Apuntes Mat 2 - Axel

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Cuadernillo de apoyo 
para Materiales II 
U.N.A.M. 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PÉREZ SILVA, Laura Sofía 
Proyecto final 
Materiales II 
Prof. Dr. Agustín Bravo 
 
2 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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: 
 
Obligatoria 
 
Optativa 
 
 
Horas/semana: 
 
Teóricas 
 
Prácticas 
 
Total 
 
Horas/semestre: 
 
Teóricas 
 
Prácticas 
 
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 
 
X 
 
4.0 
2.0 
6.0 
64.0 
32.0 
96.0 
 
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PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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. 
 
 
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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. 
 
 
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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 
 
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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 
 
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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 
 
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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 proporcionala 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 para comprender 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. 
 
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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 
 
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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). 
 
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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. 
 
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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 
 
 
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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 
 
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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 pretende 
fundamentalmente 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 
 
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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. 
 
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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. 
 
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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 estructuraendurecida. 
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: 
 
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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, R, 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, R. 
 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. 
 
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PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
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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 inicial de 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, 
 
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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: 
 
21 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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. 
 
22 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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 observandolas 
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 
 
23 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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. 
 
24 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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 transición 
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. 
 
 
Ilustración 14 
 
25 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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 
 
26 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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 embargoconsiderable 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. 
 
27 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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. 
 
28 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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. 
 
 
29 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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 mayoríade los materiales hay un nivel de tensiones generadas por 
 
30 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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 
 
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PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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). 
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. 
 
Ilustración 17 
 
32 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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 Estirado en 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 
 
33 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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. 
 
 
34 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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 paraoperaciones 
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. 
 
 
 
35 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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. 
 Fundiciones 
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 
Ilustración 18 
 
36 
PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
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. 
 
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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 
que se 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 
 
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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. 
 
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- 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. 
 
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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. 
 
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PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
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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: 
• 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 
Ilustración 21. Curvas TTT para acero 
eutectoide 
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5819378
 
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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 logaritmo del 
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 
 
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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. - Diagramamostrando la Curva CCT o de enfriamiento continuo 
 
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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 
 
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PÉREZ SILVA, LAURA SOFÍA 
 
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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. 
 
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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: 
 
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Cuadernillo de Apoyo 
Apuntes de Materiales II 
 
 
• 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 común en 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