UNIDAD 4Control de la microestructura

ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIONEl endurecimiento por deformacin es un fenmeno por el cual un metal dctil se hace ms duro y resistente a medida que es deformado plsticamente. A veces tambin se denomina acritud, o bien endurecimiento por trabajo en frio. Debido a que la temperatura a la cual ocurre es fra en relacin a la temperatura de fusin del metal. La mayora de los metales se endurecen por deformacin a temperatura ambiente.A veces es conveniente expresar el grado de deformacin plstica como el porcentaje de trabajo en frio ms que como deformacin.Inicialmente, el metal con un lmite elstico se deforma plsticamente hasta el punto d. cuando la tensin es retirada y despus re aplicada, resulta un nuevo limite elstico, en cual es mayor que el fenmeno de endurecimiento por deformacin se explica en base a las interacciones entre los campos de deformacin de las dislocaciones anlogamente.La densidad de dislocaciones en un metal aumenta con la deformacin (trabajo frio) tal como antes ha sido mencionado. En consecuencias, la distancia media entre dislocaciones disminuye, las dislocaciones se posicionan mucho mas juntas. En promedio, las interacciones dislocacin son repulsivas.El resultado neto es que el movimiento de una dislocacin es limitado a la presencia de otras dislocaciones. A medida que la densidad de dislocaciones aumenta, la resistencia al movimiento de estas debido a otras dislocaciones se hace ms pronunciada.El esfuerzo por deformacin se utiliza a menudo en la prctica para aumentar las propiedades mecnicas de los metales durante los procesos de conformacin. En afecto del endurecimiento por deformacin puede ser eliminado mediante tratamiento trmico.

Fenmeno de endurecimiento por deformacin* el metal posee dislocaciones en su estructura cristalina.* cuando se aplica una fuerza sobre el material, las dislocaciones se desplazan causando una deformacin plstica.* al moverse las dislocaciones, aumenta en nmero.* al haber ms dislocaciones en la estructura del metal, se estorban entre s, volvindolo ms difcil su movimiento.* al ser ms difcil que las dislocaciones se muevan, se requiere de una dureza mayor para mantenerlas en movimiento.Laminacin y trefiladoLaminacinLa laminacin es un mtodo de conformado o deformacin utilizado para producir productos metlicos alargados de seccin transversal constante.Este proceso metalrgico se puede realizar con varios tipos de mquinas. La eleccin de la mquina ms adecuada va en funcin del tipo de lmina que se desea obtener (espesor y longitud) y de la naturaleza y caractersticas del metal.Este es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasndolo entre un par de rodillos rotatoriosLos rodillos son generalmente cilndricos y producen productos planos tales como lminas o cintas. Tambin pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie a fin de cambiar el perfil, as como estampar patrones en relieve. Este proceso de deformacin puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en fro.Ventajas* Con las operaciones de trabajo en caliente se pueden lograr cambios significativos en la forma de las partes de trabajo.* Las operaciones en fro se pueden usar no solamente para dar forma al trabajo, sino tambin para incrementar su resistencia.* Este proceso no produce ningn desperdicio como subproducto de la operacin.Desventajas* La mayor parte de los procesos de laminado involucran una alta inversin de capital, requieren equipo y piezas pesadas llamadas molinos laminadores o de laminacin.* El alto costo de inversin requiere que los molinos se usen para producciones en grandes cantidades de artculos estndar como lminas y placas.* La mayora del laminado se realiza en caliente debido a la gran cantidad de deformacin requerida por lo que los productos no pueden mantenerse dentro de las tolerancias adecuadas y la superficie presenta una capa de xido caracterstica.Aplicaciones y productos

La fabricacin de acero representa la aplicacin ms comn de las operaciones de laminacin. El lingote de acero fundido se solidifica y posteriormente se transforman en lupias, tochos o planchas. Las lupias se laminan para generar perfiles estructurales y rieles para ferrocarril. Los tochos se laminan para producir barras y varillas. Estas formas son la materia prima para el maquinado, estirado de alambre, forjado y otros procesos de trabajo de metales. Las planchas se laminan para convertirlas en placas, laminas y tiras. Las placas laminadas en caliente se usan para la construccin de barcos, puentes, calderas, estructuras soldadas para maquinaria pesada, tubos y tuberas entre otros. El laminado en fro hace ms resistente el metal y permite tolerancias ms estrechas del espesor, est libre de incrustaciones de xido por lo que es ideal para estampados, paneles exteriores y otros productos que van desde automviles hasta utensilios y muebles de oficina.El producto final de la laminacin puede presentarse en grupos de chapas de tamaos normalizados, o de bobinas en las que la lmina se enrolla en un cuerpo, tambin bajo medidas normalizadas.La lmina puede ser tratada qumicamente despus de su transformacin para variar su comportamiento mecnico con tratamientos superficiales comunes, como el galvanizado.

TrefiladoSe entiende por trefilar a la operacin de conformacin en fro consistente en la reduccin de seccin de un alambre o varilla hacindolo pasar a travs de un orificio cnico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales ms empleados para su conformacin mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleacin dctilEl trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en fro, por pasos sucesivos a travs de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo dimetro es paulatinamente menor. Esta disminucin de seccin da al material una cierta acritud en beneficio de sus caractersticas mecnicas.La disminucin de seccin en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Alcanzado cierto lmite, variable en funcin del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a pesar que la resistencia a traccin sigue aumentando, se pierden otras caractersticas como la flexin.Si es imprescindible disminuir el dimetro del alambre, se hace un nuevo tratamiento trmico como el recocido que devuelve al material sus caractersticas iniciales.Las mquinas utilizadas para realizar este proceso se denominan trefiladoras. En ellas se hace pasar el alambre a travs de las hileras, como se ha dicho antes. Para lograrlo el alambre se enrolla en unos tambores o bobinas de traccin que fuerzan el paso del alambre por las hileras. Estas hileras se refrigeran mediante unos lubricantes en polvo y las bobinas o tambores de traccin se refrigeran normalmente con agua y aire. Las trefiladoras pueden ser de acumulacin en las que no hay un control de velocidad estricto entre pasos o con palpadores en las que s se controla la velocidad al mantener el palpador una tensin constante.

Proceso del trefiladoLa accin del alambre o de la barra se dibuja con uno o ms dado afilado del trefilado en la sucesin. Mientras que el alambre se tira a travs de los dados, su volumen sigue siendo igual, as que el cambio en dimetro es inverso proporcional al cambio en longitud, es decir. Mientras que el dimetro disminuye, la longitud aumenta, y viceversa. Las reducciones del dimetro del alambre pueden extenderse hasta 45 por ciento por alambres pasar-ms pequeos que son reducidos 15-25 por ciento, y tamaos ms grandes en 20-45 por ciento. El dibujo se realiza generalmente en la temperatura ambiente, pero puede ser realizado en las temperaturas elevadas para los alambres o las barras grandes o las secciones huecos para reducir las fuerzas (Kalpakjian).

Dibujando los alambres muy finos atan con alambre por el alambre son posibles pero costosos. Ms bien que dibujando un alambre a la vez, los alambres se pueden dibujar en paquetes a travs de un dado. En un paquete, los alambres son separados por un metal con las caractersticas similares como los alambres que son dibujados, pero con una resistencia qumica ms baja para poderla quitar despus de dibujar. Los alambres y las barras se pueden tambin dibujar dentro de diversas formas usando dados diferentemente formados. Esto es un proceso muy difcil sin embargo, y toma mucha experiencia para realizarse correctamente.Proceso de obtencin del alambreTras el proceso de fundicin del acero, se obtiene la palanquilla, de seccin cuadrada, despus por laminacin en caliente se obtienen los rollos de alambrn con cascarilla. Este sufre un tratamiento trmico de austempering o patentado durante el cual, la austenita se transforma en bainita. La estructura baintica da al material una ductilidad suficiente para facilitar su deformacin en fro durante el proceso de trefilado.Si se trata de alambres de acero con un bajo contenido en carbono, es suficiente un recocido, que recristaliza la ferrita dejando el material apto para trefilar.El alambre as tratado pasa a continuacin por un proceso de desoxidacin en medio cido, en el cual se eliminan los xidos y la cascarilla que lo recubren al salir del horno de patentado. Antes del trefilado conviene proteger la superficie del alambre con una capa de fosfatos, (bonderizacin) o bien cobre, cal u otro depsito que servir de soporte del lubricante de trefilera.

Superficiales

CementacinLa cementacin es un tratamiento termoqumico en el que se aporta carbono a la superficie de una pieza de acero mediante difusin, modificando su composicin, impregnado la superficie y sometindola a continuacin a un tratamiento trmico.[2]Objetivo de la cementacinEl Templado del acero proporciona dureza a la pieza, pero tambin fragilidad. Por el contrario, si no se templa el material no tendr la dureza suficiente y se desgastar. Para conservar las mejores cualidades de los dos casos se utiliza la cementacin.

La cementacin tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin modificacin del ncleo, dando lugar as a una pieza formada por dos materiales, la del ncleo de acero con bajo ndice de carbono, tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie, de acero con mayor concentracin de carbono, ms dura, resistente al desgaste y a las deformaciones, siendo todo ello una nica pieza compacta.La cementacin consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada cementante, y someterla durante varias horas a altas temperatura (900C). En estas condiciones, el carbono ir penetrando en la superficie que recubre a razn de 0,1 a 0,2 mm por hora de tratamiento.La pieza as obtenida se le da el tratamiento trmico correspondiente, temple y revenido, y cada una de las dos zonas de la pieza, adquirir las cualidades que corresponden a su porcentaje de carbono. En ocasiones se dan dos temples, uno homogneo a toda la pieza y un segundo temple que endurece la parte exterior.La cementacin encuentra aplicacin en todas aquellas piezas que tengan que poseer gran resistencia al choque y tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste, como es el caso de los piones, levas, ejes, etc.Caractersticas de la cementacin* Endurece la superficie* No le afecta al corazn de la pieza* Aumenta el carbono de la superficie* Su temperatura de calentamiento es alrededor de los 900 C* Se roca la superficie con polvos de cementar ( Productos cementantes)* El enfriamiento es lento y se hace necesario un tratamiento trmico posterior.Aceros de cementacinSon apropiados para cementacin los aceros de baja contenido de carbono, que conserven la tenacidad en el ncleo. El cromo acelera la velocidad de penetracin del carbono. Los aceros al cromo nquel tienen buenas cualidades mecnicas y responden muy bien a este proceso. Una concentracin de nquel por encima del 5% retarda el proceso de cementacin.Segn sean los requisitos de dureza y resistencia mecnica existen varios tipos de aceros adecuados para recibir el tratamiento de cementacin y posterior tratamiento trmico.Tipos de aceros para cementacin* Aceros para cementacin al carbono: Cementacin 900-950, primer temple 880-910 en agua o aceite, segundo temple 740-770 en agua. Revenido 200 mx.Aplicaciones: Piezas poco cargadas y de espesor reducido, de poca responsabilidad y escasa tenacidad en el ncleo.

* Aceros para cementacin al Cr-Ni de 125kgf/mm2: Tiene en su composicin un 1% de Cr y un 4,15% de Ni. Cementacin 850-900, primer temple 900-830 en aceite, segundo temple 740-780 en aceite. Revenido 200 mx.Aplicaciones: Piezas de gran resistencia en el ncleo y buena tenacidad. Elementos de mquinas y motores. Engranajes, levas etc.

* Aceros para cementacin al Cr-Mo de 95 kgf/mm2: Tiene en su composicin un 1,15% de Cr y un 0,20% de Mo. Cementacin 890-940; primer temple 870-900 en aceite, segundo temple 790-820 en aceite.Revenido 200 mx.Aplicaciones: Piezas para automviles y maquinaria de gran dureza superficial y ncleo resistente. Piezas que sufran gran desgaste y transmitan esfuerzos elevados. Engranajes, levas, etc.* Aceros para cementacin al Cr-Ni-Mo de 135 kgf/mm2: Tiene en su composicin un 0,65% de Cr, 4% de Ni y 0,25% de Mo. Cementacin 880-930; primer temple 830-860 aire o aceite; segundo temple 740-770 aceite. Revenido 200 mx. Aplicaciones: Piezas de grandes dimensiones de alta resistencia y dureza superficial. Mquinas y motores de mxima responsabilidad., ruedas dentadas, etc.NitruracinLa nitruracin es un tratamiento termoqumico, en el que se modifica la composicin del acero incorporando nitrgeno durante el proceso de tratamiento trmico, el calentamiento, en una atmsfera rica en nitrgeno,Su objetivo principal es el de aumentar la dureza superficial del las piezas, adems de aumentar su resistencia a la corrosin y a la fatiga. Una variante de este tratamiento, es el proceso tenifer.ProcedimientoExisten dos procedimientos para la nitruracin: la nitruracin en horno y la nitruracin inica. Para la nitruracin en horno se coloca la pieza dentro del horno, dentro del cual se hace circular amonaco y posteriormente se calienta a temperaturas de aproximadamente 500C, lo que provoca que el amonaco se descomponga en nitrgeno e hidrgeno; el hidrgeno, se separa del nitrgeno por diferencia de densidad, y el nitrgeno, al entrar en contacto con la superficie de la pieza, forma un recubrimiento de nitruro de hierro.En el caso de la nitruracin inica, las molculas de amonaco se rompen mediante la aplicacin de un campo elctrico. Esto se logra sometiendo al amonaco a una diferencia de potencial de entre 300 y 1000 V. Los iones de nitrgeno se dirigen hacia el ctodo (que consiste en la pieza a tratar) y reacionan para formar el nitruro de hierro, Fe2N.Si bien este tratamiento da gran dureza superficial a la pieza, la velocidad de penetracin es muy lenta, aproximadamente 1 mm en 100 horas de tratamiento, pero no necesita de temple posterior. Las partes de la pieza que no se deseen nitrurar se deben cubrir con un bao de estao-plomo al 50%.Aplicaciones de la nitruracinLa nitruracin se aplica principalmente a piezas que son sometidas regularmente a grandes fuerzas de rozamiento y de carga, tales como pistas de rodamientos, camisas de cilindros, etc. Estas aplicaciones requieren que la piezas tengan un ncleo con cierta plasticidad, que absorba golpes y vibraciones, y una superficie de gran dureza que resista la friccin y el desgaste.Las piezas que se hayan pasado por un proceso de nitruracin se pueden usar en trabajos con temperaturas de hasta 500 C (temperatura de nitruracin), temperatura a la cual el nitrgeno comienza a escaparse de la pieza, eliminando los efectos de la nitruracin y disminuyendo la dureza de la pieza.Aceros para nitruracinNo todos los aceros son aptos para nitrurar, ya que en ocasiones el procedimiento puede resultar contraproducente, tales como los aceros al carbn, en los que el nitrgeno penetra demasiado rpido en la estructura y la capa nitrurada tiende a desprenderse.Para este proceso resulta conveniente que en la composicin de la aleacin haya una cierta cantidad de aluminio (1% aproximadamente). Algunos ejemplos de aceros aptos para la nitruracin son:* Acero para nitruracin al Cr-Mo-V de alta resistencia: La composicin extra de este acero es la siguiente: 0,32% C, 3,25% Cr, 0,40% Mo y 0,22%V. Una vez tratado alcanza una resistencia mecnica de 120 kg/mm2. La capa nitrurada se adhiere muy bien al ncleo sin temor a descascarillamiento. Se utiliza para construir piezas de gran resistencia y elevada dureza superficial para resistir el desgaste.* Acero para nitruracin al Cr-Mo-V de resistencia media: la composicin extra de este acero es 0,25% C, 3,25%Cr, 0,40% Mo y 0,25% V. Tiene caractersticas y aplicaciones parecidos al anterior, solamente que su resistencia mecnica es de 100kg/mm2.* Acero para nitruracin al Cr-Al-Mo de alta dureza: la composicin extra de este acero es 0,40% C, 1,50% Cr, 0,20% Mo y 1% Al. La capa nitrurada de este acero puede descascarillarse y es de gran fragilidad. Se utiliza para piezas que soporten una resistencia media y la mayor dureza superficial posible.CianuracinEs un tratamiento termoqumico que se da a los aceros. Cuando se quiere obtener una superficie dura y resistente al desgaste, esto se logra empleando un bao de cianuro fundido, la cianuracin se puede considerar como un tratamiento intermedio entre la cementacin y la nitruracin ya que el endurecimiento se consigue por la accin combinada del carbono y el nitrgeno a una temperatura determinada.La cianuracin se efecta a una temperatura justamente por encima de la critica del corazn de la pieza, se introduce la pieza en una solucin que generalmente consta de cianuro de sodio con cloruro de sodio y carbonato de sodio, el enfriamiento se da directamente por inmersin al salir del bao de cianuro con esto se obtiene una profundidad de superficie templada uniforme de unos 0.25 mm en un tiempo de una hora.Endurecimiento superficial por llamaEste procedimiento consiste en templar determinadas zonas de las piezas, fabricadas con aceros de contenidos en carbono medio o alto, calentndolas rpidamente y enfrindolas inmediatamente en agua o en un chorro de aire. Las piezas se pueden calentar con un soplete de oxiacetileno, o con instalaciones mas complejas, en las que automticamente se verifica el calentamiento, temple y movimiento de la llama. Como se calienta solo una pequea parte se las piezas, prcticamente no se producen deformaciones. Las piezas a tratar se suelen templar y revenir, con el objeto de que el ncleo adquiera las propiedades deducidas.Endurecimiento superficial por corrientes de induccinEste procedimiento se aplica principalmente a los aceros con un contenido de carbono medio. La pieza que se va a endurecer superficialmente constituye el secundario de una instalacin de calentamiento por corrientes de alta frecuencia, en la que el primero est constituido por varias espiras de tubo de cobre, por cuyo interior circula agua de refrigeracin durante la operacin. Cuando a travs de las espiras del primario pasa una corriente alterna de alta frecuencia se crea un campo magntico alternativo.La resistencia que opone el material al paso de estas corrientes origina la transformacin de la energa en calor, producindose el calentamiento de la pieza. Por este procedimiento el calentamiento es sumamente rpido, cuestin de segundos, se corta inmediatamente la corriente y se enfra la pieza mediante chorros de agua.UNIDAD 5Polmeros, cermicos y compuestos

Los polmeros termoplsticos: se componen de largas cadenas producidas al unir molculas pequeas o monmeros y tpicamente se comportan de una manera plstica y dctil. Al ser calentados a temperaturas elevadas, estos polmeros se ablandan y se conforman por flujo viscoso. Los polmeros termoplsticos se pueden reciclar con facilidad.Los polmeros termoestables: estn compuestos por largas cadenas de molculas con fuertes enlaces cruzados entre las cadenas para formar estructuras de redes tridimensionales. Estos polmeros generalmente son ms resistentes, aunque ms frgiles, que los termoplsticos. Los termoestables no tienen una temperatura de fusin fija y es difcil reprocesarlos una vez ocurrida la formacin de enlaces cruzados.Los elastmeros: incluyendo el caucho, tienen una estructura intermedia, en la cual se permite que ocurra una ligera formacin de enlaces cruzados entre las cadenas. Los elastmeros tienen la capacidad de deformarse elsticamente en grandes cantidades sin cambiar de forma permanentemente

Estructuras representativas Todos los polmeros tienen una estructura tridimensional compleja, que es difcil de describir grficamente. Termoplsticos. La cadena de polmero est formada por una cadena principal de tomos de carbono; dos tomos de hidrgeno estn enlazados a cada tomo de carbono en la cadena. sta gira y se retuerce en el espacio. El modelo bidimensional simple de la figura 15-l(c) incluye los elementos esenciales de la estructura del polmero y se utilizar para describir los diversos polmeros. Las lneas sencillas (--) entre los tomos de carbono y entre los tomos de carbono e hidrgeno representan un enlace covalente simple. Dos lneas paralelas (=) representan un enlace covalente doble entre tomos.Varios polmeros tienen estructuras en anillo, como el anillo de benceno que se encuentra en las molculas de estireno y las fenlicas. Estos anillos aromticos contienen seis tomos de carbono unidos con enlaces alternos simples y dobles. En vez de mostrar todos los tomos de un anillo de benceno, utilizamos un hexgono que contiene un crculo para ilustrar esta estructura en anillo.

Arreglo de las cadenas polimricas en los termoplsticos.En los polmeros termoplsticos tpicos, los enlaces en las cadenas son covalentes, pero las largas cadenas retorcidas estn sujetas entre s por enlaces secundarios dbiles adems de estar entrelazadas. Cuando se aplica un esfuerzo al termoplstico, los enlaces dbiles entre cadenas pueden superarse y las cadenas giran y se deslizan entre ellas mismas. La facilidad con que las cadenas se deslizan depende de la temperatura y de la estructura del polmero

Temperatura de degradacin A temperaturas muy altas, los enlaces covalentes entre los tomos de la cadena lineal pueden destruirse y el polmero puede quemarse o carbonizarse. Esta temperatura T es la temperatura de degradacin (o de descomposicin). La exposicin al oxgeno, a las radiaciones ultravioleta y al ataque por bacterias tambin hace que un polmero se degrade, incluso a bajas temperaturas.

Polmeros lquidos A la temperatura de fusin Tm, o por encima de ella, los enlaces entre las cadenas retorcidas y entrelazadas son dbiles. Si se aplica una fuerza, las cadenas se deslizan una contra otra y el polmero fluye casi sin deformacin elstica. La resistencia y el mdulo de elasticidad son prcticamente cero y el polmero est listo para vaciarse y para muchos procesos de conformado. Los puntos de fusin de polmeros tpicos aparecen en la tabla.

Polmeros cauchticos o correosos Por debajo de la temperatura de fusin, las cadenas de polmeros siguen retorcidas y entrelazadas. Estos polmeros tienen una estructura amorfa. Justo'por debajo de la temperatura de fusin, el polmero se comporta de manera cauchtica; cuando se le aplica un esfuerzo ocurre tanto deformacin elstica como plstica. Al eliminar el esfuerzo, se recupera rpidamente la deformacin elstica, pero el polmero ha quedado deformado permanentemente por el movimiento de las cadenas. Se pueden obtener grandes elongaciones permanentes, permitiendo la conformacin del polmero en formas tiles por moldeado y extrusin.A menores temperaturas, la unin entre cadenas es ms fuerte, volvindose el polmero ms rgido y resistente y se observa un comportamiento correoso. Muchos de los polmeros comerciales, incluyendo el polietileno, tienen una resistencia til bajo estas condiciones.

Polmeros vitreos Por debajo de la temperatura de transicin vitrea Tg, el polmero lineal se hace duro y frgil como el vidrio. El arreglo de las cadenas de polmeros sigue siendo amorfo. Cuando el polmero se enfra por debajo de la temperatura de transicin vitrea, ciertas propiedades, como la densidad o el mdulo de elasticidad cambian a una velocidad diferente.Polmeros cristalinos Muchos termoplsticos se cristalizan parcialmente al ser enfriados por debajo de la temperatura de fusin y las cadenas se acercan y se alinean estrechamente a lo largo de distancias apreciables. La densidad sufre un incremento brusco cuando las cadenas, retorcidas y entrelazadas, se reorganizan en estructuras ms ordenadas y compactas.

Polmeros termoestables o termofijosLos termoestables son cadenas de polmeros con enlaces altamente cruzados, que forman una estructura de red tridimensional. Ya que las cadenas no pueden girar ni deslizarse, estos polmeros poseen buena resistencia, rigidez y dureza. Sin embargo, tambin tienen bajas ductilidad y propiedades al impacto y una alta temperatura de transicin vitrea. En un ensayo a la tensin, los polmeros termoestables presentan el mismo comportamiento de los metales o los cermicos frgiles.Los polmeros termoestables a menudo se inician como cadenas lineales. Dependiendo del tipo de unidades de repeticin y del grado de polimerizacin, el polmero inicial puede ser un slido o una resina lquida; en algunos casos, sta se utiliza en dos o tres partes (como en el caso de los dos recipientes de cemento epxico de uso comn). El calor, la presin, la mezcla de las varias resinas u otros mtodos, inician la formacin de enlaces cruzados. Este proceso no es reversible: una vez formado, no es posible reutilizar o reciclar de manera conveniente el termoestable.Fenlicos: Los fenlicos, que son los termoestables de uso ms comn, se utilizan frecuentemente como adhesivos, recubrimientos, laminados y componentes moldeados para aplicaciones elctricas o de motores. La baquelita es uno de los termoestables fenlicos ms usual.Una reaccin de condensacin que une las molculas de fenol y de formaldehdo producen la resina inicial fenlica lineal (figura 15-36). El tomo de oxgeno en la molcula de formaldehdo reacciona con un tomo de hidrgeno en cada una de dos molculas de fenol, liberndose agua como subproducto. Acto seguido, las dos molculas de fenol se unen mediante el tomo de carbono restante en el formaldehdo.Este proceso contina, hasta que se forma una cadena lineal de fenol formaldehdo. Sin embargo, el fenol es trifuncional; una vez formada la cadena, en cada anillo de fenol existe un tercer sitio para el enlace cruzado con cadenas adyacentes.

Aminas Las aminorresinas, producidas por combinacin de urea o monmeros de melamina con formaldehdo son similares a las fenlicas. Los monmeros se unen mediante un enlace de formaldehdo para producir cadenas lineales. El formaldehdo excedente proporciona los enlaces cruzados necesarios para generar polmeros fuertes y rgidos, adecuados para usos como adhesivos, laminados y material de moldeo para utensilios de cocina, y equipo elctrico como cortacircuitos, interruptores, contactos o placas de pared.

UrtanosDependiendo del grado de enlaces cruzados, los uretanos se comportan como polmeros termoestables, como polmeros termoplsticos o como elastmeros. Estos polmeros encuentran aplicaciones como fibras, recubrimientos y espumas para muebles, colchones y aislamientos.

Polisteres Los polisteres forman cadenas de molculas de cido y alcohol mediante una reaccin de condensacin, dando como subproducto agua. Cuando estas cadenas contienen enlaces no saturados, una molcula de estireno puede proporcionar el enlace cruzado. Los polisteres se utilizan como material para moldes o para vaciado en una diversidad de aplicaciones elctricas, laminados decorativos, lanchas y equipo marino, y como matriz de materiales compuestos, como la fibra de vidrio.Epxicos Los epxicos son polmeros termoestables, formados por molculas que contienen un anillo cerrado COC. Durante la polimerizacin, los anillos COC se abren y los enlaces se reacomodan para unir las molculas (figura 15-37). El ms comn de los epxicos comerciales se basa en el bisfenol A, al cual se le han agregado dos unidades epxido. Estas molculas se polimerizan para producir cadenas y a continuacin se les hace reaccionar con agentes que aceleran el curado, que proporcionan los enlaces cruzados.Los epxicos se utilizan como adhesivos; partes moldeadas rgidas para aplicaciones elctricas; componentes automotores; tableros de circuitos; artculos deportivos y como matriz para materiales compuestos de alto rendimiento, reforzados con fibra para uso aerospacial.Poliimidas Las poliimidas presentan una estructura en anillo que contiene un tomo de nitrgeno. Un grupo especial, las bismaleimidas (BMI) son importantes en las industrias de aeronaves y aerospacial. Pueden operar de manera continua a temperaturas de 175C y no se descomponen hasta llegar a los 460C.Interpenetracin de redes de polmeros Se pueden producir algunos materiales polimricos especiales, cuando las cadenas lineales termoplsticas se entretejen a travs de una estructura termoestable, formando redes de polmeros interpenetrantes. Por ejemplo, se pueden introducir cadenas de nylon, de acetal y de polipropileno en un termoestable de silicn con enlaces cruzados. En sistemas ms avanzados, se pueden producir dos marcos estructurales termoestables interpenetrantes.

Elastmeros (hules)Un cierto nmero de polmeros lineales naturales y sintticos conocidos como elastmeros presentan gran cantidad de deformacin elstica al aplicarles una fuerza. Bandas elsticas, llantas de automviles, empaques en forma de anillos en O, mangueras y aislamiento para conductores elctricos son usos comunes de estos materiales.Ismeros geomtricos Algunos monmeros, con estructuras diferentes aunque tengan una misma composicin, se conocen como ismeros geomtricos. El isopreno o caucho natural es un ejemplo importante. El monmero incluye dos enlaces dobles entre tomos de carbono; este tipo de monmero se conoce como un dieno. La polimerizacin ocurre al romper los dos enlaces dobles, creando en el centro de la molcula un enlace doble nuevo y sitios activos en ambos extremos.En la forma trans del isopreno, el tomo de hidrgeno y el grupo metilo en el centro de la unidad de repeticin se localizan en lados opuestos del enlace doble recin formado. Este arreglo forma cadenas relativamente rectas; el polmero cristalino forma un polmero rgido duro, que se llama gutapercha.Sin embargo, en la forma cis, el tomo de hidrgeno y el grupo metilo se localizan en el mismo lado del enlace doble. Esta geometra diferente hace que las cadenas polimricas se desarrollen con una estructura altamente enroscada, evitando una gran compactacin y gene rando un polmero cauchtico amorfo. Si al cis isopreno se le aplica un esfuerzo, el polmero se comporta de manera viscoelstica. Las cadenas se desenroscan y los enlaces se estiran produciendo una deformacin elstica, pero las cadenas tambin se deslizan entre s, produciendo una deformacin plstica no recuperable. El polmero se comporta como un termoplstico en vez de elastmero.

La elasticidad del caucho se determina mediante el nmero de enlaces cruzados, o la cantidad de azufre agregada al material. Bajas adiciones de azufre dejan al caucho blando y flexible, como en las bandas elsticas y los guantes de hule. Si se incrementa el contenido de azufre, se limita el desenroscado de cadenas y el caucho se hace ms duro, ms rgido y ms frgil, como el que se utiliza en los montajes de motor. Tpicamente, se agrega del 0.5 al 5 por ciento de azufre para formar en los elastmeros los enlaces cruzados.

Elastmeros tpicos Los elastmeros, que son polmeros amorfos, no se cristalizan fcilmente durante su proceso. Tienen una baja temperatura de transicin vitrea y las cadenas se pueden deformar elsticamente con facilidad al aplicar una fuerza. Los elastmeros tpicos cumplen con estos requisitos.

Elastmeros termoplsticos Los elastmeros termoplsticos (TPE) son un grupo especial de polmeros, que no se basan en los enlaces cruzados para producir gran cantidad de deformacin elstica. Los extremos de estireno de varias cadenas forman dominios de forma esfrica. El estireno tiene una alta temperatura de transicin vitrea; en consecuencia, los dominios son resistentes y rgidos, y mantienen las cadenas fuertemente unidas. Las reas cauchticas que contienen unidades de repeticin de butadieno estn localizadas entre los dominios de estireno; estas porciones del polmero tienen una temperatura de transicin vitrea por abajo de la temperatura ambiente y, por tanto, se comportan de una manera blanda y cauchtica. La deformacin elstica ocurre mediante el movimiento recuperable de las cadenas; sin embargo, a temperaturas normales los dominios de estireno evitan el deslizamiento de las cadenas.

Adhesivos y aditivos usados en polmeros

AdhesivosLos adhesivos son polmeros que se utilizan para unir otros polmeros, metales, materiales cermicos, compuestos o combinaciones de todos los anteriores. Los adhesivos se utilizan para una diversidad de aplicaciones. Entre ellos, los ms crticos son los "adhesivos estructurales" utilizados en la industria automotriz, aerospacial, de aparatos domsticos, electrnica, de la construccin y de artculos deportivos.Adhesivos qumicamente reactivos Estos adhesivos incluyen a los poliuretanos, ep-xicos, siliconas, fenlicos, anaerbicos y poliimidas. Sistemas de un solo componente estn formados por una sola resina polimrica, que se cura por exposicin a la humedad, al calor, o en caso de los anaerbicos, a la ausencia de oxgeno. Los sistemas de dos componentes (como los epxicos) se curan al combinarse dos resinas.Adhesivos por evaporacin o por difusinEl adhesivo se disuelve, ya sea en un solvente orgnico o en agua, y se aplica a las superficies a unir. Al evaporarse el portador, el polmero restante proporciona la unin. Los adhesivos a base de agua son los preferidos, tanto por la seguridad que representan, como desde el punto de vista ecolgico. El polmero puede estar totalmente disuelto en agua, o puede estar formado de ltex, es decir, como una dispersin estable del polmero en el agua. Es comn el uso de una amplia variedad de elastmeros, vinilos y acrlicos.Adhesivos de fusin por calor Estos polmeros termoplsticos y elastmeros termo-plsticos se funden al calentarse. Al enfriarse, el polmero se solidifica, uniendo los materiales. Las temperaturas de fusin tpicas de los adhesivos de fusin por calor comerciales son de aproximadamente 80 a 110C, lo que limita su uso a temperaturas elevadas. Las poliamidas y los polisteres, que pertenecen a este grupo de adhesivos son de alto rendimiento y, por tanto, se pueden utilizar hasta los 200CC.

Adhesivos sensibles a la presin Estos adhesivos son principalmente elastmeros o copolmeros de elastmero que se producen en forma de pelcula o de recubrimiento. Se requiere de presin para que el polmero se adhiera al sustrato y se utilizan para producir cintas aislantes elctricas y de empaque, etiquetas, losetas de piso, recubrimientos para muros y pelculas texturizadas imitacin madera.Adhesivos conductores Un adhesivo polimrico puede contener un material de relleno como escamas o polvos de plata, cobre o aluminio, para proporcionar conductividad elctrica y trmica. En algunos casos, se desea una buena conductividad trmica pero no elctrica; el relleno para conseguir esta combinacin de propiedades generalmente es de almina, berilia, nitruro de boro y slice.Aditivos de los polmerosLa mayor parte de los polmeros contienen aditivos, que les proporcionan caractersticas especiales.

Rellenos Los rellenos se agregan para varios fines. Uno de los ejemplos ms conocidos es la adicin de negro de humo al caucho, para conseguir la resistencia y la resistencia al desgaste de las llantas. Algunos rellenos, como las fibras cortas o escamas de materiales inorgnicos mejoran las propiedades mecnicas del polmero. Otros, que se llaman extensores permiten que se produzcan grandes volmenes de material polimrico con muy poca resina, reduciendo as el costo. El carbonato de calcio, el slice, el talco y la arcilla son extensores de uso frecuente.PigmentosUtilizados para producir colores en polmeros y pinturas, los pigmentos son partculas finamente molidas como el Ti02, que quedan uniformemente dispersas en el polmero.

Estabilizadores Los estabilizadores impiden el deterioro del polmero debido a efectos del entorno. Los estabilizadores trmicos se requieren para el proceso del cloruro del polivinilo; de lo contrario, pudieran eliminarse tomos de hidrgeno y cloro en forma de cido hidroclordrico.Los estabilizadores tambin impiden el deterioro de los polmeros debido a la radiacin ultravioleta.Agentes antiestticosLa mayora de los polmeros, puesto que son malos conductores, acumulan carga por electricidad esttica. Los agentes antiestticos atraen la humedad del aire hacia la superficie del polmero, mejorando la conductividad superficial del mismo y reduciendo la probabilidad de chispas o descargas.

Retardantes de llama Dado que se trata de materiales orgnicos, la mayora de los polmeros son inflamables. Aditivos conteniendo cloro, bromo, fsforo o sales metlicas reducen la probabilidad de que ocurra o se extienda la combustin.Plastificantes Molculas o cadenas de bajo peso molecular, conocidas como plastificantes reducen la temperatura de transicin vitrea, proporcionando lubricacin interna y mejorando las caractersticas de conformado del polmero. Los plastificantes son de particular importancia para el cloruro de polivinilo, que tiene una temperatura de transicin vitrea muy por encima de la temperatura ambiente.

Reforzantes La resistencia y rigidez de los polmeros se mejora al introducir filamentos de vidrio, polmeros o grafito como reforzantes. Por ejemplo, la fibra de vidrio est hecha de filamentos cortos de vidrio en una matriz de polmero.

UNIDAD 6 Corrosin y deterioro de materiales

MECANISMOS DE LA CORROSIONLos mecanismos de corrosin se dice que se conoce por fenmeno natural esto ocurre por medio del ambiente que provoca que los materiales se vayan haciendo poros eliminando sus propiedades de por medio lo cual provoca que el material que se utilizaba para algn trabajo este ya no servir mas, adems este proceso hace que ya no se recupere las propiedades que este tenia, es comn que los mecanismos de corrosin sea por oxido reduccin en este intervienen tres factores que es la pieza manufacturada ya significa que este sea maquinada de cualquier modo, el ambiente y el agua, tambin este se realiza mediante otro mecanismo que seria por medio de reaccin electroqumica, adems un sistema capaz de reproducir las condiciones corrosivas existentes en ambientes climticos qumicamente activos, tales como la niebla salina marina, la contaminacin urbana o la contaminacin industrial, los mecanismos de corrosin a los procesos degradativos de origen ambiental, a travs de los cuales se producen determinados grados de destruccin de los materiales metlicos. Podemos decir que este proceso de degradacin es de origen electroqumico y representa el mayor peligro de los aceros expuestos a la intemperie, especialmente cuando la atmsfera est compuesta por contaminantes qumicamente activos como lo pueden ser las atmsferas marinas de cloruro sdico, y las industriales o urbanas con componente sulfrico en presencia de humedad. Para evaluar la degradacin metalrgica por corrosin y la resistencia de los recubrimientos de proteccin frente a los ambientes corrosivos, se utilizan las cmaras de prueba de corrosin o cmaras de ensayos acelerados de laboratorio.Hay muchos tipos de corrosin por lo cual mencionare unos poco de los ms comunes:

Corrosin por picado

Se conoce por la aparicin de pequeos puntos de oxido fcilmente de ver en reas poco afectadas por la corrosin. En este se crea por la aparicin de micro nodos, los cuales al interaccionar como par galvnico con la amplia superficie catdica de la pieza, producen la disolucin puntualmente localizada del metal en dicho punto (picadura).

Corrosin por friccin

Pasa cuando ah como consecuencia de la abrasin que genera la friccin repetitiva entre metales como consecuencia del movimiento de mecanismos solidarios, por lo tanto que al hacerse vulnerables las superficies, se genera xido en las erosiones producidas.

Corrosin a altas temperaturasProducida en los hornos como consecuencia de la emanacin de gases oxidantes, hidrgeno procedente de molculas de agua en estado de vapor, sulfatacin, carburizacin, etc., a altas temperaturas.Estas son unas de las mas comunes por lo cual se dice que comnmente ninguna prueba de corrosin puede predecir la conducta de un metal de cada una de las condiciones de corrosin la que puede estar cometido al uso industrial, si aleacin durante el servicio, debe estar sometido a algn tipo de atmosfera, el desarrollo inicial de la aleacin, en el laboratorio, debe a su vez someterse a una serie de pruebas de tipos de atmosferas ya sean marinas, industriales, tropicales, rural, etc.Con el objeto de determinar qu refractario es el mejor para una aplicacin especfica o para obtener un mejor conocimiento de los mecanismos de corrosin imperantes, se suele recurrir a la realizacin de aquellos ensayos que, al menos nos indiquen de forma cualitativa, la mayor o menor resistencia a la corrosin de las distintas calidades disponibles en el Mercado.Por tanto, los ensayos que se deben desarrollar sern los que estn capacitados para reproducir o simular en la medida de lo posible las condiciones reales de servicio, de manera que debemos de conocerlas bien y tratar de forzarlas para acelerar, en lo que se pueda, los procesos de corrosin, pero siempre teniendo la precaucin de no modificar los mecanismos de corrosin que aparecen en servicio, en este intento de acelerar el ensayo a escala de laboratorio. Adems, los ensayos de laboratorio deben permitir la comparacin entre diferentes calidades de materiales en tiempos muy cortos, pudiendo de alguna manera hacer factible la extrapolacin de los resultados obtenidos en el laboratorio a lo que realmente podra ocurrir en servicio industrial.

SERIES DE LA FUERZA ELECTROMOTRIZSe denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energa proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente elctricaCuando metales distintos estn separados por un electrolito o una capa delgada de un gas, capaces de actuar sobre ellos, se establece entre dichos metales una diferencia de potencial. Los diversos metales pueden ordenarse en una serie, en la cual cada uno de ellos sea ms electropositivo que los que le siguen.

La serie electromotriz puede explicar cuantitativamente, la tendencia y el porqu de una adherencia de cobre metlico sobre un clavo de acero cuando se sumerge el clavo en una solucin de sulfato de cobre. En este caso la fase noble la constituye el cobre que se encuentra en disolucin y la activa o base el clavo de acero. La serie nos indica que existe una diferencia de potencial, bajo condiciones estndar, entre el cobre y el hierro de 0.78 volts, siendo el hierro el metal con mayor tendencia a ionizarse. De esta manera el cobre que est en solucin como iones cobre, tomar los electrones liberados al formarse los iones hierro y pasar a depositarse como metal sobre el clavo. Es decir, una vez ms, fue la presencia de un par galvnico.

Esta serie puede utilizarse en muchas formas.

1. Determinacin de la espontaneidad de las reacciones redox.

2. Completar y balancear las ecuaciones de reaccin de sustitucin sencillay clasificar el tipo de reaccin.

3. Clculo de potenciales que se pueden obtener por la combinacin adecuada de dos semireacciones.

Al explicar la fuerza electromotriz (FEM), se debe saber que:Para poder suministrar corriente elctrica, es necesaria la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos que sea capaz de bombear o impulsar las cargas elctricas a travs de un circuito cerrado.

Una diferencia de potencia se puede usar para suministrar energa, y con ello sostener una corriente, en un circuito externo se llama fuerza electromotriz, (FEM) trmino acuado por Volta aunque se trata de una palabra equivocada, ya que no es una fuerza.

Prcticamente, la FEM es el voltaje medio entre las terminales de la fuente cuando No se toma corriente de ella ni se le entrega corriente. Es decir, la FEM es una accin no electrosttica sobre las cargas en los conductores que da lugar a una separacin de las cargas y que las hace permanecer separadas, siendo una magnitud que cuantifica una transferencia de energa ( de la pila a las cargas del circuito) asociada a un campo no conservativo y se mide en voltios.

Como fuente de fuerza electromotriz se entiende cualquier dispositivo capaz de suministrar energa elctrica dinmica, ya sea utilizando medios qumicos, como las bateras, o electromecnicos, como ocurre con los generadores de corriente elctrica

El Potencial Estndard de Reduccin es la espontaneidad, o la tendencia a que sucedan reacciones redox entre dos especies qumicas. Una reaccin redox se puede suponer que es la suma de dos semirreacciones. La celda voltaica al funcionar genera cierto voltaje. Su valor se determina al restar el potencial del nodo del potencial del ctodo. As, el potencial de la pila (E) estar dado por la diferencia de los dos potenciales de electrodo:E pila = E reduccin - E oxidacin o lo que es lo mismo.FEM = E Celda = E ctodo - E nodo

Es necesario aclarar que el potencial de electrodo es la carga electrosttica que tiene un electrodo, y el potencial de reduccin es la carga electrosttica que tiene un electrodo asociado a una reaccin de reduccin. Se que produce por la reaccin de la celda que no est en equilibrio.

La informacin contenida en esta serie electromotriz, representa simplemente la tendencia termodinmica (el potencial) de los varios sistemas ah en lista destinados a corroerse. Cuanto ms negativo sea el valor de potencial EH mayor ser la tendencia a la corrosin.SERIE ELECTROMOTRIZ O DE ACTIVIDAD DE LOS ELEMENTOSAl medir los potenciales de otros electrodos normales al ENH en la forma indicada, puede establecerse una serie de potenciales de electrodo. Si los electrodos constan de metales o no metales en contacto con sus iones, la serie que resulta se denomina serie electromotriz o de actividad de los elementos. E significa potencial estndar, es decir, aquel que se mide a 25 C, 1 atm de presin y concentracin unidad. Potenciales normales en soluciones acuosas a serie electromotriz. Por convenio, los potenciales normales de electrodo se tabulan como semirreacciones de reduccin e indican la tendencia de los electrodos a comportarse como ctodos frente al ENH. Los que tienen valores de E positivos, para la semirreaccin de reduccin, se comportan, en prctica, como ctodos frente al ENH, mientras que los que tienen valores de E negativos para las semirreacciones de reduccin, se comportan de hecho como nodos frente al ENH. En otras palabras, CUANTO MAS POSITIVO SEA EL VALOR DE E DE UNA SEMIRREACCIN, MAYOR SERLA TENDENCIA A QUE DICHA SEMIRREACCIN SE PRODUZCA EN LA DIRECCIN EN QUE ESTESCRITA. Igualmente, cuanto ms negativo sea el valor de E de la reaccin, mayor ser la tendencia a que la reaccin se produzca en sentido contrario a como est escrita. EMPLEO DE LA SERIE ELECTROMOTRIZ Esta serie puede utilizarse en muchas formas. Una aplicacin inmediata es la determinacin de la espontaneidad de las reacciones redox. Los potenciales normales pueden emplearse para determinar la espontaneidad de las reacciones redox en general. Otra aplicacin inmediata es el clculo de potenciales que se pueden obtener por la combinacin adecuada de dos semirreacciones. CELDAS O PILAS GALVNICAS Las celdas o pilas galvnicas fueron inventadas en el ao de 1800 por el fsico italiano Alessandro Volta. El descubri que cuando se ponen en contacto dos metales de diferente tipo se produce una corriente elctrica. El descubrimiento de Volta hizo posible el manejo controlado de la corriente elctrica gracias a lo cual fue posible producir la electrlisis, que condujo a importantes descubrimientos como la composicin qumica del agua y de muchas otras sustancias. En la actualidad existe un sinnmero de artefactos, desde los automviles hasta los satlites, que dependen para su funcionamiento de diferentes tipos de bateras elctricas. Una celda galvnica es un sistema que permite obtener energa a partir de una reaccin qumica de xido-reduccin. Dicha reaccin es la resultante de 2 reacciones parciales en las cuales un elemento qumico es elevado a un estado de oxidacin superior, a la vez que otro elemento es reducido a un estado de oxidacin inferior. Estos cambios de estado de oxidacin implican transferencia de electrones del elemento que se oxida al elemento que se reduce

Tipos de corrosin.

Las destrucciones por corrosin pueden dividirse en los siguientes tipos principales: Corrosin uniforme. Corrosin local. Corrosin intercristalina.

Corrosin uniformeEl metal se destruye en forma uniforme por toda la superficie. Este tipo de corrosin se observa con ms frecuencia en metales puros y en aleaciones del tipo de solucin solida homognea, dentro de medios muy agresivos, que impiden la formacin de la pelcula protectora.Corrosin local.En este caso, la destruccin se produce en algunas regiones de la superficie del metal. La corrosin local aparece como resultado de la rotura de la capa de proteccin de xidos u otra; de los puntos afectados la corrosin se propaga al interior del metal. Este tipo de corrosin es ms comn en aleaciones de mltiples componentes. Los defectos de la superficie (rasguos, rebabas etc.) favorecen el desarrollo de la corrosin local.Corrosin intercristalina.Se trata de la destruccin del metal o la aleacin a lo largo de los lmites de los granos. La corrosin se propaga a gran profundidad sin ocasionar cambios notables en la superficie y por eso puede ser causa de grandes e imprevistas averas.La corrosin se subdivide en:1. Qumica.2. Electroqumica.Corrosin qumica.Por corrosin qumica se entiende la destruccin del metal u otro material por la accin de gases o lquidos no electrolticos (gasolina, aceites etc.).Un ejemplo tpico de corrosin qumica es la oxidacin qumica de metales a altas temperaturas.En la corrosin qumica, sobre la superficie del metal se forma una pelcula de xidos. La solidez de esta pelcula es diferente para los diferentes metales y aleaciones. En las aleaciones de hierro con carbono, la pelcula de xidos es dbil, se destruye con facilidad y la oxidacin continua realizndose hacia el interior de la pieza.En otros metales y aleaciones las pelculas de xido son muy resistentes. Por ejemplo, al oxidarse el aluminio, sobre su superficie se origina una pelcula firme de xidos que protege el metal contra la oxidacin ulterior.Corrosin electroqumica.Se denominan as a los procesos que se desarrollan por accin de electrlitos sobre el metal.Los procesos electrolticos pueden ser muy complejos en dependencia de la naturaleza del metal y del electrlito, pero en general corresponden a una reaccin de oxidacin -reduccin, en la que el metal sufre un proceso de oxidacin y se destruye (se disuelve). Al mismo tiempo el hidrgeno presente en la solucin acuosa se reduce y se desprende oxgeno elemental de la disolucin que corroe adicionalmente el metal.Las aguas naturales que contienen sales, el aire hmedo, las soluciones cidas, de lcalis o salinas son los electrlitos ms comunes con los que entran en contacto los metales en la prctica.La tendencia de los metales a ceder a la disolucin sus iones, se llama presin de disolucin. Cada metal tiene su propia presin de disolucin. A consecuencia de esto, si se colocan diferentes metales dentro de un mismo electrlito, cada uno adquiere diferente potencial elctrico y forman pares galvnicos.En estos pares el metal con potencial ms bajo (mayor presin de disolucin), pasa a ser l; nodo y se destruye, es decir se oxida o pasa a la disolucin. El segundo metal con potencial mayor acta como ctodo y no se disuelve.Con esto se explican los procesos que se desarrollan durante la corrosin electroqumica de los metales tcnicos (aleaciones). Al sumergir tal metal en el electroltico, sus diferentes partes adquieren diferentes potenciales y como en el interior del metal estos componentes estn en corto circuito, entonces este sistema se puede considerar como un conjunto de mltiple pares galvnicos conectadosLa destruccin del metal comienza desde la superficie del sistema metal-medio y se propaga paulatinamente dentro del metal.

Corrosin ElectroqumicaLa corrosin es un proceso electroqumico en el cual un metal reacciona con su medio ambiente para formar xido o algn otro compuesto. La celda que causa este proceso est compuesta esencialmente por tres componentes: un nodo, un ctodo y un electrolito (la solucin conductora de electricidad). El nodo es el lugar donde el metal es corrodo: el electrolito es el medio corrosivo; y el ctodo, que puede ser parte de la misma superficie metlica o de otra superficie metlica que est en contacto, forma el otro electrodo en la celda y no es consumido por el proceso de corrosin. En el nodo el metal corrodo pasa a travs del electrolito como iones cargados positivamente, liberando electrones que participan en la reaccin catdica. Es por ello que la corriente de corrosin entre el nodo y el ctodo consiste en electrones fluyendo dentro del metal y de iones fluyendo dentro del electrolito.

Proteccin contra la corrosin

La PROTECCIN CATDICA ocurre cuando un metal es forzado a ser el ctodo de la celda corrosiva adhirindole (acoplndolo o recubrindolo) de un metal que se corroa ms fcilmente que l, de forma tal que esa capa recubridora de metal se corroa antes que el metal que est siendo protegido y as se evite la reaccin corrosiva. Una forma conocida de Proteccin Catdica es la GALVANIZACIN, que consiste en cubrir un metal con Zinc para que ste se corroa primero. Lo que se hace es convertir al Zinc en un NODO DE SACRIFICIO, porque l ha de corroerse antes que la pieza metlica protegida.Por otro lado, la PROTECCIN ANDICA es un mtodo similar que consiste en recubrir el metal con una fina capa de xido para que no se corroa. Existen metales como el Aluminio que al contacto con el aire son capaces de generar espontneamente esta capa de xido y por lo tanto, se hacen resistentes a la corrosin. An as, la capa de xido que recubre al metal no puede ser cualquiera. Tiene que ser adherente y muy firme, ya que de lo contrario no servira para nada. Por ejemplo, el xido de hierro no es capaz de proteger al hierro, porque no se adquiere a l en la forma requerida. Proteccin contra la corrosin uniforme: Utilice acero inoxidable en lugar de acero normal.Acero inoxidable es acero normal mezclado con otros metales como nquel y cromo. Sin embargo, el coste del acero inoxidable hace que ste no sea prctico para un uso diario, excepto para pequeos elementos de ajuste como pernos y tuercas.Recubra el acero normal con plsticos especiales.El recubrimiento del acero con plsticos especiales resistentes al desgaste constituye otra forma de proteccin contra la corrosin; sin embargo, el alto coste que implica el proceso de recubrimiento (en talleres especializados) hace que este mtodo no sea prctico para uso diario.Pinte el acero normal con pinturas especiales.El pintar el acero utilizando pinturas especiales es el mtodo ms comn de proteger grandes estructuras de acero. Las superficies que se van a pintar se debern limpiar cuidadosamente con un cepillo de acero (o preferiblemente mediante un chorro de arena). La capa inferior deber consistir en un imprimador basado en zinc. La segunda y tercera capas debern consistir en una pintura de epoxi sobre base de brea.

Proteccin contra la corrosin galvnica: Recubra el acero normal con zinc.El recubrimiento de acero con zinc, que es otro metal, es un procedimiento que se conoce generalmente como galvanizado y es la forma ms normal de proteger pequeos objetos fabricados como anillas de amarre, bolardos fabricados con tubos, pernos, mordazas, cadenas, grilletes, tuberas de agua, etc. Los materiales a recubrir se sumergen normalmente en un bao de zinc fundido en talleres especializados. Una vez un objeto se ha sumergido en zinc en caliente no se debe realizar ningn trabajo de soldado, corte o taladrado, ya que esto destruira la integridad del recubrimiento de proteccin.Proteja el acero con nodos de zinc (proteccin catdica).Los nodos de zinc se utilizan para prolongar ms an la vida til de estructuras de acero sumergidas en agua del mar como, por ejemplo, pilones de acero, pontones, flotadores metlicos, etc. Los elementos de aluminio, en contacto con acero hmedo, quedan expuestos tambin a la corrosin galvnica.

Proteccin contra la corrosin por picadura: Seleccin de materiales: consiste en elegir un material lo suficientemente resistente a la corrosin, en la condicin a la que va a ser utilizado. Ej. Aceros inoxidables o algunos materiales cermicos.Recubrimientos: podemos controlar la corrosin dotando a los materiales de un recubrimiento adecuado. Pueden ser recubrimientos metlicos, orgnicos o inorgnicos.Los inorgnicos se usan para proteger al acero de la corrosin mediante una fina capa de vidrio fundido, que le proporciona adems un acabado duradero. Este acero vidriado se utiliza para la industria qumicaEn los inorgnicos, los materiales se recubren con pinturas, barnices, lacas, y otras sustancias con el fin de proteger de la corrosin.Diseo: para reducir los problemas de corrosin se pueden establecer ciertas normas de diseo.

Proteccin contra la corrosin por grietasPreferible la unin por soldadura a los remaches.No se deben disear ngulos pronunciados en tuberas donde circulen lquidos a gran velocidad para evitar la corrosin.Los tanques destinados a albergar sustancias corrosivas deben estar provistos de un sistema de desage que permita su limpieza.Los elementos sometidos a condiciones extremas de corrosin estar situados de forma que se puedan limpiar y sustituir de forma rpida y sencilla.Proteccin contra la corrosin intergranular:Pinturas.Proteccin catdica.Proteccin andica.Seleccindemateriales.Alteracin del medio.Inhibidores.

Proteccin contra la corrosin por esfuerzoTipo de sustrato.- Para poder identificar qu mtodos de pintado son los que se pueden utilizar.Sistema de pintado.- Una vez conocido que tipo de sustrato se saber si puede tener una adhesin entre los materiales en cuestinPreparacin superficial.- Al conocer el sistema de pintado se puede saber qu es lo necesario para poder generar la mejor adhesinPre-tratamiento.- El pre-tratamiento es similar a la preparacin superficial, considerando el pre-tratamiento de la superficie, pero se puede dar el caso de un pre-tratamiento en la pintura, que podra ser tal vez lo llamado preparacin de la pintura.Espesor total y por capa.- Dependiendo del tipo de mtodo escogido se va a tener los diferentes espesores de la pintura.Adhesin metal/pintura.- Es la ms importante debido a que si no se tiene una buena adhesin entre los dos materiales, no tiene sentido seguir estudiando los dems casos si por ejemplo no se va a poder pintar. Y cuanto ms se prolonga la adhesin menor es la posibilidad de que se inicie el proceso de corrosin.Composicin de las pinturas.- Puede considerarse posteriormente este punto ya que dependiendo de la composicin de las pinturas se va a poner los diferentes tipos de ligantes, pigmentos y disolventesCompatibilidad entre capas.- Esto es importante ya que de esto va a depender el mtodo de aplicacin, y conociendo la composicin de las pinturasMtodo de aplicacin.- Si se sabe qu tipo de compatibilidad se tiene, entonces se puede escoger el mtodo que se acople a dicha compatibilidad.Proteccin contra la corrosin por erosinUna disminucin de la temperatura implicara la reduccin de la velocidad de corrosin. Sin embargo hay algunas excepciones como el agua de mar, que es ms corrosiva a menor temperatura.Si la velocidad del fluido corrosivo disminuye, se reduce la corrosin por erosin. Aunque otras veces hay que evitar las disoluciones estancas.

Proteccin contra la corrosin de dao por cavitacinModificar el diseo para minimizar las diferencias de presin hidrulica en el flujo de medio corrosivoSeleccionar materiales con mayor resistencia a la cavilacin.Dar un acabado de pulido a la superficie sujeta a efectos de cavilacin, ya que es ms difcil nuclear burbujas sobre una superficie muy planaRecubrimiento con hules o plsticos que absorben las energas de choque.

Proteccin contra la corrosin por disolucin selectiva o descinficacionTipo de sustrato.- Para poder identificar qu mtodos de pintado son los que se pueden utilizar.Sistema de pintado.- Una vez conocido que tipo de sustrato se saber si puede tener una adhesin entre los materiales en cuestinPreparacin superficial.- Al conocer el sistema de pintado se puede saber qu es lo necesario para poder generar la mejor adhesinPre-tratamiento.- El pre-tratamiento es similar a la preparacin superficial, considerando el pre-tratamiento de la superficie, pero se puede dar el caso de un pre-tratamiento en la pintura, que podra ser tal vez lo llamado preparacin de la pintura.Espesor total y por capa.- Dependiendo del tipo de mtodo escogido se va a tener los diferentes espesores de la pinturaAdhesin metal/pintura.- Es la ms importante debido a que si no se tiene una buena adhesin entre los dos materiales, no tiene sentido seguir estudiando los dems casos si por ejemplo no se va a poder pintar. Y cuanto ms se prolonga la adhesin menor es la posibilidad de que se inicie el proceso de corrosin.

OTROS TIPOS DE DETERIORO DE LOS MATERIALES DETERIORO DE POLMEROS

La materia est formada por molculas que pueden ser de tamao normal o molculas gigantes llamadas polmeros.Los polmeros se producen por la unin de cientos de miles de molculas pequeas denominadas monmeros que constituyen enormes cadenas de las formas ms diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas ms se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.Existen polmeros naturales de gran significacin comercial como el algodn, formado por fibras de celulosas.

Oxidacin y Degradacin Trmica de los Polmeros. Los polmeros se degradan al ser calentados y al ser expuestos al oxgeno. Una cadena de polmeros puede romperse, produciendo dos macroradicales. En los polmeros termoplsticos ms flexibles particularmente en polmeros amorfos en vez de cristalinos, no ocurre recombinacin y el resultado es la reduccin en el peso molecular, en la viscosidad y en las propiedades mecnicas del polmero.

DETERIORO DE CERMICOS.CAUSAS FSICAS Se refiere a parmetros ambientales de tipo fsico y cuyas manifestaciones determinan deterioros de carcter mecnico sobre objetos, porque en realidad, los materiales cermicos son frgiles ya que tienden a romperse sin deformarse. Igual sucede con los dems materiales arqueolgicos, huesos, metales, ltica y otros. Entre estas causas se encuentran las variaciones de estado del agua: el elemento de volumen al pasar al estado slido y las tensiones desencadenadas con el posterior deshielo. Tambin la migracin de sales solubles: formacin de depsitos superficiales y disgregacin de revestimiento.Variaciones de humedad que provocan fenmenos de condensacin y evaporacin que produce un efecto mecnico abrasivo. Variaciones de temperatura que favorecen los procesos de dilatacin y contraccin y determinan movimientos mecnicos y graves tensiones que son amortiguadas por la propia pieza a travs de fisuras o grietas. El flujo de agua consistente en que la lluvia es capaz de producir una accin abrasiva reforzada con las partculas en suspensin que adems pueden ir acompaadas de otras sustancias ms dainas. La carga pesada, como la propia tierra o aplicadas por el hombre al apilar las piezas, afectan a la resistencia de los objetos. La exposicin al viento que acta en forma abrasiva por el polvo atmosfrico transportado en suspensin. Tambin la presencia de vibraciones de varios tipos incluyendo terremotos, transporte, trfico, etc. Las radiaciones luminosas, especialmente dainas las radiaciones infrarrojas, ya que pueden incrementar la temperatura siendo los rayos ultravioleta los ms peligrosos, pero producen reacciones de tipo qumico.Todos estos fenmenos pueden producir, entre otros daos roturas, fisuraciones, fracturas, prdidas, exfoliaciones, disgregaciones, etc. Un tipo de fisurasin caracterstico es la craqueladura en la cermica ya presente desde la produccin del objeto en la fase de enfriamiento a causa de una excesiva contraccin del engobe en cermica que produce su posterior cada en escamas.

CAUSAS QUMICAS Se refiere a parmetros ambientales de tipo fsico y que son provocados por elementos externos, generalmente naturales (agua, anhdrido carbnico, cidos, etc.), pero tambin determinados por la actividad humana (incendios, contaminacin ambiental, etc.). Las alteraciones qumicas o mineralgicas comportan generalmente variaciones en el material cermico, manifestando consecuencias de tipo mecnico. Producen sustraccin o aporte de elementos qumicos y son tpicos los fenmenos de descohesin que favorecen la pulverizacin del material, tambin en ltica, estuco, metales, huesos y otros.Contacto con el agua: en contacto con el agua la pieza acta como esponja, absorbindola a travs de su estructura porosa, con un consiguiente proceso de vuelta, ms o menos rpido, a las condiciones originales como material arcilloso. Se recupera el agua de constitucin y puede provocar deformaciones. Este fenmeno tiene lugar en contacto directo con el agua, pero puede derivarse incluso 454de la absorcin de molculas de agua a travs de la humedad ambiental. En ltica tambin hay cambios en cuanto a su composicin, al igual que en los metales, murales y huesos.cidos y otras substancias: pueden atacar al material arqueolgico provocando el transporte de uno o ms componentes qumicos. Tambin la presencia de iones en solucin en contacto con el material puede producir reacciones con los componentes de la mezcla cermica, que acumula elementos antes ausentes, el caso del fsforo que se encuentra en cermicas enterradas durante mucho tiempo.

Sales solubles: modifican la microestructura acumulndose en los poros. Pueden tener origen diverso, componentes naturales del material arqueolgico o productos de reacciones con contaminantes gaseosos o substancias contenidas en soluciones.Contaminacin atmosfrica: las substancias abrasivas son transportadas por el aire o el agua y se ponen en contacto con el material arqueolgico, permitiendo as el desarrollo de procesos de alteracin.Algunas substancias slidas (polvo silceo y carbonato de calcio) no reaccionan con los materiales, limitndose a formar incrustaciones; aquellos ms solubles en agua (cloruros, nitratos, sulfatos) determinan los efectos tpicos de las sales solubles. Entre las substancias gaseosas las ms comunes son los xidos de azufre y tambin los polvos metlicos como el plomo residual de los automviles, que producen funciones de catalizadores en determinadas reacciones.

CONCLUSIONEn conclusin podemos darnos cuenta de la importancia del mundo de los materiales en la industria, ya que tiene una amplia gama de aplicaciones. Lo importante es darnos cuenta de cmo aprender a utilizarla y darle la importancia que merece ya que conocindola mejor podemos tener grandes ahorros durante el proceso con una mejorcalidady tomandoconcienciadeldaoque se le puede hacer al medio ambiente ya que el ingeniero en materiales toma en cuenta las repercusiones que puede hacerle almedio ambientecon la creacin de nuevos materiales.

BIBLIOGRAFIA Callister, W.D. (1997), Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de los Materiales, Barcelona: Editorial Revert, S.A.. 84-291-7253X. Smith, W.F. (1992), Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de los Materiales, McGraw-Hill / Interamericana de Espaa, S.A.. 84-7615-940-4. Shackelford, J.F. (2005), Introduccin a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, Pearson Alhambra. 84-205-4451-5.

42