CAPTULO 1LAS HERRAMIENTAS DEL METALURGUISTAEscalas de temperaturaEn una investigacin cientfica se determina La escala de medicin de la temperatura estndar es la escala centgrada, en Estados Unidos es el Fahrenheit y su conversin se puede hacer de las siguientes formas:La pirometria mide a altas temperaturas superior 950FMedicin de la Temperatura

La mayora de los metales se expanden cuando se calientan y la expansin depender de la temperatura y coeficiente de expansin de cada metal.Este termmetro tiene el sistema entero lleno de un lquido orgnico adecuado o con mercurio. Los cambios de temperatura del bulbo hacen que el lquido se expanda o contraigan, lo cual a su vez hace que el tubo Bourdon tambin se expanda o contraigan.

Uno de los mtodos ms sencillos para estimar la temperatura de un metal es mediante la observacin del color del cuerpo caliente.

Termmetros por expansin metlicaTermmetros por expansin liquidaMedicin de la temperatura por el colorTermometra mide temperaturas por debajo de 950F

Se necesita saber cmo se mide la temperatura

Pirmetros termoelctricosTermmetro por resistenciaTermmetros por presin de gas o vapor

El termmetro por presin de gas es semejante al de presin de vapor, excepto que el sistema se llena con un gas, generalmente nitrgeno. Los termmetros con sistema lleno tienen aplicaciones a bajas temperaturas, como en la electrodeposicin de metales y baos de limpieza, desengrasando, enfriamiento por agua

Son utilizados en industrias metalrgicas para la medida de temperaturas hasta ms 1700C.Este es el mtodo que ms se emplea en trabajos de metalurgia para medir y controlar temperaturas.

Este termmetro es muy frgil y requiere de mucho cuidado en su manejoEste se basa en el incremento de la resistencia elctrica con el aumento de la temperatura de un conductor.

EFECTO THOMSON.-Si hay una temperatura entre los extremos de un alambre homogneo nico, existir una FEM entre los extremos de dicho alambre.

EFECTO PELTIER.- Si dos alambres metlicos diferentes se ponen en contacto elctrico, habr una FEM a travs de la punta de contacto.

Pirmetros termoelctricos, tiene dos principios

Cromel Alumel.- El cromel est formada por un 90% de Niquel y un 10% de CromoHierro Constantan.- El constantan es una aleacin que contiene 54% de Cobre y 46% de Niquel.Cobre Constantan.- La aleacin de constantan empleada con cobre difiere ligeramente de la utilizada con hierro y podra contener pequeas cantidades de manganeso y hierro.Platino Platino-Rodio al 10%.- Este es un termopar de metal noble. Se utiliza para medir temperaturas demasiado altas para los termopolares de b ase de metal y en casos en que la radiacin o los pirmetros pticos no son satisfactorios.Materiales para termopar

Medida de la FEM.La temperatura de la unin caliente se determina al medir la FEM generada en el circuito. Un potencimetro es uno de los instrumentos ms exactos para medir FEM pequeas. El termopolar se debe conectar adecuadamente de modo que la corriente que fluye de ah se oponga al flujo de corriente de la celda seca.

Pirmetro pticoPirmetro de radiacinTiene la propiedad de absorber todas las radiaciones que recibe y emite ms energa que ningn otro cuerpo a la misma temperatura.

Se la utiliza para facilitar la comparacin de color, se utiliza un filtro de color rojo que restringe la radiacin visible a la longitud de onda de la radiacin roja.

La aguja del potencimetro se puede sustituir por una pluma que se mueve por una carta corrediza, a fin de obtener un registro completo de la temperatura.

Pirmetros de registro y de control

METALOGRAFAIntroduccin.La Metalografa estudia microscpicamente las caractersticas de la estructuras de un metal o aleacin. Mediante el microscopio es posible determinarse el tamao de gramo y el de forma y distribucin de las diversas fases.Muestreo.La seleccin de una muestra es importante es por eso que la muestra debe tomarse de una rea lo ms prxima posible al punto en que se ha producido el fallo y compararla posteriormente con otra obtendr en una seccin normal.Esmerilado burdo o tosco.Siempre la muestra debe ser de un tamao fcil de manipular. La muestra blanda o dura puede esmerilarse burdamente sobre una lija de banda, manteniendo la muestra fra sumergida frecuentemente en agua durante la operacin de esmerilado.

Montaje.Las muestras deben montarse siempre que tengan una forma incomoda, la muestra y la cantidad correcta de polvo de baquelita, o una preforma de baquelita, se colocan en el cilindro de la prensa de montar. La temperatura aumenta gradualmente hasta 150C y se aplica una presin de moldeo de . Se utiliza Baquelita o Lucita (resina) termoplstica, La lucita es la resina termoplstica ms comn; es completamente transparente cuando se moldea a la forma requerida.Siempre se conserva la zona libre de irregularidades y se evitara de alguna manera mediante los siguientes pulidos:Pulido intermedio Se pule en el esmeril despus de la montada el conjunto utilizando una serie de papeles de esmeril de grano cada vez ms fino. El primero que se utiliza son los nmeros 1, 2, 3.

Para este pulido el pao suele ser de lana, fieltro y la lana. No deben existir rayas y se considerara como el paso final.

`Pulido fino

Ataque.El ataque qumico tiene por propsito el hacer visibles las caractersticas estructurales del metal o aleacin. Microscopios metalrgicosEl microscopio de mesa puede utilizarse tambin para la obtencin de metalografas, adaptndole una cmara fotogrfica en el ocular. Para esta finalidad se emplean los bancos metalogrficos.El mayor avance en el poder de resolucin lo obtuvo el microscopio electrnico, sin embargo al principio era similar al ptico, aunque su apariencia resulta muy diferente.

PRUEBAS PARA PROPIEDADES MECNICAS

La dureza no es una propiedad fundamental de un material, sino que est relacionada con las propiedades elsticas y plsticas.

Esta prueba generalmente es realizada imprimiendo en la muestra, la que est en reposo sobre una plataforma rgida, un marcador o indentador de geometra determinada.

Resistencia al corte o a la abrasin.

Resistencia al rayado.La escala consta de diez minerales estndar arreglados siguiendo un orden de incremento de dureza, hasta el 9 para el corindn y 10 para el diamante.

Resistencia o ensayo de lima.La pieza se somete a la accin de una lima de dureza conocida, para determinar si se produce un corte visible.Resistencia a la indentacinDureza elstica. Este tipo de dureza se mide mediante el escleroscopio, que es un dispositivo para medir la altura de rebote de un pequeo martillo con emboquillado o punta de diamante. Consta de un cuadrante indicador en el que automticamente queda registrada la altura de rebote de martillo.

Prueba o ensayo de dureza Brinell.- Este consiste normalmente en una prensa hidrulica vertical de accionamiento manual, cuyo objeto es efectuar una presin determinada sobre la bola, aplicada sobre una superficie plana y lisa del material a ensayar. El dimetro de la bola es 10mm y la presin que ejerce de 3000kg para materiales frricos y 500kg para los materiales no frreos.

Prueba o ensayo de dureza Rockwell.- Se basa en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados por un cuerpo ms duro.Se coloca la pieza sobre el soporte de la mquina y se gira el tornillo elevando la pieza y comprimindolo contra el penetrador hasta que se haya aplicado el metal una carga fija poco elevada.

Prueba o ensayo de dureza Vickers.- Para este proceso se utiliza un marcador piramidal de diamante de base cuadrada con un ngulo inclinado de 136 entre las caras opuestas y normalmente se utilizan cargas variables de 1 a 120Kg, la distancia entre ndices, se mide por medio de un tornillo micromtrico graduado en milsimos de milmetro, conocida la longitud de la diagonal,

Prueba o ensayo de microdureza.Hay dos tipos de marcadores empleados para la prueba de microdureza: La pirmide de dureza Vickers de base cuadrad de 136 y el marcador de dureza Knoop que tiene forma piramidal que produce una impresin de forma de diamante, la pirmide tiene ngulos longitudinales de 17230 y ngulos transversales de 130. El nmero de dureza Knoop es el resultado de medir la carga entre el area de la impresin con la siguiente formula:Condicin del marcador de muescasExactitud de la carga o esfuerzo aplicadoCargas o esfuerzos aplicados con impactoCondicin de la superficie de la muestraEspesor de la muestraForma de la muestra

Algunos de los factores que influyen en la exactitud de cualquier prueba de dureza por indentacin son:

`Uniformidad del material

La prueba o ensayo brinell deja una huella relativamente grande. La prueba Rockwell es una operacin rpida y sencilla. La prueba Rockwell puede emplearse en muestras ms delgadas y probarse .tanto los materiales ms duros como los ms blandos. Las ventajas principales del escleroscopio son las pequeas impresiones.

El probador Vickers es el ms sensible de los probadores. Tiene una sola escala continua para todos los materiales. Tiene que tener un rea homognea.

DesventajasVentajasVentajas y desventajas de los diferentes tipos de pruebas

Conversin de los distintos nmeros de dureza.Estos datos generalmente se aplican a aceros y se han derivado de extensas pruebas de dureza en aceros al carbono y de sus aleaciones.Esfuerzo y deformacin.La deformacin o alargamiento total en cualquier direccin es el cambio total de una dimensin del cuerpo en esa direccin. La resistencia interna del cuerpo se conoce como esfuerzo y los cambios en las dimensiones que la acompaan se llaman deformaciones o alargamientos. El esfuerzo total es la resistencia interna total que acta en una seccin del cuerpo.

Prueba o ensayo de tensin.Una probeta o muestra se somete a una carga axial por medio de un sistema de carga de palanca. La prueba de tensin es la ms realizada frecuentemente para determinar ciertas propiedades mecnicas. La deformacin o alargamiento se mide en una longitud establecida, generalmente 2 pgl, por medio de un disco medidor llamado extensmetro.Ductilidad.- Se determina a partir de la cantidad de deformacin que le es posible soportar hasta que se fractura.Resistencia a la ruptura.- La resistencia a la ruptura es determinada al dividir la carga de ruptura entre el rea transversal original, es siempre menor que la resistencia limite.

Resistencia Lmite.- La resistencia lmite o la resistencia de tensin es el esfuerzo mximo desarrollado por el material, basado en el rea transversal original.

Resistencia de cedencia o fluencia.- La mayora de los materiales no ferrosos y los aceros de alta resistencia no tienen un punto de cedencia definido. La mxima resistencia til corresponde a la resistencia de cedenciaPunto de cedencia o fluencia.- Si la pieza aumenta ms all del lmite elstico, se alcanzara un esfuerzo al cual el material continuo deformndose sin que haya incremento de la carga. El esfuerzo en el punto Y se conoce como punto de cedencia o fluencia.

Limite elstico.- Si la carga se aumenta continuamente, se libera despus de cada incremento y se revisa el extensmetro, entonces se alcanzara un punto en que la aguja no regresara a cero.

PROPIEDADES DE TENSIN

Mdulo de elasticidad o mdulo de Young.- La pendiente es realmente la constante de proporcionalidad entre esfuerzo y deformacin cuando se est abajo del lmite de proporcionalidad.

Esfuerzo-deformacin verdaderos.La deformacin real se determina al dividir el cambio de longitud entre la longitud inmediatamente procedente. El esfuerzo verdadero se determina al dividir la carga entre el rea transversal existente en esa intensidad de carga. Recuperacin (Resistencia) y dureza.La parte izquierda del lmite elstico puede definirse como intervalo elstico y la de la derecha como intervalo plstico. El rea bajo la curva en el intervalo elstico es una medida de la energa por unidad de volumen que puede absorber el material sin sufrir deformacin permanente.Prueba de impacto.Para las pruebas de impacto se utilizan muestras tipo muesca. Dos tipos de muescas de tipo general se utilizan en las pruebas de flexin por impacto: la muesca ojo de cerradura y la muesca en V. La mquina de impacto ordinaria tiene un pndulo oscilante de peso fijo, que es elevado a una altura estndar, dependiendo del tipo de muestra que se pretende probar.

Prueba de fatiga.Las pruebas de fatiga se utilizan para estudiar el comportamiento de los materiales no solo para observarlos bajo distintos tipos e intensidades de cargas fluctuantes. El esfuerzo al que se somete la muestra durante la prueba varia continuamente entre dos valores, de los cuales el mximo suele ser menor que el de la resistencia de cendencia del material. Fuente.

Modificacin.

DeteccinIndicacinLas pruebas no destructivas se utilizan para hacer productos ms confiables, seguros y econmicos.InterpretacinENSAYOS DE PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS

Radiografa de los metales.Se puede realizar mediante los rayos x o rayos gamma que son rayos electromagnticos de longitud de onda corta capaces de atravesar espesores de metal relativamente grande. La radiacin gamma es la ms penetrante que los rayos x, pero su posibilidad inferior limita su aplicacin. Una radiografa es una fotografa sombreada de un material ms o menos transparente a la radiacin.

Inspeccin por partculas magnticas (Magnaflux).Este es un mtodo para detectar la presencia de fisuras, recubrimientos, rasgones, inclusiones y discontinuidades semejantes en materiales ferromagnticos como el hierro y el acero.Inspeccin por penetracin fluorescente (Zyglo). Este es un mtodo sensible no destructivo con el que se puede detectar pequeas discontinuidades como fisuras, contracciones y porosidades que eflorecen a la superficie.

Inspeccin ultrasnica.Es un mtodo muy antiguo el cual se realiza al utilizar ondas de sonido para determinar defectos.Desarrollados recientemente.Estos mtodos de pruebas no destructivos es el uso de la holografa, que es un mtodo muy particular para registrar en pelcula datos visuales de un objeto tridimensional y producir una imagen tridimensional del mismo.

CAPTULO 2ESTRUCTURA Y CRISTALIZACION DE LOS METALESEstructura del tomoUn tomo libre est constituido por tres partculas que son electrones, protones y neutrones, casi toda la masa del tomo est concentrada en el ncleo. El dimetro del ncleo es del orden de , magnitud muy pequea si se compara con el dimetro del tomo, el cual es del orden de . Los electrones estn distribuidos en capas u rbitas energticas, estando animados simultneamente de un movimiento de rotacin alrededor de su eje. Cada capa no puede contener ms que un nmero determinado de electrones, el cual, como mximo, es de , siendo n el nmero de orden de la capa. Gilbert Lewis e Irving Langmuir (1996), dieron una teora, los protones y neutrones constituyen un ncleo denso central. Poco tiempo despus Niels Bohr cientfico dans, ideo un modelo dinmico del tomo, en el cual los efectos de Gilbert Lewis e Irving Langmuir quedaron bajos en el trabajo que se emplea en la actualidad.Cada masa de peso atmico est formado por un protn o u un neutrn.

La tabla peridica constituye una referencia valiosa para el estudio de nuevas aleaciones que deban cumplir unas condiciones especficas. Como los elementos pertenecientes al mismo grupo tienen distribuciones electrnicas similares, muchas veces pueden remplazarse algunos componentes de las aleaciones por otros elementos pertenecientes al mismo grupo.La cantidad de capas de un tomo dependede su nmero total de electrones como por ejemplo el nmero mximo de electrones que puede contener la primera capa principal es 2, la segunda capa tiene un nmero mximo de 8 electrones, la tercera capa con 18 electrones,etc. Los electrones situados en las capas no saturadas se denominan electrones de valencia, y a ellos se debe en gran parte el comportamiento qumico del elemento. En los aos transcurridos, desde Mendelev formulo su tabla, se han descubierto todos los elementos faltantes, y doce elementos ms all del uranio se han preparado en el curso de la investigacin atmica.

Istopos. Partimos donde el nmero de portones y neutros no cambian, por lo tanto los ncleos atmicos de algunos elementos presentan la particularidad de contener un nmero de neutrones superior o inferior al normal, lo cual produce una variacin del peso atmico, sin que el nmero atmico sufra ninguna modificacin. As por ejemplo, el deuterio, un istopo del hidrgeno, contiene en su ncleo un neutrn y un protn, por lo que su peso atmico es el doble del correspondiente al tomo de hidrgeno normal, sin que su comportamiento qumico se altere.

MetaloidesClasificacin de los elementosNo metalesMetales

Enlace inico. Los elementos a los que les sobra un electrn, tendern a cederlo con objeto de contar con una rapa saturada, la cual, tras la cesin de ese electrn, ser la ms exterior.

Enlate covalente.- Los tomos de algunos elementos alcanzan una configuracin electrnica estable, compartiendo uno o ms electrones de su capa cortical con otros tomos adyacentes. Esto da lugar a un fuerte enlace entre los tomos, debido a la atraccin que ejercen los ncleos positivos sobre los electrones compartidos.

Tipos de enlaces atmicos

Enlace metlico Este enlace puede realizarse porque cada uno de los tomos del metal se desprende de sus electrones de valencia, los cuales dan lugar a la formacin de una ''nube" de electrones. los electrones de valencia son compartidos por ms de dos tomos debido a la falta de iones cargados opuestamente en la estructura metlica y la falta de suficientes electrones de valencia para formar un enlace covalente verdadero.

Fuerzas de Van der Waals.- Este tipo de enlace se presenta en tomos neutros como los gases inertes. Cuando los tomos se aproximan, los centros de las cargas positivas y negativas se separan, engendrndose una dbil fuerza atractiva entre ellos.

ESTRUCTURA DE LOS METALESDimetro atmico.Para un determinado valor de la distancia interatmica, ambas fuerzas se equilibran, adquiriendo la energa interna total un valor mnimo correspondiente a la posicin de equilibrio. La separacin de equilibrio vara para cada elemento. Cuando dos tomos metlicos se aproximan, la energa interna vara bajo la accin de dos fuerzas opuestas, una de atraccin entre los electrones y ambos ncleos positivos, y otra de repulsin entre los ncleos positivos as como tambin entre los electrones. La primera tiende a disminuir el valor de la energa interna, y la segunda a aumentarlo. Hexagonal compacta (cph)Cubica centrada en las caras (fcc)Cubica centrada en el cuerpo (bcc)Estructura Cristalina

Como los tomos de los vrtices son compartidos entre las ocho celdillas vecinas, y el del centro pertenece por entero a la celdilla que estamos considerando, el nmero de tomos que contiene la celdilla unitaria de la red b.c.c.

En esta configuracin los tomos pueden considerarse como situados uno en cada vrtice del cubo y otro en cada cara, no existiendo ninguno en el centro del cubo. Los tomos de cada cara son tangente a los situados en los vrtices de dicha cara.En este tipo de red los tomos se hallan distribuidos en los vrtices de un prisma exagonal y en el centro de las bases del mismo, existiendo adems otros tres aromos que se sitan en los centros de los prismas triangulares alternativos en que puede descomponerse el prisma exagonal.

Polimorfismo y alotropa. El polimorfismo es la propiedad que presentan algunos materiales de existir en estado slido en distintas redes espaciales. Si estos cambios de estructura son reversibles, la transformacin polimrfica se denomina alotropa.Planos Cristalogrficos. Las capas de tomos o los planos sobre los cuales estn ordenados los tomos se conocen como planos atmicos o cristalogrficos. La relacin de estos planos con los ejes de las celdillas fundamentales se indica mediante los ndices de Miller.

Difraccin de rayos x.Esta herramienta es muy til ya que permite medir dimensiones de la red, ya que los espacios atmicos del orden de solo unas cuantas unidades de angstrom.Estados de la Materia.Podemos distinguir tres tipos: gaseoso, lquido y solido; al determinar los estados los tomos se hallan pues en continuo movimiento y describen trayectorias arbitrarias, durante las cuales chocan entre s y con las paredes del recipiente que los contiene.En el estado gaseoso, los tomos se mueven con completa independencia unos de otros, por lo general, las distancias que los separan son muy grandes, por lo que las fuerzas de atraccin entre ellos son despreciables. De todo ello se deduce que en un gas, los tomos estn en completo desorden. Conforme se enfra el gas, la energa cintica de los tomos disminuye hasta que llega un momento en que las fuerzas de atraccin dejan sentir su accin y la mayora de los tomos se agrupan dando lugar a la aparicin del Estado Lquido. No todos los tomos pasan a formar parte de l. Algunos permanecen en el vapor situado sobre el lquido, existiendo un intercambio continuo de tomos a travs de la interface liquido vapor. Los gases pueden comprimirse fcilmente, reducindose notablemente el volumen que ocupan, pero para comprimir un lquido se requieren presiones sumamente elevadas.

Formacin de Ncleos

Se entiende por cristalizacin el paso del estado lquido al estado slido, el cual se realiza en dos fases:Crecimiento del CristalMecanismo de la Cristalizacin

Imperfecciones en los Cristales.Es evidente que la mayora de los cristales al solidificarse se constituye por granos. Los cristales nicos tambin pueden obtenerse, si se retira un fragmento del cristal o semilla a una velocidad cuidadosamente controlada.Los tomos intersticiales pueden producirse por la severa distorsin local que se presenta durante la deformacin plstica, as como por la irradiacin.

Una dislocacin se puede definir como una regin distorsionada situada entre dos partes sustancialmente perfectas de un cristal. La dislocacin de tornillo se llama as debido a la superficie espiral formada por los planos atmicos alrededor de la lnea de dislocacin.

Macro defectos en piezas coladasLa solidificacin ideal del metal liquido seria aquella en que el enfriamiento comenzara por la parte inferior del molde, progresando en direccin ascendente hasta alcanzar la parte superior; sin embargo, el calor se elimina con mayor rapidez por la parte superior del molde. Si la pieza moldeada presenta secciones gruesas, es necesario disponer en puntos adecuados del molde, de mazarotas o cmaras destinadas a contener metal lquido que compense los efectos de contraccin.Tamao de GranoEl tamao de grano de una pieza colada est determinada por la relacin entre la velocidad de crecimiento G y la nucleacin N. Cuando se forman muchos ncleos, el metal que se obtiene poseer una estructura de grano fino y, por el contrario, si el nmero de ncleos formados es pequeo, el metal tendr una estructura basta o de grano grueso. Los factores que influyen en la velocidad de nucleacin y, por tanto, en el tamao de grano, el ms importante es la velocidad de enfriamiento. Otros factores que contribuyen a aumentar la velocidad de nucleacin, facilitando la obtencin de estructuras de grano fino son:1. Impurezas insolubles, como el aluminio y el titanio, que forman xidos insolubles en el acero.2. La agitacin de la colada durante la solidificacin, la cual hace que los cristales se rompan antes de haber alcanzado un tamao excesivamente grande.

Mtodo de la comparacin.- El mtodo de la comparacin es ms conveniente y bastante preciso en muestra de granos de ejes iguales.

Mtodo de la interseccin.- El tamao de grano se estima contando por medio de una pantalla dividida de vidrio, o por fotomicrografa o sobre la propia muestra.

Medicin del tamao de granoMtodo planmetro.-Un circulo o rectngulo de rea conocida se inscribe en una fotomicrografa o en la pantalla dividida de vidrio del metalgrafo.

CAPTULO 3DEFORMACION PLASTICAIntroduccin.Hay una deformacin temporal cuando se tensa un material debajo su lmite elstico. Cuando un material se tensa ms all tiene lugar a una deformacin plstica o permanente. La posibilidad que un metal sufra deformacin plstica es probablemente su caracterstica ms relevante.Deformacin por deslizamientoSi el monocristal de un metal es esforzado tensilmente ms all de su lmite elstico, se alarga en forma ligera, aparece un escaln sobre la superficie indicando un desplazamiento relativo de una parte del cristal con respecto al resto y la elongacin se detiene.

Mecanismo de deslizamientoEl esfuerzo necesario para iniciar un desplazamiento en un cristal perfecto, o sea, el esfuerzo requerido para mover un tomo sobre otro, puede calcularse para un metal dado; sin embargo, este resultado es de 100 a 1000 veces mayor que la componente critica del esfuerzo cortante observado experimentalmente para deslizamiento en monocristales.

Deslizamiento en diferentes estructuras reticulares.Estos sistemas de deslizamiento estn bien distribuidos en el espacio; por tanto, es casi deformar un cristal f.c.c. y no tener al menos un plano 1.1.1 en una posicin favorable para el deslizamiento. La direccin de deslizamiento es siempre la de ms denso empaquetamiento atmico en el plano de deslizamiento y el factor ms importante en el sistema de deslizamiento.

Deformacin por maclajeEs un movimiento de planos de tomos en la red, paralelo a un plano especfico de manera que la red se divide en dos partes simtricas directamente orientadas, existen dos tipos: Maclajes mecnicos o de deformacin y Maclajes de recocido, prevalecientes en metales f.c.c.

La orientacin reticularDeslizamiento contra maclaje difieren en: La cantidad de movimiento.

La apariencia microscpica

FracturaEn los materiales policristalinos, la superficie de fractura frgil muestra una apariencia granular debida a los cambios de orientacin de los planos de clivaje de un grano a otro. La fractura se clasifica en frgil y dctil. La fractura frgil generalmente comprende la rpida propagacin de una grieta, con el mnimo de absorcin de energa y de deformacin plstica.Deslizamiento, maclaje y fracturaLa cantidad de deformacin que puede ocurrir antes de la fractura est determinada por los valores relativos de los esfuerzos necesarios para deslizamiento, maclaje y viclaje.Material PolicristalinoCuando un material policristalino est sujeto a esfuerzo, el deslizamiento empieza primero en aquellos granos en que el sistema de deslizamiento se halla ms favorablemente situado respecto al esfuerzo aplicado.Efecto del trabajo en frio sobre las propiedadesLa resistencia a la tensin, la resistencia a la cedencia o fluencia y la dureza aumentan, mientras que la ductilidad, representada por el porcentaje de alargamiento, disminuye. Un material se considera trabajado en frio si sus granos estn en una condicin distorsionada despus de finalizada la deformacin plstica.

CAPTULO 4RECOCIDO Y TRABAJO EN CALIENTEIntroduccinYa conocidos los temas de maclaje y el efecto del trabajo en fro, la distorsin de la estructura cristalina. A continuacin se dar a conocer los temas de recocido total que es el proceso mediante el cual la estructura distorsionada de red trabajada en frio retorna a una cuya estado se halle libre, se divide este proceso en: re cristalizacin, recuperacin y crecimiento del grano.RECOCIDO

Cuando la temperatura aumenta, hay algun rapido retroceso de estos atomos desplazados elasticamente, lo cual alivia la mayor parte de la tension interna. El principal efecto de la racuperacion es el alivio de esfuerzos internos debidos al trabajo en frio.RecristalizacinRecuperacion

Crecimiento de grano

Conforme la temperatura aumenta, la rigidez de la red disminuye y la rapidez de crecimiento de grano es mayor. A cualquier temperatura dada hay un tamao de grano mximo, donde estos dos efectos estn en equilibrio.

La recristalizacin tiene lugar mediante una combinacin de estos ncleos para abarcar todo el material trabajado en frio. Es importante notar que el crecimiento del embrin recristalizado es irreversible.

Tamao de grano.Como el recocido comprende la nucleacin y el crecimiento del grano, los factores que favorecen la nucleacin rpida y el lento crecimiento darn como resultado material de grano fino.Grano de deformacin previa.- La formacin de los granos grandes durante la recristalizacin en materiales con mnima deformacin se debe a los muy pocos ncleos de recristalizacin que se forman durante el tiempo disponible para el proceso de recristalizacion.

Los factores que determinan el tamao final de los granos recristalizados son:Impurezas insolubles.- Cuando mayor sea la cantidad y es ms fina la distribucin de impurezas insolubles, ms fino ser el tamao final de grano. No solo aumentan la nucleacin, sino que tambin actan como barreas de crecimiento de los granos.

Tiempo de calentamiento.- Cuando menor sea el tiempo de calentamiento a la temperatura de recocido, ms fino ser el tamao final de grano.Temperatura de recocido.- Cuando menor sea la temperatura por encima de la temperatura de recristalizacin, ms fino ser el tamao final de granoTiempo a la temperatura de recocido.

Efecto sobre las propiedades.Los cambios producidos por la deformacin plstica se eliminan y el material vuelve casi a adquirir sus propiedades originales. Por ende, durante el recocido, la dureza y la resistencia disminuyen, mientras que la ductilidad aumenta.TRABAJO EN CALIENTEEste proceso se describe generalmente como trabajar un material por encima de su temperatura de recristalizacin.Lnea divisoria entre trabajado en caliente y en frioSi se trabaja el material por encima de la temperatura se conoce como trabajo en caliente, mientras que si se trabaja por debajo de esta se conoce como trabajo en frio.Cuando un material se deforma plsticamente tiende a hacerse ms duro, pero la intensidad del endurecimiento por trabajado disminuye conforme la temperatura aumenta.Trabajo en caliente contra trabajo en frioEn este tipo de trabajo la temperatura a la cual se termina en el trabajado en caliente determinara el tamao de grano disponible para el trabajo ulterior en frio. Conforme el material se enfra y el trabajado contina, el tamao de grano disminuir, llegando a ser ms fino justo arriba de la temperatura de recristalizacin.

CAPTULO 5CONSTITUCION DE LAS ALEACIONESIntroduccinEn un sistema de aleacin donde contiene todas las alecciones pueden formarse elementos combinados en todas las proporciones posibles, si el sistema est formado por dos elementos se llama aleacin binaria, por tres se llama ternaria, etc. Las aleaciones se pueden clasificarse de acuerdo con su estructura, en tanto que los sistemas de aleacin completos segn el tipo de su equilibrio o diagrama de fase.Clasificacin de las aleacionesLas aleaciones pueden clasificarse en homogneas o mezclas.Si una aleacin es homognea en el estado slido solo puede ser lo que se llama solucin slida, por lo contrario si es una mezcla est compuesta de cualquier combinacin de las fases posibles. La mezcla tambin puede variar en el grado de finura.Metales PurosLos metales puros en condiciones de equilibrio implican condiciones de calentamiento y enfriamiento extremadamente lentas.Fases de aleaciones intermedias o compuestos qumicos.Cuando se forma un compuesto, los elementos pierden gran parte de sus propiedades individuales, as como tambin sus propiedades caractersticas.La mayora de los compuestos qumicos ordinarios son combinaciones de elementos de valencia positiva y negativa. Con referencia a los diagramas de equilibrio, las fases de aleacin intermedia son aquellas con composiciones qumicas intermedias entre dos metales puros y generalmente tiene estructuras cristalinas diferentes de las de estos.Al combinarse los elementos componentes dejan de existir como elementos individuales, dando origen a una combinacin qumica con caractersticas fsicas y mecnicas propias y unas propiedades qumicas peculiares.

Los compuestos intermetlicos o de valencia. Estos compuestos estn formados por metales qumicamente distintos y se combinan siguiendo las reglas de valencia qumica. Entre los compuestos qumicos podemos indicar el

Las tres fases de aleaciones intermedian ms comunes son:

Los compuestos intersticiales.-Estos elementos se forman por la unin entre metales de transicin. La palabra intersticial significa entre los huecos o espacios, y compuestos cuyos tomos tienen un dimetro relativamente pequeo ocupan los intersticios de la red espacial del metal.

Los compuestos electrnicos.- En todo sistema se forman cierto nmero de fases intermedias se forman en estos sistemas, con estructuras cristalinas similares.

Soluciones SolidasUna solucin puede tener tres condiciones: no saturada, saturada y sobresaturada. Si el solvente disuelve menos del soluto de la que podra disolver a una temperatura y presin dadas, se dice que la solucin es no saturada, si disuelve la cantidad lmite del soluto es saturada, y si disuelve ms soluto de lo que debera en condiciones de equilibrio se dice que es sobresaturada. Hay dos tipos de soluciones solidas: situacionales e intersticiales.

Soluciones solidas intersticiales.- Estas se forman cuando tomos de pequeos radios atmicos se acomodan en los espacios o intersticios de la estructura reticular de los tomos solventes ms grandes.

Factor de estructura cristalina.- La solucin solida o completa o total de sus elementos jams se logra, a menos que los elementos tengan el mismo tipo de estructura reticular cristalina.

Factor de valencia relativa.-Las estructuras cristalinas son ms sensibles a un decremento en la razn electrnica que a un aumento es la misma.

Factor de tamao relativo.- El factor de tamao es favorece a la formacin de soluciones solidas cuando la diferencia en los radios atmicos de los constituyentes es inferior a 15%. Si el factor de tamao es superior a 15% las soluciones solidas que se formen presentan lmites muy restringidos de solubilidad.

Factor de afinidad qumica.- Cuanto mayor afinidad qumica tengan dos metales ms restringidos ser su solubilidad slida y mayor la tendencia a formar compuestos.

SOLUCIONES SOLIDAS

Solucin solida sustitucional.- La sustitucin en la red espacial del disolvente de los tomos propios por tomos del soluto, da origen a este tipo de soluciones.

CAPTULO 6DIAGRAMAS DE FASEIntroduccinEn este captulo especificaremos por completo el estado de un sistema en equilibrio, para eso ser necesario especificar tres variables independientes: la temperatura, presin y composicin. Teniendo en cuenta que la presin permanece constante, el diagrama indicara los cambios estructurales de temperatura y composicin.Las condiciones de equilibrio pueden ser aproximadas por medio de calentamiento y enfriamiento extremadamente lentos de modo que el cambio de fase pueda ocurrir; adems estudiaremos todas las condiciones posibles de equilibrio entre las fases de aleacin binaria.Coordenadas de los diagramas de faseLos diagramas de fase se grafican con la temperatura la cual puede ser en (C o F), como la ordenada y la composicin de la aleacin (%W), como la abscisa.

Anlisis trmicos.- Este mtodo es el mejor para determinar la temperatura de solidificacin inicial y final.

MTODOS EXPERIMENTALES

Difraccin de rayos x.- Con este mtodo se mide las dimensiones de la red, indicara la aparicin de una nueva fase, ya sea por el cambio en las dimensiones de la red o por la aparicin de una nueva estructura cristalina.

Mtodos metalogrficos.- Esto consiste en calentar muestras de una aleacin a diferentes temperaturas, esperando que el equilibrio se establezca, y entonces se enfra rpidamente para retener su estructura de alta temperatura.

Tipo I-Dos metales completamente solubles en los estados lquido y slidoLos dos metales tendrn generalmente el mismo tipo de estructura cristalina y diferirn en sus radios atmicos en menos del 8%.Como los dos metales son completamente solubles en el estado slido, el nico tipo de fase solida formada ser una solucin solida sustitucional. El diagrama de fase consta de dos puntos, dos lneas y tres reas. Los puntos representan los puntos de congelacin de los dos metales puros.Para determinar dicha informacin debemos aplicar dos reglas:Regla I: Composicin qumica de las fases.Para determinar la composicin qumica real de las fases de una aleacin, en equilibrio a cualquier temperatura especifica una regin bifsica. El punto m, la interseccin de la lnea vnculo con la lnea solidus, cuando se abate a la lnea base, dar la composicin de la otra fase que constituye la mezcla.Regla II: Cantidades relativas de cada fase.- El punto donde la lnea vertical interseca la lnea horizontal se considera como fulcro, o eje de oscilacin de un sistema de palanca. Para determinar las cantidades relativas de las dos fases en equilibrio, a cualquier temperatura especifica en una regin bifsica, se debe trazar una lnea vertical que representa la aleacin y una lnea horizontal para la temperatura. Enfriamiento en equilibrio de una aleacin de solucin slida.La solucin slida en formacin toma material muy rico en A del lquido deber ser ms rico que B. Cuando se mezcla la temperatura menor T1, la composicin liquida en L (la nica solucin slida que se forma con T) y aplicando la regla 1la temperatura disminuye. Esta aleacin a temperatura es una solucin homognea de una fase liquida y permanece as hasta que alcanza la temperatura . Como est en la lnea liquidus.

Difusin.Es de naturaleza estadstica, resultando de muchos movimientos al azar de tomos individuales. Mientras que la trayectoria de un tomo individual puede ser zigzag e impredecible, cuando un gran nmero de tomos hacen tales movimientos pueden producirse un flujo sistemtico. La rapidez de difusin de un metal en otro se especifica por el coeficiente de difusin, el cual se da en unidades de centmetros cuadrados por segundo. Aunque el coeficiente de difusin es una funcin de diversas variables, la ms importante es la temperatura.A travs de tres mtodos, la difusin en soluciones solidas sustituciones pueden tener lugar: el mecanismo de vacancias, el mecanismo intersticial y el mecanismo de intercambio de tomos.

Enfriamiento fuera del equilibrio-origen de la segregacin dendrtica.Conforme la temperatura desciende, la composicin promedio de la solucin solida se alejara an ms de las condiciones de equilibrio.Homogeneizacin.Las estructuras de segregacin dendrtica son ms comunes en los metales colados, que no se han tratado trmicamente. Existen mtodos para resolver el mtodo de segregacin dendrtica tales como: impidiendo su formacin a travs de un lento congelamiento del lquido e igualando la composicin u homogeneizacin, de la estructura dendrtica segregada mediante difusin en el estado slido.Propiedades de las aleaciones de solucin solidaA medida que se agrega cobre al nquel, la resistencia fsica de la aleacin aumenta; y a medida que se agrega nquel al cobre, la resistencia de esa aleacin tambin aumenta. Por tanto, entre cobre puro y nquel puro debe existir una aleacin que muestre la mxima resistencia.

Variaciones del tipo ILa solidificacin comienza y termina a una temperatura constante sin cambio en la composicin, y su curva de enfriamiento mostrara una lnea horizontal.Tipo II: Dos metales completamente solubles en el estado lquido y completamente insolubles en el estado slidoComo la mayora de los metales muestran alguna solubilidad de uno con otro en el estado slido, este tipo es el ms comn, y por tanto, el ms importante sistema de aleacin.El diagrama de fase puede disearse a partir de una serie de curvas de enfriamiento de manera anloga a la empleada para el diagrama de solucin solida descrita anteriormente. Las de enfriamiento para los metales puros se muestran en una lnea horizontal nica en sus puntos de congelacin. Esta lnea horizontal ms baja que T se conoce como temperatura eutctica.El diagrama de fase real puede ahora sufrir quiebres sobre la curva de enfriamiento en contraposicin a la de temperatura.

La solidificacin de la aleacin eutctica se presenta a temperatura constante, por lo tanto su curva de enfriamiento seria la misma que la de un metal puro o cualquier aleacin de funcin congruente; sin embargo, la solidificacin eutctica es incongruente y hay una diferencia en composicin entre el lquido y las fases solidas individuales.

Propiedades de los sistemas de aleacin eutcticaLas propiedades de cualquier aleacin multifsica dependen de las caractersticas individuales de las fases y la forma en que estas ltimas se hallan distribuidas en la microestructura. La resistencia, dureza y ductilidad se relacionan con el tamao, numero, distribucin y propiedades de los cristales de ambas fases. Endurecido por envejecimiento.Existen dos mtodos principales para aumentar la resistencia y la dureza de una aleacin dada:Endurecido por envejecimiento.

Proceso de envejecido.- La solucin despus de templarse es sobresaturada slida y se encuentra en un estado inestable. El exceso de soluble tendera a salir de la solucin, y la velocidad a la que ocurre la precipitacin vara con la temperatura. La resistencia total despus de 4 o 5 das se conoce como aleaciones de envejecimiento natural, en tanto las que necesitan de recalentamiento a elevadas temperaturas para alcanzar su mxima resistencia se conoce como envejecimiento artificial.

Tratamiento de solucin.- la operacin de templado drstico tiende a generar tensiones, las cuales suelen dar como resultado distorsiones, sobre todo si las partes estn diseadas intrincadamente. Las operaciones de endurecimiento se deben llevar a cabo tan pronto como sea posible del templado.

Tipo IV: La fase intermedia de fusin congruenteTodos los metales puros se solidifican congruentemente. Si la fase intermedia tiene un intervalo reducido de composicin, como sucede en los compuestos intermetalicos y los compuestos intersticiales, entonces se representa en el diagrama como una lnea vertical y se indica con la formula qumica del compuesto.Las fases intermedias se llamas as porque son nicas y se presentan en las fases terminales en un diagrama de fase. Si una fase cambia en otra isotrmicamente y sin ninguna modificacin en su composicin qumica, se dice que es un cambio de fase congruente o una transformacin congruente.Tipo V: La reaccin peritctica.En esta un lquido y un slido reaccionan isotrmicamente para formar un nuevo solido al enfriarse, y se expresa de la siguiente manera:

Tipo VI: Dos lquidos parcialmente solubles en el estado lquido: la reaccin nomotticaEn la mayora de los casos, estas lneas aparecen punteadas, porque las dificultades experimentales a altas temperaturas suelen prevenir una determinacin exacta de su composicin. Se dice que las sustancia no solubles entre s, como el aceite y el agua, son inmiscibles; por otra parte, se dice que las sustancias parcialmente solubles entre si se muestran en un intervalo de miscibilidad, lo cual constituye el tipo VI.Tipo VII: Dos metales insolubles en los estados lquido y solidoEsta condicin corresponde a un caso lmite de reaccin nomotctica y de la reaccin eutctica. Existen muchas combinaciones de mteles que son prcticamente insolubles entre s. Cuando se enfran, los dos metales parecen solidificar en sus puntos de congelacin individuales en dos capas distintas, con una aguda lnea de contacto y casi sin difusin.

Interrelacin de tipos bsicosEmpezando con un sistema completamente insoluble, sim os puntos a cualquier extremo de la lnea eutctica se mueven hacia el otro, o sea, hacia mayor solubilidad en el estado slido. Los primeros tres tipos difieren solo por la solubilidad en el estado slido.

TRANSFORMACIONES EN EL ESTADO SOLIDO AlotropaLos metales pueden existir en ms de un tipo de estructura cristalina, dependiendo de la temperatura. Algunos ejemplos de metales que tienen alotropa son: hierro, manganeso, estao, cobalto.Transformacin orden-desordenEl ordenamiento es ms comn en los metales completamente solubles en el estado slido, y por lo tanto la mxima cantidad de ordenamiento la cual ocurre en una razn atmica simple de los dos elementos. Si los tomos de soluble generalmente no ocupan ninguna posicin especfica, se dice que la aleacin est en una condicin desordenada.

La reaccin eutectoideEn este caso, una fase solida se transforma, al enfriarse, en dos fases slidas. La mescla eutctica est constituida por las fases que se representan en ambos extremos de la lnea de temperatura eutctica a saber, la solucin solida , y la solucin solida .Esta es una reaccin comn en el estado slido, muy semejante a la reaccin eutctica, la cual no influye al lquido.

La reaccin peritectoide.Es una reaccin medianamente comn en el estado slido y aparece en muchos sistemas de aleacin. La reaccin peritectoide tiene la misma relacin a la reaccin peritctica que la eutectoide tiene a la eutctica. Como la reaccin peritectoide ocurre por entero en el estado slido y generalmente a temperaturas menores que la reaccin peritctica, la rapidez de difusin ser menor y habr menos probabilidad de que se alcancen estructuras de equilibrio.

Diagramas complejos.Son los diagramas que muestran ms de un tipo de reaccin y suelen ser ms complejos que los tipos simples, as los diagramas ms complejos muestran las reacciones de ms de un tipo:

CAPTULO 7DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO HIERRO CARBURO DE HIERRO

IntroduccinEn ingeniera el hierro es un constituyente fundamental para las aleaciones. El hierro es un metal alotrpico, es decir que puede existir en ms de un tipo de estructura reticular, dependiendo de la temperatura, es no magntico con una estructura cristalina bcc.Definicin de estructurasAunque la designacin de las distintas zonas, puntos y lneas del diagrama de equilibrio. La cementita o carburo de hierro responde a la formula qumica Fe3C y contienes 6.67% Lebedurita. Bajo este nombre se conoce la mezcla eutctica de austenita y cementita, la cual contiene un 4,3% de C y se forma a 11290C.Solubilidad del carbono en el hierroLa ausencia cuya estructura cubica de caras centradas contiene cuatro tomos e cada celdilla fundamentalmente, presenta una mayor capacidad atmica que la ferrita, cuya estructura cubica de cuerpo centrado cuenta solo con dos tomos en cada celdilla fundamental.El diagrama hierro-carbonoEl diagrama muestra tres lneas horizontales que indican reacciones isotrmicas. La adiccin de elementos de aleacin el hierro influye en las temperaturas a que se producen las transformaciones alotrpicas. En el diagrama aparecen tres lneas horizontales, las cuales indican reacciones isotrmicas.

Solubilidad del carbono en el hierroLa ausencia cuya estructura cubica de caras centradas contiene cuatro tomos e cada celdilla fundamentalmente, presenta una mayor capacidad atmica que la ferrita, cuya estructura cubica de cuerpo centrado cuenta solo con dos tomos en cada celdilla fundamental.

Enfriamiento lento de aceroEl carbono liberado de la solucin precipitada en forma de lminas de cementit, reagrupndose los tomos de hierro situados en las zonas ocupadas anteriormente por dicho carbono y precipitado como laminillas de ferrita.En el diagrama hierro. Carbono la parte correspondiente a los aceros es la que ofrece mayor inters, por lo que vamos a estudiar os diversos cambios que tienen lugares distintos tipos de acero.

Lneas de temperatura crticaA continuacin se muestra las lneas de temperatura crtica superior e inferior como lneas sencillas en condiciones de equilibrio. Cuando las Lneas crticas realmente se determinan, se encuentra que no concurren a la misma temperatura. La lnea crtica en calentamiento es siempre mayor que la lnea critica en enfriamiento.

Por su uso. Atendiendo a la utilizacin final de los aceros, se clasifican en aceros de fcil mecanismo, aceros para muelles, aceros para caleras, aceros de construccin o aceros de herramientas.

Por el procedimiento de la fabricacin. Teniendo en cuenta el mtodo de fabricacinPor su composicin qumica. Est en la clasificacin el contenido aproximado en los aceros de los elementos de aleacin ms importantes vienen indicando por medio de un sistema numrico.

CLASIFICACION DE LOS ACEROS

Efecto de pequeas cantidades de otros elementosPrevio un anlisis al diagrama hierro carbono se deduce que el azufre en los aceros comerciales se mantiene por debajo del 0.05%, el cual forma, a su vez, una aleaci6n eutctica de bajo punto de fusi6n, con hierro que tiende a concentrarse en las fronteras de grano. Cuando el acero se forja lmina a altas temperaturas, se hace frgil, debido a Ia fusin del eutctico sulfuro de hierro que destruye la cohesi6n entre los granos, permitiendo que se desarrollen grietas. En presencia de manganeso, el azufre tiende a formar sulfuro de manganeso (MnS) en vez de sulfuro de hierro. El sulfuro de manganeso puede salir en la escoria o permanecer como inclusiones bien distribuidas por toda la estructura.

CAPTULO 8EL TRATAMIENTO TERMICO DEL ACEROIntroduccinLa definicin de tratamiento trmico dada en el Metals handbook dice: es el proceso que el acero, en estado slido, es sometido a unos varios ciclos de calentamiento y enfriamiento para varias una o algunas de sus propiedades en la forma deseada. Los tratamientos trmicos ms importantes suponen la transformacin o descomposicin de la austenita, dependiendo de las propiedades fsicas y mecnicas finales de cualquier de cualquier acero.Recocido de regeneracinCon este nombre se conoce a al tratamiento que consiste en un calentamiento del acero a la temperatura adecuada, seguida de un enfrentamiento lento a travs de la zona de transformacin. Los fines con el recocido se buscan afinar el grano, otras ablandar el acero, a veces sobre las propiedades elctricas y magnticas, aumentar la maquinabilidad.Los aceros hipereutectoides suelen sufrimiento tratamiento de afino del tamao del grano, consiste en calentar el material a temperatura de afino del 27 C por encima de la crtica superior Este calentamiento del lugar a la aparicin de granos dos tensticos groseros, los cuales, en el enfriamiento se transforman en colonias polticas de gran tamao.Globalizacin

Para mejorarla la maquinibilidad se somete los aceros da un tratamiento conocido como recocido globular.

Permaneca prolongada a una temperatura inmediata por debajo de la crtica inferior.

Empleo de un ciclo oscilante de calentamientos y enfriamientos a temperaturas que son unas veces inmediatamente superiores y otras inmediatamente inferiores a las correspondientes a la lnea crtica inferior.

Recocido de alivio de tensiones.Este proceso, conocido tambin a veces como recocido suscritico tiene por objeto la eliminacin de las tensiones internasNormalizadoEn el enfriamiento al aire la cantidad de ferrita proeutectoide que se forma es muy inferior al 50% que de acuerdo con el diagrama de equilibrio. Este tratamiento consiste en un calentamiento a 50 C por encima de las crticas superiores seguido de un enfriamiento en aire tranquilo con esto se consigue un acero una mayor dureza y resistenciaFuera de las condiciones de equilibrio en el punto eutectoide se desplaza de los aceros Hipoeutectoide hacia la zona de mayor contenido de carbono, en el normalizado se obtiene una mayor dureza y resistencia en los aceros.TempleLa estructura resultante denominada martensita observada al microscopio aparece en forma de agujas blancas o estructura acicular. Enfriamiento a velocidades bajas o moderadas se da esta transformacin de hierro alfa y hierro gamma y se realiza por un proceso de nucleacin y crecimiento y es en funcin del tiempo.Entre las caractersticas ms importantes de este proceso estn: transformacin, no se presenta en el fenmeno de la difusin la transformacin se realiza solamente mientras dura el enfriamiento cesa al interrumpirse el mismo, la cantidad de Martencita que se forma no guarda una relacin lineal con el descenso de temperatura. La transformacin Martencitica de una aleacin determinada no se interrumpen y la temperatura M, se modifica al variar la velocidad de enfriamiento.Diagrama de transformaciones isotrmicas de la austenita.De un anlisis previo se puede extraer la utilidad que tiene el diagrama hierro carbono en el estudio de los aceros cuyo enfriamiento no se realiza en condiciones de equilibrio, es pequea.La mejor forma de entender los diagramas de transformacin isotrmica es estudiar su derivacin. Paso 1. Preparar un gran nmero de muestras cortadas de la misma barra

Paso 6. Se repite el procedimiento a diferentes temperaturas hasta que se determinen suficientes puntos para graficar las curvas del diagramaPasos para identificar un diagrama de transformacin isotrmicaPaso 5. Se le toma la dureza a cada muestraPaso 4. La muestra se templa en agua fra o en samueraPaso 3. Colocar las muestras a una temperatura constante subcritica Paso 2. Colocar las muestras en un horno a temperatura de austenizacion

Perlita y vainitaEn la regin comprendida entre la nariz perlitica del diagrama y la lnea M aparece un nuevo constituyente formado por ferrita y cementita que se oscurece en el ataque y que recibe el nombre de vainita. Comprendida entre las correspondientes a la perlita y a la martensita.La vainita tiene una dureza variable de 40 a 60 Rockell C. Comprendida entre las correspondientes a la perlita y a la martensita

Relacin entre las curvas de enfriamiento y los diagramas T-ILas curvas de enfriamiento continuo se determinan colocando un termo par en una posicin determinada de una probeta de acero y midiendo despus las variaciones que experimenta la temperatura con el tiempo.Teniendo presente las limitaciones indicadas os diagramas T-1 son muy tiles para interpretar y relacionar entre s.La perlita que se forme al final de la transformacin ser ms fina que la que se produce al comienzo de la reaccin.Posicin de las curvas T-I.El efecto relativo que ejercen los elementos de la accin ms utilizados sobre el desplazamiento de la nariz perlitica del diagrama hacia la derecha es el siguiente: vanadio, tungsteno, molibdeno, cromo, manganeso, silicio, nquel.El retraso que sufre el comienzo de la transformacin influye tambin en la templa dualidad o profundidad de penetracin del templo, siendo ste mayor de los aceros de alta aleacin o de tamao de grano austenitico ms grande. As mismo el retraso que sufre al comienzo de la trasformacin.La primera de ellas tiene una pendiente tan pronunciada que, para que la disuelvan toda la cementita pro eutectoide se requiere temperaturas sumamente elevadas.

Homogeneidad del austenitaEn el temple los granos de obtenida ms pobres en carbono como tienen una velocidad crtica de temple elevada tendr una transformacin en estructuras no martensiticas mientras que los de mayor contenido de carbono, al poseer una velocidad crtica de temple pequea se transformarn en martensita esto da lugar a que la micro estructura formada no sea uniforme y posea una dureza variable. No obstante para tener la seguridad de que el carbono se ha difundido totalmente.Mecanismo de disipacin de calor en el templeLa velocidad de enfriamiento obtenida en el temple determina la estructura resultante del tratamiento trmico, as como los valores de la dureza y la resistencia si esta velocidad es superior a la velocidad crtica del temple la austenita tan se transformar en martensita.Influencia del estado superficial. Entre los gases utilizados con esta finalidad se encuentra el hidrogeno, el amoniaco disociado y los gases producidos en la combustin parcial o completa de hidrocarburos combustibles gaseosos.Cuando el acero est sometido a la accin de una atmosfera oxidante, debida a la presencia de vapor. La cascarilla acta como un aislante y ofrece serias dificultades al flujo del calor del acero al medio temple.Influencia del tamao y masa de las piezasComo la nica parte de la pieza que se pone en contacto con el medio de temple es la superficie exterior, la relacin entre el rea de esta superficie y la masa de la pieza constituye un factor importante la determinacin y la velocidad real del enfriamiento.Los resultados obtenidos al medir las durezas en el interior de las probetas, cuya durezas superficiales indicamos anteriormente son los representados. Parte de la pieza que ms rpidamente se enfra. En cuanto al calor del interior se elimina con conduccin a travs de la pieza, hasta que alcanza la superficie y a travs de ella, pasa al medo refrigerante. La templabilidadPara proceder la seleccin de un acero, que normalmente se hace para el comercio, se hace de acuerdo a su composicin qumica. Sin embargo, esta no es rgida, sino que los mrgenes de variacin que se permiten en el contenido de carbono y los elementos de aleacin del acero son amplios. Por ejemplo el contenido de carbono y los elementos de aleacin de un acero AISI 4340 estn comprendidos estn comprendidos entre los limites siguientes: de 0,33 a 0.43% de C, de 0.60 a 0.80% de Mn, de 0.20 a 0.35% de Si, de 1.62 a 2% de Ni, de 0.70 a 0.90% de Cr, de 0.20 a 0.30% de Mo. Esta variacin de la composicin qumica, dentro de cada tipo de acero, da origen a las distintas velocidades criticas de temple, lo que hace el comportamiento de los aceros tratados trmicamente defiera unos de otros.Aunque la templabilidad se expresa normalmente en funcin de las variaciones de dureza, y lo que realmente influye en las propiedades del acero son las variaciones que experimenta la microestructura, las cuales vienen reflejadas por los valores que alcanza la dureza.

UTILIZACIN DE LOS VALORES DE LA TEMPLABILIDADSiempre se debe realizar el siguiente procedimiento, seleccionar un acero que rena unas condiciones mnimas de dureza en un punto determinado de una pieza, templada en unas condiciones dadas, hay que conocer primero la velocidad de enfriamiento en dicho punto y determinar en la probeta Jominy la situacin del punto que tenga la misma velocidad de enfriamiento.Cuando se elige el acero en funcin de la templabilidad deseada, el usuario tiene la seguridad de que, despus del tratamiento trmico, obtendr las propiedades mecnicas deseadas, con la consiguiente disminucin del nmero de rechazos o de tratamientos trmicos dados a la pieza y, por tanto, como una mayor economa.Los valores prcticos de la severidad de temple vienen dados en la tabla 8.5. Supongamos que en el centro de un redondo de dos pulgadas, con un buen temple en aceite y con agitacin moderada (H = 0.35, Tabla 8.5)

RevenidoLa formacin de la Martensita da lugar a considerables tensiones en el acero. Por todo ello, las piezas como despus del temple, se someten casi siempre a un revenido, que es un tratamiento que consiste en calentar el acero a una temperatura ms baja que su temperatura critica inferior.Los aceros, despus del temple, suelen quedar demasiados frgiles para la mayora de los usos a que van a hacer destinados.La tenacidad se determina en funcin de la estriccin de una probeta de traccin porque cuando se mide en funcin de la resiliencia, mediante un ensayo Charpy o Izod, no ocurre lo mismo en la mayor parte de los aceros, cuando la temperatura de revenido est comprendida entre 204 y 426C, la resiliencia disminuye, aunque simultneamente disminuyan tambin la dureza y la resistencia.En algunos aceros aleados el revenido a temperaturas entre los 538 y los 676C, seguido de un enfriamiento relativamente lento, va acompaado de la aparicin del fenmeno conocido como fragilidad de revenido, el cual se manifiesta por una acusada disminucin de la resiliencia. Sin embargo, este fenmeno no se presenta si el enfriamiento se realiza rpidamente en agua desde la temperatura de revenido.

AustemperingEste tratamiento trmico, deducido del diagrama T-1 tiene por objeto obtener una estructura compuesta en su totalidad por bainita. La comparacin de las caractersticas mecnicas que se obtienen en el austempering y el proceso de temple y revenido se realizan normalmente sobre probetas del mismo acero que hayan quemado despus del tratamiento trmico con la misma dureza o resistencia.La comparacin de las caractersticas mecnicas que se obtienen en el austempering y el proceso de temple y revenido se realizan normalmente sobre probetas del mismo acero

Como resultado de esta comparacin se observa que con el austempering se obtiene una mejor estriccin, resiliencia y plegado en el caso de un temple directo seguido de revenido.

CementacinEste procedimiento de endurecimiento superficial es uno de los ms antiguos y econmicos y consiste en colocar las piezas normalmente de aceros bajos en carbono con contenidos iguales o inferiores a 0.20%.Al existir en la periferia una concentracin de carbono ms elevada que en el corazn. Los tomos de carbono, de acuerdo con las leyes de difusin y para restablecer el equilibrio, penetran hacia el interior.Si la pieza se deja enfriar en el horno y se examina despus al microscopio, el cambio gradual de la estructura nos indica la distribucin o gradiente del carbono. Este fenmeno puede realizarse tambin segn las reaccionesFe(c) + H2O Fe + CO + H2Fe(c) + H2 Fe + CO2Este procedimiento presenta el inconveniente de no poder trabajar con grandes series, debido a que un procedimiento en la carga se efectu fundamentalmente por lotes.

Tratamientos trmicos de las piezas cementadasSe sabe previamente que la cementacin del acero se lleva a cabo en la regin austentica, si se templa la pieza directamente desde la temperatura de cementacin puede ocurrir, cuando la velocidad de enfriamiento sea superior a la velocidad critica de temple, que tanto la capa cementada como el ncleo, adquieran una estructura martenstica.CianuracinEs un procedimiento utilizado para endurecer superficialmente los aceros aleados y el carbono mediante la formacin de una capa dura de poco espesor, elevada dureza y buena resistencia al desgaste.NitruracinLa efectividad del proceso depende de la formacin de nitruros en los aceros aleados. En este procedimiento, las piezas a tratar se colocan en una caja cerrada a travs de la cual se hace pasar durante toda la operacin una corriente de amoniaco, mantenindose el conjunto a una temperatura comprendida entre 480 y 620 C.Endurecimiento superficial por llamaEste procedimiento consiste en templar determinadas zonas de las piezas, fabricadas con aceros de contenidos de carbono alto o medio, calentndolas rpidamente y enfrindolas inmediatamente en agua o en un chorro de aire.

Endurecimiento superficial por corrientes de induccinEn principio, este procedimiento es similar al anterior, caracterizndose ambos por ser procedimientos de temple superficial que se realizan an que vari la composicin qumica del acero.Tensiones residualesSon las tensiones que se quedan en una pieza al desaparecer las fuerzas que actan sobre ella. Las tensiones residuales son originadas siempre por una deformacin no uniforme. En el caso de los tratamientos trmicos, las causas de esta deformacin no uniforme pueden ser un gradiente de temperatura, un cambio de fase, o lo que sucede normalmente, una combinacin de ambos factores durante el enfriamiento.En la primera fase de enfriamiento, hasta el instante t1, las tensiones presentes se deben al gradiente de temperatura. La superficie, no poder contraerse libremente por impedrselo el centro, se encontrara sometido a una traccin en tanto que este estar sometido a una compresin.

En la primera la superficie se encuentra en tensin; sin embargo, su estado es austentico, por lo que si la tensin alcanza su valor suficiente, no aparecern grietas sino que se deformara plsticamente, con el consiguiente alivio de tensiones.La segunda, el centro, cuya estructura es austentica, est en tensin, por lo que tendera a producirse una deformacin plstica en vez de una grieta.