Ciencia de los materiales

Roxana Campos

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Ciencia de los materiales por Mind Map: Ciencia de los materiales

1. Hierros colados

1.1. HIERROFUNDIDO Son aleaciones ferrosas con amplia gama de propiedades, se fabrican con la intención de ser fundidas para darles la forma deseada, en lugar de ser trabajadas en su forma sólida. A diferencia de los aceros, que usualmente contienen menos de 1%C, los hierros fundidos contienen: Entre2%Cy4%Cy De1%a3%desilicio.

1.1.1. PROPIEDADESGENERALES Forman excelentes aleaciones, pueden ser fundidas con facilidad. Son muy fluidos en estado líquido y no forman películas superficiales indeseables durante el vertido. Se solidifican con una contracción entre leve y moderada durante la colada y el enfriamiento. Tienen amplio rango de resistencia y dureza

1.1.1.1. TIPOSDEHIERROSFUNDIDOS Se pueden distinguir cuatro tipos de hierros fundidos por la distribución del carbono en sus micro estructuras: Hierro blanco, Gris, Maleable Dúctil. En la tabla9.1, se tiene los rangos de la composición química de los cuatro hierros fundidos básicos.

2. Aceros-Generalidades

2.1. GENERALIDADES SOBRE LOS ACEROS Como se conoce los aceros son una aleación de hierro como elemento predominante con carbono hasta un 2 % que contienen además impurezas [54]. Un número limitado de aceros al cromo, puede tener más del 2 %, pero este valor es usualmente la línea divisoria entre acero y hierro fundido, según diagrama Fe-C. las impurezas pueden dividirse o clasificarse en los siguientes grupos:

2.1.1. 1.- Las permanentes o comunes 2.- Las latentes 3.- Las casuales 4.- Las especiales

2.1.1.1. 1.- Las permanentes [32, 33, 71 y 82], consultar la norma ISO (Mn, Si, P, y S), si no superan el 0.8 %, 0.5 %, 0.05 % y 0.06 %, respectivamente. En [47]; se plantea quien el proceso de producción es imposible eliminarlos. 2.- Las latentes son el N, O2, y el H2, que están en cualquier acero en milésimas %. En \ [32 \ y 33], se permite 0.0008 % de N, aproximadamente en función del tipo de semiproducto, etc. 3.- Las casuales como el As, Pb, Cu y otros, entran al acero debido a que están contenidos en los minerales de una determinada región los cuales conducen a las particularidades de producción de los mismos. El As y Cu están limitados a 0.08 y 0.3 % respectivamente para los aceros de calidad ordinaria y de 0.08 a 0.25 % para aceros de calidad, según [33]. A pesar de esto, la norma puede limitar aún más este contenido según la aplicación. 4.- Las especiales (Elementos de Aleación), entran intencionalmente en la composición química de los aceros con el propósito de mejorar las condiciones deservicio de las construcciones por el aumento de las propiedades de los mismos. Para definir si un acero es o no aleado, se utilizan los criterios expuestos en [54].

3. Aleacion Hierro-Carbono

3.1. Las aleaciones de hierro que tienen desde pequeñas cantidades, alrededor del 0.03 %, a un 1.2% de carbono, con cantidades de un 0.25 a 0.7% de Mn y/o Si y pequeñas cantidades no superiores a 0.050% de S y P, reciben el nombre de aceros al carbono o aceros ordinarios de construcción. Cuando en su composición aparecen otros elementos de aleación, reciben el nombre de aceros aleados.

3.1.1. La ferrita  es una solución sólida de carbono en hierro  que tiene unaestructura c.c. y un límite de solubilidad máxima de carbono de 0.09% a 1465°C. La austenita (), es una solución intersticial de carbono en el hierro  que tieneuna estructura cristalina c.c.c. y presenta una solubilidad máxima delcarbono mucho mayor, alrededor del 2.08% a 1148°C, que disminuye hasta el0.8% a 723°C, temperatura eutectoide. La ferrita  es una solución sólida de carbono en el hierro  que tiene igualmenteuna estructura cristalina c.c. y presenta una solubilidad del carbonomuy reducida, tan sólo del 0.02% a la temperatura eutectoide y quedisminuye hasta 0.005% de C a temperatura ambiente. La cementita es uncompuesto Inter metálico formado por un átomo de carbono y tres de hierro.La cementita es un compuesto duro y frágil.

4. Mecanismos de endurecimiento

4.1. El endurecimiento por afino del grano (también denominado “de Hall-Petch”) es consecuencia de que los bordes de grano actúan como una barrera infranqueable para el movimiento de las dislocaciones, y que el número de dislocaciones dentro de un grano, afecta a cómo éstas pueden trasmitir su efecto a granos vecinos a través de los bordes. El tamaño de grano de un material depende del tratamiento térmico posterior a la deformación plástica, o bien de la velocidad de solidificación.

4.1.1. Deformación en frío En la laminación, estirado y otros procesos de deformación en frío, aproximadamente el 90% de la energía aplicada se disipa como calor. El resto se almacena en la red cristalina aumentando así la energía interna entre 0,01 a 1,0 calorías/gramo, según el punto de fusión o el contenido de aleación en el material. La energía almacenada aumenta con la cantidad de deformación aplicada hasta alcanzar un valor de saturación, y es mayor cuando la temperatura de deformación es menor.

4.1.1.1. Endurecimiento por solutos Un método común para aumentar la dureza y el límite elástico de un material, así como su velocidad de endurecimiento, es la aleación por soluciones sólidas. La fig. VII.4 indica el efecto de varios solutos en el límite elástico del cobre (tensión convencional de 1%). La efectividad del soluto depende de la diferencia de tamaño con respecto al solvente, y del porcentaje agregado. Si el átomo de soluto es más grande que el del solvente, se inducen campos de compresión, mientras que si es más pequeño, son de tracción. La presencia de cualquiera de los dos obstruye el movimiento de las dislocaciones.