metalurgia y aceros

Presentacin de PowerPoint

METALURGIAOBJETIVOS Relacionar la estructura interna con las propiedades de los materialesIdentificar las imperfecciones cristalinas Identificar los procesos de solidificacin en metales puros y aleacionesReconocer los diferentes tipos de diagramas de equilibrioMETALURGIA La Metalurgia es la ciencia y tecnologa de los metales.Es la ciencia que se encarga del estudio de la:ObtencinTransformacinEstructura interna yPropiedades de los metales. La Metalurgia se divide en dos grandes ramas: Metalurgia de Procesamiento o Extractiva (Metalurgia qumica)Metalurgia FsicaMETALURGIAMetalurgia de Procesamiento o Extractiva (Metalurgia qumica)Es la ciencia de obtener metales de sus mineralesAbarca la extraccin del mineral, la concentracin y refinacin de los metalesMetalurgia FsicaEs la ciencia que se ocupa del estudio de la transformacin, estructura y propiedades de los metales y aleaciones.

MATERIALES DE INGENIERA METALESSon particularmente tiles en aplicaciones estructurales o de carga.Aunque ocasionalmente se utilizan en forma pura (p.e. aluminio y cobre de alta pureza), se prefiere normalmente el empleo de sus combinaciones, denominadas aleaciones. FERROSOS: Tienen como elemento principal el hierro: aceros, aceros inoxidables, hierros fundidos, etc. NO FERROSOS: Contienen un elemento diferente del hierro como elemento principal: latones, bronces, aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre, aleaciones de zinc, aleaciones de magnesio, aleaciones de titanio, superaleaciones base Ni, etc.Estructura de los Metales Los metales poseen una distribucin perfectamente organizada de sus tomos. Esta ordenacin esta compuesta de tres estructuras, cada una de las cuales esta formada por elementos de la anterior, y son:

a)__Estructura Cristalina b)__Estructura Microgrficac)__Estructura MacrogrficaRedes CristalinasLos metales del GRUPO A o verdaderos metales, cristalizan casi sin excepcin en tres redes espaciales:- Red cbica de cuerpo centrado. (C. B. C)- Red cbica de cara centrada. (C. F. C)- Red hexagonal compacta (Ex. C)- ALCALINOS: __Li , Na , K ,

-ALCAL.TERREOS: Be, Mg, Ca

- MET. TRANS.: _Ti, V, Cr, Mn, Fe , Co

-GRUPO Cu: _Cu,Ag, AuMETALES G.A.ESTRUCTURAS CRISTALINAS

Los tres tipos principales de estructuras en que pueden cristalizar los metales

ESTRUCTURAS CRISTALINASBCCFCCHCESTRUCTURAS MICROGRAFICASLa deformacin de un metal sometido a una tensin consiste en el desplazamiento de un fragmento de cristal sobre otro siguiendo unos planos cristalogrficos P llamados BANDAS DE DESLIZAMIENTOS.

ALOTROPA POLIMORFISMOAlgunos materiales pueden tener ms de una estructura cristalina en el estado slido, este es un fenmeno conocido como polimorfismo.Si este fenmeno es reversible se denomina alotropa.El principal ejemplo de un metal alotrpico es el hierro, quien a temperatura ambiente es BCC (Fe-), cuando el Fe se calienta a 910 C su estructura cristalina cambia a FCC y se le denomina Fe- y a 1410 C vuelve a ser BCC (Fe-).Otro metal alotrpico es el titanio. A temperatura ambiente es HC (Ti-) y a temperaturas mayores a 882 C es BCC (Ti-).Un material polimrfico es el carbono, que puede cristalizar en forma de diamante (cbico de diamante) o de grafito (hexagonal).ALOTROPA: FeCurva de enfriamiento del hierro puro

ALOTROPA: Fe

ALOTROPA: Ti

ESTRUCTURAS CUBICAS Es la cantidad de tomos que se encuentran localizados al interior de la celda unitaria.1/8 de tomo, al interior de la celda, en cada esquina del cubo y

NMERO DE TOMOS POR CELDA UNITARIA: CSESTRUCTURAS CUBICAS1/8 de tomo al interior de la celda en cada esquina del cubo y, 1 al interior de la celda, en el centro del cubo.NMERO DE TOMOS POR CELDA UNITARIA: BCC

ESTRUCTURAS CUBICAS1/8 de tomo, al interior de la celda, en cada esquina del cubo y en el centro de cada cara.NMERO DE TOMOS POR CELDA UNITARIA: FCC

ESTRUCTURAS CUBICASRADIO ATMICO (ra) EN FUNCIN DEL PARMETRO DE RED (ao)

ESTRUCTURAS CUBICASRADIO ATMICO (ra) EN FUNCIN DEL PARMETRO DE RED (ao)

ESTRUCTURAS CUBICAS

ESTRUCTURAS CUBICAS

IMPERFECCIONES CRISTALINASDEFECTOS CRISTALINOSLos metales en realidad contienen varios defectos cristalinos, pues sus tomos no presentan un arreglo atmico perfecto.En general, un metal puro contendr numerosos defectos en su estructura cristalina; estos defectos son: Vacancias Un tomo extrao colocado en forma intersticial Un tomo extrao colocado en forma sustitucional tomos del metal base colocados en forma intersticial Dislocaciones: defecto lineal Maclas Lmites de granoDefectos planaresIMPERFECCIONES CRISTALINAS

DEFECTOS PUNTUALESIMPERFECCIONES CRISTALINASMETAL POLICRISTALINO

IMPERFECCIONES CRISTALINASDefecto Planar

IMPERFECCIONES CRISTALINASDefectos Lineales: Dislocacin de borde

Si se le aplica un esfuerzo se producir el movimiento de la dislocacin de borde.A esto se le llama deslizamiento, y representa la deformacin plstica(permanente)IMPERFECCIONES CRISTALINASDEFORMACIN PLSTICA EN LOS METALES

VARIACIN DE LA RESISTENCIA MECNICAWhiskers: materiales desarrollados experimentalmente casi perfectos de cuyas dimensiones son muy pequeas

VARIACIN DE LA RESISTENCIA MECNICAEndurecimiento por deformacin

SOLIDIFICACION

Curva de solidificacin de una aleacin de una aleacin (cobre-nquel)SOLIDIFICACIONCurva de solidificacin de un metal PuroCurva ideal en condiciones de absoluto equilibrio- El metal se encuentra enfriando en estado liquido.- En el instante que empieza la solidificacin, la temperatura se mantiene constante, aqu se obtiene la medida relativa del calor de solidificacin.- Posteriormente empieza el enfriamiento del metal en estado slido

SOLIDIFICACION

Diagramas de EquilibrioDiagrama de fase de dos metales completamente solubles en los estados lquido y slidoToda aleacin en estado lquida al enfriarse presenta 2 Ts caractersticas : T1: Inicio de la solidificacin y T2: fin de la solidificacin

dentro de las cuales la aleacin se encuentra en estado pastoso, por la diferencia de temperaturas de fusin y Ce de los elementos de aleacin

Diagramas de EquilibrioREGLA DE LA HORIZONTALPara una temperatura determinada, la composicin de las fases lquida y slida de una aleacin binaria en equilibrio, viene dada por las abcisas de los puntos de interseccin de la horizontal que pasa por la temperatura con las lneas de lquido y slido .REGLA DE LOS SEGMENTOS INVERSOS S = PY L PXS : Cantidad slida de la aleacinL: Cantidad lquida de la aleacinPX: Recta hacia la lnea slidaPY: Recta hacia la lnea lquida

Diagramas de EquilibrioSerie de curvas de enfriamiento para diferentes aleaciones en un sistema completamente soluble. Las lneas punteadas indican la forma del diagrama de fase

Diagramas de Equilibrio

Curvas de enfriamiento y microestructuras a temperatura ambiente para una serie de aleaciones de dos metales insolubles en el estado slido. La lnea punteada superior indica la forma de la lnea lquidus y la lnea punteada inferior muestra la forma de la lnea solidusMateriales Metlicos FerrrososDiagrama de Equilibrio Fe-Fe3CEl hierro o fierro (Fe) es el constituyente principal de numerosas aleaciones de ingeniera cuyas propiedades del metal casi puro son:Resistencia a la traccin = 275 MpaAlargamiento en 50 mm = 40 %Dureza Brinell = 90 HBDensidad = 7,87 g/cm3

Es un metal AlotrpicoDiagrama de Equilibrio Fe-Fe3CCurva de hierro puro

Diagrama de Equilibrio Fe-Fe3C



Diagrama de Equilibrio Fe-Fe3CLas aleaciones que se obtienen segn el diagrama de equilibrio Fe-Fe3C se pueden clasificar tomando como referencia su contenido de carbono ( %C ) en:l ACEROS. Aleaciones con un contenido de C < 2 %.En referencia la aleacin eutectoide ( 0,8 %C ), se subdividen en: aceros eutectoides ( %C = 0,8 ) aceros hipoeutectoides ( %C < 0,8 ) y aceros hipereutectoides ( 0,8 < % C < 2,0 )l FUNDICIONES. Contienen entre 2,0 < % C < 6,67.De igual manera las fundiciones se subdividen en funcin a la aleacin eutctica en: fundiciones eutcticas ( % C = 4,3 ) fundiciones hipoeutcticas ( 2,0 < % C < 4,3 ) y fundiciones hipereutcticas ( 4,3 < % C < 6, 67 )

Diagrama de Equilibrio Fe-Fe3C : ? : ? : ?Fe3C: ?Mxima solubilidaddel C en Fe- : ?Mxima solubilidaddel C en Fe- : ?Mxima solubilidaddel C en Fe- : ?Reaccin peritctica: ?Reaccin eutctica: ?Reaccin eutectoide: ?

Microestructura de los AcerosAceros

EutectoideHipoeutectoidesHipereutectoides

Microestructura de los Aceros


Microestructura de los AcerosAceros hipoeutectoides



Aceros HipereutectoidesMicroestructura de los Aceros: Constituyentes

Ferrita :Es el mas blando y dctil de los constituyentes.Tiene una resistencia a la rotura 28 kg/mm2.Dureza : 90 HBMagnticaConstituyentes

Microestructura de los Aceros: Constituyentes


Cementita :Carburo de Hierro : CFe3.Es el constituyente ms duro y frgil .Dureza : 700 HB ( 68 HRc )Magntica hasta los 210 C.


Perlita :Compuesta por 86,5 % de ferrita y 13,5 % de cementita.Dureza : 200 HB.Resistencia a la rotura : 80 kg/mm2.Alargamiento : 15 %



Austenita :La austenita en los aceros corrientes empieza a formarse a 723 C.Alargamiento : 30 %No es magntica.



Martensita :Despues de la cementita, el mas duro.Se obtiene por enfriamiento rpido de los aceros desde la estructura austentica.Dureza : 50 - 68 HRc.Es magntica.

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