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Este documento trata sobre los conocimientos generales de materiales. Explica conceptos clave como estructuras atómicas, microestructuras, materiales compuestos y tecnología de materiales. También cubre temas como defectos en materiales, propiedades de los materiales metálicos, cerámicos y plásticos, y procesos de fabricación primaria y secundaria como fundición, laminación y forjado.
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- 1. Materiales Conocimientos Generales 1.2 Tecnología de materiales 1.2.1 Defectos en materiales 1.2.2 Propiedades. 1.2.3 Naturaleza y cambios en estado sólido 1.2.4 Metales ferrosos, noferrosos y plásticos 1.2.5 Manufactura. 1.2.6 Procesos de fundición y soldadura. 1.2.7 Procesos con deformación plástica. 1.2.8 Laminación, Forjado, pulvimetalúrgia, otros. 1.2.9 Maquinado y terminación superficial
- 2. MATERIALES- CONOCIMIENTOS GENERALES ESTRUCTURAS ATÓMICAS ESTRUCTURAS MICROESTRUCTURAS MATERIALES COMPUESTOS TECNOLOGÍA DE MATERIALES MATERIALES METÁLICOS DEFECTOS EN LOS MATERIALES
- 3. esto produce distintas microestructuras La microestructura determina las propiedades del material determina el tipo de enlace entre varios átomos. La estructura electrónica del átomo
- 4. UNIONES ATOMICAS a) COVALENTES: átomos que comparten uno o mas electrones. b) IONICAS: los átomos pierden o ganan uno o varios electrones. (igual que el caso anterior, cuanto menos electrones posee el átomo mayor es la energía de ligadura) c) METALICA: átomos con pocos electrones en la capa exterior, luego estos son fácilmente separables, formando una ”nube” que es compartida. d) Van der WAALS: uniones débiles, formados por dipolos (formados por desequilibrio entre cargas positivas y negativas del núcleo)
- 5. ESTRUCTURAS DE LOS MATERIALES Principales características de las uniones
- 6. ESTRUCTURAS DE LOS MATERIALES Principales características de las uniones
- 8. ORDENAMIENTO ATÓMICO EN METALES-MODELO DE ESFERAS RIGIDAS hcp fcc bcc
- 10. Metales- Propiedades Elasticidad y buena resiliencia: resortes Biocompatibilidad (buena resistencia a la corrosión y óseo-integración) : titanio, cobalto, circonio y sus aleaciones Buena resistencia a la corrosión: aleación cobre-niquel Buena ductilidad y resistencia Pueden ser conformados en frío o caliente.
- 11. Materiales Cerámicos Oxido de Circonio y Alúmina Mala conductividad térmica y eléctrica (Aislantes).Alto punto de fusión Resistencia a la corrosión en ambientes corrosivos. Bajo coef. De rozamiento Buena resist. Al choque térmico. Buena tenacidad (modernos)
- 12. Polímeros- Propiedades Reemplazo del acero y cerámicos en múltiples aplicaciones, UHMW-PE (polietileno de alto peso molecular) Bajo costo, poco peso, facil de conformar Baja conductibilidad térmica y eléctrica
- 13. Polímeros-Aplicaciones muelles de altas prestaciones Juntas de expansión • Elastómeros de alta elasticidad
- 14. DIAGRAMAS DE FASES DE ALEACIONES Los diagramas de fase son una herramienta muy útil para los metalurgistas y se utilizan en los siguientes temas: Diseño de nuevas aleaciones Selección de temperaturas de trabajado en caliente durante la fabricación. Selección de temperaturas para realizar los tratamientos térmicos de aleaciones. Análisis de fallas cuando no se cumple con una especificada performance en servicio.
- 15. DIAGRAMAS DE FASES DE Terminología FASE: Todos los materiales que existen en estado sólido,líquido o gaseoso. EQUILIBRIO: Estable, metaestable e inestable. FASES METAESTABLES: determinadas estructuras cristalinas obtenidas por ej. con enfriamientos rápidos. SISTEMAS: Substancias o grupos de substancias ailadas del medio. DIAGRAMA DE FASES: sinónimo de diagrama constitucional o diagrama de equilibrio. COMPONENTES DE UN SISTEMA: binario(dos componentes) ternarios (tres componentes) etc.
- 16. CAMBIOS EN ESTADO SÓLIDO DIAGRAMAS DE FASES SOLUCION SÓLIDA TOTAL
- 17. CAMBIOS EN ESTADO SÓLIDO DIAGRAMAS DE FASES SOLUCION SÓLIDA PARCIAL
- 18. DIAGRAMAS DE FASES ---Fe-C
- 19. Fases producidas en Hierro y Acero
- 20. Temperaturas de cambio de fases-terminología
- 25. MICROESTRUCTURAS ACERO AL CARBONO Enfriamiento lento Acero Eutectoide
- 26. MICROESTRUCTURAS ACERO AL CARBONO Enfriamiento lento Acero HipoEutectoide
- 27. MICROESTRUCTURAS ACERO AL CARBONO Enfriamiento lento Acero HiperEutectoide
- 28. Curvas de Transformación Temperatura Tiempo Transformación del acero (no hay difusión atómica) Sobre los 914°C estructura fcc, bajo esta temperatura estructura bcc Tasa de transformación depende de la temperatura
- 29. Curvas TTT Indican las transformaciones con respecto a la velocidad de enfriamiento Desde el inicio al final de la transformación
- 30. Curvas TTT - Acero al carbono Línea I: No hay transformación perlítica, pasa directo a martensita Línea II: Transformación incompleta de perlita, la fracción de austenita que queda se transforma en martensita Línea III: Acero Perlítico
- 33. Tratamientos Térmicos Templado: Se calienta el acero hasta obtener austenita. Luego se enfría rápidamente para obtener martensita.
- 34. Tratamientos Térmicos Recocido: Cuando hay deformación en frío, se calienta hasta la transformación austenítica y se enfría lentamente en un horno. Libera las tensiones, baja la densidad de dislocaciones, disminuye la dureza, se afina el grano. Revenido: Se calienta el acero después del temple a una temperatura menor a la de transformación austenítica y se deja enfriar al aire o aceite.
- 35. Tratamientos Térmicos Normalizado: Se calienta el acero unos pocos grados sobre la temperatura de transformación austenítica, se mantiene ahí el tiempo suficiente para obtener una completa transformación en austenita. Luego se deja enfriar al aire.
- 37. Ejercicio
- 38. Efecto de % carbono en Curvas TTT
- 39. Efecto de aleantes en Curvas TTT
- 40. Endurecimiento por Precipitación Solubilidad sólida disminuye a medida que la temperatura decrece Enfriamiento lento, baja fuerza impulsora, baja tasa de nucleación, núcleos gruesos bastante separados Enfriamiento rápido, alta fuerza impulsora, alta tasa de nucleación, núcleos pequeños separados por poca distancia
- 41. RIGIDEZ DE UN MATERIAL Ley de Hooke σ = E.ε E=Módulo Elástico
- 42. MATERIALES COMPUESTOS Dos o más materiales distintos se combinen para formar un material compuesto cuyas propiedades sean superiores. De acuerdo al material de la matriz: compuestos poliméricos metálicos o cerámicos el segundo elemento puede presentarse como: * fibras (fibras de carbono, de boro de aluminio de vidrio) * partículas (SiC, Al2O3, TiC, TiB2, B4C) Ejemplos tradicionales : Ladrillos de adobe, hormigón armado, fibra de vidrio, la baquelita reforzada con resina epoxídica
- 43. MATERIALES COMPUESTOS Fibras de vidrio en matriz polimérica Cerámicos compuestos Placas de alúmina en metal
- 46. Adhesivos son usados extensamente para unir materiales, los cuales son usados “principalmente en la industria aeronautica
- 47. Tipos de defectos producidos por los pegamentos
- 48. POLIMEROS Según sus propiedades mecánicas a temperatura se clasifican en: Termoplásticos: ablandan al calentarse Termoestables: endurecen al calentarse y no se ablandan si siguen calentándose. Sensibles a radiación, temp., velocidad de deformación, medio ambiente.
- 49. POLIMEROS
- 50. POLIMEROS
- 51. CLASIFICACION DE LOS PROCESOS METALURGICOS • Fabricación primaria • Fabricación Secundaria • Procesos de Terminación • Procesos de transformación DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS
- 52. CONFORMADO DE METALES SOLIDIFICACION O SINTERIZADO CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA CONFORMADO CON ARRANQUE DE VIRUTA.
- 53. 1. Cilíndricos 2. Palanquilla PROCESOS DE FABRICACION PRIMARIA Si el metal fundido no se destina a la fabricación de piezas, entonces lo corriente es verterlo en un molde para la obtención de lingotes.
- 54. FABRICACION PRIMARIA El metal fundido se vierte en un molde en el cual el metal solidifica generalmente es cilíndrico o en forma de barra de sección poligonal. Los lingotes y las palanquillas se destinan a procesos de transformación. forja, laminado y extrusión. Se emplean para la fabricación posterior de alambre, tubos y perfiles
- 55. FABRICACION PRIMARIA Segregaciones en el lingote producen bandeado durante el laminado o forjado, lo cual origina propiedades inhomogéneas y hasta comportamientos inesperados en los tratamientos posteriores
- 56. FABRICACION PRIMARIA Rechupes pueden ser eliminados en los lingotes, pero si se producen puentes y tubos éstos no son fácilmente detectables en planta y pueden producir laminados o forjados defectuosos.
- 57. FABRICACION PRIMARIA LINGOTES: FISURAS INTERGRANULARES POR H (mas de 5 ppm disuelto de los moldes) 1ppm puede producir caída de tenacidad en aceros de alta resistencia.
- 58. FABRICACION PRIMARIA Inclusiones exógenos o trozos de electrodos no fundidos pueden caer en el baño y producir problemas en el forjado posterior
- 59. ESTRUCTURA DE UN LINGOTE
- 60. LINGOTES LINGOTES CILINDRICOS “BILLET” ORIGEN DE LAS DISCONTINUIDADES
- 61. DEFECTOS EN LINGOTES FISURAS SEGREGACIONES INCLUSIONES POROSIDAD RECHUPES DESGARRO LAMINAR
- 63. DEFECTOLOGÍA EN PIEZAS FUNDIDAS 1. POROSIDAD (SUPERFICIAL Y SUBSUPERFICIAL) 2. MICRO– RECHUPES (SUBSUPERFICIAL) 3. RECHUPES INTERNOS (CAVIDADES SUPERFICIALES O SUBSUPERFICIALES) 4. GOTA FRÍA (SALPICADURA DE METAL EN LA PARED DEL MOLDE) 5. DESGARRO LAMINAR EN CALIENTE 6. SOPLADURAS (SUPERFICIALES) 7. COSTURAS (GRIETAS ALARGADAS) 8. VENAS (INCLUSIONES NO METÁLICAS DEFORMADAS EN LA DIRECCIÓN DEL LAMINADO)
- 67. INCLUSIONES AGUJEROS INTERNOS COSTURAS DISCONTINUIDADES DE FABRICACION SECUNDARIA LAMINACIONES SEGREGACIONES INCLUSIONES COSTURAS Y PLIEGUES DESGARROS PLIEGUES INCLUSIONES COSTURAS
- 68. LAMINACIÓN a)Poca deformación b)Alta deformación c)Deformación repetida y defectos (ej. Segregaciones) Defectos por la expanción lateral
- 71. DISCONTINUIDADES DE LAMINACION DE BARRAS
- 72. DISCONTINUIDADES DE LAMINACION DE BARRAS Diez tipos de defectos que pueden encontrarse en laminación de barras
- 73. DISCONTINUIDADES DE FORMA Y LAMINACION
- 74. FORJADO
- 79. DISCONTINUIDADES TIPICAS DE FORJA DE ALEACIONES DE ALUMINIO (o Mg)
- 80. DISCONTINUIDADES TIPICAS DE PIEZAS FABRICADAS POR PM Fisura durante enfriamiento Diferencia de densidades
- 81. DISCONTINUIDADES TIPICAS DE PIEZAS FABRICADAS POR PM Zonas no sinterizadas
- 82. FISURA BAJO CORDON POROSIDADES FALTA DE FUSION MARCAS DE MECANIZADO GRIETAS Y FISURAS PROCESOS DE TERMINACION Y MAQUINADO
- 83. MAQUINADO
- 84. Maquinado por métodos no tradicional Chorro de agua
- 85. PROCESOS DE SOLDADURA 1. Manual con electrodo revestido 2. Automática por arco sumergido con aporte y gas activo (MAG) 3. Automática por arco sumergido con aporte y gas inerte (MIG) 4. Automática sin aporte y gas inerte (TIG)
- 86. FISURA BAJO CORDON DEFECTOS EN SOLDADURA
- 91. TRATAMIENTOS TERMICOS TRATAMIENTOS TERMICOS DE TRANSFORMACION Recocido : de ablandamiento Normalizado: con enfriamiento lento Temple por enfriamiento brusco Tratamiento de Endurecimiento: desde la temperatura critica (aceite, agua y aire) Temple por inducción (Calentamiento Local, enfriamiento brusco) Revenido: Tratamiento de alivio de tensiones. TRATAMIENTOS TERMOQUIMIC0S : Cementación, Nitruración. RECUBRIMIENTOS METALICOS: Niquelado, Cromado, Plateado
- 92. RECUBRIMIENTOS METALICOS TRATAMIENTOS TERMICOS DISCONTINUIDADES DE TRANSFORMACION
- 93. DISCONTINUIDADES PRODUCIDAS EN TRATAMIENTOS TERMICOS
- 94. RECUBRIMIENTOS METÁLICOS 1. NIQUELADO 2. CROMADO 3. PLATEADO Se realizan: En una pieza para protegerlas superficialmente contra el desgaste y la corrosión. Requieren :Buena preparación de la superficie limpieza y decapado mediante ataque químico. DISCONTINUIDADES Falta de adherencia Espesor de la capa de recubrimiento no uniforme.
- 96. Defectos producidos en servicio por corrosión
- 97. Cuando controlo los defectos? Como? AREA DE END PORQUE USAR UN DETERMINADO PROCEDIMIENTO? 1.-Aceptable en pasos de fabricación 2.-Aceptable en la inspección final 3.-Aceptable en servicio Verificar que tipo de defecto es aceptable.(Evaluación de Integridad)
- 98. Que hay que controlar? END PUEDE SER DIVIDIDA EN NUEVE AREAS DIFERENTES:
- 99. Unidades en el sistema internacional (SI)