Ingeniería de materiales Flashcards
Diagrama de fase
Representaciones gráficas (como se va a comportar mi material o aleación a una determinada temperatura y presión)
Fase
Parte del material con ciertas características diferentes del resto
Fases homogéneas
Fases heterogéneas
Sistema
Estudia cierta parte del universo
Punto invariante
Es en el que no tenemos ningún grado de libertad.
Grado de libertad=0
Grado de libertad
Cuantas variables puedo cambiar(mover) para que caiga en cierto punto
Sistema en equilibrio
No hay cambios de fase a corto plazo
Sustancia pura
Agua Diagrama Fe (hierro) puro
Regla de fases de Gibbs
P + F = C + 2
Donde:
P = Número de fases que pueden coexistir en el sistema.
C = Número de componentes en el sistema.
F = Grados de libertad. Número de variables que se pueden cambiar sin variar el número de fases en equilibrio.
Sistema de aleaciones binarias
Dos materiales.
Tipos de reacciones:
-isomórfica
-eutéctica
*eutectoide
-peritéctica
*peritectoide
-monotécticaIsomórfica
2 elementos con mismas características, vecinos en la tabla periódica
Ej: cobre-niquel
Eutéctica
*eutectoide
1 líquido obtenemos dos fases sólidas diferentes
*1 sólido alfa-> 2 sólidos más
Peritéctica
*peritectoide
Ocurre una transformación de fases
Sólido alfa+L -> Sólido beta
*2 líquidos alfa+beta-> sólido gamma
Monotéctica
Materiales totalmente diferentes con puntos de fusión muy disparados
Diagrama hierro-carbono
Se divide en: -Aceros Reacciones: peritectoide, eutectoide -Fundiciones Reacciones: eutéctica
Región eutectoide
Dos posibilidades:
Hipoeutectoide->por debajo del punto
*Fases: ferrita alfa + perlita
Alfa+(alfa+Fe3C)
Hiperitectoide-> por arriba del punto
*Fases: perlita + cementitaPerlita
Ferrita alfa + cementita
Elementos de aleación principal
Magnesio
Vanadio
Manganeso
Tungsteno
Características del acero 1018
Relativamente suave
Dureza media
Dúctil
Aleaciones(súper aleaciones)
Aluminio- dúctil, no soporta tensión, muy ligero, muy suave, excelente disipador térmico
Cobre- dúctil, sumamente suave(más que Al), n. Cantidad de aleaciones (bronce y latón), soporta tensión de baja a media, muy maleable, excelente conductor(no disipación)
Titanio- muy ligero, muy resistente, muy duro, poco frágil
Magnesio- hacer aleaciones con otros materiales, quebradizo, muy buena resistencia al desgaste, muy buena resistencia a temperatura
Níquel- varias aleaciones, muy ligero, muy suave, muy maleable, muy dúctil, no soporta tensión
Tratamientos térmicos
Operaciones de calentamiento y enfriamiento a temperaturas y condiciones determinadas, a las que se someten los metales y aleaciones para darles características más adecuadas para su empleo
Desarrollo de tratamientos térmicos
- Calentamiento:
- iniciar a temperatura ambiente
- elevación de temp. uniforme lo más lentamente posible(1min x 1mm de espesor)
- tiempo de permanencia
- Permanencia:
- temp. máxima indicada en especificaciones del tratamiento térmico
- elevación de la temp. sobrepasa el limite cercano al punto de fusión ocasionando una estructura burda y frágil debido a la fusión de impurezas
- Tiempo:
- al llegara la temp. máxima influye en el crecimiento del grano por lo tanto debe reducirse todo lo posible
- buscar temple ideal
Tipos de tratamientos térmicos
- Recocido
- Revenido
- Martemplado
- Austemperizado
- Templado
- Envejecimiento ó endurecimiento por precipitación
Recocido
Material expuesto a elevadas temperaturas durante un periodo de tiempo, luego enfriado lentamente
-utilizado para: eliminar tensiones, incrementar plasticidad, ductilidad y tenacidad, producir microestructura específica
Proceso recocido
- Recuperación: eliminación de tensiones para evitar deformaciones
- Recristalización: se deja estructura fina, oxidación se evita minimizando la temp.
- Enfriamiento: temp. uniforme enfriando al aire hasta temp. ambiente
Revenido
Calentar un acero martensítico a una temp. por debajo de la temp. de transformación eutectóide para hacerlo más blando y dúctil
Martemplado
Tratamiento modificado que se usa en los aceros para modificar la distorsión y el agrietamiento que se puede producir durante el enfriamiento irregular
Proceso Martemplado
- Austenitizado del acer
- Temple del mismo en aceite valiendo o sal fundida
- Permanencia del acero en el medio temple hasta temp. uniforme y suspensión antes de que se transforme a bainita
- Enfiramiento a velocidad moderada
Austemperizado
Tratamiento que produce una estructura de bainita en algunos aceros al carbono simple
Templabilidad
Aptitud de una aleación ferrosa para endurecerse por formación de martensita
Medios del temple
- Agua: temple severo(rápido), no se usa en aceros de alto carbono
- Aceite: adecuados para la mayoría de los aceros aleados
- Aire: produce una estructura perlítica en la totalidad de la pieza
Velocidad de enfriamiento
En el interior varía con la posición y depende del tamaño y geometría
Endurecimiento por precipitación
Resistencia y dureza pueden aumentar por formación de partículas pequeñas de una 2da fase dentro de la matriz
Polímeros
Unión de varios meros
Monómeros
Moléculas orgánicas instauradas
Enlaces primarios fuertes y secundario débil
Punto de fusión y ebullición relativamente bajos
Macromoléculas
Unión de muchas moléculas mediante las cuales sé sintetizan los polímeros
Polimerización
de subunidades en la cadena molecular polimérica
Etapas polimerización
- iniciación:
- propagación: se abren los meros y se unen en cadena
- terminación: agregar un radical libre(aire), dos cadenas se unen
Reacciones de polimerización
-homopolímero: un solo tipo de molécula
Lineal, amorfo, entrecruzado
-coopolímero: dos o mass tipos de moléculas
Al azar, bloque, injerto
Peso molecular
- medio: se miden propiedades físicas como viscosidad y presión osmótica
- másico: se basa en el peso de la fracción de moléculas incluidas dentro de varios intervalos de tamaño
Tacticidad de los polímeros
Esta me da ciertas propiedades mecánicas de los polímeros
Clasificación polímeros
-Plásticos:
Termo estables/Termo fijos y Termoplásticos/Termovariables
-Elastómeros
Termoplásticos
Lineales Amorfos Reciclables Semicristalinidad jugando con la temp. Duros cuando son enfriados Ej: polietileno, PVC, poliestireno, teflón, policarbonato
Termoestable
Alto grado de entrecruzamiento Reutilizables No poseen ductilidad Frágiles No pueden volverse a fundir Resistencia a temp. elevada Activado por catalizador y mezcla Ej: silicones, poliuretano, poliéster, epóxicos, triplay
Elastómeros
Cadenas más largas
Más dúctil
Totalmente elásticos
Grado de entrecruzamiento menor al de los termofijos(proceso de vulcanizado)
Regresan a su posición una vez deformados
Ej: caucho natural, látex, neopreno, caucho sintético
Materiales cerámicos
Compuestos inorgánicos no metálicos, constituidos por elementos metálicos y no metálicos, enlazados mediante enlaces iónicos y o covalentes
División de cerámicos
- Tradicionales
- Avanzados
- Vidrios
- Vitrocerámicos
Características en general de los cerámicos
Alta dureza Aislantes térmicos Aislantes eléctricos Porosidad Duros Frágiles Baja tenacidad
Materiales no cerámicos pero con propiedades similares
- Carbono
- Silicio
- Boro
Estructura cristalina de mat. cerámicos
Dependen del tamaño de los iones y de cómo se iba a equilibrar las cargas(causantes aniones y cationes)
Vidrios características
Frágil Duro Compuesto inorgánico a base de sílice Amorfo No tenaces Aislantes No soportan tensión
Estructura vidrios
- óxidos formadores: empiezan a hacerse las cadenas. Ej: sílice, boro
- óxidos modificadores: rompen con la red vítrea, disminuyen viscosidad
- óxidos intermediarios: se agregan a la red acomodándose en los espacios que han quedado, sin romperla
Estructura silicatos
Aisladas En cadena Cíclicas Laminares Redes
Tipos de vidrio en base a la composición
- vidrios sodocálcicos: más fácil de conformar. Ej: recipientes, utensilios prensados, soplados y de iluminación
- vidrios de borosilicáto: vidrios de menor expansión. Ej: equipo de laboratorio
- vidrios al plomo: bajos puntos de fusión. Ej: protección de soldar, protección rayos x
Usos y aplicaciones de los vidrios
- vidrio templado: choque termico más brusco de lo normal
- vidrio reforzado químicamente: agregar aditivos químicos una vez enfriado dará endurecimiento
Vitrocerámicas propiedades y aplicaciones
Totalmente refractarios Alta resistencia al choque Ausencia de porosidad Baja expansión térmica Aplicaciones-> misiles, intercambiador de temp.
Materiales compuestos
Combinación de dos materiales que consiste de dos fases, primaria(matriz) y secundaria(refuerzo)
Diferencia de una aleación a un compuesto
Se ve el cambio de fase
Tipos de reforzamiento(fase secundaria)
-Fibras Cortas, largas, continuas, discontinuas -Partículas -Hojuelas -Fase infiltrada -Interfase
Estructuras de compuestos
- Laminar
- Emparedado
- Panal de abejas
Puntos de temp. del vidrio
- Punto de deformación
- Punto de trabajo
- Punto de recocido
- Punto de reblandecimiento
- Punto de fusión
