Modificación de las propiedades de los materiales
• Nos centraremos en materiales metálicos.
• Concretamente en materiales ferrosos (hierro puro, aceros y fundiciones)
• Dentro de ellos en aceros Mezclas homogéneas (aleaciones de hierro-carbono)
Tratamientos térmicos (mejora de propiedades mecánicas)
Tratamientos termoquímicos (podría considerarse como una combinación de los dos mecanismos anteriores)
Tratamientos contra oxidación-corrosión
MATERIALES METÁLICOSEstudio de aleaciones
❶ENLACE METÁLICO ❷REDES CRISTALINASMETÁLICAS
•BCC
•FCC
•HEXAGONAL COMPACTA
EN LOS METALES
HIERRO
Al realizar mezclas homogéneas de materiales metálicos (que poseen las estructuras cristalinas anteriores) con otras sustancia generamos ALEACIONES
Sustancias
Elemento Compuesto
Mezclas
Homogéneas Heterogéneas
o Sustancias
Puras
ALEACIONES:
Metal + otra sustancia
Para que dos sustancias A y B, una de ellas un metal,se mezclen y puedan alearse (aleación binaria) se ha de cumplir:
1. A y B totalmente solubles en estado LÍQUIDO
2. La mezcla ha de conservar el carácter metálico
Una vez que se han mezclado en estado líquido, se pasa a solidificarlas a ver qué ocurre
PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN (se enfrían con el tiempo)CURVAS DE SOLIDIFICACIÓN
Sustancia pura Aleación (A:B)Ejemplo (70:30)
Veamos qué resultados pueden darse en
aleaciones binarias
MEZCLA DE METAL CON OTRO METAL O CON UN NO METAL
AL SOLIDIFICAR formarán de SOLUCIONES SÓLIDAS
ALEACIONES BINARIAS (elemento A & elemento B)
A y B totalmente solublesen estado sólido
A y B totalmente insolublesen estado sólido
A y B parcialmente solublesen estado sólido
Se forma una SOLUCIÓN SÓLIDA
Sólido α
Se forma una MEZCLA MECÁNICA DE CRISTALES
Cristales A + Cristales B
Se forma una MEZCLA MECÁNICA DE SOLUCIONES SÓLIDAS
Sólido α + Sólido β
Si A y B reaccionan químicamente se forma un compuesto químico (que no son nuestro campo de estudio)
EL ESTUDIO DEL ENFRIAMIENTO DE ALEACIONES SE LLEVA A CABO MEDIANTE LAS
CURVAS DE ENFRIAMIENTO de todas las posibles cantidades a mezclar (A:B)
Transferimos eso resultados a otra gráfica que de más información y muestre composición (A:B) y temperatura (T) – la presión se supone 1 atm
Con esas curvas se generan los llamados
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO DE FASES
Se hacen con variaciones lentas de temperatura para que siempre se alcancen estados de equilibrio
Aunque los diagramas de solidificación de sistemas de
dos componentes pueden presentar configuraciones muy diversas,
todos derivan de
tres tipos generales, que corresponden a las tres posibilidades de
formación de aleaciones:•solubilidad total en estado sólido•solubilidad parcial estado sólido•insolubilidad total en estado sólido estado sólido
Observemos la construcción de los principales diagramas de equilibrio de fases a partir de las curvas de enfriamiento.
A y B totalmente solublesen estado sólido
A y B totalmente insolublesen estado sólido
A y B parcialmente solublesen estado sólido
Se forma una SOLUCIÓN SÓLIDA
Sólido α
Se forma una MEZCLA DE CRISTALESCristales A + Cristales B
Se forma una MEZCLA MECÁNICA DE SOLUCIONES SÓLIDAS
Sólido α + Sólido β
Si A y B reaccionan químicamente se forma un compuesto químico (que no son nuestro campo de estudio)
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO DE ALEACIONES BINARIAS
ALEACIONES DE Fe-CACEROS Y FUNDICIONES
CURVA DE SOLIDIFICACIÓN DEL HIERRO
Estados alotrópicos
DIAGRAMA de equilibrio Fe-C
AUSTENITA (SSI de C en Feγ)FERRITA (SSI de C en Feα - Feβ)
CEMENTITA (Carburo de hierro Fe3C)PERLITA LEDEBURITA
ENFRIAMIENTOS RÁPIDOS (ESTADOS DE NO EQUILIBRIO)TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Las llamadas curvas TTTdonde aparecen algunos constituyentes de
equilibrio y otros distintos a los del diagrama de equilibrio
PARA EL ESTUDIO DE LOSTRATAMIENTOS TÉRMICOS
SE REQUIEREN OTRAS GRÁFICAS
Su construcción experimental se realiza mediante un determinado número de muestras de acero que,
previamente austenizadas, se enfrían en baños de sales a diferentes temperaturas y tiempos determinados.
La microestructura obtenida en cada una de las muestras se analiza y representa, obteniéndose así el diagrama TTT
para ese acero.
Se toman varias probetas iguales (pueden ser flejes) del acero a estudiar.
¿CÓMO SE GENERAN LAS CURVAS TTT?
Se llevan a temperaturasde austenización.
Se van sacando conjuntos de muestras de probetas.
Muestra
Se enfría cada muestra en un baño a diferentes temperaturas . Se van sacando, en tiempos distintos, probetas de cada muestra y analizando. En algún momento se produce una transformación. Se van anotando los tiempos en los que se inicia (ti) y finaliza (tf) dicha transformación. Se observa la microestructura que se forma.
…
Muestra 1 a T1
… …
Muestra 3 a T3
…
Muestra n a Tn
…
Muestra 2 a T2
t1i t1f t2i t2f t3i t3f tni tnf
Tiempos (t minúscula)
Temperaturas (T mayúscula)
Graficando en el eje de vertical las T y el horizontal el log t, con los tiempos de inicio y fin de transformación, obtenemos el diagrama TTT.
Proceso completo1. Para obtener el diagrama TTT tomamos varias probetas iguales
y las llevamos a temperaturas de austenización.2. Esperamos hasta que la austenización sea completamente .3. Luego introducimos las probetas en distintos baños a distintas
temperaturas y se observan las estructuras a medida que transcurre el tiempo. Se anotan los tiempos en los que las estructuras (constituyentes) sufren cambios.
4. Graficando en el eje de ordenadas las temperaturas y los logaritmos de tiempo en abscisas , si unimos los puntos iniciales y finales de la transformación de esas estructuras, obtenemos el diagrama TTT.
Por ejemplo, en la gráfica:Para T1, inicialmente tendremos una estructura de 100% de Austenita. Al finalizar, transcurrido un determinado tiempo, obtendremos una estructura de 100% de perlita.Bajando a T2 obtendremos Bainita, partiendo inicialmente de Austenita.Luego si enfriamos a una determinada velocidad, a temperatura T3, comenzará a aparecer Martensita.
CONSTITUYENTESFUERA DEL EQUILIBRIO
CURVAS TTT
MARTENSITA
BAINITA
superior
inferior
Perlita laminar Perlita globular
Top Related