lunes, 31 de octubre de 2011
DIFERENCIA ENTRE OXIDACION Y CORROSION
La corrosión es el deterioro de un material metálico a consecuencia de un ataque de su entorno (aire, agua, etc), mientras que la oxidación es el ataque del oxígeno (normalmente del aire o del agua) a un material produciendo en el material una corrosión (deterioro del material).
DIFERENTES TRATAMIENTOS
Los metales se pueden someter a una serie de tratamientos para potenciar sus propiedades:
· Tratamientos térmicos.
· Tratamientos termoquímicos.
· Tratamientos mecánicos.
· Tratamientos superficiales.
Tratamientos Térmicos
Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto
modificar su estructura cristalina (en especial, el tamaño del grano). La composición química
permanece inalterable.
Existen tres tratamientos fundamentales:
- Recocido. El metal se calienta durante cierto tiempo a una temperatura determinada
y, a continuación, se enfría lentamente. Se consigue una mayor plasticidad para que
pueda ser trabajado con facilidad. La temperatura y la duración de este tratamiento
dependerán del grado de plasticidad que se quiera comunicar al metal.
- Temple. Consiste en el calentamiento del metal, seguido de un posterior
enfriamiento realizado de forma brusca. Con esto se consigue obtener un metal muy
duro y resistente mecánicamente. El endurecimiento adquirido por medio del temple
se puede comparar al que se consigue por deformación en frío.
- Revenido. Se aplica exclusivamente a los metales templados, pudiendo considerarse
como un tratamiento complementario del temple. Con ello se pretende mejorar la
tenacidad del metal templado, a costa de disminuir un poco su dureza.
Tratamientos Termoquímicos
Los tratamientos termoquímicos consisten en operaciones de calentamiento y
enfriamiento de los metales, completadas con la aportación de otros elementos en la
superficie de las piezas.
Los más relevantes son:
- Cementación. Consiste en la adición de carbono a la superficie de un acero que
presente un bajo contenido en carbono a una cierta temperatura. Se obtiene así una
dureza superficial muy elevada.
- Nitruración. Es un proceso de endurecimiento del acero por absorción de nitrógeno a
una temperatura determinada. Además, proporciona una buena resistencia a la
corrosión. Se utiliza para endurecer piezas de maquinaria (bielas, cigüeñales, etc.);
también herramientas, como brocas, etcétera.
- Cianuración. Es un tratamiento intermedio entre los dos anteriores. Se utiliza no
solamente en aceros con bajo contenido en carbono (como en el caso de la cementación), sino también en aquéllos cuyo contenido en carbono sea medio o alto, cuando se pretende que adquieran una buena resistencia.
- Carbonitruración. Consigue aumentar la dureza de los aceros mediante la absorción
simultánea de carbono y nitrógeno a una temperatura determinada. La diferencia con
el tratamiento anterior radica en que la carbonitruración se realiza mediante gases, y
la cianuración por medio de baños. Se emplea en piezas de gran espesor.
- Sulfinización. Mediante la inmersión del metal en un baño especial se consigue
incorporarle una capa de carbono, nitrógeno y, sobre todo, azufre. Con este
tratamiento se aumenta considerablemente la resistencia al desgaste de los metales, a
la vez que se disminuye su coeficiente de rozamiento.
Tratamientos mecánicos
Mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor.
Existen los siguientes tratamientos mecánicos:
- Tratamientos mecánicos en caliente, también denominados forja:
Consisten encalentar un metal a una temperatura determinada para, luego, deformarlo
golpeándolo fuertemente. Con esto se afina el tamaño del grano y se eliminan del
material sopladuras y cavidades interiores, con lo que se mejora su estructura interna.
- Tratamientos mecánicos en frío.
Consisten en deformar el metal a la temperatura ambiente, bien golpeándolo, o por trefilado o laminación. Estos tratamientos incrementan la dureza y la resistencia mecánica del metal y, también, acarrean una
disminución en su plasticidad.
Tratamientos superficiales
Los más utilizados son:
- Metalización. Se proyecta un metal fundido, pulverizándolo sobre la superficie de
otro. Con esto se consigue comunicar a la superficie de un metal las características de
otro diferente.
- Cromado. Se deposita cromo electrolíticamente sobre el metal; de esta manera, se
disminuye su coeficiente de rozamiento y se aumenta su resistencia al desgaste.
· Tratamientos térmicos.
· Tratamientos termoquímicos.
· Tratamientos mecánicos.
· Tratamientos superficiales.
Tratamientos Térmicos
Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto
modificar su estructura cristalina (en especial, el tamaño del grano). La composición química
permanece inalterable.
Existen tres tratamientos fundamentales:
- Recocido. El metal se calienta durante cierto tiempo a una temperatura determinada
y, a continuación, se enfría lentamente. Se consigue una mayor plasticidad para que
pueda ser trabajado con facilidad. La temperatura y la duración de este tratamiento
dependerán del grado de plasticidad que se quiera comunicar al metal.
- Temple. Consiste en el calentamiento del metal, seguido de un posterior
enfriamiento realizado de forma brusca. Con esto se consigue obtener un metal muy
duro y resistente mecánicamente. El endurecimiento adquirido por medio del temple
se puede comparar al que se consigue por deformación en frío.
- Revenido. Se aplica exclusivamente a los metales templados, pudiendo considerarse
como un tratamiento complementario del temple. Con ello se pretende mejorar la
tenacidad del metal templado, a costa de disminuir un poco su dureza.
Tratamientos Termoquímicos
Los tratamientos termoquímicos consisten en operaciones de calentamiento y
enfriamiento de los metales, completadas con la aportación de otros elementos en la
superficie de las piezas.
Los más relevantes son:
- Cementación. Consiste en la adición de carbono a la superficie de un acero que
presente un bajo contenido en carbono a una cierta temperatura. Se obtiene así una
dureza superficial muy elevada.
- Nitruración. Es un proceso de endurecimiento del acero por absorción de nitrógeno a
una temperatura determinada. Además, proporciona una buena resistencia a la
corrosión. Se utiliza para endurecer piezas de maquinaria (bielas, cigüeñales, etc.);
también herramientas, como brocas, etcétera.
- Cianuración. Es un tratamiento intermedio entre los dos anteriores. Se utiliza no
solamente en aceros con bajo contenido en carbono (como en el caso de la cementación), sino también en aquéllos cuyo contenido en carbono sea medio o alto, cuando se pretende que adquieran una buena resistencia.
- Carbonitruración. Consigue aumentar la dureza de los aceros mediante la absorción
simultánea de carbono y nitrógeno a una temperatura determinada. La diferencia con
el tratamiento anterior radica en que la carbonitruración se realiza mediante gases, y
la cianuración por medio de baños. Se emplea en piezas de gran espesor.
- Sulfinización. Mediante la inmersión del metal en un baño especial se consigue
incorporarle una capa de carbono, nitrógeno y, sobre todo, azufre. Con este
tratamiento se aumenta considerablemente la resistencia al desgaste de los metales, a
la vez que se disminuye su coeficiente de rozamiento.
Tratamientos mecánicos
Mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor.
Existen los siguientes tratamientos mecánicos:
- Tratamientos mecánicos en caliente, también denominados forja:
Consisten encalentar un metal a una temperatura determinada para, luego, deformarlo
golpeándolo fuertemente. Con esto se afina el tamaño del grano y se eliminan del
material sopladuras y cavidades interiores, con lo que se mejora su estructura interna.
- Tratamientos mecánicos en frío.
Consisten en deformar el metal a la temperatura ambiente, bien golpeándolo, o por trefilado o laminación. Estos tratamientos incrementan la dureza y la resistencia mecánica del metal y, también, acarrean una
disminución en su plasticidad.
Tratamientos superficiales
Los más utilizados son:
- Metalización. Se proyecta un metal fundido, pulverizándolo sobre la superficie de
otro. Con esto se consigue comunicar a la superficie de un metal las características de
otro diferente.
- Cromado. Se deposita cromo electrolíticamente sobre el metal; de esta manera, se
disminuye su coeficiente de rozamiento y se aumenta su resistencia al desgaste.
sábado, 22 de octubre de 2011
Conformacion de los metales
En el conformado de metales se deben tener en cuenta ciertas propiedades, tales como un bajo límite de fluencia y una alta ductilidad. Estas propiedades son influenciadas por la temperatura: cuando la temperatura aumenta, el límite de fluencia disminuye mientras que la ductilidad aumenta.
Conformado en frio:
Las principales ventajas del trabajo en frío son: mejor precisión, menores tolerancias, mejores acabados superficiales, posibilidades de obtener propiedades de dirección deseadas en el producto final y mayor dureza de las partes.
Sin embargo, el trabajo en frío tiene algunas desventajas ya que requiere mayores fuerzas porque los metales aumentan su resistencia debido al endurecimiento por deformación, produciendo que el esfuerzo requerido para continuar la deformación se incremente y contrarreste el incremento de la resistencia; la reducción de la ductilidad y el aumento de la resistencia a la tensión limitan la cantidad de operaciones de formado que se puedan realizar a las partes.
Conformado en caliente:
Se define como la deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad.
Los beneficios obtenidos con el trabajo en caliente son: mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo, menores fuerzas y esfuerzos requeridos para deformar el material, opción de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en frío, propiedades de fuerza generalmente isotrópicas y, finalmente, no ocurren endurecimientos de partes debidas a los procesos de trabajo.
Sin embargo el acabado superficial y las tolerancias suelen ser más bajas en comparación con el trabajo en frío, las partes trabajadas tienen un comportamiento anisotrópico. Así mismo, es más difícil de registrar el control de exactitud dimensional debido a la combinación de deformación elástica y contracción térmica del metal, por lo cual en el diseño de la pieza es necesario tener en cuenta una dimensión mayor al iniciar cualquier operación.
ACEROS: ALEACIONES HIERRO-CARBONO
El acero es una aleación de hierro con una pequeña proporción de carbono, que comunica a aquel propiedades especiales tales como dureza y elasticidad. En general, también se pueden fabricar aceros con otros componentes como manganeso, niquel o cromo. El hierro es un constituyente fundamental de algunas de las más importantes aleaciones de la ingeniería. El hierro es un metal alotrópico, por lo que puede existir en más de una estructura reticular dependiendo fundamentalmente de la temperatura. Es uno de los metales más útiles debido a su gran abundancia en la corteza terrestre (constituyendo más del 5% de esta, aunque rara vez se encuentra en estado puro, lo más normal es hallarlo combinado con otros elementos en forma de óxidos, carbonatos o sulfuros) y a que se obtiene con gran facilidad y con una gran pureza comercial. Posee propiedades físicas y mecánicas muy apreciadas y de la más amplia variedad.
Tipos de aceros:
FERRITA
Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de todas estas características, presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución sólida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano más irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformación en estado sólido, mientras que la austenita, procede de la solidificación.
La ferrita en la naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaña a la perlita en:
- Cristales mezclados con los de perlita (0.55% C)
- Formando una red o malla que limita los granos de perlita (0.55% a 0.85% de C)
- Formando agujas en dirección de los planos cristalográficos de la austenita.
CEMENTITA
Es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Es magnética hasta los 210ºC, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnéticas. Aparece como:
- Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos perlíticos.
- Componente de la perlita laminar.
- Componente de los glóbulos en perlita laminar.
- Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C)
Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita está formado por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es más borrosa y se denomina perlita sorbítica. Si la perlita laminar se calienta durante algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica (723 ºC), la cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominación de perlita globular.
Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los átomos de C pueden difundirse hacía afuera de la estructura austenítica. La estructura resultante denominada martensita, es una solución sólida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razón para la alta dureza de la martensita, ya que como los átomos en la martensita están empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformación (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansión que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformación plástica de la matriz.
Después de la cementita es el constituyente más duro de los aceros. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporción de carbono en la martensita no es constante, sino que varía hasta un máximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad con el contenido de carbono. Su dureza está en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecánica varía de 175 a 250 Kg/mm2 y su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Además es magnética.
Se forma la bainita en la transformación isoterma de la austenita, en un rango de temperaturas de 250 a 550ºC. El proceso consiste en enfriar rápidamente la austenita hasta una temperatura constante, manteniéndose dicha temperatura hasta la transformación total de la austenita en bainita.
La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono.
La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, decomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita
diagrama hierro-carbono
En el diagrama de equilibro, o de fases, Fe-C se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por métodos diversos.
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