Pregunta I.Metalurgia fsica: La metalurgia fsica se encarga del estudio de las propiedades fsicas y mecnicas de los metales o aleaciones y su dependencia con la composicin qumica, procesamiento mecnico o termo mecnico y tratamiento trmico. Estas tres variaciones determinan de manera conjunta la estructura cristalina, durante las diferentes etapas del procesamiento de los metales. Es por ello que la estructura es la caracterstica ms importante que determina la funcionalidad de cualquier material ingenieril y su efecto final sobre las propiedades fsicas y mecnicas. El curso se enfoca al estudio de la estructura cristalina, se revisan los fundamentos de la cristalografa de los metales, las tcnicas para su estudio y caracterizacin, las imperfecciones cristalinas, las transformaciones de fase y se emplean los diagramas de fase binarios y ternarios como herramienta para la prediccin de la micro estructura final. Solucin solida de metal: Sustancia cuyos iones constituyentes forman una nica red cristalina, de forma que los iones del soluto se encuentran ocupando posiciones al azar en la celda del solvente. La diferencia de tamao entre los iones del soluto y los del metal base provoca un endurecimiento de la aleacin. Solucin slida sustitucional: el aleante sustituye las posiciones de los iones del metal base Solucin slida intersticial: el aleante se ubica entre los espacios interinicos del metal base Plano cristalino: A menudo, es necesario referirnos a posiciones especficas en las redes cristalinas. Esto es especialmente importante para metales y aleaciones con propiedades que varan con la orientacin cristalogrfica. Para cristales cbicos los ndices de las direcciones cristalogrficas son los componentes vectoriales de las direcciones resueltos a lo largo de cada eje coordenado y reducido a los enteros ms pequeos. Para indicar en un diagrama la direccin en una celda cbica unitaria dibujamos un vector de direccin desde el origen (que es normalmente una esquina de la celda cbica) hasta que sale la superficie del cubo .Las coordenadas de posicin de la celda unidad donde el vector de posicin sale de la superficie del cubo despus de ser convertidas a enteros son los ndices de direccin. Los ndices de direccin se encierran entre corchetes sin separacin por comas. Polimorfismo: Es la capacidad de un material slido de existir en ms de una forma o estructura cristalina, todas ellas con la misma composicin de elementos qumicos. Por ejemplo, el diamante y el grafito son polimorfos del carbono. La -ferrita, la austenita y la -ferrita son polimorfos del hierro. Cuando esta propiedad se da en compuestos formados por un nico elemento se denomina tambin alotropa. Reaccin en fase solida: Es el cambio fase que ocurre en la zona en donde no existe lquido ni disolucin de lquido y solido, estas reacciones estn dada por una disminucin de temperatura o por un cambio en la concentracin de los materiales que se estn fundiendo. Rapidez de reaccin: Es la rapidez con la que se lleva a cabo una reaccin; va desde instantes hasta la que es tan lenta que para propsitos prcticos puede considerarse que la reaccin no existe.

Imperfecciones en cristales: Son defectos que afectan a muchas de las propiedades fsicas y mecnicas de un cristal, que a su vez afectan a muchas propiedades importantes de los materiales para ingeniera. Las imperfecciones en la red cristalina se clasifican segn su forma y geometra; los tres grupos principales son: Defectos puntuales o de dimensin cero Defectos de lnea o de una dimensin (dislocaciones) Defectos de dos dimensiones que incluyen superficies externas y superficies de lmite de grano. Comportamiento plstico de los materiales Cuando un esfuerzo es muy elevado, el material puede quedar permanentemente deformado, es decir, no toda la deformacin se recobra cuando se quita el esfuerzo.

Transformacin de fase: Cambio en la naturaleza de la fase o en el nmero de fases, como el resultado de la variacin de condiciones impuestas desde el exterior tales como temperatura, presin, campos elctricos, magnticos, tensiones, radiacin, etc. Zona de inmiscibilidad: Cuando por razones esencialmente estructurales una fase condensada A no es capaz de retener una determinada concentracin de componentes B, puede dar lugar a una coexistencia de 2 fases condensadas de la misma naturaleza (dos lquidos o dos slidos) las cuales coexisten en una zona. Cuantificacin de Fases: Es la identificacin de los diversos materiales que existen en una aleacin, para la cuantificacin de las fases existen dos mtodos que son: Una aproximacin matemtica basada en el anlisis elemental del clinker, mediante las frmulas de Bogue. Este mtodo es rpido pero no mide fsicamente la cantidad de cada mineral. Una observacin y conteo mediante microscopio ptico. Es el mtodo de referencia ms confiable, pero su lentitud no permite realizarlo en un contexto de control de proceso. Diagrama de fases: Grafica de las reas de estabilidad de fase cuyas coordenadas son el anlisis y las condiciones de los alrededores (por lo general la temperatura). Crecimiento de grano: Aumento en el tamao de grano promedio por difusin de tomos a travs de las fronteras de grano (o de fase). Comportamiento elstico de los materiales: Cuando ocurre una deformacin elstica los tomos del material conservan sus vecinos originales, mientras que una deformacin plstica provoca que algunos de los tomos se muevan hacia lugares distintos de sus sitios originales.

Fases del sistema Hierro-Carbono: Ferrita (). A temperaturas normales el hierro es CCC. Debido a esto, solo puede disolver poco carbono intersticialmente, en cambio por sustitucin puede disolver cantidades significantes de cromo, silicio, tungsteno y molibdeno. Austenita (). A temperaturas elevadas el hierro es CCCa. Puede disolver ms carbono intersticialmente que en el hierro CCC. tambien puede disolver, por sustitucin, grandes cantidades de nquel y manganeso, elementos que muestran predileccin por las estructuras CCCa. Carburo. El hierro y el carbono forman al compuesto Fe3C (=93.33% p Fe-6.67% p C), algunas veces llamado cementita. Este compuesto es duro y frgil. En le acero existen normalmente otros elementos aleados, tales como Cr, Mo y Mn, los cuales tambin entran dentro de la fase del carburo. El diagrama de fase Fe-Fe3C. El sistema Fe-C tiene un eutctico a 2 065 F y a 95.7 Fe-4.3. Puesto que la austenita. La cual es la fase estable rica en hierro, puede disolver 2% p C a esta temperatura.

Pregunta II.-

-Esfuerzo: Fuerza por unidad de rea. -Deformacin: deformacin debida a un esfuerzo aplicado. -Modulo de elasticidad: esfuerzo por deformacin unitaria. -Punto de cedencia: el punto en una curva de esfuerzo de deformacin de cedencia plstica sbita en el comienzo de la deformacin plstica (comn solo en aceros de bajo carbono). -Zona plstica: zona en el que el material queda permanentemente deformado. -Zona elstica: zona en el que el material recupera su estructura. -Esfuerzo de fluencia: componente mnima del esfuerzo para producir corte. -Punto de ruptura. Punto mximo del esfuerzo. -Tenacidad: La tenacidad cuantifica la energa total de un material hasta la fractura. Este concepto se utiliza para condiciones estticas y dinmicas. -Resilencia: Este concepto se refiere a la capacidad que los materiales tienen de acumular energa elstica antes de volverse viscosos o entrar en rgimen de fluencia.

Pregunta V.2) a) Solubilidad total en estado lquido y slido, presentan nicamente lneas de lquidus y slidus, forman soluciones slidas sustitucionales.

b)

Un eutctico:

Eutctico es una mezcla de dos componentes con punto de fusin (solidificacin) o punto de vaporizacin (licuefaccin) mnimo. En efecto, dados un disolvente y un soluto existe para ellos una composicin llamada mezcla eutctica en la que, a presin constante, la adicin de soluto ya no logra disminuir ms el punto de fusin. Esto hace que la mezcla alcance el punto de congelacin (en caso de lquidos, licuefaccin) ms baja posible y ambos se solidifiquen a esa temperatura (temperatura eutctica).

c) Un peritctico El punto peritctico es un punto de reaccin que se observa por la inflexin de la curva lquidus. Si un fundido de composicin M se enfra, la fase B empieza a cristalizar cuando alcanza la curva lquidus lo que sucede a T1. A partir de ese momento la composicin del fundido se va desplazando conforme indica la flecha hacia A mientras cristaliza la fase B hasta alcanzar el punto p. En este punto la fase B reacciona con el fundido dando lugar a una tercera fase C que continuar hasta que uno de los reactantes se consuma.

d) Compuesto intermetlico Se llama compuesto intermetlico a todo sistema aleado que se presenta como una fase homognea en la que la proporcin de los componentes es casi o rigurosamente estequiomtrica (es decir, la deseada).

e) Eutectoide Una Reaccin eutectoide es un proceso metalrgico que ocurre en las aleaciones binarias con cierta concentracin de los aleantes. La aleacin con composicin eutctica en estado lquido, al ser enfriada lentamente, llega a una temperatura de solidificacin denominada temperatura eutctica, en donde ocurre la reaccin: Lquido solucin slida alfa + solucin slida beta, llamada reaccin eutctica. Es una reaccin invariante, ya que tiene lugar bajo condiciones de equilibrio a temperatura especfica y a composicin de la aleacin invariable (de acuerdo con la regla de Gibbs, F = 0). Durante la reaccin eutctica coexisten tres fases y estn en equilibrio, por lo que se presenta una estabilizacin trmica horizontal en la temperatura eutctica en la curva de enfriamiento de la aleacin de composicin eutctica.

Pregunta V.3)

En este diagrama se marcan los puntos que se piden en esta pregunta.

Pregunta III.-

Para los polmeros:

Puntos extras: Describa los tratamientos termoqumicos y termofsicos; Tratamientos termoqumicos

Tratamientos Termo-qumicos: En estos tratamientos adems de los cambios en la estructura del material, tambin se producen cambios en su composicin qumica sobre su capa superficial, la difusin en estado slido es el principio bsico fsico en el que se basan los tratamientos termo-qumicos, tambin hay que tener en cuenta el medio o atmosfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. Los tratamientos termo-qumicos ms comunes son: Cementacin Nitruracin Cianuracin

Cementacin:Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el ncleo blando y dctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el mtodo de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crtica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres mtodos de cementacin ms comunes son: cajas para carburacin, bao lquido y gas. La cementacin se aplica a piezas que deben de ser resistentes al desgaste y a los golpes. Dureza superficial y resistencia. La temperatura usual de cementacin es cercana a los 950C y la profundidad de este tratamiento depende del tiempo y de la dureza deseada. Una vez obtenida la capa exterior rica en C, se endurece por temple.

Nitruracin:Consiste en enriquecer la superficie de la pieza en nitrgeno calentndola en una atmsfera especifica a temperatura comprendida entre 500 y 580 C, formndose una capa de muy poca profundidad pero de dureza muy superior a la capa de cementado. Durante el proceso no hay deformaciones y obtenemos una mayor resistencia a la corrosin.

Cianuracin:Consiste en endurecer la superficie exterior de las piezas introduciendo carbono y nitrgeno. Posteriormente hay que templar las piezas. Se cementa colocando las piezas en baos de mezclas de sales fundidas, (cianuro, HCN), de modo que el carbono difunde desde el bao hacia el interior del metal. Produce una capa ms profunda, ms rica en C y menos N. Sus principales ventajas son: eliminacin de oxidacin, profundidad de la superficie dura y contenido de C uniformes y gran rapidez de penetracin.

Tratamiento termo-Fsico:

Tratamientos Termo-fsicos: Las caractersticas mecnicas de un material dependen tanto de su composicin qumica como de la estructura cristalina que se tenga. Los tratamientos termofsicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composicin qumica, dando a los materiales unas caractersticas mecnicas especficas, realizando procesos de calentamiento y enfriamientos peridicos hasta obtener una estructura cristalina deseada. Los tratamientos termo-fsicos ms comunes son: Temple Recocido Revenido Normalizad

TEMPLE:Es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento, generalmente rpido con una velocidad mnima llamada "crtica". El fin que se pretende conseguir con el ciclo del temple es aumentar la dureza y resistencia mecnica, transformando toda la masa en austenita con el calentamiento y despus, por medio de un enfriamiento rpido la austenita se convierte en martensita, que es el constituyente tpico de los aceros templados. El factor que caracteriza a la fase de enfriamiento es la velocidad del mismo que debe ser siempre superior a la crtica para obtener martensita. La velocidad crtica de los aceros al carbono es muy elevada. Los elementos de aleacin disminuyen en general la velocidad crtica de temple y en algunos tipos de alta aleacin es posible realizar el temple al aire. A estos aceros se les denomina "autotemplantes"

Recocido:Con este nombre se conocen varios tratamientos cuyo objeto principal es ablandar el material; otras veces tambin se desea regenerar su estructura o eliminar tensiones internas. Consiste en calentamientos a temperaturas adecuadas, seguidos generalmente de enfriamientos lentos. Las diferentes clases de recocidos que se emplean en la industria se pueden clasificar en tres grupos: recocidos con austenizacin completa, recocidos con austenizacin incompleta, y recocidos subcrticos.

Revenido:Es un tratamiento que se les da a las piezas de acero que han sido previamente templadas. Con este tratamiento, que consiste en un calentamiento a una temperatura inferior la crtica, se disminuye la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, quedando adems el acero con la dureza o resistencia deseada.