4. Materiales de uso técnico (teoría)

4. 1. CLASIFICACIONES:  

          Los materiales se pueden clasificar dependiendo de sus características como en la siguiente imagen:

        También podemos clasificarlos dependiendo del esfuerzo físico al que se les somete:

4. 2. ENSAYOS DE MATERIALES:

    Son pruebas sobre muestras de materiales (probetas) para evaluar sus características. Siempre se rompe para llegar hasta su límite. En función del uso del material, se le somete a un determinado ensayo.

4. 2. 1. TRACCIÓN.

        Consiste en estirar lentamente una probeta hasta que se rompe. A continuación, se analizan los alargamientos producidos a medida que aumenta la fuerza. Normalmente sigue este esquema:

vídeo

4. 2. 2. FATIGA.

        Se somete al material a un giro continuo, al mismo tiempo  que se deforma (flexión), hasta que pierde sus propiedades.

4. 2. 3. DUREZA.

        Con una máquina se presiona un material, con el que haces una huella en el material. Después, se mide esa huella para calcular su dureza conforme esta.

4. 2. 4. RESILIENCIA.

        Determina la energía necesaria para romper una probeta del material mediante el impacto de un péndulo (péndulo de Charpy). Después de haber roto la probeta, la energía restante hará ascender el péndulo en un ángulo neta, que se medirá para calcular su resiliencia.

 4. 3. ESTRUCTURA INTERNA:

        La mayoría de metales se ordenan en una estructura cristalina (átomos claramente ordenados y repetitivas).  La unión entre átomos de los metales es de enlace metálico (electrones compartidos a una nube electrónica)  por lo que tiene alta movilidad y gran conductividad. 

4. 3. 1. BBC.

    

 Cada uno de los vértices contribuyen con un 1/8 de átomo, (1) + 1 átomo en el centro = 2 átomos.

4. 3. 2. FCC.

Cada uno de los vértices contribuyen en 1/8 de átomo (1) + cada una de las caras que contribuyen en 1/2 de átomo (3) =  4 átomos.

4. 3. 3. HCP.

Las caras superior e inferior contribuyen con 1/2 cada una (1) + 3 átomos en el centro + cada vértice aporta 1/6 (2) = 6 átomos

4. 4. SOLIDIFICACIÓN DE LOS METALES:

    Al bajar la temperatura, el material se forma alrededor de la impureza. Mantiene la temperatura cuando está en el calor latente (energía necesaria para el cambio de fase). Se da un crecimiento y se baja la temperatura. El material pasa de líquido a sólido formando estructuras llamadas granos, que es la unión de los núcleos. Si la velocidad de enfriamiento fue lenta, se crearán granos gruesos, y si fue rápida, se crearán granos finos. Esto afecta a las propiedades del metal.

4. 5. TRANSFORMACIONES DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA:

    Partimos de hierro fundido (líquido) con desordenación total     de átomos ( a más de 1538 ºC, el hierro está fundido). Al             enfriarlo a una velocidad rápida, hasta que llegas a los             1538ºC, en ese momento paramos el enfriamiento y lo                mantenemos durante el tiempo suficiente para que los                 átomos se reorganicen (en estructura BBC) formando hierro     delta. Ya organizado, se vuelve a bajar la temperatura hasta         llegar a los 1394ºC, donde se vuelve a mantener porque los      átomos se vuelven a organizar (en FCC) formando hierro         gamma. Volvemos a bajar la temperatura hasta 910ºC y se        vuelve a dejar descansar. Los átomos se organizan en BCC,        de nuevo, formando hierro alfa.

4. 6. MODIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS METALES: 

    Tratamientos térmicos que consisten el en calentamiento y enfriamiento de una pieza para mejorar sus propiedades o buscar un resultado.

    4. 6. 1. TEMPLE.

    Es el más famoso. Su enfriamiento es brusco y como resultado se obtiene una pieza muy dura en la que toda la austenita se ha transformado en martensita. La martensita exterior es más dura que la interior. Un ejemplo sería la broca exterior de un taladro.

    4. 6. 2. RECOCIDO.

    Con un enfriamiento lento, las tensiones internas se liberan, permitiendo la reorganización de los átomos del acero. Se obtiene perlita blanda (buena para ser manejada y moldeada).

    4. 6. 3. REVENIDO. 

    Es complementario al temple. Su objetivo es aumentar la tenacidad de la pieza y, para ello, disminuye su fragilidad. Se obtiene martensita de gramo grueso.

    4. 6. 4. NORMALIZADO.

    Elimina tensiones y hace los gramos uniformes. La velocidad de enfriamiento se encuentra entre el revenido y el recocido. Se obtiene bainita.