Final Ciencia de los MaterialesTomesek Luciano

Ciencia de los Materiales

Unidad 2: Enlaces Qumicos1) Estructuras cristalinas. TiposLa estructura cristalina es el ordenamiento de tomos, que tienden a adoptar posiciones relativamente fijas, lo que da lugar a cristales en estado solido. La red tridimensional de lneas imaginarias que conecta los tomos del cristal, se llama celda unitaria.Existen 14 tipos de celdas, de las cuales las del sistema cubico y hexagonal son generalmente las celdas de metales y aleaciones.

Cada punto que se muestra en las distintas redes, es un tomo. Por ejemplo: la primera figura es cubico simple (un tomo por vrtice). La segunda figura es cubico centrado en las caras (un tomo por vrtice y un tomo centrado en cada cara). La tercer figura es cubico centrado en el cuerpo (un tomo por vrtice y un tomo en el centro). As mismo despus vemos: tetragonal simple, tetragonal centrado, etc.2) Estudio de las estructuras cristalinasCon el microscopio se puede lograr observar detalles muy pequeos pero no mas all del aumento alcanzable, por eso para el estudio de las estructuras cristalinas se utiliza la difraccin de rayos X. Los rayos X interactan con los electrones que rodean los tomos por ser su longitud de onda igual a la longitud del radio atmico. El haz de rayos X emergente en esa interaccin contiene informacin sobre la posicin y tipos de tomos encontrados en su camino.3) Defectos de las estructuras cristalinas Vacancia o hueco intersticial: una vacancia se forma cuando falta un tomo en un sitio normal, o sea cuando cambia la distancia interatmica. All los tomos restantes tratan de cubrir dicho hueco acercndose y as provocando como consecuencia una deformacin en la estructura cristalina. Las vacancias se crean en el cristal durante la solidificacin a altas temperaturas o como consecuencia de daos por radiacin. A temperatura ambiente aparecen muy pocas vacancias, pero estas aumentan exponencialmente al aumentar la temperatura, y se calcula mediante la ecuacin de Arrhenius:nv = nexp (-Q/RT) nv es el numero de vacancias por cm3, nexp es el numero de puntos de red por cm3, Q es la energa requerida para producir una vacancia en Cal/mol, R es la constante de los gases y T la temperatura.

Defectos intersticiales: se forma cuando se inserta un tomo adicional en la estructura cristalina. Esto provoca fuerzas de repulsin, y por ende la red se comprime. Los tomos intersticiales son ms pequeos que los tomos de la red. Una vez dentro del material, el nmero de tomos intersticiales se mantiene constante incluso al cambiar la temperatura.

Defectos sustitucionales: se forman cuando se reemplaza un tomo por otro de distinto tipo, permaneciendo en la posicin original. Cuando estos tomos sustitucionales son ms grandes los tomos circundantes se comprimen, y si son pequeos se produce la tensin de la red. Ambos casos distorsionan la red.

4) Estructuras granulares. TiposLa estructura granular surge de los procesos de obtencin de los metales donde la mayora de ellos pasa por fusin o refinacin, generalmente pasando por estado liquido. Al tener el metal en estado lquido los tomos se encuentran sueltos, y a medida que se produce el enfriamiento stos tienden a disminuir su energa y quedarse en un lugar en forma fija. Ah es cuando se producen fuerzas de atraccin y repulsin, lo que va dando lugar a la formacin de celdillas unitarias. Al continuar con el proceso de enfriamiento la energa sigue disminuyendo y las celdillas empiezan a unirse formando una malla de celdillas, o sea granos. Los tipos de estructuras granulares son grueso, medio y fino.5) Estructuras granulares. Formas de obtencin y propiedades Grano grueso: se obtiene por medio de un enfriamiento lento. Estas estructuras presentan poca resistencia mecnica, son mas blandas, dctiles y maleables. Grano medio: es un termino medio entre el grueso y fino. Grano fino: se obtiene por medio de un enfriamiento rpido. Estas estructuras presentan elevada resistencia mecnica, son duros, frgiles y tienen menor alargamiento de rotura.6) Bordes de grano. Caractersticas y propiedadesUn borde de grano es la superficie de separacin entre dos cristales de un mismo gran policristal. Surge en el crecimiento del grano (cristalizacin), cuando dos cristales que han crecido a partir de ncleos diferentes se encuentran y a pesar de tener la misma estructura cristalina, las orientaciones debido al azar, pueden ser diferentes. O sea que los tomos estn tan prximos entre s en algunos lugares del borde del grano que producen una zona de tensin. En conclusin son estructuras amorfas que presentan baja resistencia mecnica y baja resistencia qumica, adems es donde por lo general se hallan las impurezas.

7) Correlacin entre propiedades y tamaos de granoA menor tamao del grano, el metal tiene mayor resistencia mecnica, soporta mayor carga por torsin, flexin, compresin, corte, y soporta mayor carga a la deformacin. A mayor tamao de grano ocurre lo contrario.8) Concepto de isotropa. EjemplosLas propiedades fsicas y qumicas de los cristales son idnticas en todas sus direcciones. Ej: solidos amorfos, cristales cbicos simples, aceros, aluminio en forma de policristal.9) Concepto de anisotropa. EjemplosLas propiedades fsicas y qumicas de los cristales son distintas segn la direccin en que se estudien. Esto se debe a que en diferentes direcciones hay diferentes densidades atmicas en el caso de las celdas unitarias. Ej: monocristales, diamante, vidrio, cristal cubico centrado en el cuerpo y en las caras.10) Concepto de alotropa. EjemplosPropiedades que tienen los materiales de cristalizar en uno o ms sistemas, dependiendo de la temperatura del mismo. Los distintos sistemas en que un mismo material cristaliza se denominan variedades alotrpicas. Es un fenmeno reversible mediante el cual los materiales pueden existir en ms de una estructura cristalina. Si no es reversible, se denomina polimorfo. Por ejemplo el hierro cambia a los 910C de estructura cubica centrada en el cuerpo a estructura cubica centrada en las caras. 11) Obtencin de probetas metalogrficas para microscopio ptico. Tcnicas a seguirEl proceso de preparar una probeta y observar su microestructura se llama metalografa. Para preparar la probeta las tcnicas a seguir son las siguientes:1. Se corta un trozo de material. Se debe evitar utilizar un soplete para el cortado ya que las altas temperaturas producen alteraciones en la estructura del grano, por lo tanto se debe realizar con arco y sierra.2. Se mecaniza el lugar de corte comenzando con una lima gruesa, luego una lima media y finalizando con una lima fina, con el fin de eliminar las modificaciones ocasionadas por el corte3. Se realiza un acabado espejo con tela esmeril.4. Se realiza un ataque qumico que consiste en sumergir el material en un reactivo por algunos segundos para eliminar las pocas impurezas que quedan en la superficie.12) Obtencin de probetas metalogrficas para microscopio electrnico. Tcnicas a seguirPara preparar este tipo de probeta se debe realizar las mismas operaciones de preparacin que una probeta para microscopio ptico. Luego se recubre la muestra con una capa metlica muy fina, que se logra condensando vapores de plata. La pelcula metlica luego se separa de la muestra, quedando en ella grabada la superficie atacada de la muestra original. Despus se recubre cuidadosamente con colodin a la pelcula metlica, a la cual luego se la disuelve con un acido dejando solamente una replica transparente de colodin en la que el relieve es igual a la de la muestra original.13) Indicar aumentos que se logran con los microscopios pticos y electrnicos Microscopios pticos: trabaja por el mtodo de reflexin, mide hasta los 2000 aumentos. Microscopios electrnicos: trabaja por el principio de refraccin y utiliza aumentos de varan de 15.000x a 100.000x.14) Indique que tipo de estructura se puede observar con un microscopio ptico Solamente se puede estudiar la estructura granular, en la que se observa: tamao de grano, caractersticas, diferentes componentes de cada grano, presencia de impurezas, imperfecciones. Se utiliza para controles de calidad en industrias.15) Indique que tipo de estructura se puede observar con un microscopio electrnicoSe puede estudiar la microestructura granular, en la que se observa mayor nivel de detalles permitiendo realizar una operacin sumamente puntual del material. Debido al gran costo que tiene este tipo de equipamiento, no se utiliza en las industrias, sino que tiene como fin su uso en centros de investigacin.16) Tipos de reactivos usados en metalografaLos tipos de reactivos a usar van a variar con el tipo de material al que se lo aplique. Aceros y hierros: Nital (cido ntrico en solucin alcohlica 5%) Aceros de baja aleacin: Picral (cido pcrico en solucin alcohlica 4%) Cobre, bronce, aluminio, plata, nquel, latn: Persulfato de amonio 10% Aceros inoxidables: Cloruro frrico y cido hidroclrico Aluminio y sus aleaciones: cido hidroflurico17) ndice de Miller. Forma de obtencin Se emplea para descubrir ciertas direcciones y planos cristalogrficos en un material. Se expresa con un juego de 3 nmeros que reciben el nombre de ndices de Miller, los cuales corresponden a la inversa de la coordenada de interseccin con el eje correspondiente en el espacio. Estos nmeros son enteros, pueden ser negativos o positivos y son primos entre s. La forma de obtencin es la siguiente:1. Identificar los puntos en los cuales el plano intersecta los ejes coordenados. Si el plano para a travs del origen, el mismo debe desplazarse2. Tomamos las recprocas de estas intersecciones3. Se determinan los enteros primos que cumplan con las mismas relaciones18) Represente a los planos correspondiente a los siguientes ndice de Miller (1,1,1); (0,0,1); (0,1,0); (1,1,0)

Unidad 3: Ensayos de Materiales1) Dibuje una grafica del ensayo de traccin, e indique sus zonas y puntos caractersticos

A: Limite de proporcionalidad o elstico, valor de la tensin por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.B: Limite de elasticidad prctico, valor de la tensin a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc) en funcin del extensmetro utilizado.C: Limite inicial de fluencia, es el punto donde el material empieza a deformarse plsticamente sin aumento de carga.D: Limite final de fluencia, es el punto donde terminan las oscilaciones por la deformacin permanente.E: Carga mximaF: Rotura de la probetaI) Periodo elsticoII) Periodo plstico1) Zona elstica: es la zona en donde al cesar las tensiones aplicadas, los materiales recuperan su longitud inicial.2) Zona de alargamientos permanentes admitidos o convencionales3) Zona de fluencia4) Zona de alargamiento homogneo: es un periodo de grandes deformaciones uniformes en toda la probeta.5) Zona de estriccin: ac no se puede compensar la rpida disminucin de la seccin transversal, producindose un descenso de la carga hasta la fractura.Segn Ley de Hooke: = E . tg = E (Young) = tg . adm = f . 0,7 donde f es la tensin de fluencia y se produce en la zona de fluenciaadm = ET/N donde ET es la tensin esttica a la traccin (tensin de la carga maxima) y N un coeficiente de seguridad

2) Grfica de traccin de un acero con 0,2% y 0,6% de carbono, de un latn y de un aluminio

3) Explique y grafique la variacin de la resistencia a la traccin con la temperaturaDependiendo del tipo de material, as como su porcentaje de carbono, van a variar sus caractersticas mecnicas. Por ejemplo sobre grficos de un acero perltico (0,86% C), a medida que la temperatura decrece para valores inferiores a 0C, el material se torna mas resistente y menos dctil. No ocurre lo mismo para temperaturas superiores a la del ambiente. En ensayos realizados sobre un acero de 0,37% C, la resistencia disminuye hasta las 100C, para luego aumentar y alcanzar su valor mximo entre los 250 o 300C, decreciendo luego rpidamente a mayores temperaturas.Para la zona donde se alcanzan las mas altas tensiones, el material presenta su mxima fragilidad, o sea que el alargamiento de rotura y la estriccin se hacen mnimos, datos de gran importancia para evitar fracturas imprevistas en aquellos que pertenecen a mecanismos que trabajan en esas condiciones. Al aumentar la temperatura el modulo de elasticidad, as como las tensiones de proporcionalidad y fluencia, decrecen. Generalmente para los metales y aleaciones distintas del hierro, la resistencia disminuye constantemente con la elevacin de la temperatura.

4) Defina y determine grficamente el sigma 0,2 (0,2)Como el periodo de fluencia en los aceros va desapareciendo a medida que aumenta la resistencia de los mismos o no se registra en aquellos endurecidos por deformacin o tratamiento trmico (temple), se considera como limite de fluencia al limite de extensin o limite 0,2, denominado tambin limite convencional de elasticidad, a la carga para la cual el alargamiento permanente es el 0,2% de la distancia inicial entre puntos fijos, y su valor numrico se obtiene tomando a partir del origen de coordenadas el 0,2% de l0 y levantando desde el mismo una paralela al periodo proporcional hasta cortar la curva. = (0,2 . l0) / 100adm = 0,2 . 0,7

5) Explique y grafique el efecto Bauschinger

El diagrama obtenido no solo muestra aumento en el valor de la fluencia, sino que tambin un aumento en la carga lmite de proporcionalidad.Si el material queda en reposo durante horas o das antes de volver a ser cargado, en el diagrama se registrara un lmite de fluencia mayor y una elevacin del punto final de proporcionalidad hasta confundirse prcticamente con aquel, aumentos que se acrecentaran si se efectuara un procedimiento similar pero sin descarga. Si en lugar del acero ensayamos otro metal a excepcin del plomo, cinc y estao que presentan la particularidad de no endurecerse por deformacin, comprobaramos que adquieren un lmite de elasticidad que corresponder al valor de la carga en que se suspendi el ensayo.Si la carga se suprime dentro del periodo elstico, el descenso de la misma se registrar en el grafico con una lnea recta que se superpone a la de proporcionalidad, lo que nos pone en manifiesto que el material no ha experimentado ninguna alteracin. Si el mismo proceso se realiza con aparatos de extrema apreciacin y sensibilidad, podr comprobarse que al descargar la maquina el metal no retoma inmediatamente su longitud inicial, sino que la recuperacin se produce en dos etapas: la primera o elstica resulta instantnea, con la anulacin de casi toda la deformacin producida, y la segunda o residual, que no pasa del 0,001 del alargamiento elstico, se realiza muy lentamente, requirindose varias horas para lograrse totalmente. Como consecuencia se certifica que los metales no resultan perfectamente elsticos, pudiendo serlo solo con el reposo. Este fenmeno llamado efecto Bauschinger sirve para justificar el por que bajo cargas repetidas los metales rompen para valores de las mismas muy por debajo de los que corresponden a iguales esfuerzos en los ensayos estticos.6) Dibuje el diagrama real de traccin y explique la diferencia con el convencionalCon el objeto de poder independizar a la curva de las dimensiones de la probeta, es que generalmente el diagrama de traccin se traza tomando como ordenadas los valores de en lugar de los de P, y en las abscisas se reemplaza el alargamiento l por el alargamiento especifico , el que esta referido a la unidad de longitud.Esta nueva designacin convencional (no punteada) de los ejes induce a creer que la probeta rompe para un valor de la tensin que no es el mximo, pero debe tenerse presente que las tensiones asi representadas son considerando su seccin inicial S0 y no las instantneas S, o sea que no se tiene en cuenta la disminucin de la seccin al producirse el alargamiento del material.Al considerar las secciones instantneas tenemos en cuenta la disminucin del rea que se produce por el alargamiento del material.

7) Compresin de una fundicin. Diagrama. Rotura de la probetaEn los graficos de metales sometidos a compresion, obtenidos sobre probetas cilindricas de una altura doble con respecto al diametro, se verifica que la fundicion rompe practicamente sin deformarse. Las probetas se rompen formando conos denominados de compresion, segn planos inclinados o bien en forma de grietas cuando no presenta igual dureza en toda su superficie.C = Pmax / So

8) Compresin de un acero con un 0,2% de carbono. Diagrama. Rotura de la probetaLos aceros al ser dctiles, sufren grandes acortamientos sin llegar en algunos casos a la rotura. Las probetas sufren mayores deformaciones en su seccin media debido a que en las caras laterales no acta ninguna fuerza exterior, es por ello que las probetas cilndricas toman forma de tonel o barril. La rotura en esta probeta se produce en forma de grietas.

9) Flexin prctica. Disposicin, diagramas, determinacionesEl esfuerzo de flexin puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerzas perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a las inmediatas. Para realizar el ensayo bajo la accin de este esfuerzo, se emplea a los mismos comportndose como vigas simplemente apoyadas, con la carga centrada en su punto (flexin practica). As, adems de producirse el momento de flexin requerido, se superpone a l un esfuerzo cortante, cuya influencia en el clculo de la resistencia del material varia con la distancia entre apoyos, debido a que mientras los momentos flectores aumentan o disminuyen con sta, los esfuerzos cortantes se mantienen constantes. Es por esta razn que la distancia entre los soportes de la probeta se ha normalizado en funcin de la altura o dimetro de la misma, pudindose aceptar entonces que la accin maquina del esfuerzo de corte resulte prcticamente despreciable frente a los valores que adquiere el de flexin. La rotura de la viga se produce en el lugar donde se aplica la carga o en un lugar muy prximo.RA = RB = P/2MA = 0MB = 0MC = RA . l/2Mf = P/2 . l/2 = P.l /4fadm = Mf / WW = J / y W que es el modulo resistente, que tiene en cuenta la forma en que trabaja la probeta de acuerdo a sus dimensiones, se calcula:W = Jxx Jyy / distanciaJyy = Jxx = 10) Flexin pura. Disposicin, diagramas, determinacionesLa flexin pura se realiza aplicando dos fuerzas en las secciones M y N, pues en esta distancia el esfuerzo cortante es nulo y el momento flector permanece constante. La rotura de la viga se produce indistintamente en cualquier seccin comprendida entre dicho tramo.

11) Torsin de un acero con un 0,2% de carbono. Forma de rotura, diagramaSurge de aplicar un momento torsor (F x r) a determinadas piezas que pueden ser frgiles o plsticas. En los metales dctiles la fractura ocurre cuando el material ha sufrido varias vueltas, o lo que es lo mismo, para valores mayores a 360 del ngulo de torsin y en superficies normales al eje longitudinal de la probeta. Estas formas de rotura nos indican que las mximas tensiones cortantes o tangenciales puras tienen lugar en los planos transversales, pues como sabemos, son los materiales dctiles los que ofrecen menor resistencia al deslizamiento entre sus cristales o granos. Rompen de forma transversal en el medio.

12) Torsin de un acero con un 0,9% de carbono. Forma de rotura, diagramaSurge de aplicar un momento torsor (F x d) a determinadas piezas que pueden ser frgiles o plsticas. Los metales frgiles rompen en forma sbita cuando el deslizamiento angular es pequeo y segn superficies helicoidales que forman ngulos de 45. Esta rotura nos indica que con ese mismo ngulo se abra generado sobre la probeta una tensin de traccin que al actuar normalmente sobre una determinada cantidad de cristales, lleva al material a la rotura por arrancamiento, donde existen las mximas tensiones de traccin. La rotura presenta una superficie helicoidal, en la que los extremos de la hlice estn unidos por una seccin prcticamente recta, que coincide con una generatriz, lo que manifiesta que la misma si bien se origina por traccin, termina por deslizamiento en uno de los planos de mxima tensin tangencial.

13) Dureza Brinell. Definicin, formulas, forma de realizar el ensayoConsiste en comprimir sobre la superficie de la probeta una bolilla de acero muy duro durante un cierto tiempo t, produciendo una impresin en forma de esfera. La dureza denominada numero Brinell, resulta de dividir la carga aplicada por la superficie de dicha esfera impresa.HB = P / SS = . D . hLa profundidad h se determina directamente en el esfermetro de la maquina de ensayo, y se mide con la carga aplicada para asegurar un buen contacto entre bolilla y material. Para evitar errores, es mas conveniente calcular el numero Brinell partiendo del dimetro de la impresin. Para esta medicin se exige una precisin de 0,01mm por lo que se realiza con un microscopio de varios aumentos, montado sobre un tornillo micromtrico. Es conveniente realizar el calculo con el dimetro d de impresin ya que al utilizar la profundidad h, al realizar la impresin se producen elevaciones o depresiones en el material, cambiando los valores del calculo, y tambin porque se toma la medicin bajo deformacin elstica.Como penetrador se utiliza una bolilla de 10mm de dimetro y HB=630Kg/mm2, emplendose en probetas de poco espesor (5 y 2,5mm). Actualmente se emplean bolillas de carburos metlicos (wolframio) de 1,25 y 0,625mm de dimetro. No se utilizan segn norma IRAM, espesores de probetas menores al dimetro de la bolilla. Las cargas varan de 500Kg a 3000Kg.Las caras de la probeta deben ser planas y paralelas, bien pulidas. La probeta no deber moverse durante el ensayo. El centro de una impresin y el borde de la probeta deben distar por lo menos 2d, y del centro a otra impresin 3d. Despus del ensayo la cara opuesta no debe presentar marcas.El mtodo Brinell esta limitado para determinados materiales, pues al aumentar la dureza de los mismos, las bolillas sufren deformaciones.

14) Dureza Rockwell. Definicin, forma de realizar el ensayoEl mtodo de dureza Rockwell se realiza en funcin de la profundidad de penetracin, y la aplicacin de la carga no es continua, sino que se utilizan dos cargas diferentes: una denominada inicial P0 que es constante y otra adicional P1 cuyo valor variar con el penetrador utilizado. Para la determinacin Rockwell no es necesario utilizar formulas, sino que se obtiene directamente sobre el dial indicador de la maquina de ensayo ya que la dureza esta dada por el incremento de penetracin e debido a la accin de la carga adicional.La carga P0 tiene por nico objeto asegurar una perfecta sujecin de la pieza y el penetrador. El incremento de penetracin ser menor cuanto mayor sea la dureza del material.HR = E e donde E es la escala total del dial indicador.

La carga inicial suele ser de 10Kg y la adicional varia de 50 a 140Kg, de acuerdo al material a ensayar.El ensayo consiste en elevar el tornillo transportador de la probeta hasta ponerla en contacto con el penetrador (cnico de diamante o bolilla de acero), luego se sigue levantando y presionando hasta que la aguja chica del cuadrante coincida con el punto 0 del ndice que ste posee, que nos indicara que se esta ejerciendo la fuerza inicial, que como sabemos es de 10Kg. Luego se ajusta la escala hasta que la aguja grande coincida con el cero de los nmeros negros. Una vez colocada la maquina en cero, se suelta el disparador para q acte la carga adicional, la cual se transmite lentamente al penetrador por un amortiguador de aceite. La aguja del dial marcar hasta que la penetracin cese. Luego se suelta el disparador para que cese la accin de la carga adicional y permitirle al material la recuperacin elstica. Ah donde la aguja marque ser la dureza Rockwell.

15) Ensayos de traccin comparables. Condicin que se debe cumplir

16) Ensayo de dureza Brinell comparables. Condicin que se debe cumplir17) Flexin por choque. Mtodo Charpy. Determinaciones. Dibujo, explicar el mtodoLos ensayos de choque se utilizan para determinar la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantneas. La maquina a usar es como un pndulo que deja caer cierta carga sobre la probeta. En el mtodo Charpy se utilizan probetas entalladas que se colocan apoyadas sobre la mesa de la maquina y de forma tal que la entalladura se encuentre del lado opuesto al que va a recibir el impacto. Las probetas usadas por Charpy eran de seccin cuadrada de 30mm de lado por 160mm de largo y una entalladura de 1mm de ancho con profundidad de 15mm y terminaba con un orificio de 2mm de dimetro. Actualmente no son utilizadas ya que han sido reemplazadas por algunos de igual forma pero de dimensiones menores o por otros de acuerdo a normas.La eleccin del tipo de probeta vara con el material del que sea. Por ejemplo para metales mas dctiles se utilizan probetas con entalladuras ms profundas y de menor ancho.

18) Flexin por choque. Mtodo Izod. Determinaciones. Dibujo, explicar el mtodoSe utiliza el mismo tipo de golpe que el mtodo Charpy, pero la probeta se coloca en voladizo y en posicin vertical, siendo asegurada en la mesa de apoyo por mordazas de modo que la entalladura quede en el mismo plano. El martillo golpea a 22cm de la entalladura. Las probetas pueden ser de seccin circular, presentando la ventaja de que permite determinar la energa de rotura sobre las caras o generatrices opuestas a diferentes profundidades de la muestra.

19) Fatiga. Explicar. Experiencia de Wohler. Graficar y explicarLa rotura por fatiga se produce en aquellas estructuras que se encuentran sometidas a cambios de tensiones que se repiten sistemticamente, para valores menores que lo calculados en ensayos estticos de traccin, compresin, etc. Se produce en forma brusca e imprevista y sin deformacin previa del material. Los esfuerzos dinmicos que producen la fatiga pueden ser traccin, compresin, flexin y torsin, que varan de un mximo a un mnimo y presentndose en forma simple y combinados. El origen de la rotura por fatiga es debido a los continuos deslizamientos de los cristales, que tal repeticin va destruyendo lentamente las redes cristalinas del metal hasta que el numero de cristales no afectados sea insuficiente para soportar el esfuerzo.La experiencia de Wohler fue tomar una probeta de seccin circular, con un extremo ensanchado por donde se sujeto en las mordazas de una maquina. Esta maquina realizaba un movimiento de rotacin mientras que por el otro lado se lo somete a la accin de un peso determinado (carga en voladizo) para originar un esfuerzo de flexin, el que se invierte cada 180 por el giro del material produciendose por las secciones transversales traccion y compresion en forma alternada. Estudiando el caso, al aplicar en la probeta un peso que origine un esfuerzo menor al de traccion, sta acontece en pocos giros. Repitiendo la experiencia disminuyendo progresivamente los pesos vio que las fracturas se producian cada vez a un numero mayor de ciclos, hasta llegar a un peso en que los esfuerzos toman un valor tal que hace infinito el numero de ciclos. Entonces a este valor bajo el cual el material no rompe lo denomino resistencia de fatiga.

20) Efecto Creep. Explicar y graficar. Mtodo de ensayoEl efecto Creep es la deformacin lenta de un material, normalmente medido bajo una tensin constante. El Creep puede ser rpido o lento a cualquier temperatura y disminuye con la tensin, pudiendo no llegar a la rotura del material pero si causar inconvenientes en los mecanismos. En el caso de rotura, esta no se produce como consecuencia de la rotura del grano cristalino sino por el desplazamiento o fluir de los granos unos con otros.Conociendo la carga y temperatura constantes a que puede llegar a estar sometido un elemento, es posible graficar el alargamiento por Creep, realizando ensayos sobre probetas sometidas a tensiones de traccin, torsin, flexin, etc. Estos ensayos se realizan dentro de lo posible en condiciones anlogas a sus empleos prcticos, por lo que pueden durar de dos o ms meses hasta varios aos. Si a un material se le aplica a temperatura ambiente una tensin de traccin de valor inferior al de su limite de proporcionalidad, se producir en el mismo un alargamiento elstico inmediatamente despus de aplicada la carga que permanecer constante cualquiera sea el tiempo de aplicacin. Si llevamos esta deformacin a un diagrama alargamiento-tiempo la misma quedar indicada por la ordenada OA y la abscisa AB. Ahora si bajo la tensin se eleva la temperatura, se produce un alargamiento inmediato OG, mayor que el anterior debido a que el modulo de elasticidad de los metales disminuye al aumentar la temperatura, pudiendo ser dicha deformacin enteramente elstica o elstica-plstica segn el material, la temperatura y la magnitud de la tensin aplicada.Para la tensin y temperatura empleadas, el material podr o no llegar a la rotura, si sta tiene lugar, el mismo experimentar deformaciones que variarn con el tiempo de acuerdo a la curva 1, producindose la fractura en el punto F al cabo del tiempo t3, en caso contrario, presentar deformacin final estable, curva 2, que nos indica que aunque las mismas aumenten no se llegar al periodo de estriccin del material.El anlisis de la curva 1 es similar al del grafico espacio-tiempo de un estudio cinemtico y admite tres consideraciones a saber: que el alargamiento inicial la curva CD. Esta deformacin a velocidad decreciente se denomina primera etapa del Creep y finaliza en tiempo t1. La segunda etapa del Creep esta representada por la variacin lineal DE, que nos manifiesta que las deformaciones se producen a velocidad constante y cuyo valor estar dado por el producto de la tangente trigonomtrica del ngulo que forma con la horizontal y las escalas del dibujo. En este periodo la seccin transversal se mantiene prcticamente sin alteraciones. La tercera etapa se caracteriza por un rpido aumento de la velocidad de deformacin hasta la rotura, la que se ve facilitada por la disminucin de seccin que experimenta la probeta. La curva 2 presenta solamente, para el tiempo de ensayo, las dos primeras etapas del Creep y en donde el periodo a velocidad constante es de menor ngulo que el de la curva anterior, tendiendo a la horizontal si disminuye la carga o la temperatura.

Unidad 4: Teora de Aleaciones1) Dibuje el diagrama de solubilidad total

Por encima de la curva superior (curva liquidus) todas las aleaciones se hallan en estado liquido y constituyen una misma fase liquida. Por debajo de la curva inferior (curva solidus) todas las aleaciones se hallan en estado solido y estn constituidas por una misma fase solida . Entre las dos curvas coexisten simultneamente ambos estados. Se denomina de solubilidad total porque si analizamos el componente A, en la curva de liquidus se inicia con un 100% de concentracin y finaliza con 0%. Esto indica que es totalmente soluble en estado lquido, o sea por ejemplo el componente A se puede disolver totalmente en el componente B. Lo mismo ocurre para la curva solidus, y para el componente B tanto en liquidus como en solidus.De acuerdo a la ley de las fases, entre las temperaturas L y S las dos fases coexistentes (liquida y solida), cambian de concentracin al modificarse la temperatura dada (temperatura de fusin). Por ejemplo, si analizamos en punto C a la T2, all vemos que existen 2 fases (solida y liquida). La composicin se saca trazando una horizontal en el punto C, donde la interseccin con la curva liquidus nos va a dar la composicin de liquido para ambos componentes, en este caso seria 40% de A y 60% de B. La composicin de solido seria 80% de A y 20% de B. La proporcin de liquido y solido se saca: Pl = (E - C/E - D).

2) Dibuje el diagrama de solubilidad parcial

es mucho A y poco B, es mucho B y poco A.La lnea A-E-B corresponde a liquidus y la A-M-N-B a la de solidus. M-V y N-R son curvas de solubilidad en estado solido (solvus). La fase solida tendr una concentracin variable A-M y que dicha concentracin disminuir por debajo de la recta M-E, de acuerdo a la curva M-V.3) Dibuje el diagrama de insolubilidad total

La lnea P-M-N-Q corresponde a solidus y la P-E-Q a la de liquidus. La temperatura de comienzo de solidificacin disminuye a medida que aumenta el porcentaje de B, hasta llegar a E. El punto E es una aleacin del sistema que se caracteriza por tener la temperatura mas baja del mismo y tiene la particularidad del cambio de estado a temperatura constante. Desde E la temperatura vuelve a aumentar hasta llegar al punto B de solidificacin de metal B. De acuerdo a la ley de las fases solo a temperatura ambiente constante pueden coexistir tres fases en un sistema binario y por ello la recta G-H es horizontal.4) Dibuje el diagrama Fe-C, indique cada una de sus zonas

5) Dibuje la curva de enfriamiento de la aleacin del diagrama de insolubilidad total

8) Indicar la estructura caracterstica de los aceros hipo-eutectoideLos aceros de un 0,02% hasta un 0,89% de carbono se denominan hipoeutectoides. Este acero tiene una estructura formada por ferrita y perlita, donde la perlita es ferrita ms cementita. Cuando el porcentaje de carbono es bajo existen mas granos de ferrita que de perlita, por lo tanto cuando se llega al 0,89% de C la estructura es toda perlita. Contienen una matriz de ferrita con zonas de perlita, las cuales aumentan en consecuencia de carbono. La ferrita da ductilidad, mientas que la perlita da tenacidad y resistencia.

9) Indicar la estructura caracterstica de los aceros hiper-eutectoideLos aceros de un 0,89% hasta un 1,76% de carbono se denominan hipereutectoides. Este acero tiene una estructura formada por cementita y perlita. La cementita forma una cascara muy dura y frgil alrededor de los granos de perlita, por lo tanto para ser mecanizadas deben ser sometidas a tratamientos trmicos para romper la red que forma la cementita.

10) Indicar la estructura caracterstica de los aceros eutectoideEl acero eutectoide presenta un cambio en su estructura a los 723C. Es una estructura perltica, es decir, esta constituida por una serie de laminas de ferrita que dan ductilidad y resistencia, y cementita que le da dureza. Se caracteriza por cambiar de fases, o sea, de acero ferrtico a acero austentico.

11) Indicar la temperatura de fusin del hierroEl hierro empieza a fundir a los 1539C caracterizando una solucin liquida de hierro y carbono. Las distintas temperaturas de fusin permiten diferenciar un elemento puro (hierro) de una aleacin.12) Indicar temperatura de fusin de la fundicin eutcticaLa temperatura de fusin de la fundicin eutctica es a los 1130C.13) Defina que es una aleacin eutcticaEs aquella que presenta un 4,3% de C siendo una fundicin de estructura de ledeburita. Tiene la particularidad de que el cambio de su estructura se lleva a cabo a temperatura constante y que sus granos finos son ms pequeos que los de las dems aleaciones del sistema. Se caracterizan por ser fciles de fundir y por sus buenas propiedades mecnicas, siendo as de gran aplicacin practica.14) Defina que es una aleacin eutectoideEs una aleacin que presenta un 0,89% de C siendo un acero , o sea una aleacin de Fe-C. Tiene un punto fijo en el cual se transforma y pasa de una a dos fases o viceversa, siempre en estado solido.

Unidad 5: Metalurgia del Hierro1) Produccin de hierro de primera fusin. Equipos, reacciones, caractersticas del productoLa produccin de hierro de primera fusin es un proceso donde se realiza una reduccin del mineral de hierro eliminando oxigeno de las materias primas ferrosas para producir hierro metlico en forma de arrabio. Para la produccin se utiliza un alto horno, que tiene una estructura de acero e interiormente esta revestido con ladrillos refractarios.El proceso consiste en introducir por el tragante la carga, que esta compuesta de mena (mineral de hierro), ganga, coque (combustible) y piedra caliza (fundente) que neutraliza la ganga dando escoria. Esta carga se transporta mediante carros Skip, los cuales llevan la carga hasta el tragante y lo vuelcan. Una vez que ingresan se producen las siguientes reacciones: C + 02 CO2 + (calor)CO2 + C + 2COFe2O3 + CO FeO + CO2FeO + Fe2O3 Fe3O4Fe3O4 + CO CO2 + FeOFeO + C CO + FeEl arrabio se encuentra dentro del campo de la fundicin de hierro pero al ser un producto primario no se lo puede usar para la obtencin de piezas que vayan a ser sometidas a esfuerzos. Esta compuesto por Fe en proporcin alta, Si 1-2,5%, Mn 0,5-1,5%, P y S 1-1,5%, C 4-6%. Debido al alto porcentaje de C, se debe realizar un proceso de 2da fusin para poder colocar este arrabio directamente en moldes. Tambin resulta ser muy duro, pero debido a las impurezas y al C es frgil, quebradizo y no admite la forja ni la soldadura.

El alto horno esta conformado de las siguientes partes: Tragante: parte superior del alto horno por donde se ingresa la carga Cuba: parte siguiente despus del tragante, donde se acumulan los minerales de hierro y coque, simultneamente, aunque desde la parte inferior hasta el vientre se encuentra un colchn de coque. La temperatura es de 300C en la parte superior y asciende hacia la parte inferior, siendo una zona de precalentamiento. Vientre: es la parte mas ancha del alto horno, se encuentra al final de la cuba. La temperatura en ese lugar es de aproximadamente 1500C. Etalaje: es la zona de fusin, donde los gases del combustible completan la reduccin de la mena a 1650C. Aqu tambin se encuentran las toberas, que insuflan aire a presin a una temperatura de 760C para la combustin. Crisol: parte inferior del alto horno donde se acumula el material liquido para ser extrado peridicamente mediante la piquera de arrabio. Tambin se encuentra la piquera de escoria, debajo de las toberas, que retira la escoria que flota sobre el material lquido.

2) Produccin de fundicin de hierro. Equipos, reacciones, caractersticas del productoLa produccin de fundicin de hierro es un proceso donde adems de reducir el carbono del arrabio, se permite regular el porcentaje de otros componentes. Este proceso se lleva a cabo en hornos llamados cubilotes, que son similares a los altos hornos solo que diferencian por ser ms pequeos.La carga se realiza por el tragante y consta principalmente de arrabio, coque (combustible) y piedra caliza (fundente). Adems la carga contiene chatarra, trozos de Fe o acero dulce y ferroaleaciones (ferrosilicio, ferromanganeso) para regular el contenido de silicio y manganeso. Antes de ingresar la carga se coloca coque en el fondo hasta cierta altura la cual debe mantenerse durante todo el proceso. Una vez ingresada la carga se producen las siguientes reacciones:C + 02 CO2 + (calor)CO2 + C + 2COCaO + SiO2 CaSiO3C + FeO Fe + COFeS + CO3Na Na2S + FeO + CO2

El proceso es igual al del alto horno, a diferencia que el agujero de colada se mantiene cerrado con arcilla hasta que se junta una cantidad determinada de hierro. Al juntarse se pincha el horno quitando el tapn de arcilla y comienza a juntar el hierro liquido en cucharas, desde las cuales se vierte en moldes. Una vez que se vaca el hierro en la cuba, se tapa nuevamente de arcilla el agujero de colada y se contina el proceso. Cuando se termina el proceso, los materiales se retiran del cubilote mediante la abertura de una puerta articulada en el fondo.

3) Aceros Bessemer. Equipos usados, reacciones, caractersticas del productoMediante el horno o convertidor Bessemer se elimina el silicio, manganeso y el carbono mediante oxidacin. Esto se logra haciendo pasar aire frio por el material fundido, el cual comienza a burbujear y aparecen reacciones de combustin:Primero se oxida el silicio y el manganeso, aunque este ltimo es ms lento y evita la oxidacin elevada del hierroSi + 02 SiO2+ Mn + O2 MnO2+ Cuando el Si y Mn se han disminuido consideradamente comienza a oxidarse el carbono, que escapa en forma de llama larga y brillanteC + O2 CO + CO + 02 CO2 + No se requiere de combustible y el revestimiento es a base de slice.Este sistema se aplica cuando tenemos arrabios con un 3 a 4% de C, 1,5 a 2,5 de Si, 1 a 2% de Mn, menos de 0,05% de S y menos de 0,08% de P. Se requiere que hallan porcentajes muy reducidos de fosforo y azufre, ya que la falta de oxido de calcio en la escoria, no solamente impide la fijacin del fosforo a la escoria, sino que impide la sulfuracion. Permite obtener aceros a costo muy bajo, ya que es un proceso autotermico, y estos son de calidad media y no tienen una composicin perfectamente definida. El proceso dura 20 minutos entre carga y descarga con una cantidad de 8 Tn aproximadamente.La oxidacin del silicio es la principal fuente de calor, por lo tanto el porcentaje de silicio en el arrabio debe ser alto.

4) Aceros Thomas. Equipos usados, reacciones, caractersticas del productoSe utiliza un convertidor igual al Bessemer solo que las paredes de ste son de magnesita y dolomita. Este tipo de revestimiento permite que se pueda agregar fundente para obtener una escoria que fije el anhdrido fosfrico y que se produzca la desulfuracin por el calcio.Cuando se hace pasar el aire frio por el material fundido, aparecen las mismas reacciones que el Bessemer, pero al terminar la combustin del carbono comienza la oxidacin del fosforo.P + O2 P2O5P2O5 + CaO (PO4)2Ca3 (escoria)Este sistema se aplica cuando tenemos arrabios con un 3 a 4% de C, bajo porcentaje de silicio menor a 0,5%, 1 a 1,5% de Mn, 1,7 a 2,2% de P, menos de 0,08% de S. Debido al bajo porcentaje de silicio, el carbono desaparece ms rpidamente que en el Bessemer, debido a que el silicio se oxida antes por su menor porcentaje.La oxidacin de fosforo es la principal fuente de calor, por lo tanto el porcentaje de fosforo en el arrabio debe ser alto.Este proceso tambin permite obtener aceros a costo muy bajo, ya que es un proceso autotermico, y estos son de calidad media y no tienen una composicin perfectamente definida.5) Aceros Siemens Martins Bsico. Equipos, materias primas, productos obtenidosLos Siemens Martins pertenecen al tipo de hornos de reverbero, que se caracterizan por tener un sistema recuperador del calor que permite que el aire y los gases empleados para la combustin sean precalentados. En este procedimiento bsico, el revestimiento se hace a base de magnesita y dolomita. El combustible utilizado es gas o en algunos casos petrleo.La carga del horno se hace a travs de las puertas situadas en una de las partes longitudinales y consiste de chatarra liviana y pesada de acero, piedra caliza (fundente), lingotes de arrabio y arrabio lquido. Luego que la carga se introduce comienza el proceso de oxidacin, donde el silicio, manganeso, carbono y fosforo son eliminados.Se obtienen aceros de buena calidad debido a la posibilidad de regular el proceso y hacer las adiciones necesarias para lograr las composiciones adecuadas y definidas.

6) Aceros Siemens Martins cido. Equipos, materias primas, productos obtenidosSe utiliza el mismo horno Siemens Martins solo que el revestimiento se hace a base de slice de gran pureza as como tambin el techo. Como en este tipo de horno no se pueden eliminar el fosforo y azufre, se requiere de materiales de muy bajo porcentaje de stos, por lo cual el procedimiento para obtener aceros de buena calidad es muy costoso. La carga a introducir por las puertas consiste de chatarra de acero, arrabio en lingotes y arrabio liquido.7) Aceros comerciales. Clasificacin SAELa clasificacin SAE de los aceros comerciales emplea nmeros compuestos de 4 cifras, cuyo ordenamiento caracteriza un determinado acero.En la clasificacin de 4 cifras, el primer digito representa el tipo de acero (Ej: 1 es acero al C, 2 es acero al Ni). El segundo digito indica el porcentaje del elemento aleante. Los ltimos 2 dgitos indican el porcentaje de carbono en centsimos.

8) Recuperadores de calor Cowper. Esquema, principio de trabajoLos recuperadores de calor Cowper se utiliza para precalentar el aire que ingresa al alto horno. Estn compuestos de dos partes distintas, la cmara de combustin m donde se quema el gas que sale de las vas de escape del alto horno, y los apilamientos formados por ladrillos refractarios huecos y forrada de planchas de acero.La torre Cowper acta en dos tiempos, primero como recuperador de calor y despus como calentador del aire de alimentacin. En el primer tiempo el oxido de carbono (CO) expulsado del alto horno ingresa con aire por G, donde al generarse la combustin en m produce una cantidad de calor que calienta los apilamientos y salen por C. Los humos se encuentran a 1300C en la parte superior de los apilamientos y salen a 200C. En el segundo tiempo se corta la entrada de gas y aire por G y se ingresa aire por C, el cual se eleva calentndose progresivamente para salir por H de 800 a 1000C. Luego se enva a las toberas del alto horno.

9) Combustibles usados en siderurgiaEl coque metalrgico es el combustible casi universalmente empleado. Posee una gran resistencia al aplastamiento, lo que permite su empleo en los altos hornos de gran altura. No contiene materias voltiles, que tiene peligro de formar alquitranes que aglomeraran las materias introducidas en el alto horno. Es perezoso, lo que facilita su combustin. Su poder calorfico es de 7500 kcal/Kg.Combustibles en estado solido: Naturales1. Hulla: 8500 kcal/Kg 2. Lignita 6000 kcal/Kg 3. Turba 5000 kcal/Kg4. Lea 3500 kcal/Kg5. Antracita 8000 kcal/Kg

Artificiales1. Coque 7500 kcal/Kg2. Carbn vegetal 6500 kcal/KgCombustibles en estado gaseoso: Naturales1. Gas natural 9300 kcal/Kg Artificiales1. Diesel2. Gasoil3. Alcohol10) Hornos elctricos de alta frecuencia. Descripcin, caracterstica del producto obtenidoEs un horno en el que el calor es generado por calentamiento, por la induccin elctrica de un medio conductivo en un crisol, alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnticas. La parte elctrica del horno esta constituida por un grupo moto-generador y una serie de condensadores. La frecuencia empleada es del orden de los 1000 ciclos y la potencia llega en algunas plantas hasta 7000Kw. La ventaja de este tipo de horno es que es limpio, eficiente energticamente, el proceso de fundicin y tratamiento de metales es ms controlable que el resto de modos de calentamiento, y genera calor de manera mucho ms rpida. Un inconveniente de estos hornos es que la carga de materiales ha de estar libre de productos oxidantes y ser de una composicin conocida, y algunas aleaciones pueden perderse debido a la oxidacin, los cuales deben ser re-aadidos.La fabricacin del crisol se hace empleando un molde o plantilla. Esta pieza puede ser permanente o temporaria. Cuando es permanente es de material refractario de las caractersticas exigidas por el proceso, y se emplea con hornos pequeos destinados a la fabricacin de acero colado. Cuando es temporaria se hace de un material que se funde al poner en funcionamiento el horno, quedndose as en contacto el material refractario con la carga, y se emplea en los hornos de mayor capacidad.En estos hornos se obtienen aceros inoxidables con gran facilidad, as como tambin aleaciones especiales de alto nquel, ferrosas o no ferrosas.

11) Horno de arco elctrico. Descripcin, caractersticas del producto obtenidoEste tipo de horno cuenta con 3 electrodos ubicados en la parte superior, los cuales son de grafito o carbn amorfo. La corriente elctrica trifsica llega al horno por estos electrodos y forma un arco entre los mismos a travs de la carga metalica. El horno es cilndrico y esta constituido por un crisol de material refractario, revestido exteriormente por una chapa de acero, y esta cubierto por una tapa tambin del mismo material por el cual pasan los electrodos. La carga se puede hacer tanto por las puertas laterales, pero lo mas comn es que se haga por la parte superior retirando la tapa.El calentamiento de la carga se hace por la conduccin directa desde el arco y por la radiacin desde las paredes y techo. Estos hornos pueden ser de revestimiento acido o bsico.Se obtienen aceros de alta calidad. Se usan para recuperar materiales viejos. Prcticamente todos los aceros inoxidables y herramientas de alta aleacin son obtenidos en hornos elctricos.

12) Fundiciones Blancas. Mtodo de obtencin, estructura y componentesEn las fundiciones blancas el carbono esta completamente combinado en el hierro formando carburo de hidrogeno (cementita), que es un constituyente muy duro pero frgil y posee una gran resistencia al desgaste y a la abrasin. Todas las fundiciones blancas son aleaciones hipoeutcticas. Estas fundiciones se obtienen mediante enfriamientos rpidos de la fundicin de hierro desde el estado lquido, donde durante tal enfriamiento la austenita solidifica en forma de dentritas. A los 1130C el liquido alcanza la composicin eutctica (4.3%C) y se solidifica como un eutctico de austenita y cementita llamado ledeburita. Este eutctico aparece en su mayor parte como cementita blanca que rodea las dendritas. Posteriormente en el punto eutectoide la austenita se transforma en perlita. Por lo tanto, la microestructura caracterstica esta formada por dentritas de austenita transformada (perlita), en una matriz blanca de cementita.Debido a la fragilidad y falta de maquinabilidad se limita su uso industrial. Se lo utiliza en aquellos casos donde no se requiera de ductilidad, como en las camisas interiores de las hormigoneras, molinos de bolas, boquillas de extrusin y como material de partida para fabricacin de fundicin maleable.

13) Fundiciones Grises. Mtodo de obtencin, estructura y componentesEn las fundiciones grises el carbono se encuentra combinado con hierro en forma de grafito. Son aleaciones hipoeutcticas que contienen entre 2,5 a 4% de C. El proceso de grafitizacin se realiza con mayor factibilidad si el contenido de carbono es elevado, as como tambin la temperatura, y si la cantidad de elementos grafitizantes presentes son adecuados (especialmente el silicio). El grafito adopta forma de luminosas laminillas curvadas que son las que proporcionan a la fundicin gris su caracterstica fractura griscea o negruzca. Estas fundiciones se obtienen mediante enfriamientos lentos. Si la composicin y la velocidad de enfriamiento son tales que la cementita eutectoide tambin se grafitiza, presentar una estructura totalmente ferrtica. Por el contrario, si se impide la grafitizacin de la cementita eutectoide, la matriz ser totalmente perltica. La fundicin gris contenida por la mezcla de grafito y ferrita es la ms blanda y la que menor resistencia mecnica presenta. A medida que aumenta la cantidad de carbono, la resistencia a la traccin y dureza aumentan hasta su valor mximo en la fundicin gris perltica.

14) Fundiciones atruchadas. ComponentesEste tipo de fundicin es un intermedio entre la fundicin blanca y la gris donde el carbono se encuentra en forma libre como laminas de grafito y combinado con cementita. Poseen propiedades intermedias, aunque sigue siendo difcilmente maquinable, por lo tanto se utilizan en aplicaciones que no requieran grandes esfuerzos. Su fractura presenta ambos colores caractersticos.15) Influencia del carbono y silicio en la estructura de las fundiciones (enfriamiento)El carbono y silicio favorecen a la grafitizacin y engruesan la estructura del grafito. Al combinarse con la perlita hacen que sta decrezca fuertemente, favoreciendo la formacin de ferrita y ablandando la matriz. A mayores porcentajes de Si y C, se facilita la obtencin de fundicin gris.16) Accin del fosforo en las fundicionesEl fosforo se opone a la formacin de grafito, formando cementita. Aumentan la dureza y fragilidad. Se lo suele aadir intencionalmente para favorecer su colabilidad, ya que disminuye la viscosidad.

17) Propiedades de las fundiciones BlancasLa cantidad de carbono esta entre 1,76 a 6,67%. Es un producto de gran dureza, fragilidad y poca tenacidad. Cuanto ms carbono tenga, mas duro, mas frgil y menos tenaz. Recocido se convierte en fundicin maleable. 18) Propiedades de las fundiciones GrisesEstas fundiciones son fciles de maquinar, tienen alta capacidad de templado y buena fluidez para el colado, pero son quebradizos y de baja resistencia a la traccin. Se utilizan bastante como base o pedestales para maquinas, herramientas, bastidores, para maquinaria pesada y bloques de cilindros para motores de vehculos, entre otros.19) Fundiciones Maleables. DefinicinLa fundicin maleable se obtiene mediante un tratamiento trmico que se le realiza a la fundicin blanca. Consiste en realizar un recocido, calentando la fundicin blanca hasta la temperatura de transformacin austenitica durante un tiempo prolongado y a una atmosfera neutra para evitar la oxidacin. All se transforma todo el carbono de la cementita en grafito, que se presenta en forma de uvas o rosetas rodeadas de una matriz ferrtica o perltica, dependiendo de la velocidad de enfriamiento.Esta fundicin presenta mayor resistencia, ductilidad y tenacidad. Sus aplicaciones ms representativas son en varillas de acoplamiento, en los engranajes de transmisin y cajas de diferencial para la industria automotriz, accesorios para tuberas y partes para vlvulas de ferrocarril.

20) Fundiciones Nodulares. Definicin, mtodo de obtencinLa fundicin nodular se fabrica tratando la fundicin gris, donde se le agrega un aditivo formador de ndulos, generalmente de magnesio o cerio, los cuales se adicionan al caldero inmediatamente antes de pasar el metal a los moldes. Luego durante la solidificacin se forman partculas esferoidales de grafito, mientras que el contenido de carbono de la fundicin nodular se mantiene igual al de la fundicin gris. Esta fundicin se obtiene en bruto de fusin o colada y no requiere de ningn tratamiento trmico a diferencia de las fundiciones maleables. Estas fundiciones pueden presentar una matriz de ferrita o perlita, la cual depende de la composicin y velocidad de enfriamiento. La primera imagen es de matriz perltica, en la cual los ndulos de grafitos estn rodeados de ferrita, y a su vez esta rodeada de perlita. La segunda imagen aparecen solamente los ndulos de grafito rodeados de ferrita.

Estas fundiciones tienen propiedades como alta ductilidad, resistencia, buen maquinado, buena fluidez para colada, buena capacidad de endurecerse y tenacidad. Igualmente no puede ser tan dura como la fundicin blanca, salvo que se someta a tratamientos trmicos, superficial, especial.21) Fundiciones a corazn Negro. Mtodo de obtencinSe toma una pieza de fundicin blanca con silicio entre el 1,1 a 1,2% y la menor cantidad de carbono posible. Se la envuelve dentro de cajas cerradas rodeadas con materias neutras como la arena y se lleva a un horno a temperatura de austenizacin (de 900 a 950C) durante 5 a 20hs. En este sistema la fundicin no se descarbura y el carbono no emigra, sino que durante el recocido se precipita bajo forma de ndulos de grafito, resultando entonces un material muy tenaz. La matriz puede ser de ferrita o perlita. Para obtener una matriz ferrtica el enfriamiento se debe hacer un enfriamiento lento, de 10 a 30hs a una temperatura de 760 a 700C, lo que la hace muy maleable permitiendo importantes ngulos de plegado y gran maquinabilidad. Para obtener una matriz perltica el enfriamiento se hace rpido a una temperatura de 780 a 700C dndole gran resistencia y tenacidad. Se las utiliza para la fabricacin de engranajes, bielas, pistones, arboles de levas, arboles de transmisin, etc.22) Fundiciones a corazn Blanco. Mtodo de obtencinSe toma la pieza de fundicin blanca con el menor contenido posible de carbono y silicio entre el 0,6 a 1%. Se hace un recocido para descarburar plenamente la fundicin blanca. Primero se envuelve en un material oxidante, se mete en cajas hermticamente cerradas a un horno y se lleva al estado austentico (de 800 a 1000C) durante 80 a 100hs. A estas temperaturas la estructura se convierte en austentica de muy bajo porcentaje de carbono, y por consiguiente en el enfriamiento se transforma en ferrita. El hecho de que en estas fundiciones la superficie sea ferrtica da la posibilidad de galvanizacin, adems otras propiedades son la posibilidad de soldeo, resistencia al agua de mar y alargamientos comprendidos entre 10 20%

Unidad 6: Aceros especiales1) Constituyentes fundamentales de los aceros inoxidables ferrticosEstos aceros son aleaciones de hierro, carbono y cromo. Tienen una proporcin de C inferior al 0,1%, Cr de 12-30% y pueden llegar a tener nquel hasta un 4% que se usa para mejorar el grano. Tienen buena resistencia mecnica y ductilidad moderada, derivadas del endurecimiento por solucin solida y endurecimiento por deformacin. Adems tienen excelente resistencia a la corrosin y son relativamente econmicos.2) Constituyentes fundamentales de los aceros inoxidables austenticosEstos aceros tienen una proporcin de C hasta 0,1%, si o si contienen nquel en proporciones de 7-30% y Cr de 12-27%, y por supuesto Fe. El nquel es esencial en este tipo de acero inoxidable ya que acta como un elemento estabilizador de la austenita, incrementa el tamao del campo de austenita y al mismo tiempo prcticamente elimina la ferrita de las aleaciones Fe-C-Cr. Tienen excelente ductilidad, resistencia mecnica y resistencia a la corrosin, adems no son ferromagnticos, y debido al contenido de nquel y cromo hacen que las aleaciones sean costosas.3) Constituyentes fundamentales de los aceros inoxidables martensticosEstos aceros tienen una proporcin de C de 0,1-0,8%, Cr de 12-18%, por supuesto Fe y no contienen nquel. Estos materiales se templan calentando a 950-1000C para transformar la austenita en martensita. Luego la martensita es revenida para producir alta resistencia y dureza. 4) Indicar porcentaje de carbono en cada tipo de acero inoxidableAcero inoxidable ferrtico: menos de 0,1% CAcero inoxidable austentico: hasta 0,1% CAcero inoxidable martenstico: de 0,1% a 0,8% C5) Indicar que aceros inoxidables son templables, y a que temperatura se debe calentar Los aceros inoxidables que son templables son nicamente los martensticos por tener mayor porcentaje de carbono. Se los calienta a una temperatura de entre 950-1000C

6) Indicar en que medios se deben enfriar los aceros inoxidables templablesEstos deben enfriarse en agua, aceite, agua con aceite, sales fundidas, aire.7) Clasificacin AISI para aceros inoxidablesLa norma AISI para los aceros inoxidables utiliza 3 digitos en funcin de su estructura. El primer digito indica a que grupo pertenece:Austenticos: serie 200 300: 2XX ; 3XXMartensticos: serie 400 500: 4XX ; 5XXFerrticos: serie 400 500: 4XX ; 5XX8) Indicar temperaturas de temple para un acero hipo-eutectoidePara este tipo de acero la temperatura del temple debe ser 50C encima de la curva crtica superior, o sea la curva A3 en el diagrama Fe-C, consiguiendo una austenizacin completa del material. Por lo tanto tal temperatura seria de 960-970C.

9) Indicar temperaturas de temple para un acero hiper-eutectoide Para este tipo de acero la temperatura de temple debe ser 50C encima de la curva critica inferior, o sea la curva A1(723C) en el diagrama Fe-C, no llegando a la austenizacin completa del material. Por lo tanto la temperatura seria de 780-790C.

10) Recocido para ablandamiento. Tcnica de trabajo. Estructuras obtenidasSe practica sobre aceros del tipo hiper-eutectoide o en general con un contenido alto de C, ya que la estructura ser de perlita mas cementita, y cuando tratemos de maquinar a esta estructura la terminacin es bastante rustica y suele provocar la rotura de las herramientas, por ello se lleva a cabo el ablandamiento por recocido. Existen diferentes maneras de lograr el recocido, una de ellas es calentando el acero hasta la austenizacin completa (curva ACM) y posteriormente se enfra la pieza sumergindola en cal en polvo, en cenizas, escoria molida o en cualquier material con muy baja conductividad trmica para que de un enfriamiento lento.Como consecuencia de dicho enfriamiento, en vez de formarse la estructura perltica, suele formarse una masa ferrtica con granos de cementita diseminados, originando una estructura que se denomina esferoidita. En este caso es una masa blanda (ferrita) con los granos duros de cementita diseminados, que logran que el maquinado de la pieza sea ms sencillo. Debido a que mediante el mtodo anterior se corre el riesgo de quemar el C y producir un deterioro en el acero, existe otra manera de realizar el recocido. Consiste en calentar el material por encima de los 770C a 780C (por encima de la curva A1) y se deja enfriar a unos 50C por debajo de la misma curva, repitiendo el mismo proceso 3 veces, esto impide la formacin de redes. 11) Recocido para alivio de tensiones. Tcnica de trabajo. Estructuras obtenidasSon tratamientos que se aplican a piezas que han sido deformadas en procesos en frio o en piezas soldadas, con el fin de eliminar las tensiones internas. Se lleva a cabo a temperaturas sub-criticas, de 600C a 650C y posteriormente se enfran en forma lenta en el horno a puerta cerrada o abierta. Por medio de las agitaciones trmicas las tensiones acumuladas se dispersan y eliminan, obtenindose estructuras que no se ven alteradas, ya que las temperaturas de calefaccin estn por debajo de la temperatura de transformacin inferior (A1). Dichas tensiones pueden generar problemas de corrosin. Esto se hace, no para producir una transformacin estructural sino para conseguir un alivio de tensiones.12) Revenido a bajas temperaturas, que produce en las piezasEl tratamiento de revenido se usa para obtener una estructura ms estable que la obtenida en el temple. El revenido a baja temperatura se lleva a cabo entre 200C y 400C donde se calienta la pieza y luego se saca del elemento donde esta calefaccionada y se deja enfriar. Al producir mucho calentamiento aumenta la agitacin molecular y el carbono tiene la posibilidad de escapar quitando la inestabilidad que se produce. La disminucin de las tensiones internas disminuye la fragilidad y tambin la dureza que se haba conseguido. Se obtiene una estructura llamada Troostita, que es martensita + C.

13) Revenido a altas temperaturas, que produce en las piezasEl revenido a alta temperatura se lleva a cabo entre 400C y 600C. El procedimiento es igual al caso anterior, a diferencia que ac se consigue que la dureza disminuya aun ms. Se obtiene una estructura llamada Sorbita. 14) Dibuje la curva de las S con zonas y estructuras, e indique en ella condicin de enfriamiento para lograr templePara lograr temple en un material se debe calentar a la temperatura determinada para formar austenita, enfriar a velocidad adecuada y por debajo de una temperatura determinada para el material. En el diagrama se observa una recta azul, la cual representa la menor velocidad de enfriamiento requerida para obtener un temple en el material. La recta roja es un ejemplo de la velocidad de enfriamiento para lograr estructura de temple total, o sea martensita.

15) Dibuje la curva de las S con zonas y estructuras, e indique en ella condicin de enfriamiento para no lograr templeLa temperatura elegida es superior a la del inicio de formacin de martensita (Ms), a pesar del enfriamiento brusco, y una vez transcurrido el tiempo necesario se adoptar una estructura estable. La perlita de la estructura estable es tanto mas fina cuanto mas baja es la temperatura de enfriamiento. En ciertas condiciones puede aparecer en vez de perlita otra estructura llamada bainita.

16) Dibuje la curva de las S con zonas y estructuras, e indique en ella condicin de enfriamiento para lograr austemperingSe observa que el material se deja enfriar hasta una temperatura superior a la del inicio de formacin de martensita (Ms), mantenindolo constante durante un determinado tiempo y luego se deja enfriar con la misma velocidad inicial. Su denominacin proviene de la zona donde se detiene el tratamiento, ya que en ella la estructura es austenita. La estructura resultante es la Bainita de grano fino, permitiendo menor fragilidad y su estructura es similar a la de un templado o revenido. Es aplicado con ptimos resultados en herramientas y piezas chicas de acero 0,5% a 1,2% C. Con este tratamiento se busca evitar los inconvenientes de las fisuras y tensiones internas propias del temple a tomar la estructura martenstica.

17) Dibuje la curva de las S con zonas y estructuras, e indique en ella condicin de enfriamiento para lograr martemperingCon la martempering no se pretende variar la constitucin martenstica tpica del temple, pero si eliminar las grietas y tensiones internas factibles en su transformacin. Se consigue al enfriar el material austenizado en baos de sales fundidas de entre los 200C y 300C, la temperatura del liquido es inferior a Ms y solo se mantiene la pieza el tiempo necesario para que la temperatura se uniformice, retirando luego a aquella para que se enfre en el aire. Se consigue una estructura martenstica, con buenas caractersticas, es decir, baja fragilidad.

18) Cementacin, indicar materiales a tratar, temperatura del tratamiento y estructuras obtenidasEn la cementacin se busca producir una carburacin superficial en las piezas hechas con aceros de bajo porcentaje de carbono, que en condiciones normales no alcanzaran una dureza elevada por temple. Entonces al aumentar el porcentaje de carbono en su superficie, la estructura ser capaz de tener gran endurecimiento por temple y elevada resistencia al desgaste. Al hacer un estudio metalogrfico de una probeta cementada, observamos 3 tipos de estructura. La superficie es cementita + perlita, mas hacia el centro es ferrita + perlita, y la zona central es una estructura eutectoide pero con mas perlita que ferrita. La temperatura del proceso de cementacin es de unos 900C y el tiempo de duracin depende de la productividad que se quiera obtener en la capa endurecida. El carbono puede ser introducido empleando productos llamados cementantes, y pueden ser lquidos, solidos y gaseosos.Existen 2 tipos de cementacin: Cementacin solida: el elemento que provee el C es carbn solido vegetal, los tiempos son de 10 a 12hs mas lo tiempos de cementamiento. La temperatura del proceso es de 900C. Cementacin gaseosa: en este caso se usa gas metano. Se utilizan hornos de atmosfera controlada y en la pieza se produce escalonamiento de contracciones de C que va disminuyendo desde la periferia hacia el centro. Es ms ventajosa que el solido ya que este tratamiento es ms rpido y no se necesita un proceso de calentamiento de temple. 19) Nitruracin, indicar materiales a tratar, temperatura del tratamiento y estructuras obtenidasConsiste en saturar la superficie de los aceros con nitrgeno. Para este proceso se utiliza gas amoniaco (NH3). Los aceros que se someten a nitruracin son los aceros especiales, los cuales tienen un 0,3-0,4% de C, 0,9-1,5% de aluminio y otros elementos con Cr, V, Mo.El aluminio es fundamental porque favorece la difusin del nitrgeno en la estructura del material. El incremento de dureza que se consigue en los aceros nitrurados esta dada por la formacin de nitruros de vanadio.El proceso se realiza colocando las piezas en hornos de atmosfera controlada, donde circula gas amoniaco a baja presin. Normalmente se lleva a cabo a una temperatura oscila entre 500C y 700C donde se descompone el amoniaco originando atomos de nitrgeno. La duracin es de unas 50hs para conseguir una capa de unas 5 decimas de mm de espesor. A mayor temperatura se logran mayores espesores en un mismo tiempo. Mediante este tratamiento no se mejora de gran manera la dureza de las piezas, pero se consigue una estructura de nitruros metlicos de muy buena resistencia a la corrosin.

20) Indicar espesores de capas obtenidos en los tratamientos trmicos y de que depende staCementacin: 1-1,5mm / 10-12hsNitruracin: 0,1-0,75mm / 24-90hsCianuracin: 0,6-0,8mm / 1-3hsNitrocementacin: 0,8-1mm / 3-10hs

Unidad 7: Aleaciones no ferrosas1) Bronces. Constituyentes bsicos. Porcentaje de los mismos. UsosEl bronce es una aleacin principalmente de cobre y estao, y puede contener hasta un 30% de Sn, mientras que los ms comunes tiene de un 7% a 15%. Existen diferentes tipos de bronces: Bronces grafitados: son aquellos en los cuales se incorpora grafito finamente dividido. Con esto se consigue obtener una estructura con capacidad de auto lubricacin que se lo da las laminas de grafito incorporadas. Estos se utilizan en bujes de motores elctricos, automotrices y todo tipo de maquinaria que empleen bocinas con o sin lubricacin asistida. Bronces con plomo: el plomo aparece en la masa metlica como una serie de granos dispersos. Su porcentaje ronda entre un 10% aproximadamente, con el cual se mejoran las propiedades de antifriccin y se baja el coeficiente de rozamiento. Un bronce tpico de este tipo es 85-5-5-5 (Cu, Zn, Pb, Sn). Se lo utiliza para la fabricacin de cojinetes y piezas de deslizamiento. Bronces con nquel: la incorporacin de nquel aumenta la resistencia a la corrosin, traccin y dureza, refina el grano y mejora su colabilidad. Estas aleaciones contienen entre un 8-40% de nquel. Se utiliza para joyera, acuacin de monedas y fabricacin de partes de instrumentos musicales. Bronces especiales: el ms utilizado es el bronce de aluminio, donde el aluminio vara de un 5% a un 8%. Son aleaciones dctiles, con buena resistencia a la corrosin y al desgaste. Estos se utilizan para la construccin de cojinetes y componentes del tren de aterrizaje de aviones, elementos del motor, tornillera.2) Latones. Constituyentes bsicos. Porcentaje de los mismos. UsosEl latn es una aleacin de cobre y zinc, y puede contener hasta un 40% de Zn. Las propiedades mecnicas, capacidad para fundicin, forja, troquelado, etctera, se incrementan conforme aumenta el contenido de Zn. Estas aleaciones se pueden trabajar en fro. Se las utiliza en armamento, calderera, fabricacin de alambres, tubos de condensador, terminales elctricas, partes de barcos ya que no es atacado por el agua salada, canillas de agua, cerraduras.

3) Diagrama de equilibrio de los bronces y latonesBRONCE

LATONES

4) Accin del fosforo en los broncesEl incorporar un porcentaje de fosforo en la aleacin del bronce, que va alrededor del 1%, consigue obtener un material con mayor capacidad para soportar presiones especificas altas. Es generalmente utilizado para la fabricacin de cojinetes.5) Aleaciones de aluminio. Usos Aluminio-Magnesio: son aleaciones que contienen aproximadamente un 38% de Mg, y son utilizadas en fundicin ya que tienen muy buena resistencia mecnica y alargamientos hasta un 12%. El magnesio endurece ms al aluminio. Se las utiliza en la fabricacin de llantas, partes de puentes-gra, estructuras de automviles. Aluminio-Cobre: el porcentaje de cobre vara hasta un 12%. Estas aleaciones poseen propiedades mecnicas excelentes, pero mantienen la buena maquinabilidad y ligereza que posee el aluminio. Tambin poseen buena resistencia al calor. Generalmente son usados en lugares donde sea necesario una alta relacin dureza-peso, como por ejemplo en las ruedas de los camiones y aviones, suspensin de camiones, fuselaje de aviones. Aluminio-Silicio: el porcentaje de silicio varia entre un 5-13%. Son aleaciones muy dctiles y resistentes al choque, poseen elevada conductividad elctrica y calorfica pero son difciles de mecanizar por la naturaleza abrasiva del silicio. Su principal uso es para la fundicin de piezas difciles por las buenas cualidades de moldeo y para la fabricacin de piezas para la marina, por su resistencia a la corrosin. Aluminio-Zinc: el porcentaje de zinc vara entre 1-8%. Son aleaciones ms baratas que las de cobre y tienen las mismas propiedades mecnicas, pero son menos resistentes a la corrosin y son ms pesadas. Se las utiliza para aplicaciones estructurales, como estructuras de aviones, equipos mviles y otras partes altamente forzadas.6) Aleaciones de nquel. Usos Nquel-Cobre: a esta aleacin se la denomina Monel, se constituye aproximadamente por 2/3 de nquel y 1/3 de cobre, incorpora algo de silicio y manganeso. Se caracterizan por ser extremadamente resistentes a la corrosin, resistentes al impacto y con una resistencia mecnica semejante a los aceros medio de carbono, aunque con tratamientos trmicos adecuados se puede elevar. La mecanizacin puede presentar problemas por su caracterstica dureza. Estas aleaciones son utilizadas principalmente en la construccin de vlvulas y paletas de turbina, y en aquellas zonas en donde exista contacto con vapores corrosivos y a altas temperaturas. Nquel-Cromo: a esta aleacin se la denomina Inconel, se constituye aproximadamente por 14% de cromo, 6% de hierro y el resto de nquel. Poseen buena resistencia a la traccin y a la fatiga a temperaturas moderadas, presentan excelentes propiedades de resistencia al flujo y rotura a altas temperaturas. Se lo utiliza para la fabricacin de lminas generalmente para conduccin de gases, recipientes para tratamiento trmico, etc. Nquel-Hierro: a esta aleacin se la denomina Invar, se constituye aproximadamente por 36% de nquel y 64% de hierro con muy poco carbono y algo de cromo. Se caracteriza por tener un bajo coeficiente de dilatacin, por lo que se utiliza para la fabricacin de piezas de precisin, como por ejemplo aparatos de fsica, relojera, vlvulas de motores y especialmente en instrumentos para medir longitud.

7) Aleaciones Babbit de estao. Propiedades y usosLas aleaciones Babbit se las conoce como metal antifriccin y se lo utiliza como parte en los cojinetes donde la carga se transmite por deslizamiento, sin la ayuda de bolas o rodamientos. Esta aleacin es a base de aproximadamente un 88% de estao con 7% de antimonio y 5% de cobre. Se caracteriza por disipar muy bien el calor, ms que los Babbit de plomo, tienen buena propiedades de fusin, resistencia al desgaste, ductilidad. Tienen buena dureza debido al antimonio y cobre. Tambin se los utiliza en los motores de combustin interna ya que puede soportar una carga cclica.8) Aleaciones Babbit de plomo. Propiedades y usosLas aleaciones Babbit se las conoce como metal antifriccin y se lo utiliza como parte en los cojinetes donde la carga se transmite por deslizamiento, sin la ayuda de bolas o rodamientos. Esta aleacin es a base de aproximadamente un 80% de plomo con 15% de antimonio y 5% de estao. Se caracteriza por tener gran resistencia a la corrosin por diferentes productos qumicos, ms que los Babbit de estao, tienen buena propiedades de fusin, resistencia al desgaste, ductilidad. Al trabajar, esta aleacin tiende a endurecerse y desarrollar gritas, pero es adecuado para ser mecanizado con herramientas tales como tornos y sierras.9) Corrosin por disolucin. Explicar y dibujarLa corrosin es una reaccin qumica o electroqumica de un metal o aleacin con su medio circundante, con el siguiente deterioro de sus propiedades.10) Concepto de oxidacin electroqumica. Explicar y dibujar11) Elementos imprescindibles para la corrosin del hierro12) Como afecta la acidez a la velocidad de corrosin de los metales. Porque?La acidez afectara a la velocidad de corrosin de manera muy importante. A medida que el PH sea mas bajo (acido), la reaccin ser ms rpida ya que los metales que se oxidan son electronegativos y tienden a ceder electrones.13) Se dispone de una pieza de cobre (Cu) de 40x40x10cm y en el centro un remache de hierro (Fe) de 10mm de dimetro. Indicar para este par, quien es el nodo, quien es el ctodo y la velocidad de corrosin. Explicar Fe+2 + 0,44V, Cu+2 + 0,34V14) Se dispone de una pieza de hierro (Fe) de 40x40x10cm y en el centro un remache de cobre (Cu) de 10mm de dimetro. Indicar para este par, quien es el nodo, quien es el ctodo y la velocidad de corrosin. Explicar Fe+2 + 0,44V, Cu+2 + 0,34V15) Analizar la proteccin por galvanizacin16) Analizar la hojalataEn la hojalata un rompimiento de la pelcula de estao conduce a una corrosin acelerada ya que el potencial de oxidacin del estao es menor que el del acero.17) Celdas de concentracin18) Celdas de esfuerzo19) Proteccin con nodo de sacrificio20) Proteccin con voltaje aplicado

Unidad 8: Soldadura1) Soldadura autgena. Esquema. Elementos utilizadosEl calor para producir la fusin del metal es generado por la mezcla de un gas combustible (acetileno) y oxigeno, los cuales salen por una tobera o tubos y llegan por dos conductos concntricos, regulados por vlvulas, donde se unen y generan la combustin. La temperatura de trabajo es de 3000C y por lo general se usa material de aporte, el cual tiene un punto de fusin encima de los 450C pero siempre por debajo del punto de fusin de los materiales a unir.El gas que se utiliza es el acetileno, tambin conocido como gasgeno, que en presencia de oxigeno genera dixido de carbono.

2) Soldadura por resistencia elctrica. EsquemaExisten dos maneras de realizar este tipo de soldadura, por punto o a tope. Por punto se utiliza cuando los espesores de los materiales a unir son muy pequeos. Tiene gran utilidad en los procesos automticos, como por ejemplo la utilizacin de robot para soldar carroceras de automviles.La corriente llega a dos electrodos, los cuales al colocarlos sobre las chapas a soldar, circula corriente y produce un ablandamiento, as generando un punto de unin. Para que se pueda realizar esta unin, dependiendo del espesor a soldar, hay que regular la intensidad de corriente, el dimetro del electrodo y la carga a aplicar en el electrodo.Por tope se hacen tocar los dos materiales a unir, donde se hace circular corriente elctrica a travs de los mismos. Debido al ablandamiento que produce dicha corriente, mas la carga ejercida en los materiales, se produce la unin.Por punto:

A tope:

3) Soldadura por arco. Proceso TIG. EsquemaEn este mtodo se utiliza como electrodo una varilla no consumible de tungsteno, y de ser necesario material de aporte el mismo se realiza en forma lateral al arco voltaico. El electrodo se encuentra en un porta electrodo que esta conectado a una fuente de alimentacin y a la pieza de trabajo, y por el mismo se aporta un gas inerte (helio o argn) para evitar la oxidacin del metal lquido.

4) Soldadura por arco. Proceso MIG. EsquemaEn este mtodo se utiliza como electrodo consumible un alambre continuo. El proceso y equipo es igual al TIG, solo varia en el electrodo. Cuando se realiza la soldadura, el electrodo que viene a ser material de aporte, es entregado continuamente por un carrete de alambre a medida que el mismo se va consumiendo.

5) Soldadura por arco. Proceso MAG. EsquemaEs igual al proceso MIG, con la diferencia que utiliza como gas de proteccin un gas activo (CO2).6) Relacin entre parmetros de soldadurasA partir de la composicin del metal base y su espesor, se determina el tipo de electrodo a utilizar y el espesor del mismo, luego en funcin de esto se determina la intensidad de corriente.

7) Misin del revestimiento de los electrodosEl revestimiento de los electrodos es de suma importancia ya que su clasificacin se realiza en funcin de esto. El revestimiento cumple tres funciones: Metalrgica: el revestimiento al descomponerse durante el proceso, forma un gas protector que envuelve al arco y lo protege del oxigeno y nitrgeno del aire. Forma la escoria, la cual sirve de aislacin trmica durante el enfriamiento del cordn soldado y aporta elementos de aleacin al cordn soldado para mejorar sus propiedades. Fsica: el revestimiento funde mas lentamente que el metal de aporte, creando un entubado del electrodo, que sirve fundamentalmente para dirigir el arco voltaico y el metal de aporte en forma correcta hacia el metal base. Elctrica: En el revestimiento la presencia de cloruro de sodio y/o potasio, por las altas temperaturas genera iones que facilitan el arco elctrico8) Indique los distintos tipos de revestimiento de los electrodos Electrodos cidos: compuesto de hierro, manganeso, slice, etc. que le dan un carcter acido a su escoria. El material depositado tiene buenas caractersticas mecnicas y buena penetracin, pudiendo soldar con ellos en todas las posiciones Electrodos bsicos: compuesto por carbonato de calcio, ferromanganeso, etc. que le dan un carcter bsico a la escoria. El metal depositado es de excelentes caractersticas mecnicas y su resiliencia es muy alta, incluso a bajas temperaturas. Dan una escoria muy densa por lo cual son aptos para soldar con facilidad en todas las posiciones, depositando un cordn de buena terminacin uniforme. Electrodos rutlicos: compuesto por una proporcin importante de xidos de titanio, pudiendo tener cantidades variables de silicatos naturales, carbonatos, etc. que dan una escoria muy viscosa, y un cordn de buen aspecto y regular. Electrodos celulsicos: compuesto por un porcentaje mayor al 20% de sustancias orgnicas combustibles (la ms importante es la celulosa). Son intermedios entre cidos y bsicos. Su principal propiedad es su gran penetracin y su rpida fusin. El cordn depositado presenta una superficie algo rugosa.

9) Smbolos de soldadura

Las soldaduras se indican con una flecha como se indica en las figuras con una serie de smbolos que indican las caractersticas de las soldaduras. Si el smbolo va por debajo de la flecha indica que la soldadura esta del lado de la flecha, de lo contrario seria la el smbolo arriba de la flecha y la soldadura del otro lado. Triangulo cerrado es soldadura a filete, triangulo abierto es soldadura a bisel, el circulo es soldadura en todo el contorno, el numero 6 indica altura del cordn en milmetros, el numero 50 indica la longitud del cordn, el numero 150 indica que cada cordn va alternado a ambos lados con esa distancia.

10) Soldadura de aceros comunes al carbonoSe utilizan electrodos que se seleccionan del diagrama Schaeffler. Solo que varia la formula del nquel equivalente, en vez de poner 30 x %C se usa 15 (el tema esta explicado en aceros inoxidables). 11) Soldadura de aceros aleadosSe realiza con electrodos del mismo material, o sea del mismo acero aleado.12) Soldadura de fundiciones de hierroLa fundicin blanca prcticamente no se puede soldar por arco elctrico ya que el calor de este cambia su estructura y propiedades fsicas. Aunque si se realiza la soldadura, mediante un tratamiento de maleabilizacin se consigue retener el 90% del alargamiento y resistencia a la traccin que tenia antes de ser soldado.La fundicin gris es soldada con electrodos de nquel para evitar la formacin de una estructura frgil en el cordn de soldadura.13) Soldadura de aceros inoxidablesLos aceros inoxidables presentan un gran inconveniente que es la soldabilidad, para la cual hay que usar tcnicas adecuadas y una correcta seleccin del electrodo. Para dicha seleccin, en funcin de los metales bases a soldar, se requiere del diagrama de Schaeffler. Con este diagrama se puede predecir el comportamiento de un deposito de soldadura respecto a la aparicin de fisura en caliente, fragilidad por fase sigma, fragilidad a temperatura ambiente, etc., o sea sirve para elegir el electrodo mas indicado. Para su empleo se parte del cromo y nquel equivalente del material o materiales bases (frmulas salen en grafico). Luego con el grafico de electrodos, segn donde nos de el punto podremos elegir el electrodo mas conveniente. Si se trata de un solo material a soldar, va a existir un solo punto, y de ah buscaremos el electrodo conveniente. Si se trata de dos materiales, obtenemos dos puntos que los unimos por una recta, donde usualmente en el centro de tal recta tomamos con el equivalente final (en realidad es en funcin de como participan, pero como se considera que casi siempre participan en igual grado, consideramos el medio de la recta).

Unidad 9: Materiales plsticos1) Molculas orgnicas. Tipos de enlacesLas molculas orgnicas estn formadas a partir de la unin de tomos principalmente de carbono con otros mas comunes como el hidrogeno, oxigeno, nitrgeno, azufre y los halgenos.Existen distintos tipos de enlaces tales como: enlace simple o simple ligadura (alcanos), enlace doble o doble ligadura (alquenos), enlace triple o triple ligadura (alquinos).Las cadenas de polmeros se enlazan a travs de distintos tipos fuerzas: Fuerza de Van der Walls: provienen de dipolos transitorios como resultado de los movimientos de electrones. Ej: polietileno Fuerzas de atraccin: los originan dipolos permanentes, son enlaces de gran resistencia y dan caractersticas tensiles. Ej: polister Enlaces de puente de hidrogeno: son muy fuertes y se hallan en las poliamidas (Nylon)2) Grupos orgnicos que son principales generadores de polmerosTodos los compuestos orgnicos se derivan de un grupo de compuestos conocidos como hidrocarburos, debido a que estn formados solo por hidrogeno y carbono. Con base en su estructura, los hidrocarburos se dividen entre dos clases principales: Alifticos y AromticosAlifticos: no contienen el grupo benceno (C6H6) o el anillo bencnico Alcanos (hidrocarburos saturados): son compuestos saturados de cadenas lineales, ya que contienen el numero mximo de tomos de hidrogeno que pueden unirse con la cantidad de tomos de carbono presentes, y sus enlaces son covalentes simples. Para nombraros se usa el sufijo ano.

Alquenos (hidrocarburos no saturados): son compuestos insaturados, ya que contienen doble enlace carbono-carbono permitiendo agregar tomos de hidrogeno, y que poseen en al menos una de sus conexiones un enlace doble C = C. Para nombrarlos se usa el prefijo de los alcanos seguido de la terminacin eno.

Alquinos (hidrocarburos no saturados): son compuestos que contienen por lo menos triple enlace carbono-carbono. Para nombrarlos se utiliza la terminacin ino. Aromticos: contienen uno o ms anillos bencnicos, donde su principal componente es el benceno. Son los principales constituyentes de los solventes.El anillo bencnico es un hibrido resonante, con presencia de dobles ligaduras que no tienen posiciones fijas. Alcoholes: Su nombre deriva del hidrocarburo que les da origen. El ms simple es el que tiene un tomo de carbono. En los alcoholes hay que recordar que un tomo de hidrogeno es reemplazado por un oxidrilo (Ej: metano CH4, metanol CH3OH). Los alcoholes son susceptibles a la oxidacin.

Aldehdos: compuestos orgnicos oxigenados que se caracterizan de tener un grupo carbonilo (C=O), aparecen como extremos en las cadenas de carbono y se obtienen por oxidacin de los alcoholes.

Cetonas: nunca son grupos terminales, siempre se ubican en carbonos intermedios unidos a dos radicales alqulicos. Son disolventes efectivos de los compuestos orgnicos y se emplean en compuestos qumicos. El enlace es igual al de los aldehdos. (R es el resto de la cadena hidrocarbonada)

cidos: son carbonos terminales. Su denominacin termina con ico. Tienden a formar sales con los hidrxidos y con el alcohol constituyen steres (acetato de etilo).

Aminas: son compuestos orgnicos nitrogenados que derivan de los cidos orgnicos.

Amidas: son compuestos orgnicos nitrogenados derivados de cidos carboxlicos, considerados como derivados del NH3.

3) Tipos de reacciones de polimerizacin- Polimerizacin por adicin: en estas reacciones participan compuestos que contienen dobles (C=C) o triples enlaces, particularmente de carbono. En el caso del polietileno a partir del etileno, para producir dicha reaccin hay que romper el enlace doble para formar el polmero (molcula de gran peso molecular). La secuencia consiste en aadir un iniciador al monmero (molecula de bajo peso molecular, en este caso etileno), donde dicho iniciador es un radical R con un electrn libre o con un grupo ionizado. Para hacerlo primero se calienta la molcula iniciadora para producir el radical. El radical reactivo ataca una molcula de etileno, de manera que atrae a uno de los electrones del doble enlace de carbono. El otro electrn del enlace roto esta incompleto, por lo tanto atrae a un electrn del otro monmero. As sucesivamente se forma una cadena larga de grupos CH2 que despus de cierto tiempo se detiene, ya sea cuando dos segmentos en crecimiento se encuentran o cuando un segmento en crecimiento se encuentra con otro R, el terminador.

- Polimerizacin por condensacin: en este tipo de polimerizacin dos o ms molculas diferentes tienen que unirse para permitir el crecimiento de la molcula. El mtodo consiste en obtener el condensado por la eliminacin de una molcula sencilla (agua, alcohol, acido) por reaccin del intermedio o los intermedios. Por ejemplo:cido actico + Etanol Acetato de etilo + aguaCH3-C-OH + CH3-CH2-OH CH3-C-O-CH2- CH3 + H2Ocido adpico + Hexametilendiamina Nylon 66

4) Conceptos meros, monmeros y peso molecularUn monmero es una molcula de muy bajo peso molecular que unida a otros monmeros, a veces cientos o miles, mediante enlaces qumicos forman macromolculas llamadas polmeros. Estos monmeros tienen por lo menos algn enlace que se puede abrir por la accin de un catalizador o bajo una temperatura especifica. Por ejemplo la molcula original del gas C2H4 (etileno) se denomina monmero, porque es una sola molcula. La conformacin fundamental dentro de cada cadena, es decir la unidad C2H4, se conoce como mero, y la cadena completa se denomina polmero. Los polmeros son macromolculas formadas por la unin de molculas ms pequeas llamadas monmeros.5) Concepto de tacticidad, su importanciaLa tacticidad se relaciona con la localizacin de los diferentes grupos de tomos a lo largo de la cadena. Es importante controlar la simetra o la distribucin de un grupo determinado en los lados de la cadena. Debido a esto el material puede clasificarse en: Isotctico: es una estructura polimrica en la cual los grupos laterales de una molcula se distribuyen en un lado de la cadena. Esta forma de estructura es la que tiene mejores caractersticas, como ser buena resistencia, elasticidad, etc. Sindiotctico: los grupos laterales de una molcula estn dispuestos en forma regular en los lados alternos de la cadena. Atctico: los grupos laterales de una molcula se arreglan al azar o en sit