

Unidad 4 - Ensayos MecnicosObjetivos Especcos de la Unidad 4Requisitos PreviosTiempo de EstudioEnsayos MecnicosEnsayo de TraccinEnsayo de CompresinEnsayo de FlexinEnsayos de DurezaDureza en Escala MohsMtodo de Dureza Shore

Mtodo de Dureza Brinell (deformacin plstica por compresin)Mtodo de Dureza VickersMtodo de Dureza RockwellEnsayos de ChoqueEnsayo de FatigaEnsayo de Fluencia LentaDeterminacin de las Propiedades mediante EnsayosInuencia de las Propiedades en la Seleccin del MaterialTrabajo Prctico de la Unidad 4Bibliografa de Consultapara la Realizacin del Trabajo Prctico de la Unidad 4Glosario

2930303232333536

3738383839

40424444444546474848

4950505051515252525253

535556585858596263

6465


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Unidad 5 - Metales No Ferrosos: AluminioObjetivos Especcos de la Unidad 5Requisitos PreviosTiempo de Estudio

AluminioObtencin del AluminioPropiedadesPropiedades FsicasPropiedades QumicasPropiedades MecnicasSoldadura en Aluminio

Aplicaciones: Aleaciones de AluminioTrabajo Prctico de la Unidad 5Glosario


Unidad 6 - HormignObjetivos Especcos de la Unidad 6Requisitos PreviosTiempo de EstudioHormignComponentes Del Hormign

AgregadosResistencia - Dureza - Durabilidad

Limpieza y Ausencia de ImpurezasNo Producir Reacciones Perjudiciales con el CementoTamao - Forma - Textura

AguaAglomeranteAditivosDosicacin de HormigonesEnsayos que Permiten Analizarlas Propiedades del Hormign en el Estado de Pasta FrescaTrabajabilidadHomogeneidad

Ensayos para Analizarlas Propiedades del Hormign en el Estado EndurecidoResistenciaDeformacionesDureza y DurabilidadHormigones EspecialesTrabajo Prctico de la Unidad 6GlosarioBibliografa de Consulta para la Unidad 6

Unidad 7 - PolmerosObjetivos Especcos de la Unidad 7

6768686869697070707071727475

75

7778787879808080

83848487878888

919191

9292929292949595

9798


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Requisitos Previos

Tiempo de EstudioPolmeros

Obtencin de Plsticos Reforzados con Fibra de VidrioPropiedades y Aplicaciones de los PRFVResistencia EspeccaResistencia al ChoqueResistencia QumicaColor y Transmisin de la LuzPropiedades ElctricasConservacin y EnvejecimientoTrabajo Prctico de la Unidad 7GlosarioBibliografa de Consulta para la Unidad 7

98

98

99

99101101102102102102102104105105


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Unidad

1Tecnologade losMateriales

Materiales


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Objetivos Especcos de la Unidad 1

Reconocer las propiedades de los materiales y sus aplicacionestecnolgicas.

Resolver problemas inherentes a la composicin y comportamiento de losmateriales a partir del anlisis de su estructura, propiedades y aplicabilidad.

Seleccionar materiales en funcin del anlisis de sus propiedades.

Requisitos Previos

Conocimientos de Fsica: propiedades y ensayos fsicos.

Conocimientos de Qumica: propiedades y ensayos qumicos.

Tiempo de Estudio

6 Hs.


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Materiales

Se denomina MATERIALa toda porcin de materia, en general en estado slido,que se utiliza con un determinado n tecnolgico.

Clasicacin de los Materiales

Los materiales se pueden clasicar, segn sus propiedades, en cuatro grandesgrupos:

De cada grupo citaremos algunos ejemplos

Propiedades de los Materiales

MATERIALES

se clasican en

METALES CERMICOS POLMEROS COMPUESTOS

Ferrosos

No Ferrosos

acerosfundiciones

AluminoCobreBronce

VidrioCementoCalArena

Naturales

Articiales

caucho

NylonPlstico

HormignP.R.F.V.

MATERIALES

se estudian a travsPROPIEDADES

FsicasOxidacinCorrosin

Qumicas Fsico-Qumicas EstructuralesMecnicasColor

Densidad

PesoEspecco

CompuestosQumicos

Solubilidad

ResistenciaRigidezDeformabilidadTenacidadResiliencia

Dureza

EnlaceAtmicoEstructuraCristalinaArreglo

AtmicoIrregularidades


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Para obtener el producto nal sedeben tener en cuenta la estructura delmaterial, sus propiedades y la forma deprocesamiento. Es la interaccin entreellas, la que permitir un producto nalde calidad y econmicamente viable.

Ensayos

Las propiedades de los materiales se determinan mediante ensayos, los que puedenclasicarse segn el rea o disciplina a la que se reeren en:

Los ensayos fsicos, qumicos y fsico-qumicos son los que corresponden a suspropias disciplinas. La Metalografa estudia la macro y microestructura de los

metales, entendindose por macroestructura la que puede observarse a simplevista o con pequeos aumentos mientras que la microestructura se puede observarcon microscopios pticos de reexin. En este curso, se estudiarn los ensayosmecnicos en particular.

Ensayos Mecnicos

Como hemos dicho los ensayos mecnicosse clasican en ensayos destructivos yno destructivos.

Para determinar las propiedades mecnicas en un material se deben realizanensayos mecnicos, que son generalmente destructivos, utilizndose una porcindel material a ensayar denominadaprobeta.

Todo ensayo requiere de:

un dispositivo mecnico/ hidrulico que permita aplicar cargas sobre elmaterial, e

instrumentos que permitan medir las cargas aplicadas y las deformaciones

que stas producen.

Producto Final

Propiedades

ProcesamientoEstructura

ENSAYOS

Metalografa

Fsicos Fsico-qumicos Qumicos Estructurales Mecnicos

Destructivos

NoDestructivos


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Los ensayos no destructivosse realizan, en general, sobre el producto nal y comocontrol de calidad. Los ms utilizados son:

Ultrasonido, Radiografa Industrial, Corrientes de Foucault, Magnetismo y Tintas penetrantes, entre otros.

Sobre las deformaciones ya nos hemos referido en Fsica, incluso estudiando loscoecientes especcos de los materiales.

En cuanto a la carga, recordamos que:

es la accin que se ejerce sobre el material para poder obtener una reaccin.

De cada uno de los grupos hemos dado ejemplos. Los ensayos se irn desarrollando

a lo largo del curso o investigando en los Trabajos Prcticos.

Propiedades Mecnicas

Las propiedades mecnicas ms importantes en un material son:

Resistencia,Deformabilidad,Rigidez,

Tenacidad,Resiliencia y

ENSAYOS MECNICOS DESTRUCTIVOS

Mquinas de Ensayos Cargasutilizan que miden

se clasican en

Deformaciones

Corta Duracin

Larga Duracin

Estticos

Dinmicos

Traccin

CompresinFlexin

IzodCharpy

Estticos

Dinmicos

Fluencia Lenta

Fatiga


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Dureza.

RESISTENCIA:

Al lmite elstico: es la mxima tensin que puede soportar un material sin sufrirdeformaciones permanentes.

A la rotura: es la mxima tensin que puede soportar un material antes de surotura.DEFORMABILIDAD:

Existen dos tipos de deformaciones:

a) Deformaciones elsticasb) Deformaciones plsticas

Las deformaciones elsticasson aquellas que una vez retirada la carga, el materialvuelve a su posicin inicial.

En el caso de las deformaciones plsticas, al retirarse la carga el material quedapermanentemente deformado.

RIGIDEZ:

Es la resistencia que ofrece un material a una determinada deformacin elstica.

Si bien este concepto es una nocin que Ud. ya ha adquirido en fsica, recordamosque la rigidez est determinada por el Mdulo de Elasticidad Longitudinal delmaterial o Mdulo de Young.

DEFORMACIONES

son Elsticas

Plsticas

Capacidad

Cantidad

Todos los materialesse deforman elsticamente

Elasticidad

Capacidad

Cantidad

A la falta

Plasticidad

Fragilidad

En la direccindel esfuerzo

MaleabilidadDuctilidad


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TENACIDAD:

Es el trabajo absorbido por el material hasta la rotura.

A mayor energa de deformacin mayor tenacidad.

RESILIENCIA:

Es el trabajo absorbido por el material durante el perodo elstico.

DUREZA:

Es una propiedad supercial. Es la resistencia que ofrece el material a ser rayado

o penetrado por otro.

Arreglo Atmico

Estados de Agregacin de la Materia

Desde el punto de vista:

QUMICO FSICO TECNOLGICO

SLIDOVolumen propioForma propia

SLIDOS

LQUIDOVolumen propio

Forma No

FLUDOS

GASEOSONi forma,

Ni volumen propios

Estado Slido

El estado slido se puede clasicar en: Estado Slido Amorfo y Estado SlidoCristalino.


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Amorfo istropo

ESTADOSLIDO

Cristalino anistropos

En el estado amorfo los tomos se encuentran distribuidos al azar (en formairregular). Esta distribucin aleatoria hace que en general los slidos amorfos seanistropos,es decir, que tengan las mismas propiedades en cualquier direccin delesfuerzo.

En el estado slido cristalinolos tomos y/o partculas se encuentran ubicados

en posiciones jas y regulares, formando conguraciones geomtricas que serepiten en todas las direcciones del espacio. Esta distribucin hace que los slidoscristalinos se comporten en general como materiales anistropos, es decir, quepresenten distintas propiedades segn la direccin del esfuerzo.

Estado Slido Cristalino

La estructura cristalina queda denida mediante una celda unitaria o celdillafundamental, que ser la menor unidad que se repite en todas las direcciones del

espacio, sin perder las caractersticas generales de toda la retcula.

Esta celda queda identicada por sus parmetros de red. Para determinarlos seutiliza un sistema de ejes coordenados no ortogonales en el espacio, haciendocoincidir un tomo de la celdilla con el centro de coordenadas. Esto permite denirlos parmetros de red, que son:

las direcciones que forman entre s los ejes y las distancias entre tomos sucesivoso constante de malla.

PARMETROS DE RED

Direccin entre ejes

Distancia interatmica o constante de malla

a sobre el eje Xb sobre el eje Y

c sobre el eje Z

{

{


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Por ejemplo, para denir la red cbica, susparmetros son: = = = 90 ; a=b=c

Se pueden diferenciar siete redesfundamentales o primitivas, a saber:

cbica,tetragonal,hexagonal,rombodrica,ortorrmbica,monoclnica,triclnica.

Existen 7 redes derivadas de las fundamentales, que se conforman con tomos quese insertan:

en el centro del cuerpo,en el centro de las caras oen el centro de las bases.

Estas redes derivadas son:

Cbica centrada en las caras,

Cbica centrada en el cuerpo, Tetragonal centrada en el cuerpo, Ortorrmbica centrada en el cuerpo, Ortorrmbica centrada en las bases, Ortorrmbica centrada en las caras y Monoclnica centrada en las bases:

Las 7 redes fundamentales ms las 7 redes derivadas constituyen las 14 redes deBravais.

Por Ej.: en el caso de la red cbica existen 2 derivados:

a) la cbica centrada en el cuerpo.(C.C.)b) cbica centrada en las caras (C.C.C.)

z

X

y

b

c

a

C.S. (fundamental) C.C. C.C.C.


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Irregularidades del Arreglo Atmico

Las irregularidades de una red cristalina no implican que el material sea

defectuoso, slo que representan deciencias en un arreglo atmico perfecto. Estasirregularidades pueden utilizarse para modicar las propiedades del material.

Dislocaciones

Son defectos de lnea y se pueden clasicar en:

Dislocaciones de Borde o de Arista

Se toma un cristal perfecto y se hace un corte parcial, se introduce en el corte unplano adicional de tomos que produce un corrimiento o desplazamiento de laspartculas generando la dislocacin.

Dislocacin de Alabeo o Tornillo:

Se toma un cristal perfecto y se hace un corte total. Se separan ambas partes yse vuelven a unir con un corrimiento de una distancia interatmica produciendoel alabeo.

deslizamientoDEFECTOS Lnea

Supercie

Dislocaciones Borde o arista

Alabeo o tornillo

Bordes de granoModican

laspropiedades

Puntuales Vacantes o huecos

Intersticial

Sustitucional

Dislocacin de Alabeo

Grco extradode Askeland, D.La Ciencia e

Ingeniera de losMateriales.


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Defectos Puntuales

Son aquellos que se producen en un punto de la red.

Se pueden clasicar en hueco o vacantes, defectos Intersticiales y defectosSustitucionales

Defecto de Supercie

Cuando se enfra muy lentamente un material (en general proceso de laboratorio),los tomos se ordenan en posiciones jas, regulares y con una misma orientacin,dando origen a un monocristal.

Si el enfriamiento es ms rpido, el material tambin solidica en forma cristalinapero con distintas orientaciones, dando origen a diferentes granos. Los lmites quevinculan a los diferentes granos se llaman bordes de grano, que son los defectosde supercie cuya estructura slida es amorfa. Al variar la velocidad de enfriamientovara el tamao de los granos. Si aumentamos la velocidad de enfriamientose incrementa el nmero de granos disminuyendo el tamao de los mismos yaumentando, en consecuencia, los bordes de grano. Esto produce un incrementoen la resistencia del metal al obstaculizar el movimiento de las dislocaciones atravs de los bordes de granos.

Hueco o vacante IntersticialSustitucionalab

Monocristal

Bordede

grano

Grano


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Las Dislocaciones y su Inuencia en las Propiedades Mecnicas

Las dislocaciones producen deslizamiento en el material. Este deslizamiento puede

explicar el porqu la resistencia de los metales es mucho menor que el valor calculadoa partir de una unin metlica. Adems, explica el comportamiento dctil de losmetales y as mismo pueden controlarse las propiedades mecnicas interriendo elmovimiento de las dislocaciones.


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Trabajo Prctico - Unidad 1

MATERIALES

El siguiente trabajo deber ser enviado a su tutor va plataforma.

1) Realiza un muestrario de distintos materiales (por lo menos cinco) eindica:

su ubicacin dentro de la clasicacin. las propiedades generales por pertenecer a ese grupo. las propiedades especcas de ese material. aplicaciones.

2) Utilizando los conceptos de la Unidad I y la bibliografa de consulta:

a) Explica los estados de la materia desde un punto de vista fsico-qumico ytecnolgico.

b) Realiza un esquema indicando los estados de la materia y los cambios deestados.

c) A qu se llama isotropa y cmo son los slidos amorfos y cristalinosrespecto de esta propiedad?

d) Graca las 7 redes cristalinas fundamentales, indicando su nombre y sus

parmetros de red.e) Indica las 7 redes derivadas y grafcalas.f) Qu es un monocristal?g) Qu signica el trmino irregularidades o defectos de la red cristalina en el

comportamiento de los materiales?h) Explica la inuencia de las dislocaciones en las propiedades mecnicas de un

material.i) Qu son los bordes de granos?j) Cmo se modican las propiedades mecnicas de un material con el tamao

de grano?


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Glosario

Material.

Metales ferrosos y no ferrosos. Cermicos. Polmeros naturales y articiales.Compuestos.

Propiedades fsicas, qumicas, fsico-qumicas, mecnicas y estructurales. Ensayos: fsicos, qumicos, fsico-qumicos, mecnicos destructivos y no

destructivos (Ultrasonido, Radiografa Industrial, Corrientes de Foucault,Magnetismo y Tintas penetrantes) y estructurales.

Requerimientos del ensayo: dispositivo mecnico/ hidrulico e Instrumentos. Cargas y deformaciones. Resistencia: al lmite elstico y a la rotura, Deformabilidad: elstica y plstica,

Rigidez, Tenacidad, Resiliencia y Dureza.

Arreglo atmico. Estado slido: amorfo y cristalino. Istropo y Anistropo. Red. Cristalina. Celda unitaria o celdilla fundamental. Parmetros de red. Redes fundamentales: cbica, tetragonal, hexagonal, rombodrica, ortorrmbica,

monoclnica, triclnica. Redes derivadas. Redes de Bravais. Defectos del arreglo atmico. Puntuales y de supercie. Granos. Defecto intersticial, sustitucional, vacante. Dislocacin: de Borde o de Arista, Dislocacin de Alabeo o Tornillo. Deslizamiento.

Anisotropa. Ductilidad. Elasticidad. Fragilidad. Maleabilidad. Plasticidad. Rigidez.


Askeland, D. R: La Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Mxico, Ed.Iberoamericana, 1987.

Jastrzebski,Z: Naturaleza y Propiedades de los Materiales para Ingeniera.Mxico, Ed. Iberoamericana, 1979.


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Unidad


Metales


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Comprender el comportamiento de los metales en funcin del tipo de enlace

qumico, de su arreglo atmico y de los defectos de red.

Estudiar los diferentes elementos constitutivos de una aleacin, sus curvasde enfriamiento y las fases que presentan durante la solidicacin.

Reconocer las propiedades de distintas aleaciones a travs del estudio desus diagramas de equilibrio y de acuerdo con las diferentes concentracionesen que se encuentren, en especial el Diagrama Fe-CFe

3.

Utilizar la clasicacin de aceros y fundiciones y conocer sus aplicaciones

ms importantes.

Requisitos Previos

Conocimientos de Qumica: Enlaces qumicos.- Cambios de Estados-Solidicacin y Fusin- Temperaturas de solidicacin.-

Arreglo Atmico e irregularidades del arreglo atmico.

Tiempo de Estudio

18 Hs.


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Metales

Propiedades

La alta movilidad de los electrones en el enlace metlico da origen a la buenaconductividad trmica y elctrica.

Poseen buena resistencia mecnica. Alta Rigidez. Buena ductilidad debido a las dislocaciones. Buena resistencia al choque.

En general los metales no se usan solos, sino en combinaciones formandoaleaciones.

Metales Ferrosos

Son los que tienen como elemento principal el Hierro.

La propiedad fundamental que los diferenciade los metales no frricos es el magnetismo.

Aleaciones

Denicin

Se llama ALEACIN a la combinacin de dos o ms elementos para mejorar laspropiedades del material u obtener alguna nueva en particular.

Condiciones para que Exista Aleacin

Dos elementos A y B forman una aleacin, si y solo si, son solubles en el estadolquido y no se separan en funcin de su densidad.

Elementos que Constituyen una Aleacin


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Mezcla: como su nombre lo indica, es la mezcla de dos o ms constituyentes.

Por ejemplo: mezcla de elementos puros y compuestos qumicos, elementos purosy soluciones slidas, compuestos qumicos y soluciones slidas.

Curva de Enfriamiento de los Elementos Constitutivos

Elementos Puros o Compuestos Qumicos

ELEMENTOSCONSTITUTIVOS

Elementospuros

Compuestosqumicos

tabla peridica

enlaces qumicos

Solucionesslidas

enlace inicoenlace covaleteenlace metlico

electrones

defectos puntuales soluciones slidas por insercin

soluciones slidas por sustitucin

Mezclas

a b

a

aaa

a

Solvente - aSoluto - b

a

(m)

: solucin slidade b en a

(m)

: solucin slida de a en b

Solvente - b

Soluto - a

b b

b

bb

a b

b

Temp

LquidoSlido

Ts

Tiempo

ts

Ts: Temp. de solidicacin

ts: tiempo de solidicacin


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Solucin Slida

Mezcla

En una mezcla empieza a solidicar el elemento que est en exceso, hasta que enla masa lquida queda la proporcin de la mezcla eutctica.

Denimos como mezcla eutctica a aquella que solidica a temperatura constante,

como si fuera un elemento puro.

La palabra Eutctico signica FUNDE BIEN y lo hace en forma de agregacincristalina (solidican los elementos, cada uno en su propia estructura, en formasuperpuesta).

La temperatura de solidicacin o temperatura del eutctico es la menorde todas las temperaturas posibles de solidicacin entre los elementos que

constituyen la mezcla.

Las aleaciones deben ser solubles en el estado lquido, pero en el estado slidopueden presentar:

Tis: temp. inicio de solidicacin

Tfs: temp. nal de solidicacin

ts: tiempo de solidicacin

Temp.

lquido

Lquido + slido

slido

Tiempots

Tis

Tfs

Temp.

lquido

Lquido + slido

slido

Tiempo

Ti

Tf =TE

ts

E: eutctico

ReferenciasTi: temp. inicio de solidicacin

Tf: temp. nal de solidicacinTE: temp. eutcticots: tiempo de solidicacin


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Curvas de Enfriamiento y Diagramas de Equilibrio

Solubilidad Total

Se produce cuando los elementos A y B tienen igual estructura cristalina y similarconstante de malla.

Todas las concentraciones de la aleacin son soluciones slidas.

I: 100% A - 0% BII: 60% A - 40% BIII: 30% A -70% BIV: 0% A - 100% B

Solubilidad total

Aleacin

Soluble

Estado Lquido

Estado slido

Solubilidad parcialInsolubilidad total

debe ser

presenta

en

en

Temperaturas

Temp.

Tiempo

I II III IV

lquido

solucin slida

I II III IV

100%A0%B

C 60%A40%B

C 100%B0%A

70%B30%A


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Insolubilidad Total

Se produce cuando los elementos A y B tienen diferente estructura cristalina y distintaconstante de malla. En este caso todas las concentraciones de la aleacin son mezclas.

Curvas de enfriamiento Diagrama de equilibrio

A: 100% AI: 80% A - 20% BE: Eutctico: X% A , Y% BII: 30% A - 70% B

B: 100% BAEB: curva del lquido

ACEBD: curva del slido

Solubilidad Parcial

Se produce cuando los elementos A y B tienen similar estructura cristalina ydiferente constante de malla.

En este caso,para pequeas concentraciones del elemento Ben la red A se puedenproducir soluciones slidas.

Al aumentar el porcentaje del elemento B, el elemento A no puede contenerlo en sured y se forma una mezcla.

Cuando en la masa lquida se llega a la concentracin de equilibriose produce unamezcla eutctica.

A I E II B

Te

Tiempo

Temp. I E IITemp.

B +

lquido

A+

lquidoC

lquido

Temp.

0% A100% B

3070

8020

100% A0% B

A

EutcticoE

xy


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Curvas de enfriamento Diagrama de equilibrio

A: 100% AI: 95% A - 5% BII: 80% A - 20% BE: Eutctico: X% A - Y% B - equilibrioIII: 30% A - 70% BIV: 5% A - 95% BB: 100% B

AEB: Lquidos

ACEDB: Slidos

Diagrama Hierro Carburo de Hierro

Aleacin Fe- CFe3

En la aleacin Fe- CFe3, el elementoA es el Hierroque es un elemento puro, y el

elemento B es el Carburo de Hierroque es un compuesto qumico.

A Fe (elemento puro) Ferrita

B CFe3 (carburo de hierro) Cementita

CFe3 93,33 %Fe 6,67 % C

A I II E III IV B

Tis

Tfs

Temp.

Tiempo

m +lquido

m +lquido

AB

m

CE

Dm m+ E +E

lquido

100%A0%B

I II E III IVTemp. Temp.

mEutctico

80 30 0% A100% B


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concentracin

100 % Fe 0% Fe

0 % Cfe3 100 % Cfe30 % C 6.67 %C

m:Austenita solucin slida de C en FeE: Ledeburita: Agregacin cristalina (Austenita-Cementita)B: Cementita

El diagrama de Hierro - Carburo de Hierro tiene una solubilidad parcial hasta laconcentracin del Eutctico que corresponde al 4,3 %C. A partir de esta concentracinse produce una insolubilidad total. Esto se debe a que para pequeos porcentajes de

Carbono en Hierro, el Hierro puede contenerlo en su red. Al aumentar el porcentajede Carbono se forma una mezcla eutctica. Si el elemento en exceso es el Carbono,el Hierro es totalmente insoluble en el Carbono producindose la insolubilidadtotal.

Curva de Enfriamiento del Hierro

Temp.

A

B

BB+

B + E

E lquido

A

m +lquido

m m + E

Temp

1530C

1400C

910C

Lquido

C.C

Fe

Fe

MAGNTICO Fe

Tiempo

Slido

1 transf. Alotrpica

2,85 A Fe

NO MAGNTICO

3,65 A C.C.C.

3 transf. Alotrpica

2 transf. Alotrpica

C.C2,65 A

C.C2,65 A

720C


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Diagrama Hierro - Carbono Simplicado

AEB: curva del LquidoFEH: curva de transformacin alotrpica de Fe a FeCE: perdida de solubilidad del Carbono en Fe

ACEDB: curva del Solidus

E: Eutctico: LEDEBURITAE: Eutectoide: PERLITA

El Eutectoide es una agregacin cristalinas como el Eutctico, pero en elestado slido.

Led. ( t) Ledeburita en transformacin.Led. (T) : Ledeburita transformada.Cem 2: Cementita Secundaria (por segregacin)

Diagrama Hierro - Carbono Completo

Diagrama de Equilibrio Metaestable de la Aleacin Fe-CTratamientos Trmicos y Mecnicos ms Usuales

Temp.

1530

1130

960

720

lquido

Aus. +

AB

D

H

E

liq.

Austenita C

Aus+ledCem2

cem. 1a

+Ledeburita (t)

Per+Fe

Per+cem

Cem. 1a+Led (T)

Per+ Led (T)cem2

0%C 0,85% 1,71% 4,3% 6,67%concen.

E

F

Cem +Lquido


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Fuente: Empresa Houghton.

LQUIDO

3,7

5%C-l

miteprc

ticopara

fun

diciones

de

hierro

cementita

primaria ylquida

fundicin maleable rpida

fundicin maleable europeaa corazn blanco

fundicin maleableamericana a corazn negro

zonadecoladalneadeliquidus

soldaduraporc

alor

zonadefo

rjado

lneadesolidus

CEMENTACIN

AUSTENITA +LQUIDO

CEMENTITA SECUNDARIAAUSTENITA Y LEDEBURITA

zonas de recocido

normalizado

AUSTENITA(Fe2C en hierro )

esferodizacin de la cementita

lmite superior de eliminacin detensiones - recocido comercial

lmite superiorde envejecimiento

FERRITA YPERLITA

Fe+lquidoaceroquem

adoporrecalentamiento

ACEROSHIPOEUTECTOIDES

ACERO

S

HIPOEUTECT

OIDES

C

1600

1500

1400

1300

1

200

1100

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

PERLITA Y

CEMENTITASECUNDARIA

ACEROSHIPEREUTECTOIDES

1,8c - LMITE SOLUBILIDADDEL CARBURO EN LA AUSTENITA

CEMENTITA SECUNDARIA

PERLITALEDEBURITA TRANSFORMADA

FUNDICIN BLANCAHIPOEUTECTICA

EUTCTICO

LEDEBURITA

ZONA DE RECOCIDO Y TEMPLE

hierro

yausten

ita

LIMITE PARA TRABAJO MECANICO(TRANSFORMACION DE LAAUSTENITA EN PERLITA )

LEDEB

URITAYCEMENTITA

PRIMARIA

FUND.BLANCA

HIPEREU-TECTICA

C

2912

2732

2552

2372

2192

2012

1832

1652

1472

1292

1112

932

752

572

392

212


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Clasicacin de Aceros y Fundiciones

Hipoeutectoide 0% < %C < 0,85%

Eutectoide % C = 0,85%Hipereutectoide 0,85% < %C < 1,7%

Hipoeutctica 1,7% < %C < 4,3 %FUNDICIONES Eutectica % C = 4,3 %

El diagrama Fe - Carburo de Hierro estudiado se denomina meta-estable, porquetodo el carbono se encuentra combinado con el hierro formando Cementita. En este

diagrama todas las fundiciones son fundiciones blancasque son muy duras y muyfrgiles, dado que todo el carbono se encuentra combinado en la matriz.

Si se modica la velocidad de enfriamiento o se agregan algunos elementos aleantescomo el Silicio, se produce la descomposicin de la Cementita, segregndoseCarbono en estado libre que forma grato. Cuando esto sucede se obtiene eldiagrama establey las fundiciones se denominan fundiciones grises,que sonms blandas que las fundiciones blancas. Esto se debe a que la matriz contienemenos carbono debido a que el mismo ha segregado formando grato, aunqueaparecen algunas regiones de alta fragilidad donde se localiza el grato en formade laminillas.

Aplicaciones

Los aceros y fundiciones tienen mltiples aplicaciones en la industria, yfundamentalmente en aplicaciones estructurales.

Los aceros al Carbono, se utilizan en general para:

Chapas, perles, remaches, tornillera, bulones (bajo contenido de C)

Aceros estructurales, barras y mallas para Hormign Armado (0,15% a0,30%C)

rboles y ejes de transmisin (0,40 a 0,55%C) Llantas y rieles (0,50 a 0,85%C) Herramientas para tornos y fresas, resortes (0,85% a 1,00%C)

Asimismo estn los aceros aleados con aplicaciones especiales para herramientas,aceros de corte rpido, imanes permanentes, etc.

Las fundiciones que ms se utilizan industrialmente son las grises y en coquilla, de

gran resistencia al desgaste y ncleo relativamente dctil, por ejemplo para cilindrosde laminacin.

{ACEROS ALCARBONO

{ {Hipereutctica % C > 4,3 %% C 6,67 %


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Trabajo Prctico - Unidad 2

ALEACIONES

1) Explica cmo se determinan los porcentajes de Slido y Lquido de unaaleacin a determinada temperatura y concentracin.

2)Hallar los porcentajes de slido y lquido de las siguientes aleaciones a latemperatura dada.

100%A 1 2 100%B concentracin

Concentracin1: 80% A 20% BConcentracin 2: 30%A -- 70% B

a) T1: 1500cb) T2: 1200cc) T3: 1130cd) T4: 950c

3) Hallar los porcentajes de slido y lquido; y los porcentajes de loscomponentes cristalogrcos para las concentraciones C1 y C2, a las

siguientes temperaturas.

a) 1600cb) 1200cc) 900c

concentracin0 25,5% 45% 64,5% 75% 100%

Temp.A 15300C

11300C

C1 C2

B 14000C

B + lquido

B + E m+ E

m

m +lquido

Temp.

A: 14000C 13000C

1200 1150

1000960

m +lquido

m

Temp.


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4) Hallar los componentes cristalogrcos y elementales, a temperaturaambiente, de las siguientes aleaciones Hierro- Carburo de Hierro. Indica,adems, de qu tipo de aleacin se trata.

a) 0% Cb) 0,6% Cc) 0,85% Cd) 1% Ce) 1,7% Cf) 2% Cg) 4,3% Ch) 5 % Ci) 6,67% C


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Glosario

Metales ferrosos.

Aleacin. Mezcla. Solucin Slida. Curvas de enfriamiento. Diagrama de equilibrio. Eutctico. Temperatura de solidicacin o del eutctico. Solubilidad e insolubilidad total. Solubilidad parcial. Ferrita. Cementita. Austerita.

Ledeburita. Eutectoide. Perlita. Clasicacin aceros al carbono: Hipoeutectoide, Eutectoide Hipereutectoide. Clasicacin de la fundiciones: Hipoeutcticas, Eutctica, Hipereutcticas. Diagramas meta-estable y estable. Fundiciones blancas y grises.


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Askeland, D. R: La Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Mxico, Ed.

Iberoamericana, 1987. Jastrzebski,Z: Naturaleza y Propiedades de los Materiales para Ingeniera.

Mxico, Ed. Iberoamericana, 1979. Vega, Jorge: Conocimiento y Estudio de Materiales: Metales- Cap. 1 al 3.

Buenos Aires, UBA, 1978.


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Unidad


TratamientosTrmicos yMecnicos


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Seleccionar los mejores procesos de conformacin de un metal y los

tratamientos trmicos correspondientes para optimizar su utilizacin.

Resolver problemas inherentes a las posibles aplicaciones y usos de unmetal a partir del anlisis de sus propiedades, estructura y formas deprocesamiento.

Requisitos Previos

Conocimientos de las propiedades Mecnicas de los metales.

Conocimiento de las propiedades Fsicas de los metales.

Conocimiento de la estructura de los metales y su comportamiento en funcinde la misma.

Tiempo de Estudio

12 Horas


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Tratamientos Trmicos y Mecnicos

Los tratamientos mecnicos se utilizan para dar forma mientras que los

tratamientos trmicossirven para modicar alguna propiedad o restituir el materiala su estado inicial despus de un trabajado mecnico, a efectos de su ulterior

comercializacin.

En general, los metales no se encuentran en estado puro en la naturaleza, sinoformando compuesto. A n de obtener el producto nal a partir del mineral, serealizan los siguientes pasos:

Localizacindel mineral:depende de la Geologa. Explotacin de la mina:se puede realizar a cielo abierto, bajo tierra o por el

mtodo de lixiviacindependiendo de la profundidad a la que se encuentrenlos minerales.La lixiviacin se utiliza para los metales de alto valor econmico. Serealizanperforaciones donde se bombea un reactivo que disuelve el metal valioso;luego se re-bombea el reactivo y se realiza la separacin en la supercie. Unavez obtenido el mineral se puede volver a utilizar el reactivo.La forma de explotacin ms cara y ms peligrosa es la que se realiza bajotierra, en minas que pueden derrumbarse y son insalubres debido a la faltade recambio del aire. Tambin se las considera costosas por las excavacionesque deben hacerse, por el apuntalamiento y la fabricacin de medios para

sacar el material del fondo de la mina (material ferroviario).Si los materiales estn ms cerca de la supercie, se pueden usar barrenospara la construccin de canteras que se explotarn mediante el uso deexcavadoras y retroexcavadoras.

.Concentracin: es la separacin del mineral valioso de otros minerales pormtodos mecnicos de separacin (magnetismo, decantacin, otacin,etc.)

Puricacin:es la eliminacin de las impurezas del mineral y se realiza pormtodos de separacin de sistemas homogneos, ya que las impurezas estncombinadas qumicamente con los valores. Estos mtodos de separacinpueden ser destilacin simple y fraccionada, cristalizacin, cromatografa,etc.

Reduccin:es la obtencin del metal a partir del mineral. En este proceso seelimina el oxgeno del mineral.

Renacin:es la puricacin del metal por un proceso de oxidacin de lasimpurezas.

Comercializacin: se realiza a travs de tratamientos mecnicos y trmicosmediante los cuales se obtiene el producto nal.

En el caso de los minerales de Hierro, los pasos a seguir son:


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Tratamientos Mecnicos de Aceros y Fundiciones

Los tratamientos mecnicos consisten en conformar el material y se pueden dividiren tratamientos directos e indirectos.

Los tratamientos directos o por moldeo consisten en volcar el metal fundidoen moldes con la forma que se quiere obtener. Sirven para obtener, por ejemplo,lingotes de aceros pero su aplicacin fundamental es tratar las fundiciones debido a

su alta fragilidad. Cualquier otro tratamiento por impacto o estiradolas rompera.Los ms usados son moldeo en arena, en moldes metlicos o por centrifugado.

Los tratamientos indirectosse pueden realizar en:

Caliente: por encima de la temperatura de recristalizacin, o Fro: entre los 300 y 500 C.

Los tratamientos indirectosen caliente ms utilizados son:

Forjado: Se le da la forma al material por medio de golpes de martinete omartillos neumticos, utilizando matrices especiales.

PROCESO GENERAL

LOCALIZACIN

Minerales de Hierro Magnetita

Hematita RojaParda

Geologa

EXPLOTACIN

Siderita

Pirita

TrituracinCONCENTRACIN

COMERCIALIZACIN

Magnetismo Calcinacin

Briqueteado

PURIFICACIN Piedra caliza

REDUCCIN Alto horno

REFINACIN Aceros yfundiciones

Trat. Trmicosy Mecnicos

Hornos - Convertidores

PRODUCTO FINAL

Arrabio


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Laminacin: Se hace pasar el material por entre rodillos que giran en sentidocontrario, y se consigue la pieza requerida. De esta forma se obtienen tochos,palanquillas, perles, etc.

Coladacontinua: Directamente de la colada de los hornos de renacin, elacero lquido es enfriado y arrastrado por rodillos. Se obtienen los productosde desbaste: tochos y palanquillas, para su posterior transformacin en rielesy perles.

Con un tratamiento en caliente, el material es ms fcil de deformar porque setrabaja a altas temperaturas. Por consiguiente, se generan menos tensiones internasdebidas a la deformacin, que permiten utilizar la pieza en:

- aplicaciones de impacto (esfuerzos de choque) o- aplicaciones sometidas a fatiga (ciclos de carga y descarga a lo largo del

tiempo),o- en solicitaciones de impacto o- solicitaciones de fatiga.

Los tratamientos indirectos en fro ms utilizados son:

Tralacin: Se hace pasar el material a travs de tralas mediante unasolicitacin de traccin. Las tralas tienen la forma que se le quiere dar alproducto nal. Se pueden obtener alambres, perles, tubos sin costura, etc.

Extrusin: Se hace pasar el material a travs de tralas como en el casoanterior, pero mediante una solicitacin de compresin. Este tratamiento seutiliza en materiales de poca resistencia a la traccin.

Tralas


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Con este tratamiento se logra una buena terminacin supercial y toleranciasdimensionales estrechas, aunque aumenta su acritud (endurecimiento del material

por deformacin en fro).

Tratamientos Trmicos de Aceros y Fundiciones

Los tratamientos trmicos se utilizan para modicar las propiedades de un metal o

para devolverle sus propiedades originales despus de un tratamiento mecnico

en fro.

Se pueden dividir en:

Totales, que como su nombre lo indica se realizan en toda la pieza, y Superciales slo en su supercie, sin alterar el ncleo de la misma.

Dentro de los tratamientos totales, los ms importantes por sus aplicaciones son:

Templado Normalizado Recocido Revenido

TEMPLADO:

Se eleva la temperatura de la pieza por encima de la temperatura de recristalizacin.El Hierro pasa de la estructura Alfa a Hierro gamma, donde es vido de Carbono.Se deja homogeneizar la temperatura en toda la pieza. Cuando se lo enfrabruscamente, la transformacin alotrpica de Fe a Fe se produce de todasformas, aunque el Carbono no tiene tiempo de salir de la red, y queda atrapado enella, distorsionndola. Esto produce un aumento de la resistencia y de la dureza, acosta de la ductilidad del metal.

Metal


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NORMALIZADO:

Se eleva la temperatura de la pieza por encima de la temperatura de recristalizaciny se deja homogeneizar en toda la pieza. Se la enfra al aire. Se logra volver a laestructura original del metal. Se utiliza para neutralizar el efecto de los trabajadosmecnicos en fro.

RECOCIDO:

Al igual que el normalizado, pero el enfriamiento se realiza en el horno. Es unenfriamiento muy lento que produce un ablandamiento del metal.

REVENIDO:

Es un tratamiento complementario del templado. Se eleva la temperatura de lapieza por debajo de la temperatura de transformacin alotrpica y luego se lo enfraal aire. Sirve para disminuir la alta fragilidad que deja un templado al agua en elmaterial.

El tratamiento trmico de un templado ms un revenido se lo denomina renado.

Algunos tratamientos trmicos superciales son:

Templado Supercial:Se utiliza en aceros cuyo contenido de Carbono esmayor a 0,3%. Se realiza igual al templado total, pero no se deja homogeneizarla temperatura en toda la pieza, sino slo en la supercie.

Cementacin: Se utiliza en aceros cuyo contenido de Carbono es menor al

Temp.

Temprecris

Templado

Revenido

Normalizado

Recocido

Tiempo


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0,3%. Se eleva la temperatura de la pieza por encima de la temperatura derecristalizacin en una atmsfera de Carbono, durante el tiempo estimadopara obtener el espesor de Carbono requerido. Luego se lo templa.

Nitruracin: Se utiliza, en general, para aceros aleados. Se eleva latemperatura de la pieza aproximadamente a 500C en una atmsfera deamonaco, y luego se enfra al aire. El Nitrgeno del amonaco penetra enla supercie formando Nitruros de Hierro que son muy duros y resistentes,dndole esta caracterstica a la supercie de la pieza.

En general las fundiciones no reciben tratamientos trmicos.

Existe una excepcin que son las fundiciones maleables, donde al calentar lafundicin blanca a temperaturas entre los 800 y 900 C, el carbono que forma partede la Cementita comienza a separarse y trata de formar una estructura ms estable

y menos dura.

Obtencin del Producto Final

Aplicaciones y Usos

Clasicacin de los Aceros

Los aceros se pueden clasicar en aceros al carbono y aceros aleados.

Los aceros al Carbono son los que cuentan como nico elemento de aleacin elCarbono, donde aparece el Fsforo y el Azufre como impurezas. A pesar de su bajo

COMERCIALIZACIN

TRATAMIENTOS

TRMICOS

ForjaLaminacin

TRATAMIENTOS

MECNICOS

Normalizado

Totales Superciales

Recocido

Revenido

Templado

TempladoSupercial

Cementacin

Nitruracin

Moldeo

Directos Indirectos

En caliente

LaminadoExtrusin

En fro

Trelacin


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porcentaje y de su limitacin por la norma, el P genera fragilidad en fro y el S, encaliente. Otra impureza comn es el Silicio que favorece la descomposicin de laCementita.

Al aumentar la cantidad de Carbono aumenta la resistencia y la dureza del acero acosta de la prdida de ductilidad.

Los aceros aleadoscontienen, adems del Carbono, otros elementos de aleacincomo el Nquel (Ni), el Cromo (Cr), Slicio (Si), Titanio, etc. Estos elementosmodican las propiedades de los aceros dndoles caractersticas especiales.

Propiedades C Ni Cr Mo Ti Si Mn

Resistencia

Dureza

Ductilidad = = -

Rigidez = = = = = = =

Resiliencia = = = = = = =

Tenacidad = - =

Otraspropiedades

Hasta 1% 3 4 % 118% - - 3-5% 0,8-14%

Clasicacin de Aceros segn Norma IRAM-IAS / V 500 - 600

X n cccc/100 = % de C

% del elemento aleante principalElemento aleante principal

1 al Carbono2 al Nquel3 al Cr-Ni4 al Molibdero5 al Cromo6 al Cr-Vanadio

Por ejemplo:

X {


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IRAM 2 3 1515/100 = 0,15% ccAprox. 3% de Nquel (2,5% -3,5%)Ni

Aplicaciones

Las aplicaciones de aceros y fundiciones ms importantes, en funcin de sustratamientos mecnicos, estn indicadas en el siguiente diagrama, extrado delcuadernillo de Conocimiento y Estudio de los Materiales-UBA, 1978:

Extrado de Conocimiento y estudio de los materiales capitulo 3. 1978

FUNDICIN Y PROCESOS DE FABRICACIN

PULVIMETALMOLDEOFUNDICINCONTINUA

Lingotes

Para moldearSemiproductos

COLADA

MTODOS

Laminacingruesa

Desbaste chato Palanquilla,llantn

Laminado nal

Acabados Palastros

Perles Barras

MaquinadoBulones,

tornillosTrelado

Alambres, clavosResortes

Piezas moldeadas

Para extrusin

Extrusin

Perles tubos

tubos sincostura

Planchuela

Chapa na

GalvanizadosEstao

Fleje

Forja

Material ferroviario Piezas forjadas

Ejes Pesadas

Livianas

Chapa gruesa

Recubrimiento

Niqueledo, etc

EstiradoCaos

EstampadoEntallado

Embutido

Acuado


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Trabajo Prctico de la Unidad 3

TRATAMIENTOS TRMICOS Y MECNICOS

1) Describe el tipo de tcnicas de procesamiento de metales que puedan aplicarsepara elaborar:

a) Bloque de motor de automvilb) Engranaje de acero para transmisinc) Cigeal

2) Da un ejemplo de aplicacin de un tratamiento trmico supercial. Ventajas ydesventajas de su uso.

3) Clasicar los siguientes aceros segn Norma Iram 600 e indicar sus aplicacionesms frecuentes.

1. IRAM 10102. IRAM 10453. IRAM 10704. IRAM 22105. IRAM 32156. IRAM 4220

7. IRAM 51308. IRAM 512209. IRAM 611010. IRAM 10110


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Glosario

Tratamientos trmicos y mecnicos.

Concentracin, Puricacin, Reduccin, Renacin, Comercializacin. Tratamientos mecnicos directos: moldeo y colada continua. Tratamientos mecnicos indirectos en caliente: forjado, laminacin y colada; en

fro: tralacin, extrusin. Recristalizacin. Tratamiento trmicos totales: templado, normalizado, recocido, revenido. Renacin. Tratamientos trmicos superciales: Templado Supercial, Cementacin,

Nitruracin. Fundiciones maleables.

Aceros al carbono, aceros aleados. Clasicacin de aceros segn norma IRAM - IAS / v 500-600 Tochos. Palanquillas. Perles.


Askeland, D. R: La Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Mxico,

Iberoamericana, 1987. Vega, Jorge: Conocimiento y Estudio de Materiales: Metales- Cap. 4 y 5.Buenos Aires, UBA, 1978.


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Unidad


EnsayosMecnicos


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Mostrar habilidad para ensayar e interpretar resultados de ensayos.

Seleccionar materiales en funcin del anlisis de sus propiedades.

Demostrar competencias para realizar el control de calidad de los materiales.

Manifestar inters por el desarrollo tecnolgico, la tecnologa aplicada y suincidencia en el medio ambiente.

Requisitos Previos



Tiempo de Estudio

18 Horas


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Ensayos Mecnicos

Como ya hemos dicho, los ensayos mecnicos son procesos que permiten aplicar

cargas y medir las deformaciones que ellas producen, mediante el uso de mquinasde ensayos.

Existen mquinas de ensayos especcas para cada tipo de ensayo y la Mquinade Ensayos universal, que recibe su nombre por la variedad de ensayos que puederealizar, como por ejemplo: traccin, compresin, exin, dureza, choque, fatiga yuencia lenta.

Ensayo de Traccin

Se utiliza una probeta del material que se quiere estudiar.

Esta probeta puede ser industrial o calibrada.

Se la coloca en una mquina de ensayos donde se somete la probeta a la accindivergente de las mordazas de la misma. A medida que se va realizando el ensayose van registrando los valores de carga y de variacin de longitud, hasta llegara la rotura del material. En la actualidad, las mquinas poseen un gracador que mebrinda el diagrama del ensayo, a partir del cual tambin puedo obtener los valores

del ensayo.

El ensayo de traccin debe homologarse para que sus resultados sean comparables.Para ello se trabaja conprobetas largas y con probetas cortas, cuya relacin longitud-dimetro debe ser constante.De esta manera los resultados de probetas largas soncomparables entre s. Lo mismo sucede con los resultados de probetas cortas.

Probeta Larga: Lo = 10. Do

Probeta Corta: Lo = 5. Do

P

P

l


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Siendo

Lo: Longitud inicialDo= Dimetro inicial

Ensayo de Compresin

En general, el ensayo de compresin es aplicado en materiales frgiles.

Se somete la probeta a la accin convergente de dos cargas. Se determina la cargade rotura y la tensin de rotura a compresin del material.

Los cuidados que deben tenerse en cuenta son:

Las caras de la probeta deben ser paralelas entre s y perpendiculares al ejede la probeta, a efectos de garantizar la aplicacin normal de la carga.

Las supercies de las caras deben se lisas, para evitar concentracin detensiones.

La relacin altura dimetro debe ser h/d=2.- Si la relacin es mayor a 3puede producirse pandeo (probeta muy esbelta) y si es menor a 1, el ensayono ser de compresin puro sino un estado de carga triaxial.

Ensayo de Flexin

En general, en los metales no se aplica el ensayo de exin por ser materialesdctiles o semidctiles. Se lo reemplaza por el ensayo de plegado.

Ensayos de Dureza

Existen dos formas para determinar la dureza de un material:

a. Deformacin plstica por compresin.b. Reaccin elstica en la supercie por rebote.

Dureza en Escala Mohs

Consiste en rayar un material con penetradores de distintas durezas y establecercul es el material que lo raya primero.

Entonces la dureza estar comprendida entre el ltimo material que no lo raya y el

primero que lo hace. Los penetradores son:


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I. TalcoII. YesoIII. CalizaIV. Espato uorV. ApatitaVI. FeldespatoVII. CuarzoVIII. TopacioIX. ZaroX. Diamante

Mtodo de Dureza Shore

Se utiliza un percutor que rebota sobre el material cuya dureza se quiere determinar.Cuanto ms rebota, indica que ms duro es el material y por lo tanto menos energade deformacin absorbe.

Mtodo de Dureza Brinell(deformacin plstica por compresin)

Consiste en la aplicacin de un penetrador sobre la supercie del material que sequiere estudiar. Se mide la huella o impronta del casquete producido.

Como este mtodo determina la dureza por deformacin plstica por compresin,tienen inuencia en el resultado de los ensayos, no solo la supercie de la huella,sino tambin las supercies vecinas. Para disminuir esta inuencia, la norma dictaalgunas consideraciones a tener en cuenta:

El espesor de la pieza no debe ser menor a 10 veces la profundidad de lapenetracin.

La separacin entre improntas no debe ser menor a 3 veces el dimetro de laimpronta.

El mtodo consiste en aplicar una carga P sobre el penetrador (bolilla de aceroextra-duro de dimetro D), ubicado sobre la supercie de la pieza a ensayar,durante 15 segundos.

Dejar aplicada la carga durante otros 15 segundos y descargar.

Medir el dimetro de la huella o impronta (d)y determinar la dureza de la siguienteforma:

HB= P/S

S = D f siendo f: penetracin en el material


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Como f (la penetracin en el material) es difcil de medir, elrea del casquete esfrico se calcular en funcin del dimetrode la impronta d ms fcilmente medible, entonces:

HB=

)(

2

22dDDD

P

p

LEY DE SIMILITUD:

Para que los resultados de los ensayos de dureza Brinell sean comparables, esnecesario aplicar la Ley de Similitud, considerando que el penetrador tendr elmismo ngulo de ataque, en las muestras a comparar. Para ello es necesario quese cumpla:

P1/D

12= P

2/D

22 = K

Los resultados de ensayos con el mismo valor de constante K soncomparables.

El valor de K se puede seleccionar de acuerdo con el material a ensayar, a saber:

K= 30 --- Hierro, aceros y fundicionesK= 10 --- Bronce, latones, aleaciones bonicadasK= 5 --- Cobre, aluminio, latones blandosK= 2,5 --- Metales blandos

D= 10mm; 5mm; 2,5mm

El resultado de los ensayos se expresa de la siguiente forma: HB(D;P;t

),

Donde:

Des el dimetro de la bolilla,P la carga aplicada yt el tiempo total del ensayo.

Ventajas:

Se puede utilizar una prensa comn para realizar el ensayo. Se pueden estudiar materiales porosos o heterogneos, debido a que la

impronta que deja es grande.

Desventajas:

D/2

P

f


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La supercie del material necesita un pulido especial para poder medir conprecisin el dimetro de la impronta.

Requiere personal especializado.

Es un mtodo lento. Exige el uso de una constante de ensayo. Como la bolilla es de acero extra-duro, el mtodo tiene una limitacin en la

dureza de los materiales a ensayar.

Mtodo de Dureza Vickers

Este mtodo es similar al mtodo Brinell, pero con algunas mejoras.

Utiliza un penetrador piramidal de base cuadrada de diamante (el diamante es elmaterial ms duro, con lo que corrige la desventaja del penetrador de acero extra-duro del mtodo anterior), con un ngulo de 68, para obtener valores de durezaiguales a los de Brinell, poder compararlos y no necesitar constante de ensayo.

La forma de calcular la dureza esH

V= P/S= 2 P sen / d

H= 1,854 P/d

Siendo = 68

Ventajas:

No necesita ley de similitud. Puede ensayarse cualquier

material. No hay limitacin por ladureza del penetrador.

Se puede medir con mayorprecisin la diagonal de la

impronta d.

Desventajas:

Se requiere una mquina especial para realizar el ensayo, debido a la altafragilidad del penetrador.

No se pueden ensayar materiales porosos o heterogneos porque la improntaes muy pequea y la supercie debe estar pulida a espejo

Es un mtodo lento, no apto para control de calidad. Requiere de personal ms especializado que en el Mtodo Brinell.

Penetrador

Impronta

P

68o

Pieza

d


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Mtodo de Dureza Rockwell

En este mtodo, se mide la penetracin del penetrador.

Se aplica una precarga Popara posicionar la pieza con el penetrador. Luego se aplica una sobrecarga P. sta produce una deformacin elstica y

una deformacin plstica en el material. Se retira la carga P, se recupera la deformacin elstica y se mide la

deformacin plstica remanente.

Requiere de una mquina especial, que permite leer la dureza directamente en el dial.Utiliza varias cargas y penetradores, lo que da origen a diversas escalas, a saber:

Dureza Normal

Escala P0kG P

1kG div Penetrador

A 10 50 100 Cono diamante (120)

D 10 90 100 Cono diamante (120)

B 10 90 130 Bolila de acero (1/16)

C 10 140 100 Cono diamante (120)

Dureza supercial

T 3122742

100 Bolila de acero (1/16)

N 3122742

100 Cono diamante (120)

Se comienza el ensayo utilizando la escala ms rigurosa, que es la escala C. Siel resultado es menor a 20, la escala no tiene sensibilidad, y se pasa a una escalamenos rigurosa, por ejemplo, la escala B.

A continuacin se indicarn los espesores mnimos a ensayar con las diferentesescalas y para distintos materiales:

Espesores mnimos aproximados, que se pueden medir con los Durmetros Rockwell

en las escalas normales (Comunes):


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MaterialesEspesoresMnimos

Penetrador Cargas

Hierro natural

desde 1,0 mm

desde 1,3 mm

Bolilla de 1/16

Bolilla de 1/16

Presin 60 kg

Presin 100 kg

Cobre y aluminiodesde 1,5 mmdesde 2,0 mm

Bolilla de 1/16Bolilla de 1/16

Presin 60 kgPresin 100 kg

Broncesdesde 1,0 mmdesde 1,5 mm


Presin 60 kgPresin 100 kg

Aceros templadosdesde 1,0 mmdesde 1,5 mmdesde 2,0 mm

DiamanteDiamanteDiamante

Presin 60 kgPresin 100 kgPresin 150 kg

Espesores mnimos aproximados, que se pueden medir con los Durmetros Rockwellen las escalas superciales.

MaterialesEspesoresMnimos

Penetrador Cargas

Hierro naturaldesde 0,3 mmdesde 0,5 mmdesde 0,6 mm

Bolilla de 1/16Bolilla de 1/16Bolilla de 1/16

Presin 15 kg.Presin 30 kg.Presin 45 kg.

Cobre y aluminio

desde 0,5 mm

desde 0,7 mmdesde 1,0 mm

Bolilla de 1/16


Presin 15 kg.

Presin 30 kg.Presin 45 kg.

Broncesdesde 0,4 mmdesde 0,6 mmdesde 0,7 mm

Bolilla de 1/16Bolilla de 1/16Bolilla de 1/16


Aceros templadosdesde 0,25 mmdesde 0,4 mmdesde 0,5 mm

DiamanteDiamanteDiamante


Ventajas:

Es un mtodo rpido. Sirve como control de calidad. No requiere de personal especializado. Se puede seleccionar la escala en funcin del tipo de material a ensayar.

Desventajas:

La impronta es muy chica, por lo que no es apto para materiales porosos. Se necesita una mquina especial.

Existe una mayor dispersin de los resultados por el mtodo de medicin dela impronta.


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Ensayos de Choque

Son ensayos dinmicos de corta duracin.

Dan una idea de la plasticidad del material. Consiste en provocar la rotura encondiciones de triaxilidad y bajo una accin dinmica y medir el trabajo absorbidopor la deformacin hasta la rotura, lo que permite tener un valor de comparacinrazonable de la plasticidad.

Los mtodos ms utilizados son Charpy e Izod.

Ensayo de Fatiga

Cuando un material est sometido a un gran nmero de ciclos de carga y descarga,el mismo puede romper por fatiga sin previo aviso, en forma frgil an cuando lacarga a la que est sometido no haya alcanzado las deformaciones plsticas. Sepueden establecer cuatro etapas en el proceso de rotura por fatiga:

La nucleacin. El nacimiento y propagacin de la sura submicroscpica. El crecimiento de la sura. La rotura del material.

El ensayo de fatiga es dinmico de larga duracin y permite determinar el Lmite deFatiga, que podra denirse como:

la tensin mxima que no produce la rotura del material para un tiempo

sucientemente largo o en un tiempo pre-establecido de acuerdo con la vida til

de la pieza ensayada.

Este ensayo es de suma utilidad para aquellas aplicaciones sometidas a cargasdinmicas de larga duracin, como en el caso de los rieles para ferrocarril.

Ensayo de Fluencia Lenta

La Fluencia lenta es la deformacin por carga constante.

Cuando el material se deforma para soportar una carga por encima de la tensin allmite elstico, ste se endurece por acritud, y aumenta la resistencia del metal hastaequilibrar la carga aplicada. Con el paso del tiempo, el material tiende a restaurarse ydisminuye la acritud. Por lo tanto para poder seguir soportando la carga permanente,debe volver a deformarse y se endurece nuevamente por acritud. Luego se produce

nuevamente la restauracin y as sucesivamente hasta que podra llegar a la roturapor deformacin.


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Algunos materiales presentan el fenmeno de uencia lenta a temperatura ambientey otros a valores de temperatura mayores, por ejemplo:

Nquel-Hierro Tf> 1200C Aluminio-Cobre 600C< Tf


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Con estos valores sepuede gracar el diagramade tensin en funcin dela deformacin especca,para determinar laspropiedades mecnicasdel material, utilizando lasescalas convenientes.

Escala para eje yEscala para eje x

Las propiedades Mecnicas son:

Resistencia:

Resistencia Mxima: es la ordenada mxima del diagrama.

max = Y max. Esc

Resistencia al Lmite Elstico:

e= Ye. Esc

Deformabilidad:

Est dada por el alargamiento porcentual y la estriccin porcentual.

Alargamiento Porcentual: % =L

f L

0100L

0

Siendo:

L

f: longitud nal

L0 :longitud inicial

EstriccinPorcentual:% = So S f 100So

Siendo:S

o: rea inicial

Sf: rea nal

Rigidez:

Se obtiene mediante el Mdulo de Elasticidad Longitudinal o Mdulo deYoung: E, en el perodo elstico.

Y max

Ye

max

e


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tg =

e

=E e

Resiliencia:

Es el trabajo absorbido por elmaterial en el perodo elstico yest dado por el rea encerrada porel diagrama en este perodo.

Resiliencia=: A1. Esc . Esc

Tenacidad:

Es el trabajo absorbido por el

material hasta la rotura. Est dadopor el rea encerrada bajo la curvadel diagrama.

Tenacidad = AT. Esc . Esc

e

e

e

A1

e

AT


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Inuencia de las Propiedades en la Seleccin del Material

En la seleccin de un material se deben tener en cuenta tres aspectos fundamentales

para poder obtener un producto nal que cumpla con las especicaciones requeridas.Ellos son:

su estructura, sus propiedades y la forma de procesamiento

De estos tres aspectos, la estructura fue desarrollada en la unidad I, mientras quelas formas de procesamiento se trataron en la unidad III, y las propiedades sedeterminaron en este captulo.

Sabemos que las propiedades mecnicas indican cmo responde el material adeterminado esfuerzo. A veces es necesario saber cmo se comporta un materialque va a ser sometido a esfuerzos de traccin, compresin o exin; o cuando selo expone a impactos (choque), a cargas alternativas en un largo perodo (fatiga), aaltas temperaturas (uencia) o a acciones abrasivas (desgaste). Realizado el ensayo,me permite conocer las cualidades de ese material a determinado esfuerzo y as,darle el uso ms adecuado. De todas formas, este conocimiento de las propiedadesse complementa con el comportamiento estructural y las formas de procesamientopara poder obtener un producto nal tcnico- econmico viable.


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Ensayos mecnicos

1) Hallar las propiedades mecnicas a partir del siguiente ensayo de traccin,determinando:

a. Resistencia mximab. Resistencia al lmite elsticoc. Rigidezd. Tenacidade. Resilienciaf. Alargamiento porcentual

g. Estriccin porcentual

Realizar los grcos: P= f (l) y = f ()

Los datos obtenidos del ensayo son:

0= 10 mm l

o= 100 mm Esc F= 85 kg/div

f= 9,8 mm l

f= 101,5 mm Esc long= 1 div/0,005 mm

P [ div] l [div] P [ div] l [div]

0 0 12 501 1 13 60

2 2 14 70

3 3 18 80

4 4 20 90

5 5 25 100

6 6 29 120

7 7 34 140

8 8 36 1809 9 38 200

10 10 42 220

11 20 48 260

12 30 46 280

12 40 44 300

12 50

2) Realiza un cuadro que resuma las propiedades mecnicas de un materialmetlico que puedan obtenerse mediante un ensayo de traccin. El mismo


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deber contener las variaciones que se evidencian cuando se ensaya unmaterial dctil, uno semi-dctil y uno frgil. Para cada propiedad incluye:nombre, denicin, smbolo que la caracteriza, frmula de obtencin (si

corresponde), unidades, indicacin en el diagrama -.

3) Realiza un cuadro comparativo entre los ensayos de Choque: Charpy eIzod, indicando: Tipo de probeta- Forma de sustentacin de la misma-Mquina de ensayo utilizada- Clculo del trabajo absorbido- Propiedad quese determina.

4) Explica los mecanismos de rotura por fatiga.

5) Realiza una sntesis de los ensayos no destructivos ms importantes.

6) Qu propiedades mecnicas resultan de importancia cuando seleccionamosmateriales para los siguientes usos:

Rieles para ferrocarril. Tuberas para conducir lquidos o gases calientes. rbol o eje de transmisin. Barras de acero para Hormign Armado.

Bibliografa de Consulta

para la Realizacin del Trabajo Prctico de la Unidad 4

Askeland, D. R: La Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Mxico,Iberoamericana, 1987.

Gonzalez Arias-Palazn: Ensayos Industriales de Materiales, Combustibles yLubricantes. Bs.As. Litenia, 1973.

Vega, Jorge: Conocimiento y Estudio de Materiales: Metales - Cap. 4 y 5.Buenos Aires, UBA,1978.

Normas y Especicaciones:Normas IRAM

Normas A.S.T.M.D.I.N. 1045-1048


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Glosario

Ensayos mecnicos.

Ensayo de traccin. Probetas indutriales y calibradas. Largas y cortas. Ensayo de compresin. Ensayo de exin. Ensayo de plegado. Ensayos de dureza: Dureza en Escala Mohs. Dureza Share. Mtodo de Dureza Brinell: dimetro de huella o impronta, penetracin del

material. Ley de similitud. Mtodo de Dureza Vickers. Mtodo de Dureza Rockwell: dureza normal y

supercial.

Ensayo de choque: mtodos Charpy e Izod. Ensayo de fatiga. Lmite de fatiga. Ensayo de uencia lenta. Concepto. Lmite de uencia. Resistencia, deformabilidad, rigidez, resiliencia y tenacidad. Tensin normal.

Deformacin especca Resistencia mxima. Resistencia al lmite elstico. Alargamiento y Estriccin porcentual. Rigidez. Resilencia.

Tenacidad.


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Unidad


MetalesNo Ferrosos:Aluminio


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Reconocer las propiedades del Aluminio y sus aplicaciones tecnolgicas.

Resolver problemas inherentes a su comportamiento en funcin del anlisisde su estructura y propiedades.

Requisitos Previos



Conocimiento de las propiedades mecnicas generales de los materiales.

Tiempo de Estudio

6 Horas


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Aluminio

Obtencin del Aluminio

El Aluminio es sumamente abundante en la naturaleza y se encuentra formandoxido de Aluminio o almina. La bauxitaes el mineral industrial ms importantecon un contenido de ms del 50% de almina y se puede clasicar en:

Bauxitas Blancas: son las ms ricas en almina pero tambin contienenslice como impureza.

Bauxitas Grises:son empleadas como abrasivos. Tienen tambin un altocontenido de impurezas.

Bauxitas Rojas: deben su color al xido de hierro

La obtencin del Aluminio se realiza en dos etapas:

a) Obtencin de la almina a partir de la bauxita por proceso Bayer.

b) Electrlisis de la almina para obtener Aluminio.

a) Proceso Bayer

La bauxita se calcina y se reduce a pequeos trozos de aproximadamente 5mm. Se la coloca en sosa custica bajo presin y se la transforma en aluminatode sodio que entra en solucin. Asimismo, las impurezas forman compuestosinsolubles, que son separados por ltracin.

Una vez que la almina est transformada y se encuentra en solucin, se la poneen contacto con almina hidratada. De esta forma, la almina tambin precipitaen forma de almina hidratada. A continuacin se la separa por ltracin, eslavada, secada y calcinada, obtenindose almina calcinada.

b) Electrlisis de la Almina

La segunda parte consiste en descomponer por electrlisis la almina disueltaen criolita fundida (electrolito). Se realiza a una temperatura de 950C , en unhorno elctrico de corriente continua.

Para que la operacin se realice en forma correcta, el electrolito debe cumplirlas siguientes condiciones:

1. permitir la fcil disolucin de la almina2. bajar el punto de fusin de la almina (2020).

3. poseer una densidad menor que la del aluminio fundido.4. evitar la rpida oxidacin del Aluminio (la criolita es adecuada para este n).


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Propiedades

2.1.- Propiedades Fsicas

2.2.- Propiedades Qumicas2.3.- Propiedades Mecnicas

Propiedades Fsicas

Densidad:Posee una baja densidad, del orden de 2600 Kg/m3 , que lo ubicaentre los metales ms livianos y de gran importancia para las construccionesaeronuticas.

Conductividad trmica:Es un buen conductor trmico, lo que lo habilita

especialmente para diversas aplicaciones. Esta propiedad tambin seencuentra en sus aleaciones. Conductividad elctrica: es muy alta, aproximadamente el 60% de la

conductividad elctrica del Cobre. De amplia aplicacin para conductores deenerga en lneas areas a distancia, por su bajo peso con relacin al Cobrey su buena conductividad.

Propiedades Qumicas

Alto calor de combustin: cuando se une al oxgeno genera una gran cantidadde calor. Resulta casi inalterable en el ambiente por su alta resistencia a la corrosin

(genera una ligera capa de oxidacin supercial que lo protege de posterioresoxidaciones).

Si el aluminio es atacado por cido ntrico y actico, es sensible alclorhdrico.

Propiedades Mecnicas

Son muy sensibles al grado de pureza. La tensin de rotura es de 62 MPa para un Aluminio con 99,95% de pureza. El lmite elstico es de 21 Mpa para el mismo Aluminio. Tiene un alargamiento del 60% respecto del inicial.

Las propiedades mecnicas del Aluminio varan con la accin de la temperatura yel porcentaje de acritud.

A mayor temperatura, para un Aluminio con el mismo grado de pureza, disminuye laresistencia y el lmite elstico, mientras que el alargamiento aumenta.

En el caso del porcentaje de acritud, a mayor porcentaje aumenta la resistencia y


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el lmite elstico pero disminuye el alargamiento, segn puede observarse en elsiguiente grco:

Soldadura en Aluminio

Se observan algunas dicultades ya que tiene un coeciente de dilatacin muyalto, y se pueden producir roturas por la contraccin al enfriarse bruscamente lasoldadura.

La existencia de impurezas tambin genera problemas al tiempo de soldar, y sehace necesaria la utilizacin de un fundente.

0

5

15

20

25

30

35

40

10

0

1

2

3

45

6

7

8

9

10

11

12

0

Carga

derot

ura

Lmite

elsti

co

Alargamiento%

50% 100% 150% 200% 250% 300%

13

14

15

16

17

18

Alargamiento%

Variacin de las propiedades

mecnicas. Resistencia, lmiteelstico, alargamiento en funcindel grado de acritud

Grado de acritud(de Grard-Mtaux el Alliages III)


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El aluminio en chapa (99% de pureza) es muy utilizado para fabricar tanques decombustibles y lubricantes de aviones.

Aplicaciones: Aleaciones de Aluminio

El uso del Aluminio puro es relativamente escaso. Para aplicaciones en la industriaaeronutica y automotriz se utilizan las aleaciones de aluminio cuya importanciaest dada por su excelente relacin resistencia-peso.

Relacin resistencia-peso= resistencia a la tensin/ densidad.

Las aleaciones de aluminio pueden dividirse en dos grupos:

a) Aleaciones para Forja: Se conforman mediante deformaciones plsticas.

b) Aleaciones para Fundicin: Se realizan por moldeo.

A su vez cada grupo principal se divide en:

aleaciones tratables trmicamente y aleaciones no tratables trmicamente.

Las aleaciones tratables trmicamente endurecen por envejecimiento, mientras que

las no tratables trmicamente, endurecen por solucin slida o por deformacin.

Las aleaciones de aluminio utilizan para su clasicacin un sistema de nmeros,donde el primer dgito indica los principales elementos de aleacin. Los dgitosrestantes se reeren a la composicin especca de la aleacin. Las letras queacompaan a la designacin numrica signican:

T: endurecida por envejecimientoH: endurecida por deformacinO: recocida

W: tratada por solucinF: usada en condiciones de fabricacin

SISTEMA DE DESIGNACIN PARA LAS ALEACIONES DE ALUMINIO

Aleaciones para forja1xxx Alum. comercialmente puro (>99% Al) No envejecido2xxx Al-Cu Endurecible por envejecimiento3xxx Al-Mo No envejecido4xxx Al-Si y Al-Mg-Si Endurecible por envejecimiento si hay magnesio presente


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5xxx Al-Mg No envejecido6xxx Al-Mg-Zn Endurecible por envejecimiento7xxx Al-Mg-Zn Endurecible por envejecimiento

Aleaciones fundidas1xx.x Alum. comercialmente puro No envejecido2xx.x Al-Cu Endurecible por envejecimiento3xx.x Al-Si-Cu o Al-Mg-Si Algunas son endurecibles por envejecimiento4xx.x Al-Si No envejecido5xx.x Al-Mg No envejecido7xx.x Al-Mg-Zn Endurecible por envejecimiento8xx.x Al-Sn Endurecible por envejecimiento

Extrado de Askeland, D. R: La Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Mxico,Iberoamericana, 1987.


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Aluminio

Investiga qu tipo de aleaciones de aluminio se emplean para:

a) Componentes elctricosb) Papel de Aluminioc) Perles en aplicaciones arquitectnicasd) Industria aeronuticae) Aplicaciones de alta resistencia y buena relacin resistencia-peso

Justica tu respuesta.


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Glosario

Aluminio.

Bauxita. Blancas , grises y rojas. Proceso Bayer. Electrlisis de la Almina Propiedades fsicas: densidad, conductividad trmica y elctrica. Propiedades qumicas, mecnicas. Soldaduras de aluminio. Aleaciones para Forja y para Fundicin. T,H,O, W,F. Sistema de designacin para las aleaciones de alumnio.


Askeland, D. R: La Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Mxico,Iberoamericana, 1987.

Fontana, Lorenzo: Aluminio y Aleaciones Livianas. Crdoba. Revista de laUniversidad Nacional de Crdoba. Ao XXXI- N 1.-


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Unidad


Hormign


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Reconocer las propiedades del Hormign en sus dos estados: Pasta Fresca

y Endurecido.

Resolver problemas inherentes a la aplicabilidad del Hormign a partirdel estudio de su composicin y propiedades de los materiales que loconstituyen.

Seleccionar la clase de Hormign a utilizar en funcin del anlisis de suspropiedades.

Mostrar habilidad para ensayar e interpretar resultados de ensayos.

Demostrar competencias para realizar el control de calidad de un Hormign.

Requisitos Previos

Conocimientos de propiedades y ensayos fsicos.

Conocimientos de propiedades y ensayos qumicos.

Conocimiento de las propiedades mecnicas de un material.

Tiempo de Estudio

12 Horas


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Hormign

Es un material compuesto.

Sus componentes son:

o Medio ligante: la pasta (agua + cemento + aire)o Material de relleno: los agregados (nos y gruesos)

Al producirse la hidratacin del cemento con el agua, el uido pastoso pasa enforma paulatina al estado slido.

El estudio del comportamiento de un hormign se debe realizar en sus dos

estados:

Pasta fresca Endurecido

Las funciones de la pasta son:

a) En el estado fresco: llena los espacios vacos que dejan entre s los agregadosy acta como capa lubricante y cohesiva.

b) En el estado endurecido: vincula las partculas de agregados entre s, dndole

resistencia al conjunto.Las funciones de los agregados son:

a. Provee un relleno relativamente econmico.

b. Controla la variacin volumtrica de la pasta.

c. Colabora con la resistencia a las cargas, al desgaste y a la durabilidad.

Las propiedades del hormign estn asociadas ntimamente con:

1 Las caractersticas de los materiales componentes.2 Las proporciones de dichos materiales (Dosicacin).

3 La forma de elaboracin.4 El transporte.5 La colocacin y compactacin.6 El curado.

Para cumplir con determinadas condiciones de resistencia, durabilidad, consistencia,etc., es necesario

DOSIFICAR


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Componentes del Hormign

Agregados

Propiedades que deben cumplir los agregados

A. Resistencia- Dureza- Durabilidad.B. Limpieza y ausencia de impurezas.C. No producir reacciones perjudiciales con el cemento.D. Tamao- Forma- Textura.

Resistencia - Dureza - Durabilidad

Resistencia:

Se ensayan a compresin. La probeta se extrae de roca madre. En su defecto, se elaboran dos hormigones de igual dosicacin, uno con el

agregado nuevo y otro con agregado conocido. Se comparan. Punto dbil: la interfase pasta- agregado. Resistencia aprox. del agregado: 60 MPa.

Dureza:de sumo inters para hormigones sometidos a fuertes desgastes: pavimento,canales, etc.

Ensayos:

Mtodo de Dorry Mtodo de Deval Mtodo de Los ngeles

DESCRIPCIN DE LOS MTODOS

Mtodo de Dorry: Desgaste por Frotamiento (IRAM 1539).

Elementos:

Disco de fundicin probeta de roca: P1(peso inicial) y P2(peso nal) arena cuarctica

Proceso:


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Se utiliza un disco de fundicin, que gira a una velocidad de 33 r.p.m..Sobre el disco se coloca arena cuarctica y la probeta de roca que se

quiere ensayar. Se conoce su peso inicial P1.Al cabo de 1000 vuelta, se retira la probeta se pesa P2.Se calcula el coeciente de prdida por frotamientoA, siendo

A = 20 - (P1-P

2)/3

Si el resulta

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