Visita Tecnica a Backus Xd

7/28/2019 Visita Tecnica a Backus Xd....

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TRATAMIENTO DE LOS MATERIALES

INTRODUCCIN

En el presente trabajo vamos a ver a grandes rasgos algunos conceptos que

integran la materia de Tecnologa de los Materiales, los cuales nos servirn parapodertener en claro algunas ideas que nos servirn para tener una comprensin

ms clara de dicha materia, as mismo nos permitir familiarizarnos con la

industria del acero sus tratamientos y aplicaciones a la industria y a la vida diaria,

algunos de los conceptos que trataremos ser: Historia de los materiales y su

evolucin a travs de loa aos, veremos que esto ha ejercido cierta influencia en

las sociedades de todo el mundo, veremos la clasificacin de los materiales como

son los metales, cermicos y los plsticos, as tambin veremos las propiedadesfsicas y qumicas de dichos materiales y el cmo conocerlas nos permite trabajar

de una manera ms eficiente con ellos tambin veremos las estructuras

cristalinas, el cmo conocer la estructura interna de los materiales nos permite

darles un mejor uso y que puedan ser de mejor aprovechamiento, as tambin los

tratamientos trmicos que dichos materiales pueden recibir con el objeto de darles

una mayor durabilidad y mejor aplicaciones a la industria, otro aspecto que

trataremos ser los aceros y como su uso y aplicaciones a lo largo del tiempo ha

evolucionado y mejorado, algo que no podra faltar son los enlaces qumicos y

como conocerlos nos da ideas sobre el uso y aplicacin de los materiales,

anexaremos tambin un pequeo laboratorio de mquinas que su uso es las

famosas pruebas de tensin, dureza, fatiga e impacto, las cuales nos permiten

checar la calidad de los materiales de una manera cualitativa y cuantitativa

veremos la grfica de Hierro Carburo de Hierro, la cual es usada en los procesos

de fundicin del acero, dicha grafica es de singular uso, ya que en ella se pueden

observar todos los procesos de fundicin del acero y de cmo este se trabaja,agregaremos tambin algunas microfotografas de las estructuras de la austenita,

ferrita y otras, en ellas se puede observar los granos y tambin que distingue a

una de la otra, es decir la micro estructura de los aceros, a lo largo de este curso

se podrn ver muchos conceptos que en su totalidad nos permiten asimilar como

la industria de los materiales ha progresado y que aun los ingenieros hoy en da

PROCESOS INDUSTRIALES I
http://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtmlhttp://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/Historia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/evolucion-sociedades/evolucion-sociedades.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/plasti/plasti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/romandos/romandos.shtml#PRUEBAShttp://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/metalprehis/metalprehis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtmlhttp://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/Historia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/evolucion-sociedades/evolucion-sociedades.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/plasti/plasti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/romandos/romandos.shtml#PRUEBAShttp://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/metalprehis/metalprehis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE


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trabajan con el nico fin de descubrir nuevos materiales y reinventar los ya

conocidos con el fin de mejorar la economa y poder aprovechar de manera ptima

los recursos que se tienen a la mano, a lo largo de las ultimas dcadas este ha

sido el quehacer de la industria, no tan solo en los materiales sino en todas susramas, la evolucin de la industria y los nuevos tiempos traen mayores

necesidades y es responsabilidad nuestra la optimizacin de los procesos

industriales. Todas las industrias hoy buscan mejorar los proceso y poder reusar

las mermas, todo como una cultura de reciclaje y mejora de la industria, la

economa y el bienestar de la comunidad en conjunto; este trabajo tratara de

darnos esas ideas para ser ms conscientes y adems para mejorar nuestro

conocimiento de la ciencia y la tecnologa de los materiales, debido a que nopodemos quedarnos ausentes de los cambios que en nuestra industria se generan

momento a momento, es de gran importancia el conocimiento de dichas

tecnologas, aunque estas no estn presentes en nuestra vida de manera

constante; esperamos que este material sea de provecho y utilidad para de uno u

otro modo mejorar nuestra cultura de la industria y del uso adecuado y consiente

de la materia prima, que de uno u otro modo debemos de ser cuidadosos en el

uso que pretendamos darle a este recurso, los cambios da con da son

irremediables y somos vctimas de ellos y tenemos que caminar de la mano y a la

par con ellos para poder sobrevivir econmicamente, como economa nacional y

como una economa individual, vera en este trabajo cada uno de los conceptos

bsicos que ayudan a saber y conocer ms de los materiales, ojala a medida que

lo lea pueda disfrutar de l y hacer un uso correcto, el material es introductorio y

no pretende ser un estudio detallado de los conceptos. Antes bien proporciona

ideas y conceptos claros de esta ciencia y tecnologa de los materiales, para el

aprendiz nuevo y deseoso de buscar.

HISTORIA DE LOS MATERIALES Y SU CLASIFICACIN

Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto

.Desde el comienzo de la civilizacin , los materiales junto con la energa han sido

utilizados porel hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos estn

http://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos33/responsabilidad/responsabilidad.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/induemp/induemp.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/quentend/quentend.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos11/recibas/recibas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos910/comunidades-de-hombres/comunidades-de-hombres.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/epistemologia2/epistemologia2.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/ciencia-y-tecnologia/ciencia-y-tecnologia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/costo/costo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/costosbanc/costosbanc.shtml#MATERhttp://www.monografias.com/trabajos10/fciencia/fciencia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos33/responsabilidad/responsabilidad.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/induemp/induemp.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/quentend/quentend.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos11/recibas/recibas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos910/comunidades-de-hombres/comunidades-de-hombres.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/epistemologia2/epistemologia2.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/ciencia-y-tecnologia/ciencia-y-tecnologia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/costo/costo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/costosbanc/costosbanc.shtml#MATERhttp://www.monografias.com/trabajos10/fciencia/fciencia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml


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fabricados a base de materiales , estos se encuentran en cualquier parte alrededor

nuestro .Los ms comnmente encontrados son madera , hormign , ladrillo ,

acero , plstico , vidrio , caucho , aluminio , cobre y papel . Existen muchos ms

tipos de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta deello. Debido al progreso de los

programas de investigacin y desarrollo , se estn creando continuamente nuevos

materiales.

La produccin de nuevos materiales y el procesado de estos hasta convertirlos en

productos acabados, constituyen una parte importante de nuestra economa

actual. Los ingenieros disean la mayora de los productos facturados y los

procesos necesarios para su fabricacin. Puesto que la produccin necesitamateriales, los ingenieros deben conocer de la estructura interna y propiedad de

los materiales, de modo que sean capaces de seleccionar el ms adecuado para

cada aplicacin y tambin capaces de desarrollar los mejores mtodos de

procesado.

Los ingenieros especializados en investigacin trabajan para crear nuevos

materiales o para modificar las propiedades de los ya existentes. Los ingenieros

de diseo usan los materiales ya existentes, los modificados o los nuevos para

disear o crear nuevos productos y sistemas . Algunas veces el problema surge

de modo inverso: los ingenieros de diseo tienen dificultades en un diseo y

requieren que sea creado un nuevo material por parte de los cientficos

investigadores e ingenieros.

La bsqueda de nuevos materiales progresa continuamente. Por ejemplo los

ingenieros mecnicos buscan materiales para altas temperaturas, de modo que

los motores de reaccin puedan funcionar ms eficientemente. Los ingenieros

elctricos procuran encontrar nuevos materiales para conseguir que los

dispositivos electrnicos puedan operar a mayores velocidades y temperaturas.

TIPOS DE MATERIALES

http://www.monografias.com/trabajos15/transformacion-madera/transformacion-madera.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/plasti/plasti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/vidrio/vidrio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/caucho-sbr/caucho-sbr.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#ALUMINhttp://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBREhttp://www.monografias.com/Computacion/Programacion/http://www.monografias.com/trabajos11/norma/norma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/resumen-economia/resumen-economia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transformacion-madera/transformacion-madera.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/plasti/plasti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/vidrio/vidrio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/caucho-sbr/caucho-sbr.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#ALUMINhttp://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBREhttp://www.monografias.com/Computacion/Programacion/http://www.monografias.com/trabajos11/norma/norma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/resumen-economia/resumen-economia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtml


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Por conveniencia la mayora de los materiales de la ingeniera estn divididos en

tres grupos principales materiales metlicos, polimricos, y cermicos

MATERIALES METALICOS

Estos materiales son sustancias inorgnicas que estn compuestas de uno o ms

elementos metlicos, pudiendo contener tambin algunos elementos no metlicos,

ejemplo de elementos metlicos son hierro cobre, aluminio, nquel y titanio

mientras que como elementos no metlicos podramos mencionar al carbono.

Los materiales de cermica , como los ladrillos , el vidrio la loza , los ailantos y los

abrasivos , tienen escasas conductividad tanto elctrica como trmica y aunque

pueden tener buena resistencia y dureza son deficientes en ductilidad ,

confortabilidad y resistencia al impacto..

Polmeros , en estos se incluyen el caucho (el hule), los plsticos y muchos tipos

de adhesivos. Se producen creando grandes estructuras moleculares a partir de

molculas orgnicas obtenidas del petrleo o productos agrcolas.

Fases componentes de un slido desde su estructura intermolecular

Una sustancia pura como el agua puede existir en las fases slido, lquido y gas,

dependiendo de las condiciones de temperatura y presin. Un ejemplo familiar

para todos de dos fases de una sustancia pura en equilibrio es un vaso de agua

con cubos de hielo. En este caso el agua, slida y liquida, da lugar a dos fases

distintas separadas por una fase limite, la superficie de los cubos de hielo. Durante

la ebullicin del agua, el agua lquida y el agua vapor son dos fases en equilibrio.

Una representacin de las fases acuosas que existen bajo diferentes condiciones

de presin y temperatura se muestra en la

En el diagrama de fases presin-temperatura (PT} del agua existe un punto triple a

baja presin (4579 torr) y baja temperatura (0,0098 0C) donde las fases slida,liquida y gaseosa coexisten. Las fases liquidan y gaseosa existen a lo largo de la

lnea de vaporizacin y las fases lquida y slida a lo largo de la lnea de

congelacin, como se muestra en la Figura 8.1. Estas lneas son lneas de

equilibrio entre dos fases.

El diagrama de fases en equilibrio (PT) se puede construir tambin para otras

http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#carhttp://www.monografias.com/trabajos14/ladrillocolomb/ladrillocolomb.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/polim/polim.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/flujograma/flujograma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#carhttp://www.monografias.com/trabajos14/ladrillocolomb/ladrillocolomb.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/polim/polim.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/tomadecisiones/tomadecisiones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/flujograma/flujograma.shtml


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sustancias puras. Por ejemplo, el diagrama de fases de equilibrio PT del hierro

puro se muestra en la Figura 8.2. Una diferencia fundamental de este diagrama de

fases es que tiene tres fases slidas distintas y separadas: Fe alfa (~, Fe gamma

(y) y Fe delta (~).El hierro ~ y


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fabricar acero calentando hierro forjado y carbn vegetal en recipientes de arcilla

durante varios das, con lo que el hierro absorba suficiente carbono para

convertirse en acero.

Despus del siglo XIV se aument el tamao de los hornos utilizados para la

fundicin y se increment el tiro para forzar el paso de los gases de combustin

por la carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamao el

mineral de hierro de la parte superior del horno se reduca a hierro metlico y a

continuacin absorba ms carbono como resultado de los gases que lo

atravesaban. El producto de estos hornos era el llamado arrabio, una aleacin que

funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se

refinaba despus para fabricar acero. La produccin moderna de arrabio empleaaltos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. El

proceso de refinado del arrabio para la produccin de acero mediante chorros de

aire se debe al inventor britnico Henry Bessemer, que en 1855 desarroll el

horno o convertidor que lleva su nombre. Desde la dcada de 1960 funcionan

varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de

chatarra.

Las aleaciones de hierro y carbono -aceros y fundiciones- son las aleaciones

metlicas ms importantes de la civilizacin actual. Por su volumen, la produccin

de fundicin y de acero supera en ms de diez veces la produccin de todos los

dems metales juntos. Corrientemente se da el nombre de acero y fundicin, a las

aleaciones hierro - carbono (si tienen ms del 2% de C son fundiciones y si tienen

menos del 2% de C son aceros). El hierro forma soluciones con muchos

elementos: con los metales, soluciones por sustitucin, con el carbono, nitrgeno e

hidrgeno, soluciones por insercin.

La solubilidad del carbono en el hierro depende de la forma cristalogrfica en que

se encuentra el hierro. La solubilidad del carbono en el hierro ( cbica de cuerpo

centrado) es menor que el 0,02% y en el hierro (cbica da caras centradas) es

hasta el 2%.

Se distinguen tres grupos de aceros al carbono: eutectoides, que contienen cerca

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/soluciones/soluciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/soluciones/soluciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtml


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de un 0,8% de C, cuya estructura est constituida nicamente por perlita:

Hipoeutectoides, que contienen menos del 0,8% de C, con estructura formada por

ferrita y perlita; e Hipereutectoides, que contienen del 0,8 al 2% de C y cuya

estructura consta de perlita y cementita.

MICROESTRUCTURAS DE LOS ACEROS

Los constituyentes metlicos que pueden presentarse en los aceros al carbono

son: ferrita, cementita, perlita, sorbita, troostita, martensita, bainita, y rara vez

austenita, aunque nunca como nico constituyente. Tambin pueden estar

presentes constituyentes no metlicos como xidos, silicatos, sulfuros y

aluminatos.

El anlisis de las microestructuras de los aceros al carbono recocidos y

fundiciones blancas deben realizarse en base al diagrama metaestable Hierro-

carburo de hierro o Cementita.

DIAGRAMA Fe - C

Las microestructuras que presenta el diagrama de equilibrio para los aceros al

carbono son:

FERRITA

Es una solucin slida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura

ambiente es del orden de 0.008% de carbono, por esto se considera como hierro

puro, la mxima solubilidad de carbono en el hierro alfa es de 0,02% a 723 C.

Microestructura del acero al carbono, cristales blancos de ferrita

La ferrita es la fase ms blanda y dctil de los aceros, cristaliza en la red cbica

centrada en el cuerpo, tiene una dureza de 90 Brinell y una resistencia a la

traccin de 28 kg/mm2, llegando hasta un alargamiento del 40%. La ferrita se

observa al microscopio como granos poligonales claros.

En los accesos, la ferrita puede aparecer como cristales mezclados con los de

perlita, en los aceros de menos de 0.6%C, figura 6; formando una red o malla que

limita los granos de perlita, en los aceros de 0.6 a 0.85%C en forma de agujas o

bandas circulares orientados en la direccin de los planos cristalogrficos de la

http://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/micro/micro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/micro/micro.shtml


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austenita como en los aceros en bruto de colada o en aceros que han sido

sobrecalentados. Este tipo de estructura se denomina Widmanstatten.

La ferrita tambin aparece como elemento eutectoide de la perlita formando

lminas paralelas separadas por otras lminas de cementita, en la estructuraglobular de los aceros de herramientas aparece formando la matriz que rodea los

glbulos de cementita, figura 9, en los aceros hipoeutectoides templados, puede

aparecer mezclada con la martensita cuando el temple no ha sido bien efectuado.

CEMENTITA

Es el carburo de hierro de frmula Fe3C, contiene 6.67 %C y 93.33 % de hierro,

es el microconstituyente ms duro y frgil de los aceros al carbono, alcanzando

una dureza Brinell de 700 (68 Rc) y cristaliza en la red ortormbica.

Microestructura del acero 1%C, red blanca de dementita

En las probetas atacadas con cidos se observa de un blanco brillante y aparece

como cementita primaria o proeutctica en los aceros con ms de 0.9%C

formando una red que envuelve los granos de perlita, formando parte de la perlita

como lminas paralelas separadas por otras lminas de ferrita, se presenta en

forma de glbulos o granos dispersos en una matriz de ferrita, cuando los aceros

de alto carbono se han sometido a un recocido de globulizacin, en los aceros

hipoeutectoides que no han sido bien templados.

PERLITA

Es el microconstituyente eutectoide formado por capas alternadas de ferrita y

cementita, compuesta por el 88 % de ferrita y 12 % de cementita, contiene el 0.8

%C. Tiene una dureza de 250 Brinell, resistencia a la traccin de 80 kg/mm2 y un

alargamiento del 15%; el nombre de perlita se debe a las irisaciones que adquiere

al iluminarla, parecidas a las perlas. La perlita aparece en general en el

enfriamiento lento de la austenita y por la transformacin isotrmica de la austenita

en el rango de 650 a 723C.

Microestructura del acero al carbono, cristales oscuros de perlita

Si el enfriamiento es rpido (100-200C/seg.), la estructura es poco definida y se

http://www.monografias.com/trabajos11/contrest/contrest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/macroecon/macroecon.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/aciba/aciba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/contrest/contrest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/macroecon/macroecon.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/aciba/aciba.shtml


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denomina Sorbita, si la perlita laminar se somete a un recocido a temperatura

prxima a 723C, la cementita adopta la forma de glbulos incrustados en la masa

de ferrita, denominndose perlita globular.

AUSTENITA

Es el constituyente ms denso de los aceros y est formado por una solucin

slida por insercin de carbono en hierro gamma. La cantidad de carbono disuelto,

vara de 0.8 al 2 % C que es la mxima solubilidad a la temperatura de 1130 C.

La austenita no es estable a la temperatura ambiente pero existen algunos aceros

al cromo-nquel denominados austenticos cuya estructura es austenita a

temperatura ambiente.

La austenita est formada por cristales cbicos centrados en las caras, con unadureza de 300 Brinell, una resistencia a la traccin de 100 kg/mm2 y un

alargamiento del 30 %, no es magntica.

MICROESTRUCTURA DE LA AUSTENITA

La austenita no puede atarcarse con nital, se disuelve con agua regia en glicerina

apareciendo como granos poligonales frecuentemente maclados, puede aparecer

junto con la martensita en los aceros templados.

MARTENSITA

Es el constituyente de los aceros templados, est conformado por una solucin

slida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita y se obtiene por

enfriamiento rpido de los aceros desde su estado austentico a altas

temperaturas.

El contenido de carbono suele variar desde muy poco carbono hasta el 1% de

carbono, sus propiedades fsicas varan con su contenido en carbono hasta un

mximo de 0.7 %C.



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MICROESTRUCTURA DE LA MARTENSITA

La martensita tiene una dureza de 50 a 68 Rc, resistencia a la traccin de 170 a

250 kg/mm2 y un alargamiento del 0.5 al 2.5 %, muy frgil y presenta un aspecto

acicular formando grupos en zigzag con ngulos de 60 grados.Los aceros templados suelen quedar demasiado duros y frgiles, inconveniente

que se corrige por medio del revenido que consiste en calentar el acero a una

temperatura inferior a la crtica inferior (727C), dependiendo de la dureza que se

desee obtener, enfrindolo luego al aire o en cualquier medio.

TROOSTITA

Es un agregado muy fino de cementita y ferrita, se produce por un enfriamiento de

la austenita con una velocidad de enfriamiento ligeramente inferior a la crtica detemple o por transformacin isotrmica de la austenita en el rango de temperatura

de 500 a 6000C, o por revenido a 4000C.

Sus propiedades fsicas son intermedias entre la martensita y la sorbita, tiene una

dureza de 400 a 500 Brinell, una resistencia a la traccin de 140 a 175 kg/mm2 y

un alargamiento del 5 al 10%. Es un constituyente nodular oscuro con estructura

radial apreciable a unos 1000X y aparece generalmente acompaando a la

martensita y a la austenita

SORBITA

Es tambin un agregado fino de cementita y ferrita. Se obtiene por enfriamiento de

la austenita con una velocidad de enfriamiento bastante inferior a la crtica de

temple o por transformacin isotrmica de la austenita en la zona de 600 a 650%,

o por revenido a la temperatura de 600%. Su dureza es de 250 a 400 Brinell, su

resistencia a la traccin es de 88 a 140 kg/mm2 ,con un alargamiento del 10 al

20%.

Con pocos aumentos aparece en forma muy difusa como manchas, pero con

1000X toma la forma de ndulos blancos muy finos sobre fondo oscuro, figura 16;

de hecho tanto la troostita como la sorbita pueden considerarse como perlita de

grano muy fino.

http://www.monografias.com/trabajos901/praxis-critica-tesis-doctoral-marx/praxis-critica-tesis-doctoral-marx.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos901/praxis-critica-tesis-doctoral-marx/praxis-critica-tesis-doctoral-marx.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO


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BAINITA

Es el constituyente que se obtiene en la transformacin isotrmica de la austenita

cuando la temperatura del bao de enfriamiento es de 250 a 500C. Se diferencian

dos tipos de estructuras: la bainita superior de aspecto arborescente formada a500-580C, compuesta por una matriz ferrtica conteniendo carburos. Bainita

inferior, formada a 250-4000C tiene un aspecto acicular similar a la martensita y

constituida por agujas alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de

carburos.

La bainita tiene una dureza variable de 40 a 60 Rc comprendida entre las

correspondientes a la perlita y a la martensita.

Los constituyentes que pueden presentarse en los aceros aleados son los mismosde los aceros al carbono, aunque la austenita puede ser nico contituyente y

adems pueden aparecer otros carburos simples y dobles o complejos.

La determinacin del tamao de grano austentico o ferrtico, puede hacerse por la

norma ASTM o por comparacin de la microfotografas de la probeta a 100X, con

las retculas patrn numeradas desde el 1 para el grano ms grueso hasta el 8

para el grano ms fino.

En el sistema ASTM el grosor del grano austenitico se indica con un nmero

convencional n, de acuerdo con la formula:

logG=(n-1)log2

Donde G es el nmero de granos por pulgada cuadrada sobre una imagen

obtenida a 100 aumentos; este mtodo se aplica a metales que han recristalizado

completamente, n es el nmero de tamao de grano de uno a ocho.

Forma, tamao y distribucin de los cristales o granos en la microestructura del

acero para comparacin a 100X

Cualquier proceso de produccin de acero a partir del Arrabio consiste en quemar

el exceso de carbono y otras impurezas presentes en el hierro.

Una dificultad para la fabricacin del acero es su elevado punto de fusin, 1.400C

aproximadamente, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales.

Para superar esta dificultad, se han desarrollado 3 importantes tipos de hornos

http://www.monografias.com/trabajos7/imco/imco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/modelo-acuerdo-fusion/modelo-acuerdo-fusion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/imco/imco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/modelo-acuerdo-fusion/modelo-acuerdo-fusion.shtml


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para el refinamiento del Acero, en cada uno de estos procesos el oxgeno se

combina con las impurezas y el carbono en el metal fundido. El oxgeno puede

introducirse directamente mediante presin dentro o sobre la carga a travs del

oxgeno en el aire, o en forma de xidos de hierro o herrumbre en la chatarra. Estooxidar algunas impurezas, las que se perdern como gases, mientras otras

impurezas reaccionarn con la piedra caliza fundida para formar una escoria que

ser colada posteriormente.

ESFUERZOS

INTRODUCCIN:

En esta exposicin se hablara de algunos conceptos bsicos previos al tema deEsfuerzos Combinados. En esta primera parte se hablara de los siguientes

conceptos:

Esfuerzo: caracteriza la intensidad de las fuerzas que causan el estiramiento,

aplastamiento o torsin, generalmente con base en una "fuerza por unidad de

rea".

Deformacin: describe el cambiode forma resultante.

Ley de Hooke: La deformacin es proporcional a la fuerza aplicada, y se calcula:

Esfuerzo / Deformacin = Mdulo de Elasticidad

Tensin: Cuando sobre un elemento acta una fuerza externa perpendicular a su

seccin transversal, el efecto que produce es un alargamiento longitudinal al que

se le asocia una disminucin en la seccin transversal.

Esfuerzo de tensin: en la seccin transversal como el cociente de la fuerza

(perpendicular) y el rea de la seccin:

Esfuerzo de tensin = F / A.

Deformacin por tensin: El cambio fraccionario de la longitud (estiramiento) de

un cuerpo sometido a esfuerzo de tensin.

http://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/expo/expo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos55/investigacion-sobre-torsion/investigacion-sobre-torsion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos55/investigacion-sobre-torsion/investigacion-sobre-torsion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/expo/expo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos55/investigacion-sobre-torsion/investigacion-sobre-torsion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtml


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Teora y procedimiento

Existen varios caos prcticos que implican esfuerzos combinados que se pueden

resolver sin recurrir a los procedimientosms rigurosos y tardados.

Procedimiento.

Dibujardiagrama y calcular la magnitud de las fuerzas.

Calcular esfuerzos.

Por medio de los esfuerzos flexionantes, determinar los momentos

flexionantes causado por estos esfuerzos.

Para las zonas sometidas a momentos flexionantes mximo, calcular el

esfuerzo flexionante por medio de = M/S. El momento ser la fibra msalejada . Calcular todos estos.

Suponer por medio de la superposicin los combinados teniendo en

cuenta su sentido.

comb= + F/A + M/S

Distribucin de esfuerzos.

http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/flujograma/flujograma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/flujograma/flujograma.shtml


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Estado de esfuerzos: Punto para fines de anlisis mecnicos, se considera un

cubo (el cuadrado), esta representando el esfuerzo al que se somete en forma

tridimensional, en el plano un cuadrado .

http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIThttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIT


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Distribucin de esfuerzos.

Estado esfuerzos



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Esfuerzo de flexin

Distribucin de esfuerzo normal por flexin

Estado de esfuerzos.

Esfuerzo cortante por flexin.



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Estado de esfuerzos.

Ejemplos

Estado de esfuerzos de una flecha.



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Diagrama de estados de esfuerzos



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ECUACIN PARA DETERMINAR ESFUERZOS EN CUALQUIER

DIRECCIN.

En general cuando hablamos de un esfuerzo combinado se refiere a los casos en

que 2 o ms tipos de esfuerzos actan en un punto dado al mismo tiempo. Los

esfuerzos pueden ser nomrales (tensin o compresin) o esfuerzos cortantes.

Elemento sometido a esfuerzo completo.

http://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtml


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Esfuerzo normal en la direccin de u (u)

u= (x + y) + cos 2 -xysen

Esfuerzo cortante que acta en la cara del elemento

uv= - (x - y) sen - xycos

= tan-1 [-xy / (x - y)]

ngulo que localice el esfuerzo principal mximo o sea

u = max = 1



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ngulo que localice el esfuerzo cortante mximo uv= max

= tan-1 [ (x - y) / xy]

Ejemplo

Para el estado de esfuerzos mostrado (cuadro elemental) .Calcular los esfuerzos

principales, esfuerzo cortante mximo y direcciones de los mismos, muestre los

resultados en cuadros elementales respectivos.

I Cuadro elemental

II Aplicar las frmulas

III Obtencin de direccin de esfuerzos.

http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml


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b) Verificacin de la direccin 2

u = (x+y) + (x-y)cos 2 - xysen2

u = (400-300) + [400-(-300)]cos 29.74 - 200sen29.74

y = 50+350(0.8)+99.08=453.83

= 29.74/2 = 14.87

1= 453.11

c) 1= 353.11 MPa = 2= 90-14.87= 75.13

22= 151

|1| +|2| =90

1+2 = x+y

453.11 + (-353.11) = 400 + (-300)

100=100

d) = tan-1 [ (x+y) / xy]=

2= tan-1[ (x+y) / 2xy]= tan-1 [ 400 (-300) / 2(-200)]

21= 60.25 1= 30.127

a. uv = [400-(300)] sen 60.25- 200cos60.25

uv = (-303.86) + (-99.01) = -403.11MPa



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b. uv = (x-y) sen21- xycos

c. = -403.11

1= 30.127

211= 30.127 + 90 = 120.12

|2| +|21| + |21| +|22| = 29 + 151+ 60.25+120.12= 360.37

a.

b. Esfuerzos principales

c. Esfuerzo cortante mximo

d. Esfuerzo promedio



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prom= x+y/2 = (400-300)/2 = 50MPa

MTODO GRFICO PARA LA OBTENCIN DE ESFUERZOS.

Pasos para el crculo de Mohr

Obtener las coordenadas de los puntos "x" y "y"

x(x,xy) Dependiendo si estn en tensin o compresin

y(y,yx)

Trazar los ejes eje horizontal y eje vertical ubicados estratgicamente. Localizar los puntos "x" y "y" en el plano eligiendo una escala adecuada.

Unir los puntos "x" y "y" con una lnea recta.

Trazar el crculo de Mohr con un comps haciendo centro en el punto de

interseccin del eje con la lnea que une los punto "x" y "y"

Localizar todos los punto localizados en la figura obtener sus valores

grficamente.

Ejemplo

http://www.monografias.com/trabajos6/dige/dige.shtml#evohttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/dige/dige.shtml#evohttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml


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Calcular por el mtodo grfico

MTODO SEMIGRFICO DE OBTENCIN DE ESFUERZOS.

Pasos para resolver un problema.

Obtener las coordenadas de los puntos "x" y "y"

x(x,xy) = x ( , )

y(y,yx) = y ( , )

Trazar el crculo de Mohr.

-Trazar ejes y ubicando adecuadamente el eje ya que el esfuerzo conviene

colocarlo a la mitad.

-Escogiendo una escala adecuada ubicar los puntos "x" y "y"

-Unir los puntos

-Trazar el crculo haciendo crculo en la interseccin. Localizar los puntos y zonas

de inters.

Calcular los esfuerzos 1,2. max

http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/tain/tain.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/tain/tain.shtml


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o Por medio del tringulo originado en el crculo de Mohr cuya

hipotenusa es el eje x

Caso especial de esfuerzos en el mismo cuadrante

Pasos para resolverlos

Obtenerx , y, xy

Establecer los puntos x( , ) y( , ) Trazar el cruclo de Mohr

Ubicando los ejes y

Ubicar puntos "x" y "y"

Trazar la lnea que los une

Trazar el crculo C1 y ubicar 1 2 donde 1 ser ms positivo y 2 ms

negativo

Trazar C2 haciendo centro en las coordenadas (2/2 1/ 2 ) (2 /2, 0) siel C1 si el queda en la parte positiva del eje (-2 /2, 0) si el C1 queda en la

parte negativa del eje

Trazar C3 haciendo centro en



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(1/2, 0), si el C1 queda en la parte positiva del eje

(3/2, 0), si el C1 queda en la parte negativa del eje

Ubicar los puntos principales Calcular esfuerzos

Resolviendo el tringulo

Clculo de esfuerzos

__ _

1 = OC1 + C1x

__ _

2 = OC1 - C1x

3 = 0

max = 1 /2

max = (1 2 )/2

Ejemplo






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Calcular por el mtodo grfico

CASO ESPECIAL DE ESFUERZOS COMBINADOS.

Teora

La primera combinacin a considerar es la flexin con tensin o compresin

directa. En cualquierproblemas de esfuerzo combinado conviene visualizar la

distribucin del esfuerzo producido por diversos componentes del patrn del

esfuerzo total.

Ejemplos

Se utiliza un tubo de acero cedula 40 de 2 in como soporte de un tablero de

baloncesto como se muestra en la figura. Esta firmemente afianzado en el suelo.

Calcule el esfuerzo que se desarrollara en el tubo si un jugador de 230lb se

cuelga de la base de la canasta.

http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANThttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/trabajos34/ensenar-baloncesto/ensenar-baloncesto.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/elsu/elsu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANThttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/trabajos34/ensenar-baloncesto/ensenar-baloncesto.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/elsu/elsu.shtml


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MODULO DE ELASTICIDAD

El mdulo de elasticidad, tambin denominado mdulo de Young, es un

parmetro que se obtiene empricamente a partir de un ensayo denominado

ensayo a traccin.

En caso de que tengamos un material elstico lineal e istropo, el mdulo

de Young calculado en el ensayo a traccin tambin resulta vlido para los casos

en que haya compresin.

El ensayo a traccin estudia el comportamiento de un material sometido a

un esfuerzo de traccin progresivamente creciente, ejercido por una maquinaapropiada, hasta conseguir la rotura. El ensayo se efecta sobre una probeta

normalizada, marcada con trazos de referencia, para poder determinar las

deformaciones en funcin de los esfuerzos. Los esfuerzos se definen como:



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siendo P la carga aplicada sobre la probeta, con un rea transversal inicial A 0.

Mientras que las deformaciones las definimos como:

con , siendo l la longitud correspondiente a una carga determinada y l0

la longitud inicial (sin carga).

A partir de los ensayos de traccin se obtienen las curvas tensin

deformacin de los distintos materiales. En dichas curvas se representan los

valores obtenidos de los alargamientos frente a los esfuerzos aplicados. Las

curvas, en el caso de materiales dctiles, suelen tomar un aspecto similar a este:

Se distinguen cuatro zonas:

Zona 1: Deformacin Elstica

Zona 2: Fluencia



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Zona 3: Deformacin Plstica

Zona 4: Estriccin

En nuestro estudio sobre el mdulo elstico nos centraremos en la zona 1. En

esta zona, si se retirase la carga el material volvera a su longitud inicial. Adems

las tensiones son proporcionales a los alargamientos unitarios y esto se expresa

con una ecuacin analtica que constituye la ley de Hooke:

donde representa la tensin normal, las deformaciones unitarias y E el mdulo

de elasticidad.

Por tanto, podemos definir el mdulo de elasticidad como la pendiente de la curva

tensin-deformacin en la zona elstica (zona 1). Es, por tanto, una medida de la

rigidez del material, esto es su resistencia a la deformacin elstica. El modulo de

Young es diferente para cada material. En esta tabla se recogen los valores de los

materiales de mayor utilizacin:

Material E(GPa)Cuarzo 310

Acero

inoxidable200

Cobre 110-120Bronce 110Latn 105

Aluminio 70

Granito 50Hormign 25-30

Madera 11-14



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VARIACIONES EN EL MDULO DE ELASTICIDAD

TEMPERATURA:

El mdulo de elasticidad decrece al incrementarse la temperatura, ya que la

expansin trmica reduce el valor de (F: fuerza aplicada al material; a: rea

transversal del material), haciendo disminuir por tanto el mdulo de elasticidad.

En la siguiente grfica se puede ver este efecto en cuatro metales

comunes, hierro, cobre, aluminio y magnesio:

DIRECCIN CRISTALOGRFICA:

Los mdulos elsticos no son isotrpicos dentro de los materiales, es decir,

varan con la orientacin cristalogrfica. Esto es debido a la relacin entre el

mdulo elstico y la energa de enlace. As tenemos:



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Metal Pb - FCC 27.6 6.9

Al - FCC 75.9 62.1Au - FCC 110 41.1

Fe - BCC 283 130

TRATAMIENTO TRMICO:

El mdulo elstico tambin vara, aunque en menor medida, con el tratamiento

trmico aplicado en porcentajes que oscilan entre un 1 a 6 % respecto de los

valores originales. As para un acero de alto contenido en carbono el mdulo

de Young del material recocido es de 210 GPa mientras que para el mismo

material endurecido es de 201 GPa.

En el caso de que la curva tensin deformacin no presente un tramo

rectilneo, ya no se puede calcular el mdulo de elasticidad del modo que hemos

explicado. Este es el caso de materiales como las fundiciones grises, en los que el

porcentaje de elongacin es pequeo y la reduccin de rea es inapreciable.

Los mtodos usuales son determinar el mdulo relativo al 25% de la resistencia

tensil esperada o el mdulo tangente trazando una lnea tangente a algn valor

de esfuerzo dado.

MEDIDA DEL MODULO DE YOUNG

En esta experiencia simulada, se va a medir el mdulo de elasticidad de un hilo deun metro de longitud, de seccin circular cuyo radio en mm podemos modificar.

MDULO DE ELASTICIDAD



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Un hilo metlico sometido a un esfuerzo de traccin sufre una deformacin que

consiste en el aumento de longitud y en una contraccin de su seccin.

Supondremos que el aumento de longitud es el efecto dominante, sobre todo en

hilos largos y de pequea seccin. Estudiaremos el comportamiento elstico de

los hilos, aqul en el que existe una relacin de proporcionalidad entre la fuerza F

aplicada al hilo y el incremento DL de su longitud o bien, entre el esfuerzo F/S y la

deformacin unitaria DL/L0.

Donde S es la seccin del hilo S=p r2, y Y es una constante de proporcionalidad

caracterstica de cada material que se denomina mdulo de elasticidad o mdulo

de Young.

Metal Mdulo de Young, Y1010 N/m2

Cobre estirado en

fro

12.7

Cobre, fundicin 8.2

Cobre laminado 10.8

Aluminio 6.3-7.0Acero al carbono 19.5-20.5

Acero aleado 20.6

Acero, fundicin 17.0

Cinc laminado 8.2

Latn estirado en

fro

8.9-9.7

Latn naval

laminado

9.8

Bronce de aluminio 10.3

Titanio 11.6

Nquel 20.4



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Plata 8.27

Representando el esfuerzo en funcin de la deformacin unitaria para un metal

obtenemos una curva caracterstica semejante a la que se muestra en la figura.

Durante la primera parte de la curva, el esfuerzo es proporcional a la deformacin

unitaria, estamos en la regin elstica. Cuando se disminuye el esfuerzo, el

material vuelve a su longitud inicial. La lnea recta termina en un punto

denominado lmite elstico.

Si se sigue aumentando el esfuerzo la deformacin unitaria aumenta rpidamente,

pero al reducir el esfuerzo, el material no recobra su longitud inicial. La longitud

que corresponde a un esfuerzo nulo es ahora mayor que la inicial L0, y se dice

que el material ha adquirido una deformacin permanente.

El material se deforma hasta un mximo, denominado punto de ruptura. Entre el

lmite de la deformacin elstica y el punto de ruptura tiene lugar la deformacinplstica.

Si entre el lmite de la regin elstica y el punto de ruptura tiene lugar una gran

deformacin plstica el material se denomina dctil. Sin embargo, si la ruptura

ocurre poco despus del lmite elstico el material se denomina frgil.

La falta de coincidencia de las curvas de incremento y disminucin del esfuerzo se

denomina histresis elstica. Un comportamiento anlogo se encuentra en lassustancias magnticas.

Puede demostrarse que el rea encerrada por ambas curvas es proporcional a la

energa disipada en el interior del material elstico. La gran histresis elstica de

algunas gomas las hace especialmente apropiadas para absorber las vibraciones.



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MEDIDA DEL MDULO DE ELASTICIDAD

Al poner pesas sobre el extremo libre del hilo, el alambre se alarga y la polea gira

un ngulo igual a DL/r. Siendo r el radio de la polea.

Como el alargamiento DL es pequeo, se puede medir mediante una aguja

indicadora que marca sobre un sector circular cuyo radio es R=10r veces el radio

de la polea.

TEMPERATURA

1. La temperatura y su medicin

o La temperatura: es una magnitud que indica el grado de agitacin

de las molculas de una sustancia; se asocia con la energa cintica promedio

de las molculas.

o El concepto de temperatura es fundamental en el estudio del calor

que a su vez se relaciona con el ESTADO TERMICO . Existen diversos

estados trmicos, muy frios, tibios, caliente, muy caliente.

2. Equilibrio trmico

o En la definicin de calor, dice que el cuerpos transferir energa

hasta que estn a la misma temperatura. A esto se le llama equilibrio trmico.

o Dos sistemas en diferentes estados trmicos, aislados del

ambiente, puestos en contacto, alcanzan finalmente el estado de equilibrio

trmico entre ellos.

3. Temperatura

o Es la magnitud fsica que describe cuantitativamente el estado

trmico de los sistemas.



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o Cmo definir un instrumento que permita asignar, independiente

del observador, valores numricos a los distintos estados trmicos de los

cuerpos

o Se utiliza como instrumento el termmetro y la escala

termomtrica , que asocia valores distintos y nico a cada estado trmico.

4. Diferentes escalas de temperatura, las escalas termomtricas.

o Se han definido escalas de temperatura por diferentes criterios, las

escalas ms utilizadas son las de Celsius, la de Kelvin y Fahrenheit.

o

La escala ms usada es la Celsius, en donde se asigna el cero altemperatura que se congela el agua y el 100 a la T a la cual hierve el agua.

o El intervalo entre el punto de congelacin y ebullicin del agua, se

divide en 100 partes iguales, llamadas grados. La unidad se llama grado

Celsius o grado centgrado C.

5. Escala Fahrenheit y Kelvin

o La escala Fahrenheit es de uso comn en estados unidos, dondeel numero 32 es la temperatura de congelacin del agua y el numero 212 s la

temperatura de ebullicin del agua.

o Escala Kelvin: empleada como unidad oficial en el sistema

internacional de medida y es e uso cientfico. Sus grados son del mismo

tamao que los C, llamados K.

6. Escala Kelvin

o El nmero 0 se asignan a la temperatura ms baja posible: Cero

Absoluto. A esta temperatura las sustancias ya no tienen energa cintica que

ceder. Y este corresponde en la escala Celsius a -273C.

o Formula para pasar de C a K



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o T(K) = T(C) + 273,15

7. Actividad, conversin de escalas de temperatura. Sistema Temperatura (K)

Temperatura (C) Filamento de una ampolleta comn 2500 Record de la T ms

alta (Libia) 58 Record de la T ms baja (Antrtica) -89 T media del cuerpo

humano Cero absoluto 0,00 T media de la superficie de la tierra 15 T media del

universo 2,7 T media de la superficie de Venus 460

8. Temperatura y modelo cintico molecular de la materia.

o La materia se compone de muchas molculas, estas molculas

estn en constante movimiento, o sea, chocan unas contra otras.

o Los fenmenos trmicos tiene su origen en l estructura atmica de

la materia, en el caso del agua, debido a estos cambios en la estructura

de la molcula de agua, hay cambios de fase.

9. Slidos, Lquidos y gaseosos

o Slidos: Las partculas al estar muy juntas, oscilan en su posicin

de equilibrio.

o Lquidos: Su estructura interna es mas complicada que en los

slidos, porque las molculas tienen variados movimientos.

o Gases: Las partculas se encuentran tan alejadas que casi no

actan entre s. Estas molculas se mueven por si solas.

10. Dilatacin de la materia.

o Cuando la temperatura de una sustancia aumenta, sus molculasse agitan ms aprisa y normalmente tienden a separarse, esto da resultado a

la dilatacin trmica.



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o En general para presiones y cambios de temperatura comparables

los gases se expanden y se contraen muchos ms que los lquidos o los

slidos.

o En la construccin de puentes o de carreteras los ingenieros

calculan cuanto se puede dilatar la estructura a consecuencia de la dilatacin

del material y dejan pequeos espacios para evitar daos y grietas.

11. Resumen del contenido: La temperatura

o La temperatura es una magnitud que indica el grado de agitacin

de las molculas de una sustancia, se asocia con la energa cintica de las

molculas.

o Dos cuerpos estn en equilibrio entre si cuando tienen la misma

temperatura.

o El termmetro es un instrumento que permite medir la temperatura

de un cuerpo.

o Entre dos cuerpos en contacto cuyas temperaturas son diferentes,

se trasmite el calor desde el que tiene mayor temperatura al de menor

temperatura.

o La materia tiene a dilatarse cuando se calienta y a contraerse

cuando se enfra.

o El agua presenta un comportamiento poco comn, debido a a que

se contrae al subir T de 0C a 4C y su forma solidad el hielo es menos

denso que el estado liquido.

12. Contenido: Materiales, calor y energa.

13. calor



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14. El CALOR siempre fluye de los cuerpos de m s a los cuerpos de menos

TEMPERATURA. calor

15. La cantidad necesaria de CALOR para subir la temperatura de 1 gramo de

agua en 1C (de 14,5 a 15,5C, a presin atmosfrica). Una CALORA es.... calor

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN EL COMPORTAMIENTO

MECNICO DE LOS METALES

Los aspectos ms importantes en el comportamiento mecnico de los metales

son:

1. La ductilidad, que es la propiedad de soportar grandes deformacionesplsticas para producir piezas tiles,

2. La resistencia mecnica, que es responsable de que los metales soporten

grandes esfuerzos sin romperse.

Ambas propiedades son fuertemente dependientes de la temperatura a la cual se

realiza la prueba.

En general la resistencia disminuye y la ductilidad se incrementa al aumentar la

temperatura de prueba,

Al incrementarse la temperatura se produce generacin de nuevos sistemas de

deslizamiento y la operacin de otros mecanismos de deformacin como el

deslizamiento de bordes de grano a altas temperaturas, que disminuyen el

endurecimiento por deformacin. El esfuerzo de fluencia del Al-3.2%

Mg (estructura cbica centrada en las caras) disminuye ligeramente de -200 a

-100C, posteriormente muestra un rango de estabilidad hasta aproximadamente

150C y despus disminuye continuamente

Resistencia a la traccin, Temperatura, F hasta la temperatura de fusin. Laductilidad disminuye hasta un mnimo, despus se incrementa, justo antes del

punto de fusin presenta una prdida abrupta de ductilidad por la fusin local de

regiones con impurezas, generalmente lmites de grano, sto se conoce como .Hot

shortness. o .Fragilidad en caliente



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Por debajo de la temperatura ambiente, se observa una regin de muy baja

ductilidad, debido a la transicin dctil-frgil que se presenta de -250 a -150C

dependiendo de la composicin, tamao de grano y mtodo de prueba. De 150 a

300C la ductilidad cae por la .fragilidad en azul. o anclamiento de lasdislocaciones por tomos de carbn, nitrgeno, etc.; se observa una estructura

celular diferente que generalmente tiene muy alta densidad de dislocaciones

enmaraadas. Despus se incrementa la ductilidad con la temperatura pero,

cuando el hierro BCC se transforma a FCC, disminuye la ductilidad y se

incrementa la resistencia, debido a la falta de movilidad de los tomos de hierro al

formar la estructura FCC y a la disminucin del nmero de sistemas de

deslizamiento, de 48 (BCC) a 12 (FCC). Cuando el hierro FCC se transforma ahierro delta, se invierte la situacin y la ductilidad aumenta.

En los metales cbicos centrados en las caras las opiniones no son concordantes.

Dice que el esfuerzo de fluencia no es fuertemente dependiente de la temperatura

pero el coeficiente de endurecimiento por deformacin disminuye al aumentar la

temperatura. Esto resulta en un aplanamiento de la curva tensin-deformacin con

el incremento de temperatura y, entonces, la resistencia a la traccin es ms

dependiente de la temperatura que el esfuerzo de fluencia. Prcticamente todos

los metales y aleaciones muestran una regin de temperatura intermedia de

ductilidad mnima. Para las aleaciones base nquel, se presenta por debajo de la

temperatura de recristalizacin. Al aumentar la temperatura, despus de la

recristalizacin, se incrementa la ductilidad.

TEMPERATURA HOMLOGA

Para comparar las propiedades mecnicas de diferentes materiales a varias

temperaturas se utiliza la temperatura homloga, que relaciona la temperaturade prueba con la de fusin, ambas expresadas

en grados Kelvin.

Cuando se comparen los esfuerzos de fluencia de dos materiales a una

temperatura homloga equivalente, es recomendable corregir el efecto de la



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temperatura en el mdulo de Young comparando relaciones de lE en vez de

relaciones simples de esfuerzos de fluencia.

RANGOS DE TEMPERATURAS EN LA DEFORMACINNo existe una ecuacin del tipo: ep = f(o, T, t estructura). Sin embargo, es

posible describir cualitativamente el comportamiento de los metales de acuerdo a

los mecanismos de endurecimiento o ablandamiento que puedan actuar a

diferentes temperaturas. Se pueden definir los rangos de temperaturas en el

comportamiento mecnico como:

T. HOMLOGA CARACTERSTICASFragilidad a baja temperatura

Temperatura de transicin

Deformacin en fro

Temperatura de recristalizacin

Deformacin en tibio

Deformacin en caliente

FUSIN DEL METAL

Para el conformado de metales los rangos de deformacin interesantes son en fro

y caliente.

FRAGILIDAD A BAJA TEMPERATURA

Los metales con estructura cbica centrada en el cuerpo y hexagonal compacta

presentan casi siempre una transicin abrupta en su comportamiento mecnico.Por encima de un cierto rango de temperaturas son dctiles y frgiles a

temperaturas inferiores. Se presenta lo que se denomina temperatura de

transicin dctil-frgil. Esta temperatura oscila entre 0.1 y 0.2 TH. En la Fig. 2 se

muestra uno de los 2751 barcos Liberty (usados durante la segunda guerra

mundial) que se fractur estando anclado en un muelle.



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La transicin dctil frgil es marcada en los metales y aleaciones que presentan

un punto de fluencia agudo, sobre todo en aquellos en que el punto de fluencia

aumenta a medida que disminuye la temperatura.

En una aleacin dada, la temperatura de transicin suele variar con la velocidadde deformacin y con el tamao de grano. Si la pieza presenta un entalle, la

temperatura a la que se produce la transicin es mayor. Por eso los ensayos de

impacto utilizan probetas entalladas, para reproducir las peores condiciones de

servicio.

La transicin dctil-frgil no tiene importancia para el conformado de metales pero

si para aplicaciones estructurales, cuando las temperaturas de servicio estn por

debajo de la temperatura de transicin.

DEFORMACIN EN FRO

La deformacin en fro se produce cuando el material endurece progresivamente a

medida que aumenta la deformacin plstica, esto implica que no se presentan

fenmenos de recuperacin ni recristalizacin. El rango de trabajo en fro est

limitado entre las temperaturas de transicin dctilfrgil y de recristalizacin.

El concepto de deformacin en fro no est relacionado con la temperatura de

trabajado. Por ejemplo, el plomo funde a 326C (599K) y su temperatura de

recristalizacin es la ambiente o an inferior, segn la pureza del metal. Por otra

parte, el tungsteno funde a 3410C (3683 K) y recristaliza a 1100C. Por lo

anteior, el plomo se trabaja en caliente a temperatura ambiente mientras que el

tungsteno en fro a 8000C.

El trabajo en fro tiene los siguientes inconvenientes:

1. La resistencia que presenta el metal a ser deformado es, por lo comn, elevada

y aumenta durante el proceso debido al endurecimiento por deformacin.2. La ductilidad, en general, es reducida, por lo que no se pueden alcanzar

grandes deformaciones plsticas sin recurrir a recocidos intermedios.

Las ventajas que presenta la deformacin en fro son:

1. No se requiere energa para el calentamiento del metal,

2. No hay prdidas de material por oxidacin,



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3. Se obtienen buenas tolerancias dimensionales,

4. El acabado superficial de las piezas es excelente,

5. Se puede endurecer al metal por deformacin plstica para mejorar su

resistencia en servicio.En este tipo de deformacin se generan dislocaciones que interactan entre s y

con otras barreras (precipitados, bordes de grano, etc.) para producir

endurecimiento por deformacin. As, un metal recocido contiene de 106 a 108

dislocaciones por centmetro cuadrado, mientras que un metal sevemente

deformado 1012 (Dieter, [6]). Como las dislocaciones representan una distorsin

de la red cristalina, entonces el incremento en la densidad de dislocaciones

aumenta la energa de deformacin del metal (Reed-Hill, [7]). Este incremento enla densidad de dislocaciones produce un aumento en el esfuerzo requerido para

deformar al metal, lo cual se observa en la curva esfuerzo-deformacin obtenida

por una prueba tensil y generalmente se representa, con limitaciones, por la

ecuacin de Hollomon.

Durante la deformacin plstica el volumen permanece constante. Para producir el

alargamiento de un material en la deformacin en fro, los granos se deben alargar

en la direccin deseada y, correspondientemente, reducir en las direcciones

transversales; esto ocasiona un gran incremento en el rea de borde del grano.

DEFORMACIN EN CALIENTE

Se deforma en caliente un material cuando se produce recuperacin y

recristalizacin simultneamente con la deformacin. El rango de trabajado en

caliente est comprendido entre la temperatura de recristalizacin y la de fusin

del metal.

Como el metal no endurece durante el proceso, tampoco se fragiliza, por lo que laductilidad es prcticamente ilimitada. La elevada ductilidad y ausencia de

endurecimiento por deformacin se debe a que la temperatura permite una mayor

difusin de vacancias e intersticiales y al trepado de dislocaciones, lo que conduce

a la recristalizacin del metal.



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Los procesos de trabajado en caliente son muy comunes como operaciones

primarias o de desbaste.

LAS VENTAJAS DEL TRABAJADO EN CALIENTE SON:a) El metal presenta menor resistencia a la deformacin y, por ende, se requiere

menor potencia necesaria para deformar,

b) Una ductilidad prcticamente ilimitada en el metal,

c) Posibilidad de mejorar la estructura afinando el tamao de grano,

d) Homogeneizacin qumica.

Entre las desventajas estn:

a) Son necesarias instalaciones complementarias para el calentamiento de laspiezas,

b) Las altas temperaturas favorecen las reacciones del metal con el medio

ambiente, por lo que las

oxidaciones son importantes. Ello involucra la posibilidad de defectos superficiales

y prdidas de material. En los aceros estas prdidas oscilan entre el 2 y el 3%.

La mayor parte de las operaciones en caliente se efectan en una serie de

pasadas o etapas. En general, se mantiene la temperatura de trabajo en las

pasadas intermedias bastante por encima de la mnima a efecto de aprovechar la

menor resistencia ofrecida por los metales. Esto podra dar lugar a un crecimiento

de grano excesivo durante la recristalizacin, por lo que es prctica comn bajar la

temperatura de la ltima pasada hasta un valor tal que el crecimiento de grano sea

mnimo. Se recomiendan reducciones severas en este paso, con el mismo objeto

de obtener grano fino en la pieza.

QUEMADO

El rango de conformado en caliente est limitado por la temperatura de fusin delmetal. Esta temperatura puede ser diferente a la establecida en los diagramas de

fase debido a que las aleaciones comerciales son solidificadas en condiciones

industriales. Se pueden presentar las siguientes

CARACTERSTICAS:



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a) Segregacin en la solidificacin (coring), por lo que pueden haber zonas del

material cuya temperatura de fusin est por debajo de la establecida para la

composicin media. Puede haber en alguno casos, zonas con composicin

eutctica donde, segn el diagrama, no debiera haberlas.b) Presencia de impurezas de punto de fusin inferior al de la aleacin base.

Para evitar el quemado, normalmente se trabaja de 50a 100C por debajo de la

temperatura de solidus.

FRAGILIDAD EN CALIENTE

Muchos metales y aleaciones no pueden ser trabajados en caliente porque

presentan una marcada tendencia a agrietarse y romperse en este rango de

temperaturas. Este comportamiento se conoce como fragilidad en caliente. (hotshortness), tambin es importante en piezas fundidas porque puede producir

agrietamientos durante la solidificacin.

Las causas que producen fragilidad en caliente se pueden clasificar en:

a) Componentes estructurales de bajo punto de fusin (eutcticos) o impurezas

(Pb en aceros o latones) que funden a temperaturas cercanas a la de

recristalizacin del metal base.

b) Precipitacin de constituyentes duros y frgiles a partir de soluciones slidas.

Esto implica que las temperaturas en que aparecen estos precipitados no pueden

usarse para procesos de deformacin plstica.

En ambos casos interesa la morfologa de las fases fusibles o frgiles. Estas

pueden aparecer como partculas aisladas o como redes continuas en el borde de

grano. Esta disposicin esta gobernada por las tensiones superficiales entre las

partculas de segunda fase y la matriz, que determinan el ngulo de formacin de

partculas dispersas. Un ngulo de contacto nulo da lugar a una pelcula de

segunda fase que rodea completamente a los granos de la matriz.A continuacin se mencionan algunos ejemplos:

a) Las inclusiones de azufre en los aceros producen fragilidad en caliente por la

presencia de un eutctico de bajo punto de fusin formado por Fe - FeS. Para

evitarlo se agrega manganeso en una cantidad, por lo menos, cinco veces mayor

a la del azufre presente.



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b) Cantidades muy pequeas, comprendidas entre 0.01 y 0.001% de bismuto y de

plomo en cobre, producen fragilidad en caliente. El efecto del bismuto se corrige

con el agregado de oxgeno. Se forma as una inclusin inofensiva de xido.

c) Algunos aceros inoxidables, conteniendo hasta 0.2% C como impureza, puedenprecipitar un carburo complejo en un rango de temperaturas entre 550 y 800C.

d) En la laminacin de aleaciones fuertemente segregadas en una zona central se

puede producir un tipo de fracture caracterstica conocida como "efecto cocodrilo.

MATRICES

CONCEPTOS GENERALES

Si analizamos la evolucin de la humanidad basndonos en diferentes aspectos,

ya sean stos sociales, culturales tcnicos, podremos observar que dicha

evolucin siempre ha estado condicionada por el descubrimiento de nuevos

materiales.

Las edades de piedra, del cobre, del bronce, del hierro, constituyeron etapas en la

historia de la humanidad en las cuales el hombre, a travs del conocimiento y

manejo de nuevos materiales y tcnicas, supo desarrollar nuevas estructuraspolticas y sociales.

Al contrario de lo que se pudiera pensar, el concepto de material compuesto es tan

antiguo como la naturaleza misma. Un buen ejemplo de ello lo podemos observar

en la madera, la cual combina fibras de celulosa de estructura tubular con una

matriz de lignina.

Otro ejemplo de material compuesto confeccionado por el hombre en los inicios de

la civilizacin lo constituyen las chozas de adobe y paja, moradas que sentaron las

bases de las construcciones actuales.

El secreto de los materiales compuestos reside en la eleccin de un sistema de

matriz adecuado y su asociacin con fibras de refuerzo, obtenindose como

resultado un nuevo material con cualidades diferentes, que no son alcanzables por

cada uno de los materiales predecesores de manera aislada.



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El reto actual de los materiales compuestos, en cualquiera de sus variantes,

consiste en dar con las mejores asociaciones de fibra-matriz, para proporcionar

cada vez materiales con mejores prestaciones para el fin que son concebidos.

DEFINICIN DE MATERIAL COMPUESTO

Se define como material compuesto todo sistema o combinacin de materiales

constituido a partir de una unin (no qumica, insolubles entre s) de dos o ms

componentes, que da lugar a uno nuevo con propiedades caractersticas

especficas, no siendo estas nuevas propiedades ninguna de las anteriores.

Podemos identificar dos fases: una continua, constituida por la matriz, y otra fase

discontinua, denominada refuerzo. Los componentes de un material compuesto nodeben disolverse ni fusionarse completamente unos con otros. La identificacin de

los materiales y la de su interfase debe ser posible de distinguir por medios fsicos.

Las propiedades del nuevo material dependen, entonces, del tipo de interfase y de

las caractersticas de los componentes.

Materiales compuestos. Procesos de fabricacin de embarcaciones

TIPOS DE MATERIALES COMPUESTOSDe las diferentes clasificaciones que podemos hacer de los materiales

compuestos, quizs la ms importante sea la que se refiere a su matriz, y en la

cual podemos identificar tres grupos principales:

a) Materiales compuestos de matriz metlica

b) Materiales compuestos de matriz cermica

c) Materiales compuestos de matriz polimrica

Los materiales compuestos de matriz metlica han sido desarrollados

principalmente para componentes aeroespaciales y de motores de automocin.

Poseen alta resistencia y muy bajo peso. Se clasifican en tres grandes grupos, de

acuerdo con el tipo de refuerzo incorporado: reforzados con fibra continua,

reforzados con fibras discontinuas y reforzadas con partculas.



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As, encontramos como ejemplos de los materiales compuestos de matriz metlica

las aleaciones de aluminio con refuerzos de fibras de boro, aleaciones de aluminio

reforzados con partculas de almina y carburo de silicio, etc.

Los materiales compuestos de matriz cermica son ms recientes, y mejoran laspropiedades mecnicas como la resistencia y tenacidad de los materiales

cermicos tradicionales, especialmente en rangos de bajas temperaturas.

Tambin se clasifican de acuerdo con el tipo de refuerzo incorporado: reforzados

con fibras continuas, reforzados con fibras discontinuas y reforzadas con

partculas. Las principales fibras de refuerzo que se combinan con las matrices

cermicas son las de carburo de silicio y las de xido de aluminio, y en el caso de

fibras discontinuas y partculas se utilizan como refuerzo agujas cermicas decarburo de silicio.

En cuanto a los materiales compuestos de matriz polimrica, podemos definirlos

como materiales con buenas propiedades mecnicas, resistentes a la corrosin y

a los agentes qumicos, y que dadas sus particulares caractersticas, pueden ser

moldeados con absoluta libertada de formas. Son aquellos materiales en los

cuales la matriz est constituida por un polmero y el refuerzo es algn tipo de

fibra, ya sea sinttica o inorgnica.

Podemos destacar entre stos los materiales compuestos termoestables, con sus

principales grupos de matrices, las resinas polister, vinilster, epoxi, y fenlicas;

y, como materiales de refuerzo, las fibras de vidrio, las aramdicas (kevlar) y las de

carbono, tomando la forma de numerosos tipos de estructuras textiles simples o

combinadas.

Por ser los materiales compuestos de matriz polimrica, y fundamentalmente los

termoestables, los ms utilizados en la construccin de embarcaciones, les

dedicaremos este estudio.

EL CONCEPTO DE MATRIZ-REFUERZO

A diferencia de los materiales isotrpicos convencionales, los materiales

compuestos presentan una serie de diferencias destacables.



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MATERIALES COMPUESTOS (matrices)

DefinicinSe entiende por materiales compuestos aquellos formados por dos o ms

materiales distintos sin que se produzca reaccin qumica entre ellos.

En todo material compuesto se distinguen dos componentes:

- la MATRIZ, componente que se presenta en fase continua, actuando como

ligante

- el REFUERZO, en fase discontinua, que es el elemento resistente.

Ejemplos sencillos y conocidos por todos de materiales compuestos son el

hormign y los neumticos. Aqu, sin embargo, nos centraremos en el estudio de

los llamados MATERIALES COMPUESTOS AVANZADOS, que son los que se

utilizan para la fabricacin de elementos estructurales.

Clasificacin

Una primera clasificacin es la que analiza el tipo de matriz, distinguindose los

siguientes tipos:

- materiales compuestos de matriz METLICA o MMC (METAL MATRIX

COMPOSITES),

- materiales compuestos de matriz CERMICA o CMC (CERAMIC MATRIX

COMPOSITES),

- materiales compuestos de matrizde CARBON

- materiales compuestos de matriz ORGNICA o RP (REINFORCED PLASTICS)

y dentro de estos, son los ms utilizados:

- los CFRP (CABON FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales

compuestos de fibra de carbono con matriz orgnica,- los GFRP (GLASS FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales

compuestos de fibra de vidrio con matriz orgnica.

En lo que a los refuerzos se refiere, los hay de dos tipos:

- FIBRAS, elementos en forma de hilo en las que la relacin L/D > 100,

- CARGAS, el resto, utilizadas en elementos de poca responsabilidad estructural.



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Tal y como se han resaltado, los materiales compuestos ms utilizados son los de

matriz orgnica y refuerzos en forma de fibras. En los siguientes apartados se

analizan con ms detalle ambos tipos de componentes.MATRICES ORGNICAS

Antes de describir los distintos tipos de matrices orgnicas, conviene repasar

cuales son las funciones que debe cumplir la matriz. Estas son:

- Dar estabilidad al conjunto, transfiriendo las cargas al refuerzo.

- Proteger al refuerzo del deterioro mecnico y qumico.

- Evitar la propagacin de grietas.

Para todo ello, se debe dar una buena adherencia entre la matriz y el refuerzo.

Las matrices orgnicas (ms vulgarmente conocidas como plsticos) pueden ser:

- TERMOPLSTICOS, usadas en aplicaciones de bajos requisitos, aunque se

estn empezando a emplear termoplsticos avanzados para altas

prestaciones.

- ELASTOMEROS, utilizadas en neumticos y cintas transportadoras,

- DUROPLASTICOS o TERMQESTABLES, las ms empleadas en materiales

compuestos de altas prestaciones.

Entre los duro plsticos, tambin denominados RESINAS (todos ellos necesitan

un proceso de curado para alcanzar su estructura reticulada) encontramos los

siguientes tipos de materiales para matrices:

- EPOXIS, que son las de uso ms general en altas prestaciones, con una

temperatura mxima de uso en torno a los 170'.

Como ejemplo, podemos citar la M18 de CIBA (HEXCEL).

- BISMALEIMIDAS (BMI), para altas temperaturas (hasta 250), utilizada, por

ejemplo en los bordes de ataque de las alas del Eurofighter-2000.

o Ejemplo: 5250 de CYTEC.



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- POLlAMIDAS (P1), tambin para aplicaciones de altas temperaturas, en el

entorno de los 300.

- FENOLICAS, resistentes al fuego. Utilizadas, por ejemplo, en mamparas

contra incendios y paneles interiores de aviones.- POLISTERES, poco usados por sus bajas caractersticas mecnicas.

Adems, absorben mucha agua y se contraen al curar.

- CIANOESTERES, utilizadas en aplicaciones radioelctricas (antenas), ya

que presentan baja absorcin de humedad y buena "tangente de prdidas"

(caracterstica radioelctrica de los materiales).

Ejemplo: RS3 de YLA.

FIBRAS.

Los principales tipos de fibras utilizados como refuerzo, en lo que al material que

las compone se refiere, son:

- FIBRAS DE VIDRIO, de gran resistencia a traccin, duras, resistentes al ataque

qumico y flexibles.

Se elaboran a partir de la slice (del 50% al 70% de su composicin) y se le

aaden otros componentes en funcin de las propiedades deseadas,

distinguindose:

- VIDRIO-E, para aplicaciones generales.

- VIDRIO-S, para mayor resistencia y rigidez.

- VIDRIO-C, para estabilidad qumica.

- VIDRIO-M, para muy alta rigidez.

- VIDRIO-D, para muy baja constante dielctrica.

- FIBRAS DE CARBONO, de muy alta resistencia y rigidez, por la estructuracristalogrfica del grafito. Se distinguen los siguientes tipos:

- De muy alto mdulo (para aplicaciones que requieran rigidez,500 GPa de

Mdulo elstico)

- De alto mdulo (400 GPa)

- De mdulo intermedio (300 GPa)



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- De alta resistencia (200 GPa)

- FIBRAS CERMICAS, de cuarzo o slice. Flexibles y con muy bajo alargamiento

y gran resistencia la choque trmico. Se utilizan en estructuras radio

transparentes.



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mencionadas en el apartado anterior, impregnado con una resina termoestable

que polimeriza bajo unas determina

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