Proyecto final mat 2 - Axel

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PROGRAMA DE ESTUDIO
	Materiales II
	
	2500
	
	5
	
	10
	Asignatura
	
	Clave
	
	Semestre
	
	Créditos
	
	
	
	
	
	
	
	INGENIERÍA MECÁNICA E INDUSTRIAL
	
	MATERIALES Y MANUFACTURA
	
	INGENIERÍA MECÁNICA
	División
	
	Departamento
	
	Licenciatura
	
	
	
	
	
	
Asignatura:
X
Obligatoria
Optativa
	
Horas/semana:
4.0
Teóricas
2.0
Prácticas
6.0
Total
	
Horas/semestre:64.0
Teóricas
32.0
Prácticas
96.0
Total
Modalidad: Curso teórico-práctico
Seriación obligatoria antecedente: Materiales II
Seriación obligatoria consecuente: Materiales III
Objetivo(s) del curso:
El alumno conocerá los principios del comportamiento mecánico de los materiales, los métodos que se pueden usar para incrementar su resistencia mecánica. Conocerá las bases que permiten comprender la problemática que pueden enfrentar en servicio los materiales, las fallas que pueden presentarse, la metodología y los ensayos no destructivos que se emplean para su análisis y estudio.
Temario
	NÚM
	NOMBRE
	HORAS
	1.
	Introducción
	1.0
	2.
	Comportamiento mecánico y mecanismos de endurecimiento
	11.0
	3.
	Fracturas y fatiga
	8.0
	4.
	Metalurgia física de aceros y fundiciones
	8.0
	5.
	Metalurgia física de aleaciones no ferrosas
	4.0
	6.
	Desgaste
	8.0
	7.
	Corrosión y protección
	14.0
	8.
	Análisis de fallas
	6.0
	9.
	Ensayos no destructivos
	4.0
	
	Horas teóricas
	64.0
	
	Actividades prácticas
	32.0
	
	Total
	96.0
Temario
1. Introducción
Objetivo: El alumno conocerá el contenido general del curso y la importancia de este.
Contenido:
1.1 Resumen general del contenido del curso.
2. Comportamiento mecánico y mecanismos de endurecimiento
Objetivo: El alumno comprenderá los mecanismos a través de los cuales se da la deformación plástica en los materiales metálicos. Asimismo, conocerá los diferentes mecanismos a través de los cuales se puede incrementar la resistencia mecánica en los metales, así como el efecto de las diversas variables que influyen en ello.
Contenido:
2.1 Deformación elástica y plástica.
2.2 Resistencia teórica al deslizamiento.
2.3 Descripción de la deformación plástica a través del movimiento de las dislocaciones.
2.4 Ley de Schmidt.
2.5 Fuentes de dislocaciones.
2.6 Deformación por maclaje.
2.7 Endurecimiento por solución sólida.
2.8 Endurecimiento por trabajo en frío.
2.9 Efecto de la deformación plástica en la microestructura, trabajo en caliente y en frío.
2.10 Recuperación y recristalización.
3. Fractura y fatiga
Objetivo: El alumno diferenciará los diversos tipos de fractura que se pueden presentar en los materiales, conocerá las condiciones que las propician y las herramientas analíticas y matemáticas mediante las cuales se intenta prevenir su presencia.
Contenido:
3.1 Fractura frágil y dúctil.
3.2 Tenacidad, ensayo de impacto y temperatura de transición Dúctil-Frágil.
3.3 Teoría de la fractura. Mecánica de fractura.
3.4 Fatiga.
4. Metalurgia física de aceros y fundiciones
Objetivo: El alumno comprenderá el diagrama Fe-C, los tipos de acero y sus propiedades. Conocerá las principales transformaciones de fase que pueden ocurrir en ese sistema de aleación y será capaz de seleccionar tratamientos térmicos y termo mecánicos apropiados, para mejorar las propiedades de materiales.
Contenido:
4.1 Diagrama Fe-C.
4.2 Aceros y fundiciones.
4.3 Transformación martensítica.
4.4 Diagramas TTT y CCT. Templabilidad.
4.5 Tratamiento térmico de aceros.
5. Metalurgia física de aleaciones no ferrosas
Objetivo: El alumno comprenderá los diagramas más importantes de las aleaciones de aluminio, cobre y titanio, así como las aleaciones no ferrosas más comunes y sus propiedades. Comprenderá las principales transformaciones de fase que pueden ocurrir en esos sistemas de aleación y que, a partir de ello, sean capaces de seleccionar los tratamientos térmicos y termo mecánicos apropiados, para mejorar las propiedades de estos materiales
Contenido:
5.1 Aleaciones de aluminio, endurecimiento por precipitación.
5.2 Aleaciones de cobre.
5.3 Aleaciones de titanio.
6. Desgaste
Objetivo: El alumno conocerá los mecanismos que provocan el desgaste de los materiales, así como los diversos métodos y técnicas de prevención de este tipo de deterioro.
Contenido:
6.1 Antecedentes.
6.2 Desgaste por contacto deslizante.
6.3 Desgaste por contacto rodante (fatiga superficial).
6.4 Desgaste abrasivo.
6.5 Desgaste por impacto, por cavitación y por corrosión.
6.6 Metodologías para la evaluación del desgaste.
6.7 Técnicas de prevención, medición y protección contra el desgaste.
7. Corrosión y protección
Objetivo: El alumno comprenderá los principios básicos de la corrosión y conocerá los tipos que con más frecuencia se presentan, así como las diversas estrategias utilizadas para el control de la corrosión.
Contenido:
7.1 Importancia de la corrosión.
7.2 Bases electroquímicas de la corrosión.
7.3 Tipos frecuentes de corrosión.
7.4 Técnicas de prevención y protección contra la corrosión.
8. Análisis de fallas
Objetivo: El alumno conocerá las metodologías para la realización de un adecuado análisis de fallas y adquirirán destreza para evaluar fallas, así como determinar las posibles causas que provocan fallas en los materiales y componentes.
Contenido:
8.1 Metodologías del análisis de fallas.
8.2 Presentación y análisis de diversos casos de falla.
9. Ensayos no destructivos
Objetivo: El alumno conocerá los principios bajo los cuales trabajan los diversos métodos de ensayos no destructivos y aprenderá a seleccionar el o los métodos convenientes para la valoración de diversos materiales.
Contenido:
9.1 Técnicas convencionales.
9.2 Observación visual y líquidos penetrantes.
9.3 Partículas magnéticas.
9.4 Técnicas avanzadas.
INTRODUCCIÓN
Resumen general del contenido del curso.
COMPORTAMIENTO MECÁNICO Y MECANISMOS DE ENDURECIMIENTO
Deformación elástica y plástica.
Resumen
Tabla 1
Deformación Elástica (reversible)
Es aquella en la que el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación
En este tipo de deformación el sólido varía su estado tensional y aumenta su energía interna en forma de energía potencial elástica
Ilustración 1
Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones
	
Ilustración 2
Deformación plástica (irreversible)
Es aquella en la que el cuerpo no recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación.
En los materiales metálicos, la deformación plástica ocurre mediante la formación y movimiento de dislocaciones. Un mecanismo de deformación secundario es el maclado (formación de maclas).
Ilustración 3
Estos mecanismos de deformación plástica (maclas y dislocaciones) se activan cuando la tensión aplicada supera a la tensión de fluencia del material. Es decir, en un ensayo de tracción, a la tensión de fluencia finaliza la zona de deformación elástica y comienza la zona de deformación plástica (la tensión deja de ser proporcional a la deformación).
Resistencia teórica al deslizamiento.
La deformación elástica y las leyes que la regulan tiene gran importancia dado que es la
tensión máxima de trabajo en el diseño de cualquier elemento mecánico. Por tanto, el comportamiento de un elemento en servicio, generalmente será elástico, al menos a nivel global. Sin
embargo, en muchas ocasiones debido a la presencia de entallas o defectos en el material, pueden aparecer en algunas zonas locales tensiones que sobrepasan el límite elástico, produciéndose una nueva deformación que será permanente y que se conoce como deformación plástica.
Esta deformación, puede desembocar en la fractura final de la pieza. Un caso típico de deformación plástica localizada, ocurre en los procesos de fatiga. Por otra parte, la capacidad de deformación plástica es quizás la característica más importante de los metales y es la base fundamental de multitud de procesos de conformado.
 El estudio de los procesos de deformación plástica y de rotura, son pues de gran importancia, tanto como base para el estudio de los procesos tecnológicos, como forja, laminación,
extrusión, etc., como necesarios paracomprender la importancia
que pueden tener estos fenómenos en el funcionamiento de cualquier órgano mecánico para tratar de preverlos o para poder estimar y corregir el origen de un fallo en un análisis del mismo. 
Si con la muestra (probeta) de un metal que se va a someter a un ensayo de tracción, se
pule y se observa micrográficamente el aspecto que va presentando al aumentar la carga, podremos seguir el proceso de deformación plástica del metal.
Ilustración 4
Conforme empieza la deformación plástica, aparece en la superficie pulida una serie de líneas paralelas en diversas direcciones, cuanto más aumenta la carga aparecen nuevas líneas paralelas a las ya existentes, si aumenta más el esfuerzo, aparecen más líneas que cortan incluso a las ya formadas.
 Si examinamos el metal totalmente deformado, se observa la superficie del metal llena de grupos de líneas paralelas llamadas bandas de deslizamiento, correspondiendo cada sistema de líneas paralelas a un grano distinto. La naturaleza de estas líneas se ha estudiado cuidadosamente, encontrándose que son un desplazamiento relativo de planos cristalinos los cuales producen escalones en la superficie del metal (figura ).
Ilustración 5
Si se presenta una sección transversal de la superficie pulida donde aparecen las líneas
antes de deformar, aparecerá según se presenta en la figura 2, y la luz incidente y reflejada del microscopio irán en la misma dirección no observándose nada anormal. Sin embargo, una vez deformada, los diversos escalones dispersan la luz incidente apareciendo oscuro en el microscopio. La forma de estas líneas es muy distinta según la red cristalina del metal; son muy rectas y paralelas en H.C y en C.C.C, y onduladas e irregulares en redes C.C. Este desplazamiento de unos planos sobre otros se llama deslizamiento y no ocurre sobre planos elegidos al azar, sino que se produce sobre unos planos cristalográficos muy definidos llamados planos de deslizamiento activos que varían su orientación según el tipo de red cristalina.
Ilustración 6
Este deslizamiento de planos se produce debido a la acción de tensiones cortantes, es decir, tangentes al plano. La tensión tangencial o cortante que se requiere para iniciar el deslizamiento en un monocristal sin defectos, se denomina tensión crítica de cizallamiento o tensión tangencial crítica, y es una constante en el material. Este valor muestra grandes variaciones en función de las impurezas, los tratamientos previos y la temperatura, en este caso fundamentalmente en los metales C.C. y H.C.
Descripción de la deformación plástica a través del movimiento de las dislocaciones.
Es aquella en la que el cuerpo no recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En los materiales metálicos, la deformación plástica ocurre mediante la formación y movimiento de dislocaciones. Un mecanismo de deformación secundario es el maclado (formación de maclas).
Ley de Schmidt.
La mayoría de los ensayos que se realizan sobre metales son a tracción y no a cortadura, no obstante se puede encontrar una ecuación que relacione la tensión de tracción aplicada con el esfuerzo cortante sobre el plano de deslizamiento y en la dirección de deslizamiento. Veamos sobre un monocristal las acciones producidas por una fuerza exterior F sobre un plano cualquiera inclinado con respecto a la dirección de estas fuerzas. Toda la tensión aplicada en un cuerpo se puede descomponer en una sección cualquiera del mismo, en otras dos, una N normal a la sección, que trataría de separar o juntar los átomos de esa sección con los de los planos paralelos próximos, y otra τ tangencial que trataría de cizallar esa sección
Ilustración 7
Así pues, la fuerza F aplicada a un monocristal produciría sobre un plano AB dos tensiones N y τ. Si este monocristal se supone cilíndrico y la fuerza esta aplicada a las bases, fig. 3, y actúa axialmente, se encontrará sobre cualquier plano perpendicular a la fuerza, una tensión:
Ecuación 1
Siendo la tensión tangencial nula. 
Si llamamos al esfuerzo sobre una sección inclinada B de área S’ tendremos:
Ecuación 2
Ahora bien, la superficie de los planos A y B está relacionada por la expresión:
Ecuación 3
Siendo el ángulo que forma la dirección de la fuerza con la perpendicular al plano B
La tensión normal sobre el plano B será:
Ecuación 4
Este esfuerzo se puede descomponer en una tensión normal N y otra tangencial τ. Con respecto a la sección B se considera que la dirección del deslizamiento forma un ángulo φ con la dirección de la fuerza aplicada. Estas tensiones valdrán: 
Ecuación 5
Luego, sustituyendo por su valor:
Ecuación 6
Para determinar el valor máximo de τ, considérese que para un valor dado de θ el valor de φ es (π/2-θ). Por tanto: 
Ecuación 7
El valor máximo de esta función se obtiene para θ = 45º, lo que equivale a que θ = φ = 45º. Luego τmax será:
Ecuación 8
El máximo valor que puede alcanzar la tensión cizallante es la mitad de la tensión de tracción y se produce a 45º con respecto de ella. La tensión normal máxima corresponde para θ= 0º, es decir en la sección normal a la fuerza, y es igual a la tensión que provoca la fuerza para esa sección.
Fuentes de dislocaciones.
En el ámbito de la ciencia de materiales y la física del estado sólido, las dislocaciones son defectos de la red cristalina de dimensión uno, es decir, que afectan a una fila de puntos de la red de Bravais.
Las dislocaciones están definidas por el vector de Burgers, el cual permite pasar de un punto de la red al obtenido tras aplicar la dislocación al mismo. Las dislocaciones suceden con mayor probabilidad en las direcciones compactas de un cristal y son sumamente importantes para explicar el comportamiento elástico de los metales, así como su maleabilidad, puesto que la deformación plástica puede ocurrir por desplazamiento de dislocaciones.
Deformación por maclaje.
Mecanismo de Deformación por Maclado En algunos materiales metálicos la deformación plástica puede ocurrir por maclado: En el maclado, una F de corte produce desplazamientos atómicos de forma tal que en un lado de un plano (el plano de maclado), los átomos están situados como si fueran imágenes especulares de las posiciones de los átomos del otro lado. El maclado ocurre en planos y direcciones cristalográficas bien definidas, dependiendo de la estructura cristalina
Endurecimiento por solución sólida.
Endurecimiento por disolución sólida: este método se basa en introducir en los materiales átomos en forma de impurezas que se disuelven en solución sólida sustitucional o intersticial. Estos átomos dificultan el movimiento de las dislocaciones evitando que avancen, por tanto, endureciendo el material.
Endurecimiento por trabajo en frío.	
El trabajo en frío o endurecimiento por deformación es el proceso de aumento de resistencia de un metal por deformación plástica. La deformación plástica se produce cuando un material se altera más allá de su región de elasticidad. Esta se puede llevar a cabo por varios métodos tales como: laminado, trefilado, prensado, etc. (tabla)
El trabajo en frío es de gran importancia porque permite a un usuario alterar las propiedades mecánicas del material para obtener las deseadas. No solo afecta a la dureza del material, si no también: el límite elástico, resistencia a la tracción y ductilidad.
Estos procesos son de gran utilidad, ya que no requiere ningún calentamiento, disminuye le coste de endurecer el material. El trabajo en frío es un método muy viable en conclusión.
Tabla 2. Trabajo en frío
Efecto de la deformación plástica en la microestructura, trabajo en caliente y en frío.
Una variación de las propiedades y un cambio de forma permanente. Aunque ambos efectos van siempre unidos y generalmente son buscados, su estudio no obstante se realiza separadamente. Si lo que se pretende es el estudio del proceso de deformación desde el punto de vista del cálculo del esfuerzo necesario y fundamentalmente del proceso operativo, entra dentro del campo de la Tecnología Mecánica. Si por el contrario lo que se pretendefundamentalmente es estudiar la variación en las propiedades y el origen de este cambio, a el proceso se le denomina Tratamiento Mecánico. En general recibe el nombre de Tratamiento todo proceso que cambie las propiedades de un material.
Mediante los tratamientos térmicos se modifica la microestructura del material, pero apenas cambia su macroestructura. Excepto algunas segregaciones que pueden ser eliminadas o aliviadas, los demás defectos inherentes a los procesos de fusión y solidificación persisten. La calidad del material sufre pequeña variación, y si se aumenta su dureza es a costa de perder ductilidad. Podemos decir hablando en términos generales, que los tratamientos térmicos modifican las características del material haciéndolo más útil para una aplicación determinada, pero no modifican su calidad.
 Aparte de las mejoras en los procesos de fusión y solidificación, como por ejemplo la colada continua, los defectos pueden ser, unos eliminados, otros acomodados a una forma menos perjudicial, mediante la deformación plástica.
Recuperación y recristalización.
La recuperación; en la que se observa un ligero descenso de la dureza sin cambio en la conformación de los cristales.
 La recristalización; que denota la pérdida de las características conseguidas en la acritud y la reconstrucción de la estructura policristalina.
Como ya hemos citado, el análisis metalográfico apenas aporta información sobre lo sucedido en esta etapa. Alguna información adicional aporta la disminución ligera que sufre la dureza durante este proceso. Esto nos lleva hacia la hipótesis de que sólo una pequeña fracción de las dislocaciones existentes dejan de ser activas como consecuencia de la recuperación.
Nos preguntamos sobre las características de las dislocaciones desactivadas por la recuperación. Es práctica habitual que el recocido de recuperación, sólo la primera etapa, se aplica para eliminar las tensiones internas con las que queda una aleación con acritud. Las tensiones internas son las tensiones elásticas próximas al límite elástico del material que fuerzan en los diversos puntos que han sufrido el proceso de plastificación. Por equilibrio de fuerzas, todas las tensiones elásticas llegan a un equilibrio en la forma de la pieza. Esto es lo que muestra la figura
Ilustración 8. Pieza sometida a tensiones internas, tracción, compresión. a) Antes de mecanizar. b) Después de mecanizar la zona comprimida.
 
El hecho experimental por el que puede identificarse la exis-tencia de estas tensiones internas es mediante la eliminación, por mecanizado, de una parte de la misma. En nuestro caso la zona comprimida inferior. Cuando esto sucede, el equilibrio de fuerzas inicial se rompe con lo que las partes traccionadas se distienden curvando la pieza hasta que se restablece un nuevo equilibrio. Con ello la forma inicial se pierde, originando el deterioro de la pieza.
Las tensiones internas originan deformaciones en las piezas cuando se procede a la mecanización de alguna de sus partes.
Pues bien, cuando esta pieza se somete a un proceso de recocido de recuperación, el mecanizado posterior con eliminación parcial de la pieza no produce ninguna deformación adicional.
El recocido de recuperación aporta estabilidad dimensional a las piezas que han de sufrir mecanizados parciales.
Este hecho nos informa que el recocido de recuperación elimina aquellas dislocaciones, o confluencia de dislocaciones, cuya actuación mantienen al material, en ciertos puntos, con tensiones elásticas, nivel máximo de límite elástico.
Para ellos se requiere la existencia de procesos de difusión que permita la emigración de átomos a zonas de gran densidad de vacantes como es la confluencia de dislocaciones de sistemas de deslizamiento diferentes. Esta difusión se ve favorecida por el aumento de temperatura y tiempo que son los parámetros que la gobiernan.
El proceso de recuperación elimina las dislocaciones ancladas e interactuantes que determinan puntas de tensión elástica máxima del material con acritud en puntos selectivos con el proceso.
En concordancia con la eliminación de tensiones está la ligera disminución de resistividad que experimenta la aleación sometida al recocido de recuperación. En efecto, el análisis de las propiedades conductoras de los metales indica que la resistividad aumenta con la densidad de defectos de la red, vacantes, átomos intersticiales, átomos en solución sólida, que provocan la resistencia al flujo electrónico por aumento de choques, entre los electrones y átomos.
De ello se deduce que el recocido de recuperación aporta una disminución ligera de defectos en la red, especialmente vacantes, en los lugares de máxima interacción entre ellos.
CARACTERISTICAS DE LA ETAPA DE RECRISTALIZACION.
El análisis de la microestructura policristalina a lo largo de esta etapa evidencia el cambio de forma que tiene lugar: los granos deformados en el sentido de las solicitaciones externas se cambian a granos con formas geométricas equiaxiales con diferente tamaño medio.
En la figura se observa la función Le = f(t) lo que justifica la eliminación de la acritud, pérdida de límite de elasticidad, de la estructura policristalina recristalizada.
Ilustración 9. Funciones Le, Rc, Ep y Fc = f(t) en la etapa de recristalización.
La disminución del límite elástico durante esta etapa, que evidencia la pérdida de acritud y el cambio en la forma y tamaño de los granos, justifica la cristalización nueva, recristalización, que tiene lugar en la estructura endurecida.
La función de flujo calorífico extraído Fc = f(t) registrado en el proceso de recristalización indica la evolución del propio proceso y, de algún modo, la magnitud de la masa cristalina que se está reestructurando en cada instante.
En concordancia, la energía total liberada, Ep, debe estar en correspondencia con la masa total recristalizada, R, que debe crecer continuamente durante el proceso de recristalización. Ep puede calcularse a partir de Fc por la expresión:
Con un valor máximo:
	Epm = (Ep)trf
	
para el tiempo tf en el que Fc se reduce acero.
La función energía liberada, Ep, es un indicador de la masa cristalina, R, que ha recristalizado.
MODELO GLOBAL DE RECRISTALIZACION.
Es evidente, por similitud con otros procesos, que el proceso de conformación de nuevos granos a partir de la estructura con acritud, debe contener las etapas de: a) nucleación de embriones y b) crecimiento de los granos.
El análisis del flujo calorífico, Fc, del ensayo en el DSC permite hipotetizar que el tiempo de recuperación, ti, puede asociarse al de nucleación o incubación de embriones. En efecto, es a partir de este momento cuando el flujo Fc es mayor, lo que parece indicar el inicio de la reestructuración masiva o etapa de crecimiento de grano.
Parece lógico pensar que la formación de un embrión requiere un nivel de temperatura, qR, y un tiempo mínimo, te, para conseguir que aquellos lugares en que aleatoriamente se encuentren con mayor acritud, Ac, mayor energía libre, se conforme un embrión cristalino sobre el cual puede apoyarse el edificio cristalino del monocristal.
El tiempo, te, requerido para este tamaño mínimo del embrión, Tm, será función inversa:
 a) de la temperatura, qR.
 b) del grado de acritud, Ac.
Existe el paralelismo fenomenológico de:
Tabla 3
Sin embargo, un hecho diferenciador de la formación de los embriones de recristalización sobre la de los embriones de solidificación, es que el calor de formación liberada por el embrión de recristalización favorece la estabilidad del embrión, pues la energía liberada es usada para reordenar la estructura con acritud que se halla alrededor del embrión.
Para desarrollar el modelo global para toda la masa cristalina deberemos realizar el sumatorio de lo que sucede en todos los embriones actuantes, tanto en la nucleación, en el crecimiento intermedio, como en la última fase del crecimiento, en la que aparecerá la interacción entre los diversos granos. Analizamos estas actuaciones diferenciadoras en sus diferentes etapas:
A) Nucleación y crecimiento inicialde núcleos, Rn.
De acuerdo con las hipótesis anteriores, suponemos que se nuclean los embriones entre los tiempos trs y tnf con una distribución gaussiana, de la velocidad de nucleación n en función del tiempo. Sin embargo, con bastante aproximación, se plantea la hipótesis de que en tn todos los embriones son iguales.
B) Etapa de crecimiento intrínseco, Rc.
En esta etapa, tr>tn se considera que no existe nueva creación de núcleos y que, por tanto, la recristalización es debida exclusivamente al crecimiento de los núcleos existentes.
Es una etapa de crecimiento lineal que abarca desde el final de la nucleación hasta el tiempo ta en el que los granos recristalizados comienzan a interactuar, tn<t<ta. En la figura 4.56 se expresa igualmente esta función Rc.
Ilustración 10. Evolución de la masa recristalizada en función del tiempo, R = f(tr)
C) Etapa de crecimiento amortiguado, Ra.
Como hemos citado, esta etapa se inicia con la interacción de los granos, t>ta, y se concluye cuando toda la masa se ha recristalizado, t=trf. Tomando la hipótesis de crecimiento esférico, figura 4.57, el tiempo ta está definido cuando las esferas, granos nuevos, hacen contacto. la relación de volúmenes es la que existe entre la esfera y el cubo circunscrito.
Ra = (4/3 p r3)/(2 r)3 = p/6 = 0.52
Ilustración 11 Símil de crecimiento esférico.
Así podemos hipotetizar que a partir de la recristalización del 50% de la masa, el crecimiento queda amortiguado por la propia masa ya cristalizada, del cristal vecino, que limita su crecimiento. Se puede aplicar el modelo corregido por la masa sobre la que puede actuar (1-R).
dR/dt = C (1 - R)
pues la velocidad unitaria de crecimiento sigue siendo C.
La cinética de recristalización R está compuesta de tres zonas diferenciadas: a) de nucleación con crecimiento gausiano, b) de crecimiento lineal en t que abarca hasta el entorno del 50% de recristalización y c) de crecimiento con amortiguación exponencial hasta el final de la recristalización, figura 4.56.
Su modelización analítica es algo compleja. Avrami desarrolló un modelo simplificado en el que se elimina el tiempo de nucleación, tn, y se elimina el crecimiento lineal, correspondiéndole por tanto un crecimiento amortiguado desde el origen. Bajo estas hipótesis, la solución de la ecuación diferencial es de la forma: 
En la figura 4.58. se compara la resolución del modelo con amortiguamiento desde R = 0, Avrami, y desde R = 0'52.
Se trata de establecer la correlación funcional:
siendo trf el tiempo en el que se ha ultimado la recristalización total del policristal.
Como ya hemos analizado, este tiempo trf comprende tanto el tiempo de alivio de tensiones, trs, como el de crecimiento de los nuevos monocristales, tr
En la figura 4.59, se indica para el acero F1110 las correlaciones gráficas encontradas para los diversos grados de deformación, e, abscisas, y temperaturas de recocido, qr, parámetro de las familias de curvas.
También se ha indicado los tiempos, ti, de alivio de tensiones para las condiciones ensayadas, (qr,e). Puede observarse una evolución paralela a la de los tiempos tf lo que permite centrarse en estos últimos.
Puede observarse de forma cualitativa que: El aumento de deformación, acritud, y/o temperatura de recristalización actúan en el sentido de disminuir los tiempos necesarios para recristalizar toda la masa.
Ilustración 12. Correlación entre el tiempo de recristalización y la deformación er para cada temperatura, qr, en el acero F1110.
FRACTURAS Y FATIGA
La fatiga de los materiales es un proceso de daño que se produce en los elementos mecánicos cuando se someten a cargas variables, incluso aunque estas sean varias veces inferiores a las que producirían la rotura ante una carga constante. Puede definirse como un proceso de cambio estructural permanente, progresivo y localizado que se produce en algún punto del material sujeto a condiciones que producen tensiones y deformaciones fluctuantes y que puede terminar en la aparición de grietas y la fractura completa después de un número suficiente de fluctuaciones.
Fractura frágil y dúctil.
	En general, las fracturas que sufren los materiales se pueden clasificar en dos tipos [4]: a) Fractura Dúctil b) Fractura Frágil. En algunas ocasiones ambas fracturas pueden ocurrir en el mismo material, pero por lo general las fracturas son totalmente dúctiles ó totalmente frágiles.
¿Qué es una fractura dúctil?
Lo que se conoce como fractura dúctil es lo que sucede luego de que un material es sometido a una deformación plástica pero en exceso. Es decir, es un tipo de fractura que sucede en particular en esos material es que cuentan de por sí con una zona de deformación plástica considerable.
La forma de reconocer una fractura dúctil es observando las siguientes características:
· Reducción del área transversal
· Formación de cuello de botella en el área que se fractura
· Elongación de material
· Deformación plástica de manera permanente
La carga de la fractura y la carga máxima no son iguales, es otra de las consideraciones que es importante tener en cuenta. Esto se da en particular como consecuencia de que el material se deforma plásticamente alcanzando su carga máxima y empezando, luego, a ceder hasta el punto de llegar a formar una fractura. Cuando el material tiene impurezas o determinadas inclusiones, esto puede generar que se dé este tipo de fractura dúctil.
¿Qué es una fractura frágil?
Por su parte, lo que se conoce como fractura frágil hace referencia a la que sucede antes o a lo largo del momento en que se da una deformación plástica. Se trata de un tipo de fractura que tiende a darse en particular en los materiales que no son cristalinos. Se da cuando hay temperaturas muy bajas y en la aplicación de elevados esfuerzos. En este sentido, es importante comprender que cuando las temperaturas son excesivamente bajas, no hay tipo alguno de movimiento atómico. Esto lo que hace es evitar que se presente la deformación plástica. La fractura frágil se da en dos pasos que podemos mencionar a continuación. Estos son:
· El inicio de la fractura a nivel intragranular
· La propagación de la fractura que ya existe
La propagación de la fractura en el material va a depender en particular de sus características plásticas. En lo que refiere al comienzo de una fractura intragranular, lo que es necesario es llevar a cabo un esfuerzo normal en un área determinada de un par de planos cristalinos.
Cuando se dan fallas de esta índole, las mismas están vinculadas con el origen mismo del material. La falla que se da por una fractura es uno de los principales y más frecuentes problemas que pueden presentar los materiales metálicos en general.
Tenacidad, ensayo de impacto y temperatura de transición
Tenacidad
La tenacidad se define como la resistencia de un material a la propagación inestable de grietas y la resistencia mecánica, como la resistencia del material a la rotura. Los materiales cerámicos y los vidrios son poco tenaces, por eso los defectos se propagan muy rápido y cuando se agrietan su resistencia disminuye drásticamente. Por el contrario, los materiales metálicos tienen alta tenacidad y tolerancia a las imperfecciones porque se pueden deformar plásticamente (de manera irreversible), aunque tienen un límite moderado de deformación elástica o reversible.
Ensayo de impacto
Los ensayos de impacto son tests de corta duración que nos brindan información sobre el comportamiento de fallo de materiales o componentes sometidos a cargas breves y a temperaturas variables. Los sistemas utilizados para ese tipo de ensayos son péndulos de impacto o máquinas de ensayos de caída libre.
Todos los materiales se emplean diariamente con temperaturas oscilantes. Como el comportamiento de la fractura depende de la temperatura, a menudo se ensayan materiales en todo el rango de temperaturas. De esta forma se observa a qué temperatura y en qué medida se quiebra un material bajo la influencia de la temperatura.
El diagrama en este ejemplo muestra que la resistencia en acero estructural a -40 ° C disminuye un 25%en comparación con la resistencia a 0 ° C. Los plásticos también presentan un comportamiento similar, generalmente mucho más pronunciado. A menudo, estos también someten a ensayos de impacto a diferentes temperaturas.
Ilustración 13
Temperatura de transiciónIlustración 14
La temperatura de transición es aquella a la cual las propiedades de ciertos materiales comienzan a cambiar, típicamente desde un comportamiento muy frágil cuando la temperatura desciende hasta un comportamiento muy dúctil cuando se eleva la temperatura. Mientras que los aceros presentan este comportamiento, el cobre y el aluminio por ejemplo no lo tienen.
El hecho de que las propiedades cambien significa una ventaja y una desventaja, dependiendo de la situación. Por ejemplo, el acero puede exhibir excelentes propiedades relacionadas a la ductilidad, como por ejemplo soportar enormes impactos cuando se encuentra a temperatura ambiente (25 grados centígrados aproximadamente) y aún mayor resistencia al impacto cuando se le calienta. Sin embargo, el mismo material, misma composición y misma fuerza de impacto en un acero a -4 grados centígrados puede derivar en la fractura total de la pieza, mientras que a 25 grados puede soportarla perfectamente.
Dúctil-Frágil.
La transición dúctil frágil es marcada en los metales y aleaciones que presentan un punto de fluencia agudo, sobre todo en aquellos en que el punto de fluencia aumenta a medida que disminuye la temperatura.
Si la pieza presenta un entalle, la temperatura a la que se produce la transición es mayor.
Teoría de la fractura. Mecánica de fractura.
Teoría de la fractura.
Esta hipótesis sugiere que la energía necesaria para crear una unidad de superficie de fractura es una constante que sólo depende del material. A este valor se le llama resistencia a la fractura y ahora es aceptado universalmente como una propiedad del material en la definición mecánica de la fractura lineal elástica.
Mecánica de la fractura.
La mecánica de fractura es una rama de la mecánica de sólidos deformables ocupada del estudio de la estabilidad estructural de materiales, considerando la formación y propagación de grietas o defectos en materiales y analizando condiciones tensionales con la concentración de tensiones debida a dichos defectos.
Utiliza métodos analíticos derivados de otras ramas de la mecánica y la ciencia de materiales para estudiar los mecanismos de formación y propagación de defectos, y métodos experimentales relativos a la mecánica de sólidos para determinar las resistencias relativas del material a la fractura.
La mecánica de fractura permite mejorar el diseño de productos, así como procesos de fabricación e inspección para controlar la propagación de defectos que podrían llevar al fallo de sus componentes, pero sin la necesidad de usar coeficientes de seguridad injustificados. Aplica las teorías de elasticidad y plasticidad, a los defectos cristalográficos microscópicos de los materiales para predecir la fractura macroscópica mecánica en los cuerpos. La fractografía es altamente utilizada en la mecánica de fractura para entender las causas de falla y verifica las predicciones teóricas identificando las fallas reales.
CONCEPTOS BÁSICOS DE LA MECÁNICA DE FRACTURA. 
Se puede definir a la Fractura como la culminación del proceso de deformación plástica. En general, se manifiesta como la separación o fragmentación de un cuerpo sólido en dos o más partes bajo la acción de un dado estado de cargas. Algunos metales sometidos a un ensayo de tracción presentarán una estricción en la zona central de la probeta para romper finalmente con valores de reducción de área que pueden llegar en algunos casos al 100%. Este tipo de fractura se denomina dúctil. Por el contrario, muchos sólidos presentan fracturas precedidas por cantidades muy pequeñas de deformación plástica, con una fisura propagándose rápidamente a lo largo de planos cristalográficos bien definidos que poseen baja energía superficial. Este tipo de fractura se denomina frágil.
Ilustración 15. Superficie de fractura. Ensayo de tracción. (a) Dúctil (b) Frágil
Existe sin embargo considerable confusión respecto de la manera de diferenciar entre ambos tipos de fractura. Esto obedece fundamentalmente a que en general se tiende a considerar el proceso global de deformación que conduce al fenómeno de fractura. Ahora bien, un metal puede fallar por clivaje, que es un proceso de fractura frágil, luego de una deformación macroscópica importante. Del mismo modo, es posible tener en un metal una deformación plástica global despreciable, que finalmente falla de manera dúctil. 
La confusión se reduce si en lugar de considerar el proceso global de deformación que precede a la fractura, se tiene en cuenta la deformación localizada en el material que rodea al vértice de la fisura durante la propagación de la misma. De este modo, la fractura frágil es aquella en la cual la fisura se propaga con muy poca deformación plástica en su vértice, mientras que la fractura dúctil es aquella que progresa como consecuencia de una intensa deformación plástica asociada al extremo de la fisura. 
Si bien la diferenciación anterior es de gran importancia conceptual, desde el punto de vista ingenieril es también importante caracterizar el proceso de fractura según que el mismo se produzca de manera rápida o lenta. De este modo, la fractura rápida se caracteriza por la propagación inestable de una fisura en una estructura. En otras palabras, una vez que la fisura comienza a crecer, el sistema de cargas es tal que produce una propagación acelerada de aquella. Este tipo de fractura rápida puede o no ser precedida por una extensión lenta de la fisura. La característica de este tipo de fractura lenta es una propagación estable que requiere para su mantenimiento un incremento continuo de las cargas aplicadas.
En la mayoría de los casos de fallas en servicio de estructuras por fractura rápida, estas fueron iniciadas por tensiones nominales aplicadas inferiores a las de diseño. Esto contribuyó al carácter catastrófico de las fallas y llevó a que ellas fueran consideradas en general como fracturas frágiles, independientemente de la naturaleza de los micromecanismos de rotura asociados al vértice de las fisuras. Nosotros retendremos este concepto ingenieril de fractura frágil, entendiendo por aquella en la cual el inicio de la inestabilidad se produce con tensiones nominales aplicadas inferiores a las requeridas para llevar al ligamento no fisurado a un estado de fluencia generalizado.
En la práctica, todas las estructuras ingenieriles contienen fisuras, o defectos tipo fisuras a alguna escala, en la mayoría de los casos detectables por medio de ensayos no destructivos. Muchas veces, un END revela algún defecto; como en general la estructura o pieza se ha estado comportando satisfactoriamente, se produce la discusión si el defecto deberá ser reparado o no. La situación se complica cuando se sabe, o se sospecha, que el defecto puede crecer lentamente por fatiga o por acción del medio ambiente. Además, sabemos que cuando existen ciertas condiciones, se puede producir una fractura frágil inestable a niveles de tensión bien por debajo del límite de diseño elástico (por ejemplo: bajas temperaturas de servicio, defectos de soldadura, etc.) 
El conocimiento de la mecánica de fractura mejora las condiciones de diseño donde los efectos de los defectos y las condiciones de operación son explícitamente tomados en cuenta para reducir las consecuencias de una posible fractura. 
La mecánica de fractura considera el efecto de los defectos semejantes a fisuras (tanto en micro como en macro escala) sobre la integridad estructural. Se basa en la suposición de que fisuras o defectos semejantes a fisuras están inicialmente presentes, o podrían desarrollarse durante el servicio. 
En un criterio simple, la fractura está dada por la condición de que una fisura se propague. La mecánica de fractura busca cuantificar las combinaciones críticas de tensión y tamaño de fisura que produzcan la extensión de la misma.Los tres parámetros importantes que analiza la mecánica de fractura son: 
1. La tensión global aplicada sobre el componente o estructura (σ) 
2. Las propiedades de resistencia a la fractura, características del material 
3. El tamaño de cualquier defecto presente semejante a una fisura (a)
El concepto básico de la mecánica de fractura es relacionar las condiciones de carga aplicadas en el cuerpo (o estructura) fisurado y la resistencia del material al crecimiento de fisura y fractura. La falla ocurrirá si la resistencia del material a la fractura, con la presencia de una fisura aguda, es menor que las condiciones tensión-deformación impuestas por las condiciones de carga y geometría. 
El origen del estudio y análisis que luego derivo en la teoría de mecánica de fractura está basado en el trabajo de Griffith e Irwin, quienes estudiaron los problemas de rotura que involucran fisuras, de una manera cuantitativa.
Fatiga.
La fatiga de los materiales es un proceso de daño que se produce en los elementos mecánicos cuando se someten a cargas variables, incluso aunque estas sean varias veces inferiores a las que producirían la rotura ante una carga constante. Puede definirse como un proceso de cambio estructural permanente, progresivo y localizado que se produce en algún punto del material sujeto a condiciones que producen tensiones y deformaciones fluctuantes y que puede terminar en la aparición de grietas y la fractura completa después de un número suficiente de fluctuaciones.
Ejemplos de fallos por fatiga se pueden encontrar en multitud de sistemas mecánicos. Desde los ferrocarriles hasta los aviones, pasando por los automóviles, barcos o muy diversos tipos de máquinas empleadas en la industria o la agricultura. En los últimos años son también frecuentes los fallos por fatiga en equipos electrónicos sometidos a variaciones de temperatura durante su funcionamiento. Los ciclos térmicos generan tensiones variables en los materiales, que producen un daño progresivo. Una característica de los fallos por fatiga es su espontaneidad, ya que normalmente se producen de forma repentina sin dar tiempo para tomar medidas que lo eviten, con las consecuencias catastróficas que puede tener en muchos casos. Una idea de la importancia del fenómeno nos la da el hecho de que aproximadamente tres de cada cuatro fallos mecánicos producidos en las máquinas y vehículos de distinto tipo son debidos a la fatiga.
Se dice que el proceso es permanente porque, excepto muy en sus inicios, no es posible reparar el material mediante algún tipo de tratamiento. Igualmente, el proceso es progresivo porque el daño aumenta al aumentar el número de ciclos de carga. El proceso se inicia normalmente en zonas muy localizadas en las que hay algún tipo de discontinuidad geométrica en el elemento, como son taladros, marcas producidas por un golpe o cambios de diámetro. Aunque lo determinante en el proceso son las tensiones y deformaciones producidas por las cargas aplicadas al elemento de que se trate, en lo que sigue, para simplificar, se utilizará el término "cargas" para referirnos a las solicitaciones que producen la fatiga.
El número de fluctuaciones de la carga necesarios para producir la rotura del elemento depende del nivel de carga aplicado. Este puede ser desde varias decenas o centenas de ciclos, como ocurre cuando se intenta romper un alambre de poco diámetro doblándolo alternativamente en uno y otro sentido hasta su rotura, hasta cientos de miles o millones de ciclos, con niveles de carga más bajos. En general, en la mayoría de los materiales hay un nivel de tensiones generadas por las cargas, por debajo del cual no se produce daño por fatiga. Es lo que se conoce como límite de fatiga del material.
El proceso es complejo y depende de múltiples parámetros, además de las características del material y el nivel de las cargas. Entre ellos cabe destacar el ambiente, principalmente agentes corrosivos y temperatura, la geometría del elemento: tamaño, discontinuidades, acabado superficial, la complejidad de las cargas aplicadas, tratamientos superficiales, etc. Como ejemplo, puede decirse que dependiendo del acabado superficial y de las discontinuidades como taladros, ángulos, etc., la resistencia a fatiga de un elemento puede ser la mitad o la cuarta parte que ese mismo elemento con un buen acabado superficial y unas discontinuidades más suaves.
METALURGIA FÍSICA DE ACEROS Y FUNDICIONES
Diagrama Fe-C.
En el diagrama de equilibrio o diagrama de fases hierro-carbono (Fe-C) (también diagrama hierro-carbono), se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente, de modo tal que los procesos de difusión (homogeneización) tengan tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por diversos métodos.
Ilustración 16. De AG Caesar - Trabajo propioLäpple, Volker - Wärmebehandlung des Stahls Grundlagen, Verfahren und Werkstoffe 8. Auflage, Seite 55ff.Weißbach, Wolfgang - Werkstofkunde Strukturen, Eigenschaften, Prüfung 17. Auflage, Seite 76ff.http://www.chemie.de/lexi
Transformaciones en estado sólido
Después de solidificada una aleación puede sufrir transformaciones posteriores. 
Se presenta en metales que tienen al menos un componente que sufre transformaciones alotrópicas con la variación de temperatura . Los mas importantes son Fe, Co, Mn, Ti, Zr. 
P/E. El Fe presenta la variedad alotrópica α (Ferrita) a la temperatura ambiente (Cubico centrado en el cuerpo), la γ (austenita) entre 900º y 1400º (cubico centrado en la cara) y δ entre 1400º y la fusión (Cubico centrado en el cuerpo).Ilustración 17
A alta temperatura A y B son completamente miscibles uno en otro, dando una serie de SS homogéneas γ. 
Las 2 curvas FG representan las líneas de liquidus y solidus. 
La línea HEI marca el comienzo de la transformación en estado solido γ α o γ β y la línea HMENI el fin de la misma , por debajo de ella no existe fase γ.
Aceros y fundiciones.
Acero
El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono que puede variar entre 0,03% y 1,075% en peso de su composición, dependiendo del grado.
Acero no es lo mismo que hierro. Y ambos materiales no deben confundirse. El hierro es un metal relativamente duro y tenaz, con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1535 °C y punto de ebullición 2740 °C.
La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje de carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,03% y el 1,075%.
El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas, sobre todo su resistencia.
Existen muchos tipos de acero según el/los elemento/s aleante/s que estén presentes. Cada tipo de acero permitirá diferentes aplicaciones y usos, lo que lo hace un material versátil y muy difundido en la vida moderna, donde podemos encontrarlo ampliamente.
Los dos componentes principales del acero se encuentran en abundancia en la naturaleza. El acero se puede reciclar indefinidamente sin perder sus atributos, lo que favorece su producción a gran escala. Esta variedad y disponibilidad lo hace apto para numerosos usos como la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obras públicas, aeronáutica, industria automotriz, instrumental médico, etc… contribuyendo al desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas, pues ningún material logra igualarlo cuando se trata de resistencia al impacto o la fatiga.
Tipos de acero
Encontramos diferentes tipos de acero, en función de los metales que componen su estructura en cada caso:
· Acero Corten
· Acero Corrugado
· Acero Galvanizado
· Acero Inoxidable
· Acero Laminado
· Acero al Carbono
· Acero de Aleación
· Acero Dulce
· Acero Efervescente
· Acero Estiradoen Frío
· Acero Estructural
· Acero Intemperizado
· Acero Suave
· Acero Negro
A continuación definimos las principales tipologías que podemos encontrar relacionadas con el acero:
Dependiendo del tipo de acero, podemos aprovechar distintos valores de resistencia y durabilidad.
Acero Corten
El Acero Corten es una aleación que está formada por cobre, cromo, fósforo y níquel. Se trata de un tipo de acero muy resistente incluso a la oxidación. Utilizado principalmente en la industria cementera y en proyectos de decoración y paisajismo.
Acero Corrugado
El Acero Corrugado es un tipo de acero laminado compuesto por hierro y carbono. El nombre lo recibe porque tiene unos resaltos o corrugas, que sirven para mejorar su adherencia con el hormigón. Se utiliza en proyectos de construcción para crear estructuras de hormigón armado.
Acero Galvanizado
El Acero Galvanizado consiste en una aleación de hierro con carbono y procesado con zinc. Destaca por su resistencia a las rayaduras y se utiliza para crear componentes industriales como estanterías metálicas, así como mobiliario de estilo industrial.
Acero Inoxidable
El Acero Inoxidable está compuesto de cromo, hierro y carbono. Según la aleación puede también contener otros componentes. Destaca sobre todo por su gran resistencia a la corrosión. Hoy en día es utilizado en múltiples ámbitos, desde fabricación de coches hasta construcción o accesorios para el hogar.
Acero Laminado
El Acero Laminado es el acero tratado mediante un proceso que puede ser «en caliente» o «en frío» (a temperatura ambiente). El acero laminado en caliente presenta una apariencia áspera con bordes redondeados, pero es más moldeable. El acero laminado en frío es más liso y presenta bordes afilados, perfecto para mobiliario y electrodomésticos.
Acero al Carbono
El Acero al Carbono está compuesto principalmente por carbono, junto otros materiales como hierro o manganeso. Es el acero más presente en la industria de construcción, para fabricar maquinaria, vehículos, motores o tuberías, entre otros.
Acero de Aleación
El Acero de Aleación es aquél acero resultante de la mezcla con otros metales. Dependiendo de la cantidad de estos metales y sus diferentes combinaciones, podemos obtener un acero con propiedades muy diferentes.
Acero Dulce
El Acero Dulce es también conocido como Acero al Carbono o Acero Suave. Destaca por tener bajos niveles de carbono de entre 0,15% y 0,25%. Es utilizado sobre todo para la fabricación de piezas con una resistencia media.
Acero Efervescente
El Acero Efervescente es aquél que no está completamente desoxidado y tiene un carbono menor al 0,3%. Su nombre se debe a que durante su creación se produce monóxido de carbono que provoca una efervescencia al desprenderse. Es útil para operaciones de soldadura, laminación y forja.
Acero Estirado en Frío
El Acero Estirado en Frío es el tipo de acero resultante de un estiramiento del metal que se realiza en frío. El objetivo normalmente es mejorar la superficie y sus propiedades mecánicas para aumentar la resistencia a la tracción.
Acero Estructural
El Acero Estructural debe su nombre a su aplicación, principalmente la fabricación de estructuras tanto de edificios como de maquinaria.
Acero Intemperizado
El Acero Intemperizado es un tipo de acero que cuenta con una gran resistencia. Al ser expuesto a la lluvia y a la humedad, desarrolla una capa de óxido. Destaca también por su adherencia al elemento metálico principal, que le permite protegerse ante la corrosión.
Acero Suave
El Acero Suave, también conocido como Acero Dulce, es aquél que presenta unos mínimos niveles de carbono, de entre 0,15% y 0,25%.
Acero Negro
El Acero Negro tiene muy poco carbono y no es sometido a tratamientos adicionales. Esta falta de tratamiento hace que su superficie se oscurezca por la presencia de carbono y es lo que le ha hecho recibir esta denominación.
		FundicionesIlustración 18
Fundición es la acción y efecto de fundir o fundirse (derretir y licuar los metales u otros cuerpos sólidos, dar forma al metal fundido). El concepto también se utiliza para nombrar al establecimiento en que se funden los metales.
El proceso de fundición suele consistir en la fabricación de piezas a partir de derretir un material e introducirlo en un molde. Allí el material derretido se solidifica y adquiere la forma del molde.
El proceso más habitual es la fundición en arena, que consiste en la colocación de un metal fundido en un molde de arena para que, una vez solidificado el metal, se pueda romper el molde y extraer la pieza fundida. Si el metal es muy pesado (como el hierro o el plomo), se cubre el molde con una chapa gruesa.
Durante el proceso de fabricación de las piezas metálicas a través de la fundición en arena se advierten las siguientes etapas:
· se compacta la arena rodeando el modelo en su caja, para lo cual es necesario en principio colocar todos los semimodelos en una tabla, para que formen las tablas modelo, que aseguran que las dos partes del molde encajen a la perfección. En la actualidad es posible realizar este paso con instrumentos automáticos, tales como neumáticos o pistones hidráulicos;
· se coloca el macho. Cuando se desea fabricar una pieza hueca, se necesitan dos machos (también conocidos como corazones) para evitar que el metal fundido se filtre por los espacios vacíos. El material usado para la elaboración de los machos es una arena de mayor resitencia a la del molde, dado que deben ser manipulados para ser colocados en este último;
· se vierte el material fundido en el molde haciendo uso de una copa o bebedero de colada y diversos canales de alimentación, los cuales se deben eliminar cuando la pieza se haya solidificado. Los vapores y gases que se generan a lo largo del proceso se eliminan por medio de la zona permeable;
· se enfría y se solidifica el material. Se trata de una fase decisiva, dado que si el plazo de enfriamiento es demasiado corto, es probable que se generen en la pieza tensiones mecánicas o que aparezcan grietas en su superficie; por otro lado, si esta etapa se extiende más de lo adecuado, la productividad decrece;
· se rompe el molde y se retira la pieza, momento en el cual también es necesario quitar la arena del macho, la cual se recicla y se utiliza en la fabricación de otros moldes;
· durante esta etapa, que se conoce como desbarbado, se eliminan las rebarbas, los conductos de alimentación y la masa de metal sobrante (mazarota) que quedan en la unión de las dos caras del molde;
· se acaba la pieza y se limpian los restos de arena que hayan quedado pegados.
Para la metalurgia, la fundición es una aleación de hierro y carbono donde el contenido de éste supera el 2% y suele ubicarse por debajo del 7%. Más allá del hierro y el carbono, es posible que se incluyan otros elementos de aleación, como fósforo, silicio o azufre.
En el ámbito de la electrónica, la noción de fundición o foundry (en inglés) señala una unidad de fabricación de circuitos integrados (chip). La fundición se desarrolla en un entorno controlado para evitar cualquier trastorno que altere el proceso.
La fabricación de los chips se realiza a partir de obleas de semiconductores que deben superar diversas etapas (fotolitografía, grabación, dopaje, difusión y metalización).
En el campo de la impresión, por último, la fundición es el conjunto de todos los moldes de una clase para imprimir.
Fundición del acero
En cuanto al proceso de fundición de acero, este se encarga de disolver y derretir metales y otros materiales sólidos con el fin de darle una figura específica. El principal objetivo de la fundición de acero es ejecutar pieza nuevas derritiendo un elemento para luego proporcionarle una forma con un molde.
Necesidades para fundir
Superficies de arena: estas son importantes ya que permiten ejecutar los moldes ideales que soporten grandes temperaturas, además se pueden romper fácil para sacar la pieza fundida y acabada.
Máquinas para fundir acero
Hornos para la fundición de acero: estas máquinas son las adecuadas para brindarle maleabilidad a los metales quese trabajan allí, además que soportan un punto de fusión de 1.400 grados.
Hornos de arco eléctrico: estos alcanzan en el interior 3.800 grados, y hace que el acero se derrita y licue efectivamente.
No obstante, si quieres saber qué máquina usar para fundir acero, debes tomar el tiempo y la temperatura que te suministra la máquina, al igual que debes saber la precisión y pureza del metal. Con estos tips podrás saber mejor qué horno utilizar que te brinde la capacidad de dar acabados de alta calidad y con resultados muy positivos.
Ahora bien, en cuanto a los procesos industriales de fundición de acero, estos se deben realizar con mucho cuidado, y un alto rendimiento y calidad, con el fin de poder asegurar que el cliente quede satisfecho.
Si bien es cierto que los procesos de fundición de acero pueden variar en ciertas formas, el proceso que se debe manejar sigue las etapas que se explicarán a continuación.
Procesos de fundición de acero
· Proyecto y diseño: una vez el cliente haga el pedido, inicia el proceso interno de fabricación de las piezas. Aquí se estudia el sistema de alimentación y llenado de piezas, y se construyen cajas y modelos de machos.
· Moldeo y machería: estos pueden ser moldeo en “verde”, donde se usan piezas medianas y pequeñas, y moldeo químico, donde se usan piezas grandes y de gran exigencia.
· Fusión y colada: el proceso de fusión se hace en hornos eléctricos de inducción, los cuales pasan por todo un proceso hasta finalmente diseñarla y darle la forma que el cliente desea.
· Desmoldeo: se ejecuta con el separado de arenas de moldeo de la pieza fundida dentro del molde de arena.
· Granallado: las piezas se reúnen en una cesta que se lleva a una granalladora para culminar el trabajo.
· Luego de estos procesos, las piezas se llevan a un proceso de corte y desmazarotado, pasando por tratamientos térmicos, rebabado, inspección y control, y finalmente mecanizados, proceso donde se fabrica la pieza de fundición en su totalidad.
Transformación martensítica.
La transformación martensítica (TM) es una transformación de fase de primer orden en el estado sólido, que no involucra cambio de composición, y se produce por medio de un movimiento cooperativo de átomos. Ocurre por una deformación homogénea de la red cristalina, donde átomos se desplazan distancias menores a las interatómicas. Este movimiento cooperativo produce un cambio de forma macroscópico, dando como resultado una nueva fase llamada martensita, esto no indica que los desplazamientos sean simultáneos sino que la transformación se propaga, gracias a una interfase altamente móvil.
La transformación martensítica al ser adifusiva, determina que la nueva fase mantenga la misma composición química, el orden atómico y los defectos de la estructura matriz (Austenita). Al ser una transformación de primer orden tiene cambios de entalpía y entropía entre la fase matriz y la martensita asociada a la transformación [1]. 
Para que se produzca una transformación y se considere martensítica debe cumplirse las siguientes condiciones: 
· Debe producir una deformación en la red que de lugar a un cambio macroscópico de forma.
· El cambio de estructura se debe realizar mediante un movimiento coordinado de átomos, sin difusión.
· La energía de la deformación debe dominar la cinética y la morfología de la transformación. 
Esta transformación puede ser caracterizada midiendo diferentes propiedades que cambian en función de la temperatura y que nos dan información sobre las temperaturas de transformación a la que ocurre el cambio de austenita en martensita y viceversa. En la figura 1.1 podemos observar de manera esquemática el cambio de la resistencia eléctrica, de longitud o de volumen frente al cambio de temperatura en una aleación que transforma martensíticamente. 
La transformación martensítica comienza con una temperatura llamada Ms (martensite start) y culmina a una temperatura llamada Mf (martensite finish). Si el material en fase martensítica luego es calentado, comienza la retransformación a la fase β a una temperatura llamada As (austenite start), mediante un mecanismo donde se revierten los procesos cristalográficos que sucedieron durante la transformación. Finalmente se recupera la austenita β original a una temperatura Af . 
La transformación martensítica también puede ser inducida por tensiones externas. Si la temperatura está muy por encima de Ms, una tensión mecánica, mucho menor que la tensión de fluencia para la deformación plástica, puede producir deformaciones considerables. 
Se dice que la trasformación martensítica es termoelástica cuando al enfriar avanza por el crecimiento y la aparición de nuevas placas, y al calentar retrocede por la desaparición de algunas placas y el encogimiento de otras. La interface se mantiene móvil avanzando a medida que la transformación progresa y retrocede al recalentar. Como la deformación origina tensiones que deforman elásticamente la matriz, la energía elástica acumulada actuará a favor de la retransformación. 
La fase matriz (austenita) y martensita coexisten separadas por una interfaz definida, que es un plano común a ambas estructuras, llamada plano de hábito (PH). Este plano se caracteriza por ser un plano invariante y móvil que permite el crecimiento de la estructura martensítica en la fase matriz.
Ilustración 19. Cambio de las propiedades en función de la temperatura en una
Diagramas TTT y CCT. Templabilidad.
Diagrama TTT
Un diagrama TTT (temperatura, tiempo, transformación de austenita) o curva S resume las posibles transformaciones de la austenita para cada acero, imprescindibles tanto para el diseño de tratamientos térmicos como para la interpretación de las microestructuras resultantes después de los mismos. 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.
Ilustración 20. De Cdang - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5819378
Son diagramas que representan el tiempo necesario a cualquier temperatura para que se inicie y termine una transformación de fase (tiempo-temperatura-transformación). Para su obtención se realizan ensayos sobre distintas probetas que se someten a diferentes velocidades de enfriamiento y se analiza su dureza y su estructura interna. El significado es: Ilustración 21. Curvas TTT para acero eutectoide
· Por encima de la temperatura A1 toda la estructura es austenita (hierro γ más carbono)
· Ps, línea roja, indica el inicio de la transformación a perlita, Pt indica el final de la transformación. Esto sucede para enfriamientos lentos, velocidad V1. 
· BS, línea naranja, indica el inicio de la transformación bainítica. Bf el final. Velocidades que no dan lugar al temple. 
· Si las velocidades se realizan en un medio con mayor capacidad como el agua se forma la martensita. Esta velocidad debe ser mayor que V3 y maraca dos zonas, la de inicio de transformación a martensita, MS y la de final, Mf . El temple sucede siempre que la velocidad de enfriamiento sea lo suficientemente rápida para no entrar en la zona de las S, debiendo cortar en la línea MS.
Diagrama CCT.
Diagramas CCT o de Transformación bajo Enfriamiento Continuo. A nivel industrial, los tratamientos térmicos en su gran mayoría implican un enfriamiento continuo del material, lo que lleva a una limitación en el uso de los diagramas TTT, ya que no proporcionan información correcta en el caso de enfriamientos continuos. De aquí surge la necesidad de tener diagramas de transformación con enfriamiento continuo o curvas CCT (Continuous Cooling Transformation). 
El método más usual y más directo para obtener las curvas CCT es por dilatometría. La representación gráfica de las transformaciones en condiciones de enfriamiento continuo, se realiza en un diagrama temperatura contra el logaritmodel tiempo, en el cual se muestra además: 
· Las curvas que representan gráficamente las velocidades de enfriamiento 
· La indicación sobre las curvas del porcentaje aproximado de transformación 
· La indicación de las distintas zonas de fases de acuerdo con lo siguiente: A = Austenita F = Ferrita C = Carburo M = Martensita 
· La línea punteada, de trazos cortos, que indica un 50 % de fase transformada. 
· Una indicación en la parte inferior del diagrama de la dureza que adquiere el metal de acuerdo a cada curva de enfriamiento.
Interpretación de los Diagramas CCT.
 La figura 22 representa las diferentes velocidades de enfriamiento, según las cuales se enfrían muestras para obtener los diagramas CCT; las anotaciones corresponden a: 
1. Temple en agua 
2. Temple en aceite 
3. Enfriamiento en aire con una presión de 1 kg/cm2
4. Enfriamiento en aire con una presión de 0.5 kg/cm2 
5. Enfriamiento al aire libre
6. Enfriamiento en mufla # 2 
7. Enfriamiento en mufla # 3 
8. Enfriamiento en mufla # 5 
9. Enfriamiento en mufla # 2, abierta 
Para entender la forma de utilizar un diagrama CCT, a continuación se analiza en detalle el diagrama para un acero 4135, figura 22: 
Ilustración 22. - Diagrama mostrando la Curva CCT o de enfriamiento continuo
Las líneas enteras gruesas delimitan las zonas de: 
· A = Austenita metaestable y eventualmente residual. 
· F = ferrita properlítica o probainítica (sin distinción) 
· C = Carburos, cementita pura o aleada 
· M = Martensita. 
Líneas gruesas en trazos corresponden a zonas de incertidumbre en la ubicación exacta de las áreas de microconstituyentes mencionados. La línea delgada de trazos pequeños corresponde a una transformación de 50 % de austenita. Los valores numéricos indicados en el diagrama corresponden a porcentajes de formación de las fases de cada área, en función de la velocidad de enfriamiento y del tiempo transcurrido. El cuadro en la parte inferior del diagrama contiene los valores de dureza que se obtienen después de un enfriamiento hasta temperatura ambiente, según la curva indicada. 
A continuación, se analizan algunos ejemplos respecto al acero 4135, véase la figura 22: 
1. Enfriamiento según la curva #1. 
· Estructura final: Aproximadamente 100 % martensita (siempre queda un cierto porcentaje de austenita retenida).
· Dureza alcanzada: 54 Rc 
· Temperatura de inicio de la transformación: Ms = 350 ºC 
· Temperatura para 50 % de transformación: M50 = 310 ºC (se tiene 50 % de martensita y 50 % de austenita metaestable) 
2. Enfriamiento según la curva #4 
· Entre 850 º y 640 ºC, la muestra no experimenta ninguna transformación. 
· Entre 640 º y 540 ºC, la muestra se encuentra en la región marcada con A + F. Se forma ferrita properlítica en una cantidad de aproximadamente 5% (cantidad estimada a partir del diagrama). 
· Entre 540 ºC y 330 ºC, la muestra se encuentra en la región marcada con A + F + C, correspondiendo a la formación de la bainita. A 430 ºC el porcentaje de austenita transformada es de 50 % y la estructura del material se compone de: 5 % ferrita, 45 % bainita y 50 % austenita metaestable. A la temperatura de 330 ºC el material llega a la línea de separación entre las regiones A + F + C y A + M. A esta temperatura se alcanza un 70 % de bainita y la estructura del material se compone de: 5 % de ferrita, 70% de bainita y 25 % de austenita metaestable.
· Entre 330 ºC y temperatura ambiente, la muestra se encuentra en la zona A + M, la estructura final del material se compone entonces de: 5 % ferrita, 70 % bainita y hasta un máximo de 25 % de martensita. Se dice que puede tener un máximo de 25 % de martensita, ya que siempre estará presente un cierto porcentaje de austenita retenida.
Utilización de los Diagramas CCT 
La figura 2.23 muestra en forma esquemática una parte del diagrama CCT para un acero eutectoide, en él se muestra la variación de la microestructura en función de la velocidad de enfriamiento. Las curvas dadas no son cuantitativas, sino más bien representaciones cualitativas de como diversas velocidades de enfriamiento pueden producir diferentes microestructuras.
Ilustración 23. Variación de la microestructura en función de la velocidad de enfriamiento para un acero eutectoide
La curva marcada “recocido completo” representa un enfriamiento muy lento y generalmente se obtiene enfriando piezas (austenitizadas) dentro de un horno, el cual se ha apagado. La velocidad de enfriamiento que se alcanza es muy pequeña, llevando al material a temperatura ambiente en aproximadamente un día, lo que tiene como consecuencia que la transformación de la austenita se realice a la temperatura eutectoide, dando por resultado una estructura final formada por perlita basta. 
La curva marcada “normalizado”, representa un tratamiento térmico en el que el material se enfría a una velocidad ligeramente mayor, ya que la pieza se saca del horno de austenitización, dejándola enfriar al aire quieto. En este caso el enfriamiento se efectúa en cuestión de minutos y la transformación se lleva a cabo entre los 550 ºC y los 600 ºC. La estructura obtenida es perlita pero de textura más fina que la obtenida en el caso anterior. 
La siguiente curva marcada “templado en aceite”, representa una velocidad de enfriamiento mayor que para el normalizado. Esta velocidad de enfriamiento por lo general produce una microestructura formada por una mezcla de perlita (bainita) y martensita. 
Finalmente, la curva marcada “templado en agua”, representa la máxima velocidad de enfriamiento, lo que tiene por consecuencia que no se pueda formar perlita y la estructura resultante será martensita.
Tratamiento térmico de aceros.
Los tratamientos térmicos hacen referencia a las operaciones que se realizan con el acero y el metal, con la intención de calentarlo o enfriarlo en condiciones totalmente bajo control (de temperatura, tiempo, presión o velocidad) para lograr mejorar sus propiedades mecánicas. Concretamente, se suelen utilizar los tratamientos térmicos para mejorar la dureza, la resistencia y la elasticidad de un acero.
Ilustración 24
A pesar de que la aplicación más común de este tipo de tratamiento es sobre acero, también se puede utilizar sobre muchos otros materiales como el aluminio. Además, no solamente existe un tipo de tratamiento, sino que podrás encontrar una gran variedad de esta forma de trabajar:
· Tratamiento térmico temple: En este tratamiento se calienta el acero a una temperatura un poco superior que la crítica superior Ac y se enfría rápidamente. Se suele utilizar para aumentar la resistencia y la dureza del acero.
· Tratamiento térmico revenido: Esta operación sólo se realiza sobre materiales que hayan sido templados previamente. De esta forma, se reduce la dureza de los aceros templados y se mejora la tenacidad.
· Tratamiento térmico normalizado: Esta operación se realiza para dejar un material con la apariencia normal: si ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Normalmente se utiliza como paso previo al temple.
METALURGIA FÍSICA DE ALEACIONES NO FERROSAS
Los metales juegan un papel central en el diseño de ingeniería, en especial como elementos estructurales. Más del 90% en peso de los materiales que se utilizan para ingeniería se basan en el hierro, las cuales incluyen los aceros (que contienen 0.05 a 2.0% de peso de carbono) y los hierros fundidos (con 2.0 a 4.5% de peso de carbono). 
Las aleaciones de ingeniería pueden dividirse en dos tipos: ferrosas y no ferrosas. Las aleaciones ferrosas tienen al hierro como su principal metal de aleación, mientras que las aleaciones no ferrosas tienen un metal distinto del hierro. Las aleaciones ferrosas, son las más importantes principalmente por su costo relativamente bajo y la variedad de aplicaciones por sus propiedades mecánicas. Los elementos de aleación tales como el níquel, cromo y molibdeno se añaden a los aceros al carbono para producir aceros de baja aleación. Los aceros de baja aleación presentan buena combinación de alta resistencia y tenacidad, y son de aplicación comúnen la industria de automóviles para usos como engranajes y ejes. 
Los aceros inoxidables son las aleaciones ferrosas más importantes a causa de su alta resistencia a la corrosión en medios oxidantes, para ser un acero inoxidable debe contener al menos 12% de cromo. 
Los hierros para fundición son otra familia industrialmente importante de las aleaciones ferrosas. Son de bajo costo y tienen propiedades especiales tales como un buena moldeabilidad, resistencia a la corrosión, al choque térmico, al desgaste y durabilidad. 
La fundición gris tiene un alta maquinabilidad y capacidad de amortiguamiento de vibraciones, debido a las hojuelas de grafito en su estructura.
Metales no ferrosos 
· En general los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecánica, para mejorar sus propiedades, se alean con otros metales. Los Metales no ferrosos, de acuerdo con el grado de utilización se los puede ordenar: 
· cobre (y sus aleaciones) 
· aluminio 
· estaño, plomo 
· cinc 
· níquel 
· cromo 
· titanio 
· magnesio. 
· De acuerdo a su densidad, se los puede clasificar
Tabla 4
Aleaciones de aluminio, endurecimiento por precipitación.
Aleaciones de aluminio
Las aleaciones de aluminio son aleaciones obtenidas a partir de aluminio y otros elementos (generalmente cobre, zinc, manganeso, magnesio, silicio, hierro, cromo, níquel, titanio, plata, estaño y plomo). Forman parte de las llamadas aleaciones ligeras, con una densidad mucho menor que los aceros, pero no tan resistentes a la corrosión como el aluminio puro, que forma en su superficie una capa de óxido de aluminio (alúmina). Las aleaciones de aluminio tienen como principal objetivo mejorar la dureza y resistencia del aluminio, que es en estado puro un metal muy blando.
La adición de elementos de aleación se hace para mejorar las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tensión, dureza, rigidez, maleabilidad y algunas veces para mejorar la fluidez y otras propiedades de vaciado
Las aleaciones de aluminio se dividen en dos categorías: 
· Trabajadas 
· Vaciadas
Las propiedades mecánicas de muchas de ellas se pueden mejorar por mecanismos de endurecimiento basados en la solubilidad de fases, a los cuales responden fácilmente, la Tabla 5 compara la resistencia del aluminio puro recocido con aleaciones endurecidas mediante diversas técnicas, las que pueden ser 30 veces más resistentes que el aluminio puro. Algunas aleaciones son no-tratables térmicamente.
Tabla 5. Efecto del mecanismo de endurecimiento en el alumnio y en aleaciones de aluminio
Clasificación de las aleaciones de aluminio.
Las aleaciones trabajadas se conforman por deformación plástica, tienen composiciones y microestructuras muy diferentes a las aleaciones vaciadas. 
La Aluminum Association System es la más reconocida en los Estados Unidos, su sistema de identificación de aleaciones emplea diferentes nomenclaturas para aleaciones trabajadas o vaciadas
			Aleaciones trabajadas
Para las aleaciones trabajadas se utiliza un sistema de cuatro dígitos como sigue: 
· 1000 para aluminio puro. 
· 2000 aleaciones en las que el cobre es el elemento aleante principal. 
· 3000 aleaciones en las cuales el manganeso es el elemento aleante principal. 
· 4000 aleaciones en las que el silicio es el elemento aleante principal. 
· 5000 aleaciones en las que el magnesio es el elemento aleante principal. 
· 6000 aleaciones en las cuales el silicio y el magnesio son los principales elementos de aleación. 
· 7000 aleaciones en las que el zinc es el elemento principal pero otros elementos como el cobre, magnesio, cromo y zirconiodeben especificarse 
· 8000 aleaciones que incluyen estaño y algo de litio consideradas composiciones misceláneas 
· 9000 reservados para uso futuro 
Las aleaciones de la serie 1000 y 3000 son de una sola fase, sus propiedades son controladas por endurecimiento por deformación, solución sólida y por control de tamaño de grano.
Las aleaciones de la sene 4000 contienen dos fases, a y silicio casi puro p. Las aleaciones de la serie 5000 contienen a una solución sólida de magnesio en aluminio la cual se endurece mediante una dispersión fina de Mg2Al3 ((3). Las aleaciones 2000, 6000 y 7000 son ternarias endurecibles por envejecimiento.
Endurecimiento por precipitación
Los tratamientos térmicos por precipitación refuerzan los materiales permitiendo la liberación controlada de los constituyentes, para formar grupos de precipitados que mejoran significativamente la resistencia del componente.
Beneficios
Existe una gran multitud de aleaciones de acero inoxidable de fundición y forjado que pueden mejorar diversas características deseables mediante el tratamiento en solución o mediante el endurecimiento por envejecimiento de precipitación. Dichos tratamientos térmicos mejoran generalmente características tales como la resistencia mecánica a temperatura ambiente y/o a temperaturas elevadas y a la corrosión.
Aplicaciones y materiales
Las propiedades de los aceros inoxidables que pueden endurecerse por precipitación pueden mejorarse mediante la selección de los parámetros apropiados de tratamiento térmico. El uso del tratamiento en solución de tratamiento en forma aislada o el tratamiento en solución seguido por endurecimiento por envejecimiento de precipitación se utiliza comúnmente con aceros inoxidables que pueden endurecerse por precipitación.
Tratamiento en solución
· Durante el proceso de fabricación, la mayoría de materiales puede resultar endurecido, lo que limita la capacidad de procesar adicionalmente el material. El tratamiento en solución integrado en el proceso (alivio de las tensiones) puede reducir esta condición de endurecimiento, permitiendo la aplicación del tratamiento posterior.
· Los procesos de fabricación como la soldadura fuerte, la soldadura o el corte mediante láser/llama pueden afectar negativamente las propiedades de los materiales, impacto que se puede invertir mediante un tratamiento en solución previo al procesamiento adicional.
· Los procesos de fabricación pueden resultar en el inicio prematuro del proceso de endurecimiento por envejecimiento de precipitación, que puede invertirse mediante una nueva aplicación de tratamiento en solución antes del procesamiento adicional.
· No se recomienda poner en servicio los materiales sometidos únicamente a tratamiento en solución debido a que la presencia de martensita no revenida puede producir rupturas debidas a la fragilidad y una pérdida indeseable en la resistencia a la corrosión. Ejemplos de estos son 15-5PH, 17-4PH y PH13-8Mo.
Endurecimiento por envejecimiento de precipitación
· El desarrollo de las propiedades del material final para satisfacer los criterios específicos de diseño de piezas requiere que el material (fundición/forjado) sea sometido a un ciclo de tratamiento prolongado, a una temperatura inferior, para que pueda desarrollarse una microestructura específica de la aleación; este proceso se denomina endurecimiento por envejecimiento de precipitación.
· Normalmente este paso se realiza casi al final o al final del proceso de fabricación, ya que el proceso de tratamiento térmico da como resultado un aumento significativo de la dureza del material y se produce una determinada cantidad predecible de variación en el tamaño (contracción) que debe tenerse en cuenta. Los costes de mecanizado pueden aumentar drásticamente si éste debe realizarse tras el endurecimiento por envejecimiento de precipitación.
· Ejemplos típicos de materiales son: 15-5PH, 17-4PH, 17-7PH y martensítico 250.
· Las designaciones típicas de los tratamientos térmicos son H900 o H1075, donde H900 indica envejecimiento a 900 °F durante una hora y H1075 indica envejecimiento a 1.075 ºF durante 4 horas. En todos los casos es importante empezar con un material que haya sido sometido a tratamiento en solución, lo que comúnmente se conoce como Condición A.
Detalles del proceso
· El tratamiento en solución se lleva normalmente a cabo a temperaturas que varían desde los 1700 hasta los 1.065,56°C en vacío, seguido por un enfriamiento rápido mediante