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FUNDICIONES FERROSAS. Son un grupo de materiales ferrosos con los que se fabrican piezas obtenidas por la solidificación del estado líquido en un molde apropiado. Son todas las que se encuentran por encima del 2% de C en el diagrama Fe-C. En tiempos prolongados, la cementita (que es i...

FUNDICIONES FERROSAS. Son un grupo de materiales ferrosos con los que se fabrican piezas obtenidas por la solidificación del estado líquido en un molde apropiado. Son todas las que se encuentran por encima del 2% de C en el diagrama Fe-C. En tiempos prolongados, la cementita (que es inestable) precipita a grafito (que es más estable), Fe3C → 3Fe + (grafito). ¿QUÉ CONDICIONES PROMUEVEN LA PRECIPITACIÓN DEL GRAFITO? Velocidad de enfriamiento sumamente lento Agregado de elementos aleantes (como el Si, Al, Cu, Ni, Ti, B) De este modo, tenemos dos tipos de diagramas: 1) DIAGRAMA METAESTABLE (Fe3C) → líneas continuas 2) DIAGRAMA ESTABLE (Fe-Grafito) → líneas punteadas  La primera clasificación de la historia se basa en la fractura, dando como resultado dos tipos de fundiciones: 1) FUNDICIONES BLANCAS. La apariencia blanca se debe a la fractura cristalina que ocurre a lo largo de las placas de cementita, resultando de una condición de solidificación metaestable (que es promovida por una alta velocidad de enfriamiento y bajo contenido de Si) La microestructura presenta carburos masivos (que se generan debido a la presencia de elementos como Mn, Cr y Mo), promoviendo: Elevadas durezas (50 HRC o más). Baja tenacidad. Virtualmente no maquinables (solo por abrasión). Aplicaciones en condiciones donde se requiera alta resistencia al desgaste. Los carburos masivos son las islas blancas. 2) FUNDICIONES GRISES. La apariencia gris se debe a que la fractura ocurre a lo largo de las láminas de grafito, resultado de una condición de solidificación estable (que es promovida por una lenta velocidad de enfriamiento y alto contenido de Si). A- Láminas de grafito en una matriz de ferrita B- Láminas de grafito en una matriz de perlita  La composición química debe ser seleccionada de manera tal que se satisfagan tres requerimientos básicos estructurales: Forma y distribución del grafito Estructura de carburos libres. Matriz requerida. En función de la composición química y la velocidad de enfriamiento se puede modificar la morfología de las láminas de grafito: TIPO A: se presenta en fundiciones con moderada velocidad de enfriamiento, se asocia con las mejores propiedades mecánicas. TIPO B: ocurre en fundiciones de composición próxima al eutéctico (4,3% de carbono aprox) TIPO C: ocurre en aleaciones hipereutécticas (+4,3% de carbono)  TIPO D: ocurre en aleaciones hipoeutécticas (-4,3% de carbono) solidificadas a altas velocidades de enfriamiento. TIPO E: ocurre en aleaciones muy hipoeutécticas (-4,3% de carbono) Las propiedades mecánicas se relacionan a su microestructura. Las láminas de grafito prácticamente no tienen resistencia y el hecho de que estén interconectadas produce una muy baja resistencia bajo cargas de tracción o flexión, dando muy baja resistencia a la tracción y ductilidad. Presentan una elevada resistencia a la compresión, que sumado a una excelente capacidad de amortiguamiento hace que sean adecuadas para la fabricación de fundiciones de máquinas ferrosas. 3) FUNDICIÓN DE HIERRO DÚCTIL La diferencia entre estas y las fundiciones grises es que el gráfico presenta una morfología esférica. Los elementos menores de aleación (Ce p Mg) promueven esta morfología esférica del grafito. A- matriz ferrítica B- matriz perlítica. Esta morfología mejora notablemente las propiedades mecánicas, así la resistencia es incrementada 2-2,5 veces y la ductilidad unas 20 veces mayor que en una fundición gris. 4) FUNDICIONES MALEABLES. Tienen una morfología y distribución de grafito similar a las fundiciones dúctiles. En la condición de cómo coladas estas fundiciones consisten en una estructura similar a las fundiciones blancas, carburos masivos en una matriz perlítica. Las propiedades mecánicas de estas fundiciones con matriz ferrítica son 250MPa de resistencia a la tracción y una elongación de 5% Son seleccionadas debido a la excelente maquinabilidad y buena ductilidad, como así también, muy buena colabilidad.  CURVAS TTT DE ACEROS. Es un tipo de transformación eutectoide, que se realiza a velocidades de enfriamiento superiores a las indicadas para el equilibrio. Estas se basan en la temperatura, el tiempo y la transformación. 1) Enfriamiento lento adentro del horno, obteniendo una perlita gruesa 2) Enfriamiento fuera del horno, obteniendo perlita fina 3) Ciclo de enfriamiento: enfrío, mantengo a cierta temp, y luego enfrío; obteniendo bainita. Más velocidad de enfriamiento→ menos espacio entre las láminas de cementita y ferrita (que juntas dan perlita)  Velocidad crítica de temple→ es la velocidad mínima a la que puedo obtener martensita. La dureza de a martensita es función del contenido de carbono, e independiente de la velocidad de enfriamiento. No se alcanzan a cruzar la línea que indica el fin de la transformación 1) La austenita se empieza a convertir en perlita gruesa, luego en perlita fina, luego en bainita; pero cuando llegamos a la temp Ms, hay una parte de austenita que aun no se ha transformado, por lo que también tenemos martensita. Obteniendo: perlita gruesa, perlita fina, bainita y martensita. 2) Ciclo de temp: enfriamos, mantenemos en esa temp, y cruzamos la línea de inicio de transformación, obteniendo una parte de bainita y una parte de austenita (que aun no se transformó); luego volvemos a enfriar y la austenita que quedaba se transforma en martensita, obteniendo: bainita y martensita. 1) Velocidad de enfriamiento lenta, adentro del horno; obtenemos ferrita primaria + perlita gruesa. 2) Enfriamiento fuera del horno; obtenemos ferrita primaria y perlita fina. 3) Ciclo de enfriamiento: enfrio, mantengo a cierta temp, vuelvo a enfriar; obteniendo bainita 4) Velocidad de enfriamiento rápida, obtengo martensita.  1) Se cruza la primer línea y se obtiene una parte de ferrita, luego se cruza la línea de transformación y obtenemos perlita y bainita, y luego, al no pasar por la curva de final de transf, al llegar a Ms obtendremos Martensita. Obteniendo: ferrita primaria, perlita, bainita y martensita. 2) Cruza la primera curva, obteniendo ferrita, luego cruza la curva de fin de transformación y obtenemos perlita gruesa; para luego volver a ingresar al diagrama y cruzar las dos líneas nuevamente. No sucede nada, ya que no hay más austenita, por lo que el resultado final será: ferrita primaria + perlita gruesa.  1) Se obtiene cementita + perlita gruesa 2) Se obtiene cementita + perlita fina 3) Se obtiene bainita 4) Se obtiene martensita, que tendrá muy elevadas propiedades mecánicas (debido a que el hipereutectoide contiene más C) ¿Cómo afectan los elementos de aleación a las curvas TTT? Afectan a la velocidad de enfriamiento, haciéndola más lenta, por lo que, mientras mayor sea la cantidad de aleantes, más hacia la derecha se encontrará la curva TTT.  TEMPLABILIDAD Dado que existen un gran número de composiciones de aceros, con variantes en cada una de ellas, resulta complejo disponer las curvas TTT para cada acero, que nos permitan inferir las microestructuras resultantes en función de la velocidad de enfriamiento. Para resolver esta situación se desarrolló en el ensayo Jominy que permite medir la TEMPLABILIDAD de un acero determinado. TEMPLABILIDAD DE UN ACERO: propiedad que determina la penetración de la dureza desde la superficie hacia el núcleo; es decir, la posible profundidad y distribución de dureza producida por el temple. Nos permite evaluar la templabilidad de un determinado acero. Consta de una probeta, la cual se austeniza dentro de un horno, luego se coloca en un dispositivo en el cual la probeta es enfriada desde la parte inferior (esta parte es denominada extremo templado), el cual se enfría por el contacto con el agua y el otro extremo se enfriará por contacto con el aire. Entre ambos extremos habrá un gradiente de velocidad de enfriamiento, y de acuerdo a ese gradiente, habrá una variedad de microestructuras de un extremo a otro de la pieza (lo que nos permite ver que hay distintas durezas a lo largo de la pieza) VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO. Dado que los distintos aceros tienen prácticamente la misma conductividad térmica se puede establecer la velocidad de enfriamiento de cada punto de la probeta Jominy bajo el efecto del agua de enfriamiento.  Una vez que la probeta se ha enfriado, se rectifican dos generatrices (eliminando la capa de oxido que puede tener la probeta) y se mide la dureza Rockwell C a lo largo de dichas generatrices (desde el extremo templado hasta la cabeza de la probeta). La dureza disminuye a medida que nos alejamos del extremo templado, lo que nos dice que las velocidades de enfriamiento son menores y que las microestructuras (perlita gruesa, perlita fina, bainita) tendrán lugar a formarse y bajarán los valores de dureza de la probeta. Los aceros con mayores elementos aleantes son los que tienen mayor templabilidad, mientras mayor sea la dureza de la pieza yendo hacia la cabeza de la pieza, mayor será la templabilidad. + Aleantes → + Templabilidad -Aleantes → - Dureza A medida que hay más elementos aleantes, la curva TTT se mueve hacia la derecha, haciendo que la velocidad crítica de temple sea menor. + elementos aleantes → + distancia de la probeta que tiene estructura martensítica EJEMPLO. 4340 tiene más templabilidad que 5140 – debido a que la dureza cae más lentamente a medida que me alejo del extremo templado, esto se debe a que tengo más elementos aleantes (por lo que mi curva TTT está más a la izquierda y obtengo más rápido todos los elementos). Todas las curvas partes desde el mismo valor de dureza ya que todas inician desde martensita con 0,4 % C, y como la dureza de la martensita depende del contenido de carbono, todas empiezan de la misma dureza  ACEROS INOXIDABLES. Se denominan aceros inoxidables a aquellas aleaciones ferrosas que contienen un mínimo de 10,5-11% de Cromo. Estos se caracterizan por no corroerse en las atmosferas más comunes, siendo no contaminables. El acero inoxidable es el único entre los aceros en virtud de poseer una capa superficial de óxido de cromo, que es invisible, protectora y muy adherente. Esta capa se forma espontáneamente e instantáneamente en presencia de oxígeno, y se denomina película de pasivación, y protege al acero inoxidable de la corrosión. CARACTERÍSTICAS DE LA PELÍCULA DE PASIVACIÓN. Es continua Adherente No porosa Insoluble Autoreconstituible en la presencia de oxígeno. MANTENIMIENTO DE LA PELÍCULA DE PASIVACIÓN. La resistencia a la corrosión de un acero inoxidable es máxima cuando la superficie del acero está suficientemente aireada o expuesta y mantenida libre de cualquier tipo de depósitos. Los depósitos pueden crear condiciones de baja aireación sobre la superficie y así dificultar la pasivación, generando regiones anódicas donde se concentre cualquier incipiente corrosión. Si la pasividad es destruida en condiciones que no permiten la restauración de la película, los aceros inoxidables podrán corroerse como un acero al carbono. En caso de que estos depósitos sean inevitables, se debe elevar el % de Cromo en el acero para prevenir corrosión. Con 10,5-11% de cromo en el acero, recién se puede formar una efectiva capa de pasivación superficial, aunque es relativamente débil y sólo soporta condiciones corrosivas ambientales no severas. Con 17-20% cromo, encontramos aceros inoxidables austeníticos Con 26-29% cromo, encontramos aceros inoxidables superferríticos, y la estabilidad de la capa de pasivación aumenta notoriamente. No obstante, el mayor contenido de cromo en el acero puede afectar adversamente las propiedades mecánicas, la fabricación, la soldabilidad, etc. Por lo que, es más eficiente mejorar la resistencia a la corrosión agregando o incrementando el contenido de otros aleantes en el acero con o sin algún incremento en cromo. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Fe-Cr Alpha= región monofásica Fase sigma= es característica de los aceros inoxidables y se debe a la presencia de cromo. Se caracteriza por ser una fase fragilizante, lo que vuelve frágil al material y complejiza su uso. Mientras más cromo hay, más fase sigma hay. 1) MOLIBDENO Otorga resistencia a la corrosión por picado, ya que estabiliza grandemente la película pasiva en presencia de iones cloruros. 2) SILICIO. La resistencia a la corrosión siga vigente cuando aumente la temperatura. 3) NIQUEL Promueve una estructura austenítica (es un gamágeno), estabilizando a la austenita y permitiéndonos tener aceros inoxidables a temp. Ambiente. 4) MANGANESO Mejora la ductilidad en caliente (los aceros inoxidables con la temp se fragilizan). 5) NITROGENO Y CARBONO Aumentan la resistencia mecánica 6) TITANIO Y NIOBIO Resistencia a la corrosión intergranular  Se da en ciertos lugares (Pits) Debido a la presencia de aniones agresivos (Cl, F, I) Se rompe la película pasiva Se concentran tensiones en la superficie. ÍNDICE DE RESISTENCIA A LA CORROSIÓN POR PICADO (IRCP) Consiste en analizar la composición química del acero inoxidable y hacer el siguiente calculo: Grados: L: bajo contenido de carbono → para poder soldarse N: alto contenido de nitrógeno IRCP < 20 → Material malo (poca resistencia) 20 < IRCP < 25 → Material regular 25 < IRCP < 30 → Material bueno 30 < IRCP → Material muy bueno 1) FERRÍTICOS. Cr = 12 a 30% No son endurecibles por tratamiento térmico → debido a que tienen muy bajo contenido de carbono (0,08 a 0,20%) Tienen baja resistencia mecánica, tenacidad y soldabilidad. Como tienen estructura ferrítica son BCC, y presenta temp. de transición dúctil frágil. Aplicaciones: Ambientes suaves con fácil mantenimiento o simplemente no oxidable; Tuberías, intercambiadores de calor, válvulas y depósitos. 2) MARTENSÍTICOS. Cr = 12 a 17% Son endurecibles por temple + revenido, para conseguir alta resistencia mecánica y buena ductilidad y tenacidad. Pobre resistencia a la corrosión. Pobre soldabilidad. Aplicaciones: 0.3%C-Cuchillería, engranajes, cojinetes, cuerpos de válvulas; 0.6%C - Resortes. Cuchillas de afeitar; 1%C - Instrumentos quirúrgicos, engranajes. 3) AUSTENÍTICOS. Se llaman así ya que a temperatura ambiente hay austenita, ya que Ms es muy baja. No son endurecibles por tratamiento térmico, pero endurecen por deformación. Buena tenacidad (capacidad de absorción de energía mediante un impacto, antes de romper) a temperaturas criogénicas (temps. muy bajas) → se debe a que no tienen temp dúctil frágil (FCC). Aplicaciones: Tuberías, intercambiadores de calor, depósitos y reactores en la industria de alimentos, química, farmacéutica, marina o del papel. 4) DUPLEX Combinación de ferrítico y austenítico. Buena resistencia mecánica Excelente resistencia a la corrosión bajo tensión. Muy buena ductilidad y tenacidad. Aplicaciones: Tanques, depósitos y tuberías Industria química, petrolera, gasística o del papel; Propulsores y bombas de agua de mar en plataformas marinas. Martensítico → alta resistencia, baja capacidad de deformación → debido al alto contenido de carbono Austenítico → Buena tenacidad → debido al alto contenido de aleantes y al poco carbono que contienen. Dúplex → une las características del ferrítico y el austenítico. Ferrítico → poca resistencia  A medida que la temperatura de servicio aumenta se producen diferentes fenómenos internos en el material, tendientes a generar y promover un efecto de fragilización sobre el material. Estudiaremos tres tipos de problemas: 1) FRAGILIZACIÓN A PARTIR DE 475°C-550°C POR DESCOMPOSICIÓN DE FASE FERRÍTICA. Causa: para tiempos superiores a 500 horas, con el material encontrándose en valores de temperatura superiores a 450°C, se produce un aumento de la dureza sustancial. Este aumento, se debe a la formación de precipitados coherentes ricos en Cr, cuyo efecto, lleva al material a una condición de mayor fragilidad, cuanto mayor es la dureza alcanzada. Solución: Recocido por encima de los 590°C. Esto hace que los precipitados ricos en cromo evolucionen a una condición de incoherencia, dejando entonces de producir el distorcionamiento en la matriz del material que se corresponde con el aumento de dureza y por ende, fragilidad. Mientras más cromo, mayor será el pico de dureza 2) FRAGILIZACIÓN POR FORMACIÓN DE FASE SIGMA (540-870°C) Causa: cuando se trabaja por encima de los 540°C se da la aparición y formación de una fase característica de los aceros inoxidables, la fase sigma (la cual es una fase fragilizante). De modo que, a mayor cantidad de Cr, mayor es el rango de temperatura de presencia de esta fase. Solución: caliento el material por encima de 900°C, para disolver esa fase, y luego la enfrío rápidamente para evitar la formación nuevamente de esta fase en su rango de aparición.  Este procedimiento debe realizarse múltiples veces, ya que luego de un tiempo la fase sigma volverá a generarse. 3) SENSIBILIZACIÓN A ALTA TEMPERATURA (900-950°C) Causas: migración de los átomos de cromo y carbono hacia los límites de grano. Formando carburos de cromo en la superficie del grano, de modo que el cromo (al estar en forma de carburo) no va a generar la capa pasiva, iniciándose un proceso de corrosión intergranular en estas zonas. Solución 1): reducir el % de carbono, seleccionando un acero que tenga menor cantidad de carbono (para q no se formen los carburos) Solución 2): agregar Titanio o Niobio (elegir un acero que ya los tenga), para que se formen carburos de Titanio y Niobio en vez de carburos de cromo, y así no deje de funcionar la capa pasivante.  ACEROS PARA HERRAMIENTAS. En conjunto con los aceros inoxidables, estos tienen contenido de aleantes mayores al 5%. HERRAMIENTAS DE CORTE POR ARRANQUE DE VIRUTA. Si la principal función del acero es cortar, se requiere alta dureza, buena resistencia al calor y al desgaste. MATRICES PARA CONFORMADO O ESTAMPADO. Se utilizan para conformar en frío, un metal a la forma de la matriz. Requieren alta tenacidad y gran resistencia en general. Ej: matrices para hacer marcos de ventanas. CIZALLAS Y PUNZONES. Requieren alta resistencia al desgaste y tenacidad regular. MATRICES PARA FORJADO EN CALIENTE, EXTRUSIÓN Y MATRICES DE FUNDICIÓN A PRESIÓN. Se utilizan para la fabricación en caliente de formas o perfiles de distintas aleaciones. Se requiere: Buena tenacidad, resistencia al desgaste y resistencia al ablandamiento durante repetidas operaciones de trabajo en caliente. Dureza Resistencia al choque térmico Resistencia a termofluencia Indeformabilidad Tenacidad Resistencia al desgaste Económico Resistencia al impacto ¿CÓMO OBTENERLOS? INCORPORANDO ALEANTES → C, Cr, V, W, Mo, Co, Ni Siendo estos 4 formadores de carburos, que sirven para altas temperaturas. TRATAMIENTOS TÉRMICOS → Temple y revenido. Precalentamiento, austenización, enfriamiento o temple y revenido. EFECTO DE LOS ALEANTES. CROMO. Incrementa la templabilidad. En exceso forma M23C6 Forma óxido de cromo pasivante. TUNGSTENO (W) Y MOLIBDENO (Mo). Incrementan la templabilidad. Contenidos mayores del 5% forma M6C precipita en el revenido, “endurecimiento al rojo” VANADIO (V) Forma los carburos del tipo V4C3 Gran resistencia al desgaste y dureza. Grupo W Templados en agua: esencialmente son aceros al carbono, aunque algunos poseen Cr y V. - 0.6 a 0.75 % de C, aplicaciones en la que la tenacidad es la consideración principal. - 0.75 a 0.95 % de C, tenacidad y dureza son igualmente importantes. - 0.95 a 1.4 de C, resistencia al desgaste (herramientas de carpintería y de torneado) Grupo S Aplicaciones que requieren alta tenacidad y la capacidad para soportar impactos repetidos. - Contienen C (0.45 a 0.65 %), Si (descarburización), Cr y Mo (aumenta la templabilidad), W (Dureza al rojo). - Se utilizan en herramientas de formado y en hojas para cizallas. ACEROS PARA TRABAJO EN FRÍO. Grupo O (grupo más importante) - Contienen Mn y cantidades menores de Cr y W - Tienen buenas propiedades de no deformación, y es menos probable que tengan fisuras durante el TT. Temple en aceite. Grupo A - Contenido de Cr medio (5%). - Deformable, resistencia al desgaste y tenacidad regular. Temple al aire Grupo D - 1,4/2,25% de C y 12% de Cr puede tener Mo y V. - Buena resistencia a la corrosión. Temple al aire. Aplicaciones: - Matrices de corte en caliente para forjado. - Matrices de acuñado - Matrices de embutido profundo - Calibres - Matrices para laminar roscas - Punzones - Rodillos de formado y doblado. - Brochas - Matrices de extrusión en frío - Mandriles - Matrices de laminación - Cuchillas de corte - Muchas matrices exigidas para trabajo en frío, etc ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE. Grupo H - Diseñados para matrices para forja, extrusión, piezas fundidas y moldes, tienen buena dureza al rojo. - Base de Cr (mínimo de 3,25%) - Base de W (mínimo de 9%) - Base de Mo (mínimo de 8%) ACEROS RÁPIDOS Se aplican en herramientas de corte extrusión, punzones y dados. Son los más altamente aleados y contienen grandes cantidades de W o Mo, Cr, algunas veces Co Grupo M - Base de Mo con W y Cr Grupo T - Base de W (18% W – 4% Cr – 1% V PROCESO PRIMARIO. Fundición → Forjado → Recocido → Mecanizado → Alivio de tensiones 1) El proceso comienza con la fusión en hornos eléctricos (arco o inducción), en la solidificación se generan carburos primarios y una significativa segregación. A mayor % de elementos de aleación más compleja es la secuencia de solidificación. 2) Luego de la solidificación, el proceso continuo con homogeneizado a altas temperaturas y luego trabajado en caliente por forja, extrusión o laminado, en el rango de temperaturas de austenita + carburos. 3) El recocido es necesario para llevar a la microestructura del trabajado en caliente a una condición apropiada para el maquinado, carburos esferoidizados en una matriz de ferrita. 4) Las tensiones residuales provienen de la deformación plástica que acompaña la remoción de material durante las operaciones de mecanizado. ENDURECIMIENTO DE LOS ACEROS PARA HERRAMIENTAS. Precalentamiento → Austenizado → Temple → Revenido. 1) Los gradientes de temperatura a través de la sección de la pieza, crean tensiones lo suficientemente altas como para causar la fisuración, por esta razón se aplica un precalentamiento. 2) Ocurre la partición final de los aleantes entre la matriz (austenita) y los carburos retenidos. Esta fija la química, la fracción en volumen y la dispersión de los carburos retenidos y por ende el tamaño de grano austenítico. Los aleantes no retenidos en los carburos están en solución en la austenita, lo que determina la templabilidad y la temperatura Ms. 3) Enfriamiento al aire o temple en aceite es suficiente para producir las microestructuras requeridas con mínimas distorsiones y fisuras por temple. 4) El revenido se realiza para mejorar la tenacidad de un acero después del temple. También ocurre que, en el enfriamiento del revenido, la austenita retenida que no descompuso a bainita durante el revenido, transforma a martensita. ALEACIONES NO FERROSAS. Aleaciones que no contienen al Hierro como elemento principal Existen aleaciones livianas (baja densidad) y aleaciones no livianas. ALEACIONES DE ALUMINIO. El aluminio puro es un material FCC (soporta temps. criogénicas), con una temp. de fusión de 660°C, densidad de 2,7 g/cm3 y pureza de entre 99,5% y 99,75% FORMACIÓN DEL ALUMINIO. La obtención del aluminio comienza en la Bauxita, a la cual se le separa la Alúmina (Al2O3). Luego, la Alúmina es reducida en un proceso electroquímico liberando el metal puro (Aluminio). De este modo, se obtiene el aluminio primario (que se obtiene del mineral); mientras que el aluminio secundario se obtiene del reciclado. Al aluminio se le incorporan aleantes a través de “aleaciones madres”, que sirven para poder mezclar de manera correcta el aluminio y el aleante (pueden ser Cu, Si, Mg, Mn, Zn y otros). Ejemplo: tengo un motor naftero con Al en un 92% y Si en un 8%, como no es fácil fundir ambos y unirlos, compro directamente las aleaciones madres de otras fábricas. Dándonos estas aleaciones de Al 70% y Si 30%, a las cuales yo debo agregarle más aluminio. USOS. Conductores eléctricos. Perfilería para la construcción para interior o exterior. Utensillos de cocina. Recipientes para alimentos, medicamentos y cosméticos. Elementos de electrónica. Antenas. Latas de bebida. Transporte de elementos criogénicos. Pistones 1) ALEACIONES PARA TRABAJADO MECÁNICO (deformación plástica) En procesos de deformación plástica (como forja, laminación, extrusión, trefilación). Baja cantidad de aleantes, por lo que hay poca colabilidad. Se distinguen por ser mucho menos aleadas que las utilizadas para moldeo y tener una importante capacidad de deformación plástica. Modifican sus propiedades por dos mecanismos básicos: la deformación en frío o el tratamiento de endurecimiento por precipitación (envejecido). FAMILIAS 1) No termotratables 2) Termo tratable 3) No termotratable 4) No termotratable 5) No termotratable 6) Termotratables 7) Termotratables 8) Termotratables. Los otros 3 dígitos se eligen con el objetivo de que no aparezcan dos aleaciones con el mismo nombre; sin embargo, en caso de que el aluminio sea puro, los últimos dígitos nos dicen que tan puro es el material (ej: 1050, se trata de un aluminio puro en 99,5%, que junto con las impurezas (0,5%) forman la aleación). ESTADO DE ENTREGA.  F→ O → elevan las propiedades W→ T → elevan propiedades H → elevan propiedades, mayor resistencia porque se endurece DÍGITOS QUE ACOMPAÑAN A LA LETRA H. H3 se aplica en aleaciones que con el tiempo se ablandan por “envejecido” si no se las estabiliza. El segundo dígito de las H, indican el grado de deformación, y en consecuencia, el nivel de resistencia. 2) ALEACIONES PARA MOLDEO. Mucha cantidad de aleantes (más que nada de Si, que promueve la colabilidad). FAMILIAS. La designación 6xx.x no se usa. 2xx.x, 3xx.x, 5xx.x y 7xx.x son endurecibles por precipitado.  El 4to dígito sirve para diferenciar la composición de las aleaciones cuando se habla de piezas de cuando se habla de lingote para fabricar una pieza. TRATAMIENTOS TÉRMICOS PARA ALEACIONES DE 1) HOMOGENEIZADO Objetivo → que todo el material tenga toda la misma composición química. Se logra por difusión. 2) TRATADO TERMICAMENTE (SOLUBILIZADO Y ENVEJECIDO) Objetivo → Endurecer la aleación a través de un fino precipitado que no puede observarse a través del microscopio óptico. 3) RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN. Objetivo → Eliminar defectos de trabajo en frío. Etapas: recuperación, recristalización (nucleación y crecimiento) y crecimiento de grano. ALEACIONES DE COBRE. En estado metálico, el cobre tiene una estructura cristalina FCC, con densidad 8,9 g/cm3 y temperatura de fusión de 1083°C Sus propiedades más importantes son: conductividad eléctrica y térmica, y su resistencia a la corrosión. Se mide en IACS (Conductividad eléctrica volumétrica) 100%IACS =5,80 x 107 siemens por metro a 20°  La conductividad puede variar si se agregan aleantes, ej: tengo cobre puro y le agrego plata. Esto genera que baje la conductividad, ya que se incorporan átomos de otra naturaleza, y por la diferencia de tamaños de los átomos se distorsiona la red Además, si se deforma plásticamente, también baja la conductividad (debido al aumento en el movimiento de las dislocaciones) Le damos energía en forma de calor, que se traduce en forma de vibraciones. LEY DE WIEDEMANN-FRANE 𝑲 𝑳= 𝑽∗𝑻 1) COBRE CON BAJA ALEACIÓN (hasta 6% aleantes)→ Trabajado Mecánico Para materiales que soporten deformación plástica (alto límite elástico) Con muy buena conductividad térmica 2) LATÓN (Cu + hasta 45%Zn) –> Trabajado Mecánico Con poco Zn (30%) no tiene buena deformación plástica, ya que la segunda fase es frágil, hay que maquinalizarlo. 3) BRONCE (Cu + hasta 20%Sn) → Moldeo Siempre se encuentra en dos fases, por lo que no tiene buena deformación plástica. Hay que maquinabilizarlo. 4) BRONCE AL ALUMINIO (Cu + hasta 11%Al) → Moldeo y trabajado mecánico Hasta un 9% de Al tiene buena deformación plástica Más de un 9% entramos en zona de dos fases, hay que hacer arranque de viruta. Buenas prop mecánicas Buena resistencia a la corrosión 5) CUPRONÍQUELES (Cu + Ni) → Trabajado Mecánico Siempre estamos en una fase. Buena resistencia a la corrosión. Se puede deformar plásticamente. 6) ALPACAS (Cu + hasta 27%Zn + hasta 18%Ni) → Trabajado Mecánico Muy buena deformación plástica Muy buena resistencia a la corrosión. ESTADOS DE ENTREGA. H, O, T → Me aseguran propiedades mecánicas.  POLÍMEROS. Sustancia que consiste en grandes moléculas formadas por muchas unidades pequeñas que se repiten (monómero), y que se unen mediante un proceso llamado polimerización. Los polímeros son compuestos en su mayoría orgánicos, formados en su estructura central por átomos de carbono. Estos átomos de carbono se unen por enlaces covalentes con otros átomos y forman “monómeros”. Luego, por reacción química, estas unidades pequeñas se unen formando cadenas. Cada una de estas cadenas están formadas por eslabones llamados “meros”, que son la unidad repetitiva que forman una molécula. La reacción de crecimiento de cadenas convierte el enlace doble dentro del “monómero” en un enlace simple dentro del “mero”. Estas cadenas son tridimensionales y forman estructuras complejas, se pueden asemejar a un recipiente lleno de fideos entrelazados, y cada fideo es una molécula formada por cadenas de átomos. Las moléculas están unidas entre sí por enlaces débiles (fuerzas de Van der Waals) generados por la atracción entre átomos laterales de las cadenas, esto hace relativamente fácil la rotura de la estructura (por ejemplo, con calor moderado) aun cuando sea difícil romper las uniones dentro de las moléculas). MECANISMOS DE POLIMERIZACIÓN. 1) POR ADICIÓN O REACCIÓN EN CADENA. Se añade un iniciador El iniciador atraerá a uno de los electrones del doble enlace de carbono El otro electrón del enlace roto atrae a otro mero, creciendo la molécula. Se interrumpe adicionando un terminador. 2) POR CONDENSACIÓN O POR ETAPAS. Dos o más moléculas diferentes tienen que unirse en cada etapa para el crecimiento de la molécula. Es más lenta que la anterior y generalmente se genera un subproducto que condensa (agua o amoníaco) Se pueden obtener estructuras de cadena lineales como el “nylon”, o estructuras de tipo red como en el caso del fenol formaldehído. FUNCIONALIDAD. Para que la polimerización tenga lugar debe haber un Nº suficiente de enlaces en el monómero para que pueda adherir a otra unidad, a este Nº se lo denomina funcionalidad, el valor mínimo es 2. Si la funcionalidad es dos → Estructuras de cadenas → Termoplásticos Si la funcionalidad es mayor a dos → Estructuras de red → Termoestables. GRADO DE POLIMERIZACIÓN. Es el N° de unidades simples que se repiten en una misma molécula. 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒓 𝒅𝒆𝒍 𝒑𝒐𝒍í𝒎𝒆𝒓𝒐 𝑮𝑷 = 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒓 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒖𝒏𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒑𝒆𝒕𝒊𝒄𝒊ó𝒏 Mientras mayor es el GP, mayor es el punto de fusión o ablandamiento.  SEGÚN SU ORIGEN. - Naturales: cauchos, celulosa, colágeno, lana - Sintéticos: poliamidas (nylons), cauchos sintéticos SEGÚN SU ESTRUCTURA - Lineales - Ramificados - Entrecruzados SEGÚN USO TECNOLÓGICO - Plásticos - Elastómeros - Fibras SEGÚN COMPORTAMIENTO TÉRMICO - Termoplásticos: se puede reciclar mediante fundiciones. - Termoestables: a altas temperaturas no se funde, se degrada. Debido a la atracción química que unas partes de la cadena ejercen sobre otras, la macromolécula se pliega sobre si misma en zigzag, produciéndose dentro de la masa del polímero sólido regiones cristalinas en forma de láminas, intrínsecamente mezcladas con zonas amorfas. + Cristalinidad → + resistencia; - transparencia; + densidad Moléculas lineales sin grupos laterales o ramificaciones tienen mayor tendencia a cristalizarse.  Son materiales rígidos a temperatura ambiente pero que se derriten cuando se los calienta, esto se debe a que poseen cadenas poliméricas lineales, las cuales se atraen entre sí mediante fuerzas intermoleculares débiles (como las fuerzas de Van der Waals, las dipolo-dipolo). Además, estos son bifuncionales. CARACTERÍSTICAS. Deformables. Se ablandan cuando se calientan. Reciclables. Bajo punto de fusión. Son derivados del caucho, generalmente Termoestables de cadenas entrecruzadas. CARACTERÍSTICAS. Son polímeros amorfos que se encuentran a temperatura ambiente sobre su Temperatura de Transición Vítres (Tg) se ahí esa considerable capacidad de deformación. La elasticidad proviene de la habilidad de las cadenas para cambiar su posición por sí mismas y así distribuir la tensión aplicada. Como resultado de esa extrema flexibilidad, los elastómeros pueden alargarse de un 5% a un 700%. Son materiales rígidos a temperatura ambiente, que cuando se calientan se degradan y queman, volviéndose más duros y rígidos cuando se los calienta. Este comportamiento es característico de estructuras de red, que son formadas por el mecanismo de crecimiento por condensación. Además, estos son trifuncionales (o más). CARATERÍSTICAS. Rígidos No se ablandan cuando se los calienta No son reciclables No se funden se degradan cuando se rompen los enlaces PROPIEDADES MECÁNICAS TRAMO O-A → DEFORMACIÓN ELÁSTICA LINEAL: el polímero cumple la Ley de Hooke, ya que hay una relación lineal entre el esfuerzo y la deformación (si duplico la tensión, se duplica la deformación). Las deformaciones por debajo de A suelen ser pequeñas y se asocian con la EXTENSIÓN DE LOS ENLACES ENTRE ÁTOMOS DE LA MOLÉCULA DEL PLÁSTICO, esta es instantánea y totalmente recuperable. TRAMO A-B → DEFORMACIÓN ELÁSTICA NO LINEAL: el material se comporta como elástico, la deformación desaparece cuando cesa el esfuerzo. Durante esta etapa, se da el DESENROLLAMIENTO DE LAS CADENAS. TRAMO B-C →COMIENZO DE LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA: en esta etapa casi no se aumenta la tensión, pero sigue habiendo deformación. Se da debido al DESPLAZAMIENTO ENTRE MOLÉCULAS TRAMO C-D → ENDURECIMEINTO POR DEFORMACIÓN: en esta etapa el esfuerzo aumenta, ya que el material ya ha endurecido un poco por deformación. PUNTO D → Punto de rotura.  1) DUREZA ROCKWELL Para polímeros termoestables y termoplásticos, ya que es de fácil aplicación y simple lectura. De acuerdo a la dureza del polímero a medir, se utilizan distintas escalas: Con bola de acero de diferentes díametros (mm) y cargas (total, kg). Escalas: E (3,175/100), L (6,35/60), M (6,35/100) y R (12,70/60) 2) DUREZA SHORE A Y D. Método desarrollado para medir dureza en gomas y cauchos (elastómeros) Consiste en dejar caer un martillo de masa conocida y se mide la altura del rebote, cuanto más duro, mayor es el rebote. Shore A (punzón con punta truncada, P=12,5 N): para goma blanda, caucho, elastómero y plásticos bandos a los cuales no pueda medirse con la dureza Rockwell. Shore D (punzón terminado en punta P=50 N), goma dura, termoplástico rígido y plásticos más duros.} La resistencia a la flexión de un material (Rf) es su capacidad para soportar fuerzas aplicadas en su eje longitudinal. Los esfuerzos son una combinación de esfuerzos de compresión y tracción. 𝟑𝑭𝑳 𝑹𝒇 = 𝟐 𝒃 𝒉𝟐 Donde: F → carga aplicada a la rotura o 5% de deformación en polímeros muy flexibles L → longitud entre soportes b → espesor de la probeta h → altura de la probeta EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE EL COMPORTAMIENTO A LA TRACCIÓN DE UN POLÍMERO ¿QUÉ PASA CON EL MÓDULO ELÁSTICO EN UN POLÍMERO TERMOPLÁSTICO SI VARÍO LA TEMPERATURA? A mayor temperatura, menor es la rigidez (E, resistencia a deformarse plásticamente) del material Los polímeros convencionales son buenos aislantes eléctricos CONDUCTIVIDAD. Tienen agregados de metales, grafito, etc. conductores, que se agregan y hacen que el polímero se conductor. La adición debe superar un nivel crítico llamado Concentración de percolación.  MATERIALES CERAMICOS. Cuando hablamos de materiales cerámicos, nos referimos a cerámicos y vidrios (ambos tienen la misma composición), los cuales son compuestos químicos. La gran diferencia entre estos es la estructura: los cerámicos tienen una estructura ordenada en el espacio (orden de largo alcance), siendo un material con estructura cristalina; mientras que los vidrios no tienen un orden en el espacio, tienen estructura amorfa. Son refractarios → Soportan altas temperaturas → Gracias al tipo de enlace (mezcla entre covalentes y iónicos) Son una sucesión de compuestos Son frágiles Son aislantes eléctricos Son superconductores Son porosos. Los cerámicos tienen muy alta temperatura de fusión → los vidrios llegan hasta 1200°C Los cerámicos tienen buenas propiedades mecánicas (por ser cristalinos) → Los vidrios tienen propiedades mucho menores. Los cerámicos soportan muy bien el choque térmico → Los vidrios no soportan el choque térmico. 1) CRISTALIZACIÓN (solo en vidrios) Se aplica a vidrios, transformando su estructura y dándoles cierto orden (máx 90% cristalino), de modo que se obtiene vitrocerámica. Las vitrocerámicas tienen buenas propiedades mecánicas, buena conductividad térmica y baja dilatación baja 2) SINTERIZADO (para cerámicos) Para obtener los cerámicos, se aplica un tratamiento térmico llamado sinterizado (ya que no se los puede fundir) Este consiste en la obtención de una masa densa por calentamiento y compresión de polvos cerámicos. Para ello, se calientan dichos polvos hasta llegar a un estado donde la superficie de estos llega a un estado pastoso. Una vez se encuentra en dicho estado, se aplica una compresión en la masa y con eso se logra unir, a través de la superficie de los poros, y lograr una masa compacta. Siempre que se aplique un sinterizado, quedan poros (que pueden ser tratados por un tratamiento térmico de densificación), lo que hace frágil a la pieza. Un ejemplo de materiales obtenidos por sinterizado son los CERMET (Cerámicos + Metales) 3) DENSIFICACIÓN Tratamiento utilizado para disminuir los poros. Se calienta la pieza sinterizada, y se mantiene a cierta temperatura, haciendo que el calor le brinde al material la energía suficiente como para que los átomos de los bordes de grano difundan a zonas de menor energía, que son los poros.  ENSAYO DE TRACCIÓN: No soportan ensayos de tracción (debido a su estructura cristalina, tipo de unión y los poros). No llegan a la deformación plástica, rompen en la elástica. ENSAYO DE COMPRESIÓN: Tienen buena resistencia en compresión, pero rompen frágilmente durante la deformación elástica.  ENSAYOS DE FLEXIÓN: Utilizando el módulo de rotura (MOR), caracterizamos a los cerámicos y vidrios. Mediante este ensayo se conjugan ensayos de tracción y compresión. 𝟑𝑭𝑳 𝑴𝑶𝑹 = 𝟐𝑾𝒉𝟐 Es la fractura total o parcial de un componente, producto de un cambio brusco de temperatura, generalmente enfriamiento. (𝝈𝒎á𝒙⋅𝒌) Se mide a través del parámetro de choque térmico 𝑺 = 𝑬. 𝜶 σmáx= tensión máxima del material K= conductividad térmica E= módulo elástico o de Young Α= dilatación térmica Se rompen ya que no soportan los esfuerzos de tracción en la sup., los cuales originan el fallo. El choque térmico en el vidrio produce la fractura pues no soportan prácticamente esfuerzos de tracción. Y precisamente el choque térmico le incorporó tensiones de tracción en superficie  Temperatura en la cual los vidrios comienzan a comportarse como un material viscoso (antes se comportaba como un sólido elástico). Esta depende de la composición de cada vidrio. COMPORTAMIENTO VISCOELÁSTICO DE LOS VIDRIOS. 𝑭 𝒏 𝒅𝒗 = 𝑨 𝒅𝒙 𝑸 𝒏 = 𝒏𝟎. 𝒆𝑹 𝑻 n= viscosidad Ts= temp. de abalndamiento (característica de cada vidiro) DIAGRAMA VOLUMEN VS TEMPERATURA A diferencia del vidrio, los cristales cambian su pendiente en Tm (temperatura de fusión), aumentando su volumen grandemente.  El objetivo es que en la superficie del vidrio queden tensiones de compresión, ya que los mismos soportan compresión. Si se logra dicho objetivo, cuando un vidrio sea impactado de un lado, por ejemplo, del otro lado se generarán tensiones de tracción, pero al tener tensiones de compresión residuales, primero se deberán superar a éstas y luego romper por tracción. ETAPAS. 1) Se calienta el vidrio por encima de Tg en un horno 2) Se enfría suavemente al aire. Durante esta etapa el centro del vidrio continua caliente, enfriándose solo las caras. 3) Se termina de enfriar el centro y se contrae. Esto es lo que causa que al final el material quede con tensiones de compresión en superficie.  ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. Conjunto de técnicas y procedimientos que se realizan sobre distintos tipos de materiales y piezas tendientes a determinar una o más propiedades o características del mismo sin que se alteren de forma permanente sus propiedades químicas, físicas, mecánicas o dimensionales APLICACIONES. La mayor aplicación de las técnicas no destructivas se desarrolla en el área de la defectología, pero es posible definir como principales áreas de aplicación a: Obtención de información de una pieza. Control de calidad. Metrología. Búsqueda de defectos en una pieza. Ubicación, tipo y dimensión de defectos. Análisis para optimización de diseño. A) SEGÚN SUS FUNDAMENTOS 1. Ondas electromagnéticas 2. Ondas elásticas o acústicas 3. Capilaridad, estanqueidad, etc. B) SEGÚN SUS APLICACIONES 1. Defectología 2. Metrología 3. Caracterización de materiales C) SEGÚN SU ESTADO ACTUAL DE DESARROLLO (que tan masivo es su uso en la industria) 1. Métodos convencionales Radiografía industrial (RI) Ultrasonido (US) Líquidos penetrantes (LP) Partículas magnetizables (PM) Examen visual (EV) Corrientes inducidas (CI) 2. Métodos no convencionales Fuga Termografía Tensiones residuales Otros. 1) Elección del método y técnicas apropiadas → lo hacemos nosotros 2) Obtención de una indicación propia 3) Interpretación de la indicación 4) Evaluación de la indicación. INDICACIÓN: la info. que el ensayo me da a medida que lo voy haciendo. Su aplicación no garantiza que un elemento de máquina o no componente no falle en servicio. Se supone que el componente a ensayar tiene adecuado diseño y selección de material Ningún END permite determinar propiedades mecánicas como para suprimir o reemplazar los ensayos destructivos. Rama de la ingeniería que se dedica a estudiar las discontinuidades que existen en una pieza o componente mecánico, y evaluar que grado de criticidad representa esa discontinuidad para el desempeño de la pieza. INDICACIONES - Falsa: cuando ocurre algo, mientras se hace en ensayo, que no debería ocurrir. Ej: la superficie de la pieza está sucia, y por eso me indica que hay una falla, pero en realidad la pieza está bien. - No relevante: Ej: se hace un ensayo sobre una pieza y se descubre una falla, pero ya se sabe de ante mano que eso ya podía suceder. - Relevante: cuando durante el ensayo descubro una discontinuidad. Dentro de las discontinuidades (q´ se dan debido a indicaciones relevantes) encontramos dos tipos. DISCONTINUIDADES. - No relevante: la pieza puede seguir en servicio. - Relevante: no puede cumplir su función, no continua en servicio. DEBE SER EVALUADA. Cuando una discontinuidad es relevante recibe el nombre de defecto. EVALUACIÓN. - No todas las indicaciones son discontinuidades - No todas las discontinuidades son defectos - Los defectos son discontinuidades y no siempre producen indiciaciones. SEGÚN SU UBICACIÓN. Superficiales → se ven a simple vista Subsuperficiales → están justo por debajo de la superficie, o pueden estar parcialmente sobre la superficie (no es necesario que tengan una parte abierta al exterior) Internas → totalmente sobre el interior de la pieza INSPECCIÓN VISUAL (IV) Solo para discontinuidades superficiales notorias a simple vista Método más básico y antiguo Exige buena iluminación Preparación de la superficie a inspeccionar Equipos complementarios (lupas, linternas, boroscopios) VENTAJAS: simple, rápido, bajo costo LIMITACIONES: baja sensibilidad, depende de la habilidad del operador, no detecta fallas internas o superficiales de tamaño pequeño. LÍQUIDOS PENETRANTES (LP) Solo para discontinuidades superficiales No es para materiales porosos (ya que sucede un enmascaramiento). Se basa en principios físicos de los fluidos PASOS: se limpia la superficie, se pinta completamente la pieza con el penetrante, se limpia el penetrante (luego de cierto tiempo), se pinta con revelador la pieza, se deja reposar y si aparece manchado es que hay una discontinuidad. VENTAJAS: Inspección simple y económica LIMITACIONES: Dificultoso análisis en materiales porosos (ya que el líquido penetrante se queda atrapado en ellos). ULTRASONIDO (US) Para discontinuidades superficiales, subsuperficiales e internas. Se basa en la transmisión de ondas sónicas a través del material a ensayar (cuando una onda cambia de medio, parte de la onda se propaga y parte rebota) Sirve para metrología (mediciones de dimensiones de las fallas)  VENTAJAS: Puede tener varios metros de penetración. Fáciles de transportar. Elevada sensibilidad de detección. LIMITACIONES: La geometría y características metalúrgicas de la pieza pueden obstaculizar lecturas. Se requiere personal altamente capacitado. RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL (RI) Detecta discontinuidades superficiales, subsuperficiales e internas. Método logrado a partir de la emisión de ondas electromagnéticas Se basa en la absorción diferencial de la radiación de la pieza inspeccionada PASOS: se determina el área de trabajo; se calcula el tiempo de exposición; se estampan marcas en la película; se marca la zona a inspeccionar; montaje de película radiográfica; ubicación de la fuente; procesado de la película; inspección y evaluación. VENTAJAS: Se dispone de un registro visual permanente de la estructura interna de la pieza. LIMITACIONES: geometría y volumen de la pieza limitan su utilización. Peligrosidad debido a la emisión de radiación. Se requiere personal altamente capacitado. PARTÍCULAS MAGNÉTICAS (PM) Para discontinuidades superficiales y subsuperficiales. Solo para piezas magnéticas (no entra el aluminio ni el acero inoxidable austenítico) Se basa en la generación de un campo magnético Se magnetiza el área a inspeccionar y se examina mediante el uso de partículas magnetizables (las cuales se aglomeran en las discontinuidades) Se debe inspeccionar las piezas con campos en distintas direcciones. Discontinuidades pequeñas paralelas al campo magnético no pueden detectarse. VENTAJAS: ensayo rápido y simple. Elevada sensibilidad a indicaciones lineales LIMITACIONES: solo aplicable a un grupo selecto de materiales. Se deben desmagnetizar las piezas.  MATERIALES COMPUESTOS. Materiales compuestos por dos o más fases combinadas en escala macroscópica cuyo desempeño y propiedades para una dada aplicación son superiores a la de los constituyentes en forma separadas. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES COMPUESTOS. Buena resistencia a la tracción Poca resistencia al impacto Las fases son: REFUERZO, es el constituyente estructural: generalmente discontinuo, más rígido y resistente. MATRIZ, es el constituyente corporal: continua y generalmente menos rígida y resistente. Responsable de la resistencia térmica y ambiental. INTERFACE, que se encuentra entre estas dos fases. SEGÚN EL REFUERZO Fibras o Cortas o Whiskers ▪ Aleatorias ▪ Direccionales o Largas ▪ Unidireccionales ▪ Bidireccionales ▪ Multidireccionales Laminares Partículas ¿Cómo se combinan las propiedades de los materiales? 1) Se suman las propiedades 2) Se complementan las propiedades (ej: cermet) 3) Interactúan las propiedades → la superficie de la fibra interacciona con la matriz por adhesión o la absorción. DIRECCIONES DE LAS FIBRAS. El esfuerzo de tracción debe hacerse en el sentido que están acomodadas las placas. APLICACIÓN DE CARGAS COINCIDENTES CON LA DISPOSICIÓN GEOMÉTRICA A FIBRAS LARGAS CONTINUAS. 1. Las fibras de la matriz son linealmente elásticas 2. Todas las fibras tienen la misma resistencia 3. La adhesión entre la fibra y la matriz es perfecta 4. La deformación máxima de las fibras (Efmáx) es menor que la deformación máxima de la matriz (Emmáx), entonces la deformación máxima del compuesto es igual a la deformación máxima de las fibras (Ecmáx=Efmáx) 5. La deformación de la matriz al momento de la fractura es igual a la de las fibras. APLICACIÓN DE CARGAS PERPENDICULARES A LA DISPOSICIÓN GEOMÉTRICA DE LAS FIBRAS. 1. El contenido de las fibras es bajo, y luego de la fractura de las fibras, la matriz sigue soportando la carga 2. La resistencia del compuesto corresponde con la resistencia de la matriz. ISODEFORMACIÓN (cargas longitudinales) La matriz y la fibra tienen el mismo esfuerzo aplicado. Vemos como varía el módulo elástico en función de fracción en volumen de fibras (ya que trabajamos únicamente con deformación elástica). Con el gráfico busco el módulo del compuesto. ISOESFUERZO (cargas perpendiculares) La matriz y la fibra obtienen el mismo esfuerzo. Vemos como varía el módulo elástico en función de fracción en volumen de fibras (ya que trabajamos únicamente con deformación elástica). TENSIÓN DE MATRIZ A DEFORMACIÓN DE FIBRA MÁXIMA. (σm)εfmax = indica que tensión hay en la matriz cuando la fibra está deformada al máximo. VOLUMEN CRÍTICO DE FIBRAS Vfmín: volumen de fibra a partir del cual el material funciona como un material compuesto. Vfcrítico: la fibra empieza a prevalecer a partir del volumen crítico (esto lo busco cuando necesito resistencia, ya que la fibra es la encargada de la resistencia).