Tema 10, 11 y 13
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Questions and Answers

¿Qué mecanismo endurece un material al reducir el tamaño de grano?

  • Endurecimiento por refinamiento de grano (correct)
  • Endurecimiento por solución sólida
  • Endurecimiento por precipitación
  • Endurecimiento por acritud

¿Qué estructura cristalina tiene mayor facilidad para deformación plástica en policristales?

  • Covalente
  • HCP
  • BCC
  • FCC (correct)

¿Qué ecuación describe la relación entre el límite elástico y el tamaño de grano?

  • Ecuación de Avrami
  • Ecuación de Hall-Petch (correct)
  • Ecuación de Gibbs
  • Ecuación de Arrhenius

¿Qué factor disminuye la energía de activación para la nucleación en solidificación heterogénea?

<p>Presencia de impurezas (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué característica distingue a la transformación martensítica?

<p>Transformación por cizalladura (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué defecto se forma debido la contracción durante la solidificación?

<p>Microrrechupes (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de fractura está asociada a una deformación plástica mínima?

<p>Fractura frágil (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso es esencial la nucleación homogénea?

<p>Formación de gérmenes dentro del líquido (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué transforma la austenita en martensita en aceros?

<p>Enfriamiento rápido (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de segregación ocurre entre zonas distantes de un material solidificado?

<p>Macrosegregación (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fase forma dendritas durante la solidificación?

<p>Sólido cristalino (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué factor afecta el tamaño de grano en solidificación isotérmica?

<p>Grado de subenfriamiento (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué transforma la ferrita en perlita en aceros al carbono?

<p>Difusión de carbono (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué propiedad caracteriza a la martensita en aceros?

<p>Alta dureza (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fenómeno ocurre en el frente sólido-líquido durante la solidificación?

<p>Crecimiento dendrítico (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué determina el comportamiento dúctil-frágil de un metal?

<p>Todas las anteriores (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué método es adecuado para obtener monocristales?

<p>Solidificación direccional con selector (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué provoca las bandas de Lüders en aceros BCC?

<p>Pico del límite elástico (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué define el tamaño crítico de un germen?

<p>Energía libre de Gibbs (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué transforma una solución sólida sobresaturada en partículas de segunda fase?

<p>Precipitación (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué factor disminuye el tamaño de grano durante la solidificación?

<p>Alta velocidad de enfriamiento (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de nucleación requiere mayor energía de activación?

<p>Nucleación homogénea (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué transformación en estado sólido no requiere difusión?

<p>Transformación martensítica (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué estructura cristalina dificulta el deslizamiento debido a su bajo número de sistemas independientes?

<p>HCP (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de defecto aumenta la ductilidad en materiales metálicos?

<p>Defectos de apilamiento (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué propiedad aumenta con la reducción del tamaño de grano según la ecuación de Hall-Petch?

<p>Límite elástico (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso elimina tensiones internas tras deformación en frío?

<p>Restauración (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué mecanismo genera bandas de Lüders en ensayos de tracción?

<p>Atmósferas de Cottrell (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de transformación se caracteriza por la formación de perlita en aceros?

<p>Transformación térmica (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fenómeno causa la formación de microvacíos en materiales dúctiles?

<p>Deformación plástica localizada (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de grano es preferible para materiales que trabajan a alta temperatura?

<p>Grano grueso (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de fractura se caracteriza por una superficie de clivaje?

<p>Fractura frágil transcristalina (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué parámetro afecta directamente la formación de martensita en aceros?

<p>Velocidad de enfriamiento (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso incrementa el límite elástico a temperaturas intermedias?

<p>Envejecimiento dinámico (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre durante el crecimiento de dendritas?

<p>Difusión de átomos hacia el núcleo (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de estructura se obtiene por solidificación direccional en aleaciones FCC?

<p>Columnar (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fenómeno se produce en el enfriamiento brusco de austenita?

<p>Formación de martensita (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué variable afecta directamente la energía libre de Gibbs durante la solidificación?

<p>Temperatura (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué propiedad mejora en materiales mediante el endurecimiento por solución sólida?

<p>Límite elástico (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fenómeno ocurre durante la solidificación en presencia de nucleantes?

<p>Formación de granos equiaxiales (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Endurecimiento por refinamiento de grano

El mecanismo por el cual un material se vuelve más resistente al disminuir el tamaño de sus granos.

Estructura FCC

La estructura cristalina que permite la mayor deformación plástica en materiales policristalinos.

Ecuación de Hall-Petch

La ecuación que relaciona el límite elástico de un material con el tamaño de grano.

Solidificación heterogénea

La presencia de impurezas en el líquido reduce la energía de activación para la nucleación en solidificación heterogénea.

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Transformación martensítica

Una transformación en estado sólido que se caracteriza por un movimiento de cizallamiento y no por difusión atómica.

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Microrrechupes

Defectos que se forman debido a la contracción volumétrica durante la solidificación.

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Fractura frágil

El tipo de fractura que se caracteriza por una mínima deformación plástica previa a la rotura.

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Nucleación homogénea

El proceso de formación de núcleos dentro del líquido fundido en la solidificación homogénea.

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Formación de martensita

El enfriamiento rápido de austenita transforma la estructura cristalina a martensita.

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Macrosegregación

La segregación que ocurre entre zonas distantes de un material solidificado.

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Sólido cristalino

La fase que forma dendritas durante la solidificación.

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Tamaño de grano

El grado de subenfriamiento afecta el tamaño de grano en solidificación isotérmica.

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Formación de perlita

La difusión de carbono transforma ferrita en perlita en aceros al carbono.

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Alta dureza

La propiedad que caracteriza a la martensita en aceros.

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Crecimiento dendrítico

El fenómeno que ocurre en el frente sólido-líquido durante la solidificación.

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Comportamiento dúctil-frágil

El estado de tensiones, el tamaño de grano y la velocidad de enfriamiento afectan la ductilidad-fragilidad de un metal.

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Obtención de monocristales

El método adecuado para obtener monocristales es la solidificación direccional con un selector.

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Bandas de Lüders

Las bandas de Lüders en aceros BCC son causadas por el pico del límite elástico.

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Tamaño crítico de un germen

La energía libre de Gibbs define el tamaño crítico de un germen para la nucleación.

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Precipitación

La transformación de una solución sólida sobresaturada en partículas de segunda fase se denomina precipitación.

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Tamaño de grano y velocidad de enfriamiento

La alta velocidad de enfriamiento durante la solidificación reduce el tamaño de grano.

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Nucleación homogénea vs. heterogénea

La nucleación homogénea requiere mayor energía de activación que la nucleación heterogénea.

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Transformación martensítica

La transformación martensítica en estado sólido no requiere difusión atómica.

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Estructura HCP

La estructura cristalina HCP dificulta el deslizamiento debido a su bajo número de sistemas de deslizamiento.

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Defectos de apilamiento y ductilidad

Los defectos de apilamiento aumentan la ductilidad en materiales metálicos.

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Límite elástico y tamaño de grano

El límite elástico de un material aumenta al reducir el tamaño de grano.

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Restauración

La restauración elimina las tensiones internas después de la deformación en frío.

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Bandas de Lüders y atmósferas de Cottrell

Las atmósferas de Cottrell causan la cedencia elástica y la formación de bandas de Lüders en ensayos de tracción.

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Formación de perlita

La perlita se forma mediante una transformación térmica en aceros.

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Microvacíos en materiales dúctiles

La deformación plástica localizada causa la formación de microvacíos en materiales dúctiles.

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Tamaño de grano y temperatura

Los materiales que trabajan a alta temperatura prefieren un grano grueso.

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Fractura frágil transcristalina

La fractura frágil transcristalina se caracteriza por una superficie de clivaje.

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Formación de martensita y velocidad de enfriamiento

La velocidad de enfriamiento afecta directamente la formación de martensita en aceros.

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Envejecimiento dinámico

El envejecimiento dinámico aumenta el límite elástico a temperaturas intermedias mediante la precipitación.

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Crecimiento de dendritas

Durante el crecimiento de dendritas, los átomos se difunden hacia el núcleo.

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Solidificación direccional

La solidificación direccional en aleaciones FCC forma una estructura columnar.

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Enfriamiento brusco y formación de martensita

El enfriamiento brusco de austenita provoca la formación de martensita.

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Energía libre de Gibbs y temperatura

La temperatura afecta directamente la energía libre de Gibbs durante la solidificación.

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Endurecimiento por solución sólida

El endurecimiento por solución sólida aumenta el límite elástico de un material.

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Nucleantes y solidificación

La presencia de nucleantes durante la solidificación promueve la formación de granos equiaxiales.

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Nucleation

The process of forming crystal grains in a molten metal during solidification.

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Grain Growth

The growth of existing grains in a molten metal during solidification.

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Columnar Grain Structure

A type of grain structure in a metal where the grains are elongated and aligned in a specific direction.

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Equiaxed Grain Structure

A type of grain structure in a metal where the grains are roughly the same size and shape.

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Heat Treatment

A change in the physical and mechanical properties of a material when it is rapidly cooled from a high temperature.

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Annealing

A type of heat treatment where a metal is heated to a high temperature and then slowly cooled down.

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Quenching

A type of heat treatment where a metal is heated to a high temperature and then rapidly cooled down.

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Tempering

A type of heat treatment where a metal is heated to a lower temperature and then held at that temperature for a period of time.

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Ductility

The ability of a material to deform under stress before it breaks.

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Strength

The ability of a material to resist deformation under stress.

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Recristalización

Un proceso térmico que reduce la dureza y aumenta la ductilidad de un material mediante la formación de nuevos granos más pequeños. Esto ocurre cuando el material se calienta a una temperatura adecuada durante un tiempo específico.

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Segregación

La variación composicional local dentro de un material que ocurre cuando diferentes componentes del material se solidifican a diferentes velocidades. Esto puede afectar la fuerza y ​​ductilidad del material.

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Grano fino y tenacidad

Una estructura de grano fino en un material generalmente mejora la tenacidad del material. Los granos finos actúan como obstáculos para la propagación de grietas.

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Formación de maclas en HCP

Las redes HCP (hexagonal compacta) tienen un número limitado de sistemas de deslizamiento, lo que significa que no pueden deformarse fácilmente a lo largo de ciertas direcciones. Esto puede llevar a la formación de maclas, que son zonas de la estructura cristalina deformadas.

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Ferrita y ductilidad

La ferrita es la fase cristalina más dúctil en los aceros. Es una solución sólida de hierro y carbono con una estructura BCC (cúbica centrada en el cuerpo) y es menos dura que otras fases como la martensita.

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Dendritas y heterogeneidad

La formación de dendritas durante la solidificación generalmente resulta en una composición no homogénea en el material. Las dendritas son estructuras en forma de árbol que se forman cuando el material se solidifica y crecen preferentemente en ciertas direcciones.

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Solidificación direccional y monocristales

La solidificación direccional implica controlar la velocidad de enfriamiento y la dirección de crecimiento de los cristales para obtener una estructura columnar. Esto es esencial para producir monocristales, que son materiales con una sola orientación cristalina.

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Contracción durante la solidificación

El cambio de volumen que ocurre durante la solidificación de un material. Los átomos en estado sólido están más juntos que en estado líquido, lo que lleva a una disminución en el volumen.

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Nucleación heterogénea

La presencia de impurezas en el líquido fundido facilita la nucleación de nuevos cristales durante la solidificación. Las impurezas actúan como sitios de nucleación preferenciales, reduciendo la energía de activación para que los nuevos cristales se formen.

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FCC y fractura dúctil

La estructura cristalina FCC (cúbica centrada en la cara) ofrece una mayor resistencia a la fractura dúctil. Esto se debe a que tiene un gran número de sistemas de deslizamiento, lo que permite una mayor deformación plástica antes de la fractura.

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Recristalización y nuevos granos

La formación de nuevos granos durante la recristalización tras la deformación plástica. Los nuevos granos tienen menor energía interna y son más estables que los granos deformados.

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Endurecimiento por partículas dispersas

El endurecimiento por partículas dispersas se produce cuando se dispersan pequeñas partículas dentro de la matriz del material. Estas partículas actúan como obstáculos para el movimiento de las dislocaciones, lo que mejora el límite elástico del material.

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Transformación martensítica: Atérmica

La transformación martensítica es una transformación atérmica que ocurre en estado sólido sin la necesidad de difusión atómica. El cambio de fase se produce por cizallamiento de los planos cristalográficos, lo que conduce a una transformación rápida.

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Perlita en aceros

La perlita es una microestructura que aparece en los aceros después de una reacción eutectoide. Consiste en láminas finas de ferrita y cementita, lo que proporciona una buena resistencia y tenacidad al acero.

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Tamaño de grano y límite elástico

La reducción del tamaño de grano en un metal aumenta el límite elástico. Esto se debe a que los granos finos actúan como obstáculos para el movimiento de las dislocaciones, lo que hace que el material sea más resistente a la deformación.

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Grano fino y bajas temperaturas

En general, un grano fino es más beneficioso para materiales que trabajan a bajas temperaturas. Esto se debe a que los defectos son más difíciles de propagar en un grano fino, lo que lo hace más resistente a la fractura frágil a bajas temperaturas.

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BCC y fractura frágil

Las redes BCC (cúbica centrada en el cuerpo) son más propensas a experimentar fractura frágil a bajas temperaturas. Esto se debe a que tienen una menor capacidad de deformación plástica a bajas temperaturas.

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Endurecimiento por acritud

El endurecimiento por acritud se produce cuando se aumenta la densidad de dislocaciones en un material. Estas dislocaciones actúan como obstáculos para el movimiento de otras dislocaciones, lo que aumenta la resistencia del material.

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HCP y ductilidad

Los materiales HCP (hexagonal compacta) generalmente tienen baja ductilidad en policristales. Esto se debe a que la estructura HCP tiene un bajo número de sistemas de deslizamiento, lo que dificulta la deformación plástica.

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Solidificación direccional y estructura columnar

La solidificación direccional da como resultado la formación de una estructura columnar en una aleación. Esto ocurre cuando el material se solidifica progresivamente desde un punto de nucleación hacia una dirección específica.

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Subenfriamiento y nucleación

El grado de subenfriamiento afecta directamente la velocidad de nucleación en la solidificación. Un mayor grado de subenfriamiento significa que la diferencia entre la temperatura de fusión y la actual es mayor, lo que facilita la formación de nuevos núcleos.

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Restauración y reorganización de dislocaciones

La etapa de restauración de un material deformado implica la reorganización de las dislocaciones. Las dislocaciones se mueven y se reordenan para disminuir la energía interna del material, lo que puede reducir la dureza y aumentar la ductilidad.

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BCC y transición dúctil-frágil

La transición dúctil-frágil en metales BCC se caracteriza por un cambio de comportamiento a bajas temperaturas. A medida que la temperatura disminuye, los metales BCC se vuelven más frágiles y propensos a la fractura sin deformación plástica.

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Crecimiento de grano y límite elástico

El crecimiento de grano reduce el límite elástico de un material. Esto se debe a que los granos más grandes tienen menos obstáculos internos para el movimiento de las dislocaciones, lo que hace que el material sea más fácil de deformar.

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Study Notes

Mecanismos de endurecimiento

  • El refinamiento de grano endurece un material al reducir el tamaño de grano.
  • El endurecimiento por solución sólida es otro mecanismo de endurecimiento. Implica la adición de un elemento de aleación a un material, lo que dificulta el movimiento de los átomos.
  • El endurecimiento por acritud se produce por deformación plástica. Genera dislocaciones que impiden el deslizamiento de los planos cristalinos.
  • El endurecimiento por precipitación es un proceso de endurecimiento que implica la formación de partículas finas en el material. Estas partículas impiden el movimiento de dislocaciones en el material.

Estructura cristalina y deformación plástica

  • Las estructuras cristalinas FCC (centrada en las caras) tienen mayor facilidad para la deformación plástica en los policristales.
  • Otros tipos de estructuras cristalinas son BCC (centrada en el cuerpo) y HCP (hexagonal compacta). Sus diferentes estructuras espaciales de átomos influyen en la facilidad de deformación plástica.

Relación límite elástico y tamaño de grano

  • La ecuación de Hall-Petch describe la relación entre el límite elástico y el tamaño de grano. Un tamaño de grano más pequeño resulta en un mayor límite elástico.

Energía de activación en solidificación

  • La presencia de impurezas disminuye la energía de activación para la nucleación en la solidificación heterogénea. Es decir, la impurezas disminuyen la cantidad de energía necesaria para formar nuevos núcleos en la solidificación.

Transformación martensítica

  • La transformación martensítica se caracteriza por ser no difusional (sin difusión). Es un proceso rápido, que no depende del movimiento de átomos para ocurrir.

Defectos de solidificación

  • Los microrechupes son un defecto que se forman debido a la contracción durante la solidificación.

Tipos de fractura

  • La fractura dúctil está asociada con una deformación plástica mínima.
  • La fractura frágil ocurre con poca o ninguna deformación plástica antes de la fractura. La fractura frágil tiende a propagarse a lo largo de planos cristalinos.
  • La fractura transgranular atraviesa los granos del material.
  • La fractura por clivaje es una fractura frágil a lo largo de planos cristalinos.

Nucleación homogénea y heterogénea

  • La nucleación homogénea requiere la formación de núcleos en el líquido fundido.
  • La nucleación heterogénea ocurre en las fronteras de grano, que actúan como sitios preferenciales para la nucleación.

Transformación en aceros

  • El enfriamiento rápido transforma la austenita en martensita en los aceros.
  • Segregación entre zonas en materiales solidificados se llama macrosegregación y microsegregación.

Tipos de solidificación

  • Se debe considerar la velocidad de enfriamiento para determinar el tamaño de grano durante la solidificación isotérmica.
  • La solidificación isotérmica se refiere al proceso que controla la velocidad de enfriamiento para la formación de granos.

Propiedades de aceros martensíticos

  • La martensita en aceros es muy dura pero bastante frágil. Su estructura cristalina altamente distorsionada es la responsable de su dureza pero también de su fragilidad.

Solidificación y nucleación

  • La nucleación requiere mayor energía cuando es homogénea (en un material homogéneo sin defectos).
  • Hay diferentes tipos de nucleación: heterogénea y homogénea.

Materiales monocristalinos

  • La solidificación direccional con selector es un método para obtener monocristales.

Tipos de defectos de materiales

  • Los defectos en los metales generan diferentes propiedades en los materiales (como la dureza, la ductilidad o la resistencia a la corrosión)

Eliminación de tensiones en materiales

  • La recristalización elimina tensiones internas tras la deformación en frío.

Mecanismos de deformación de Lüders

  • Las atmósferas de Cottrell juegan un rol en la generación de bandas de Lüders.

Transformaciones en aceros

  • La transformación de ferrita en perlita es un proceso difusional que produce perlita.

Formación de microvacíos

  • La coalescencia de dislocaciones es un factor que contribuye a la formación de microvacíos en materiales dúctiles.

Granos en materiales

  • Los granos finos en materiales son preferibles porque se comportan mejor a altas temperaturas.

Fracturas cristalinas

  • Las superficies de clivaje caracterizan las fracturas frágiles.

Características de la martensita

  • La martensita tiene alta dureza pero es frágil.

Parámetros de formación de martensita

  • La velocidad de enfriamiento afecta directamente la formación de martensita. La velocidad de cambio de temperatura es un parámetro crucial.

Crecimiento y nucleación de dendritas

  • La difusión ocurre hacia el núcleo durante el crecimiento de las dendritas.

Solidificación direccional

  • La solidificación direccional en aleaciones FCC produce estructuras columnar o equiaxial.

Enfriamiento brusco de austenita

  • El enfriamiento brusco de la austenita en los aceros puede provocar la formación de martensita.

Energía libre de Gibbs en solidificación

  • La velocidad de nucleación está directamente ligada a la energía libre de Gibbs durante la solidificación.

Endurecimiento por solución sólida

  • El endurecimiento por solución sólida mejora las propiedades mecánicas de los materiales.

Solidificación en presencia de nucleantes

  • La presencia de nucleantes en la solidificación puede influir en la formación de granos.

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Description

Este cuestionario explora los diferentes mecanismos de endurecimiento de los materiales, incluyendo el refinamiento de grano y el endurecimiento por precipitación. También se analiza la relación entre la estructura cristalina y la deformación plástica, así como la relación entre el límite elástico y el tamaño de grano. Prepárate para poner a prueba tus conocimientos sobre estos conceptos fundamentales en materiales.

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