MODIFICACIN DE LAS PROPIEDADES DE LOS METALES CARACTERSTICAS

MODIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS METALES

CARACTERÍSTICAS METALES DERIVADAS DEL ENLACE METÁLICO 1. 2. 3. 4. 5. CONDUCCIÓN TÉRMICA Y ELÉCTRICA ELEVADA RESISTENCIA MECÁNICA ALTA GRAN PLASTICIDAD, DUCTILIDAD Y TENACIDAD MALEABILIDAD ELEVADA CARÁCTER RECICLABLE

• REDES TRIDIMENSIONALES: ESTADO CRISTALINO • ENLACE METÁLICO: 1. 2. 3. 4. FORMACIÓN DE UNA NUBE ELECTRÓNICA PERTENENCIA INCONCRETA DE LOS e- A LOS ÁTOMOS GRAN MOVILIDAD ELECTRÓNICA ESTO JUSTIFICA LA ELEVADA CONDUCTIVIDAD METÁLICA. ESTRUCTURA INTERNA METALES

ENLACE METÁLICO

ESTADO CRISTALIN 0: redes tridimensionales compactas con máximo aprovechamiento espacial. MISMA VECINDAD: distancia permanente entre puntos CELDA UNIDAD: ejes y ángulos cristalográfico

REDES CRISTALINAS SIMPLES: ◦ Representan todas las posibles redes puntuales de átomos situados en vértices. ◦ Sus celdas unidad son ‘CELDAS PRIMITIVAS’ ESTRUCTURA CRISTALINA

REDES CRISTALINAS DE BRAVAIS: 14 celdas unidad CARACTERÍSTICAS: • Redes puntuales más complejas • Cumplen la propiedad de misma vecindad. • Sus celdas unidad: ‘CELDAS NO PRIMITIVAS’ • La posición atómica en ‘no vértice’ da lugar: • • Redes SENCILLAS CENTRADAS EN EL CUERPO CENTRADAS EN LAS CARAS. CENTRADAS EN LA BASE.

REDES DE BRAVAIS

Sistemas cristalinos y redes de Bravais

LOS METALES CRISTALIZAN EN LAS SIGUIENTES ESTRUCTURAS: • RELACIONADO CON EL ESTADO DE MÍNIMA ENERGÍA • HIPÓTESIS DE LAS ESFERAS RÍGIDAS REDES CRISTALINAS METÁLICAS

ESTRUCTURA BCC • • INDICE DE COORDINACIÓN : 8 NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 2 • MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO EN LA DIAGONAL CUBO • FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO: (FEA) 0, 68 • NO ES UNA ESTRUCTURA TOTALMENTE COMPACTA

ESTRUCTURA FCC • • • INDICE DE COORDINACIÓN: 12 NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 4 MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO EN LA DIAGONAL DE CARA FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO (FAE): 0, 74 ES UNA ESTRUCTURA COMPACTA: NO HAY MAYOR POSIBILIDAD DE EMPAQUETAMIENTO. • •

ESTRUCTURA HCP • • INDICE DE COORDINACION: 12 NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 6 • • MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO: FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO: 0, 74

INTERSTICIOS O HUECOS JFJLFLKAJDDDDD

POLIMORFISMO Y ALOTROPÍA • • ALOTROPRÍA: Estructura cristalina en función de P y T. POLIMORFISMO: Alotropía en los compuestos químicos.

DEFECTOS DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA • DEFECTOS TÉRMICOS: Dilatación térmica por vibración. • DEFECTOS ELECTRÓNICOS: Impurezas atómicas. • MATERIALES SEMICONDUCTORES • DEFECTOS ATÓMICOS: Fallos en la estructura cristalina • PUNTUALES, LINEALES O SUPERFICIALES

DEFECTOS ATÓMICOS PUNTUALES CAUSAN LOS EFECTOS DE DIFUSIÓN. ATÓMOS INSTERSTICIALES: Átomo en Espontáneo. La concentración sube con T. • • un instersicio. LUGARES VACANTES: En los que no hay átomos ÁTOMO EXTRAÑOS: Átomos diferentes que se sitúan en los puntos reticulares o en los huecos. Espontáneo. La concentración sube con T. •

DIFUSIÓN LA MOVIMIENTO ATÓMICO DESDE LA POSICIÓN DE EQUILIBRIO HASTA OTRAS DEBIDO A AGITACIÓN TÉRMICA 1. LA FUERZA IMPULSORA ES LA DIFERENCIA DE CONCENTRACIONES. 2. LA DIFUSIÓN AUMENTA CON T 3. SE VE FAVORECIDA POR LA CANTIDAD DE VACANTES 4. LOS ÁTOMOS INTERSTICIALES TAMBIÉN SE DIFUNDEN SI SU TAMAÑO ES ADEACUADO.

DEFECTOS ATÓMICOS LINEALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. SU LONGITUD ES MUCHO MAYOR QUE SU ANCHURA DISLOCACIÓN: DISTORSIÓN LINEAL DE LA RED. TIPOS: EN CUÑA, EN HÉLICE. CUÑA: SEMIPLANO EXTRA HÉLICE: PLANOS PERPENDICULARES EN HÉLICE ESTE DEFECTO NO TIENE EXPLICACIÓN ENERGÉTICA

• DEFECTOS ATÓMICOS LINEALES JUSTIFICACIÓN: 1. TENSIONES DE ORIGEN TÉRMICO 2. DEFORMACIONES EN FRÍO 3. EXISTENCIA DE ÁTOMOS EXTRAÑOS EN LA RED • CONSECUENCIAS: 1. FORMAN UNA ESTRUCTURA LINEAL 3 D: 10¹²cm/cm³ 2. DISMINUYE LA RESISTENCIA MECÁNICA. 3. LOS MOVIMIENTOS DE LAS DISLOCACIONES CAUSAN LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN LAS ALEACIONES METÁLICAS.

DEFECTOS ATÓMICOS SUPERFICIALES • • POCA PROFUNDIDAD FRENTA A LONGITUD Y ANCHURA TIPOS: DE APILAMIENTO Y LÍMITE DE GRANO

DEFECTOS ATÓMICOS SUFPERFICIALES • GRANO: ESTRUCTURA CRISTALINA DIRECCIONADA FORMADA EN EL PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN. • JUNTA DE GRANO: ZONA LIMITROFE ENTRE GRANOS • LOS GRANOS NO SE JUSTIFICAN ENERGETICAMENTE

GRANOS

INFLUENCIA DEL GRANO EN LA MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE ALEACIONES METÁLICAS LA MICROESTRUCTURA DEPENDE DEL: TAMAÑO, FORMA Y ORIENTACIÓN DEL GRANO • A MENOR TAMAÑO DE GRANO MAYOR RESISTENCIA. FORMA EQUIAXICA A ALARGADA POR LAMINACIÓN EN FRÍO ORIENTACIÓN QUE DEPENDE DEL PROCESO Y PROVOCA ÉL CAMBIO DE ISOTROPÍA A ANISOTROPÍA • • •

SOLUCIONES SÓLIDAS: ALEACIONES • ALEACIÓN METÁLICA: MEZCLA DE DOS O MAS METALES O DE UN METAL Y UN NO METAL • REQUISITOS: 1. ÁTOMOS MISCIBLES EN ESTADO LÍQUIDO 2. CARÁCTER METÁLICO DEL PRODUCTO • TIPOS : 1. SUSTITUCIÓN 2. INSERCIÓN SOLUTO DE MISMA RED: ÁTOMOS DE MENOS PROPORCIÓN • DISOLVENTE EN DISTINTA RED: EL DE LA MISMA ESTRUCTURA QUE LA ALEACIÓN FINAL. •

SOLUCIONES SÓLIDAS DE SUSTITUCIÓN ÁTOMOS DE SOLUTO SUSTITUYEN AL DISOLVENTE EN ALGUNOS NUDOS DE LA RED. • CONDICIONES: • A Y B = SISTEMA DE CRISTALIZACIÓN. SI NO HAY LIMITE DE CRISTALIZACIÓN • A Y B DEBEN TENER LA MISMA VALENCIA. • ELECTRONEGATIVIDAD SEMEJANTE • 15% DIFERENCIA MÁXIMA EN Ø ATOMICO

SOLUCIONES SÓLIDAS DE INSERCIÓN EL SOLUTO SE INSERTA EN LOS HUECOS DEL DISOLVENTE • • • LA DIFERENCIA DE Ø PUEDE SER MUY GRANDE EL Ø DEL SOLUTO DEPENDE DE LA RED DEL DISOLVENTE SOLUTOS HABITUALES: H, O, C, N DISOLVENTES HABITUALES: Cr, Fe, Co, Ni. EJEMPLO: Hierro γ (FCC).

SOLUCIONES SÓLIDAS TIPOS:

MECANISMOS DE ENDURACIMIENTO DE LOS METALES DUREZA Y RESISTENCIA DEPENDEN DE LA MOVILIDAD DE LAS DISLOCACIONES • MECANISMOS DE ENDURECIMIENTO: • POR DEFORMACIÓN EN FRÍO • POR AFINO DE GRANO • POR SOLUCIÓN SÓLIDA

ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN EN FRÍO LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA AUMENTA LA DUREZA Y FRAGILIDAD: ACRITUD 2. LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA AUMENTA LA DENSIDAD DE DISLOCACIONES. 3. ACRITUD: ALTA RESISTENCIA, BAJA DUCTILIDAD, ALTA FRAGILIDAD 4. RECOCIDO: PARA DEVOLVER LA PLASTICIDAD 1.

ENDURECIMIENTO POR AFINO DE GRANO LAS JUNTAS DE GRANO IMPIDEN EL MOVIMIENTO Y RECORRIDO DE DISLOCACIONES • GRANOS MÁS PEQUEÑOS, MAYOR LONGITUD DE JUNTA. • RELACIÓN ENTRE LIMITE ELÁSTICO Y DIÁMETRO DE GRANO: •

ENDURECIMIENTO POR SOLUCIÓN SÓLIDA 1. 2. 3. AUMENTAN LA DUREZA ESTO SE DEBE A LA DEFORMACIÓN MECÁNICA ESTABILIZAN LAS DISLOCACIONES.

DEFECTOS RED CRISTALINA 1. IMPERFECCI 0 NES PUNTUALES 2. IMPERFECCIONES LINEALES: DISLOCACIONES 3. IMPERFECCIONES SUPERFICIALES: GRANOS Y JUNTAS DE GRANOS

MECANISMOS TIPOS: ENDURECIMIENTO 1. DEFORMACIÓN EN FRÍO: RECOCIDO DEBIDO AL AUMENTO DE FRAGILIDAD 2. POR AFINO DE GRANO: A MENOR TAMAÑO DE GRANO MAYOR LIMITE ELÁSTICO: ơ= ơ + K/d 3. POR SOLUCIÓN SÓLIDA

1. TÉRMICOS: varia estructura no composición química 2. TERMOQUÍMICOS: modifica la composición de la superficie exterior 3. MECÁNICOS: deformación mecánica con o sin calor SUPERFICIALES: mejora la superficie sin variar la composición quimica TRATAMIENTOS METÁLICOS

CALENTAMIENTOS Y ENFRIAMIENTOS QUE MODIFICAN EL TAMAÑO DE GRANO, NO LA COMPOSICIÓN. 1. RECOCIDO: aumenta la plasticidad TEMPLE: aumenta la dureza y resistencia REVENIDO: como complemento del temple. Mejora la tenacidad. TRATAMIENTOS TÉRMICOS

TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS CALENTAMIENTOS Y ENFRIAMIENTOS CON APORTACIÓN DE OTROS ELEMENTOS SUPERFICIALES 1. CEMENTACIÓN: adición de C. Dureza 2. NITRURACIÓN: adición de N. Dureza y resistencia a la corrosión. 3. CIANURACIÓN: C Y N en baños. 4. CARBONITRURACIÓN: C Y N en gases. 5. SULFINIZACIÓN: C, N Y S. resistencia al desgaste y menor coeficiente rozamiento.

METALES FERROSOS CONTIENE Fe COMO ELEMENTO BASE P. F. = 1535ºC DISMINUYE CON EL C BUEN CONDUCTOR QUIMICAMENTE ACTIVO: ORÍN VARIEDADES ALOTRÓPICAS: αβϒδ MUY USADO A NIVEL INDUSTRIAL

Fe INDUSTRIAL: C<0. 03%. Poco uso ACERO: 0. 03% < C < 1. 67%. Mucho uso FUNDICIÓN: 1. 67% < C < 6. 6. 7%. Uso TIPOS DE MATERIALES FERROSOS

ACEROS PROPIEDADES: + C hace+ Dureza, resistencia y fragilidad Dúctiles y maleables Menor tenacidad y soldabilidad si más C Se oxida, excepto los inoxidables Aceros al carbono. Aceros aleados.

ACEROS Y OTROS ELEMENTOS S: Confieren fragilidad Co: + Dureza, resist. Corrosión y desgaste Cr: + Dureza, resist. Corrosión, tenacidad. Acero inoxidable. Mn: + Dureza aceros templados Mb: + Dureza, resist desgaste. Ni: + Resist. Tracción. Acero inoxidable Pb: + Mecanizado Si: + Elasticidad y propiedades magnéticas Va: + Resistn fatiga y tracción Wo: + Gran dureza. Aceros rápidos

1. 67% < C < 6. 67% ¿? 2. 5%<C<4. 5% FUSIBLES: piezas por moldeo No son dúctiles ni maleables Difíciles de soldar y forjar. Su fabricación es más sencilla que el acero Mayor resistencia a la oxidación. Más baratas que el acero FUNDICIONES

TIPOS Si, Mn, P, S DE FUNDICIONES cementita Ni, Cr, Al, Ti

OBTENCIÓN DEL MINERAL DE Fe Fe 4, 7% corteza terrestre Mena y ganga Reducción de óxidos Calcinación carbonatos Tostación de sulfuros

CARBÓN DE COQUE Coque combustible y reductor de óxidos Coquizado: hulla (pasta de carbón) a +1000ºC, no O y 16 horas en baterías de hornos de coque. Coque: > 90% C

OBJETIVO: material poroso permeable a los gases. SINTER: mezcla de mineral de Fe y fundentes SINTERIZACIÓN Fe (caliza)

OBTENCIÓN ARRABIO. HORNO ALTO Fe: sínter Fuel: combustible Coque: combustible y reductor del Fe. Fundentes Aire caliente Escoria Gas alto horno Arrabio: 95%-3, 5%, Si, P, S Mn. Torpedos: desulfurac.

PARTES DE UN ALTO HORNO

OBTENCIÓN DEL ACERO CONVERTIDOR CONVERTIDO R INPUT: Chatarra, fundente y oxígeno. OUTPUT: Acero líquido, Escoria, Gases

MODIFICACIÓN COMPOSICIÓN ACERO METALURGIA SECUNDARIA

ACERO EN MOLDES O LINGOTERAS TOCHOS Y PETACAS COLADA CONVECCIONAL

ACERO EN PRODUCTOS MISMA SECCIÓN COLADA CONTINUA

LAMINACIÓN ACERO EN Desbastes a trenes de laminación. CALIENTE Tren de alambrón de perfiles: next Tren de chapa gruesa: calderería y barcos Tren de bandas calientes: bobinas.

TREN DE PERFILES: Raíles de ferrocarril y perfiles en general. LAMINACIÓN ACERO EN FRÍO

Para espesores pequeños y buen acabado superficial. LAMINACIÓN EN FRÍO

Se aplica a las bobinas laminadas en caliente. Cascarilla. DECAPADO

Posterior a la laminación en frío. Recocido en campana y continuo. Temperizado: más dureza. RECOCIDO

RECUBRIMIENTO DE LOS ACEROS Mediante metales protectores. Recubrimiento por inmersión. Recubrimiento por electrólisis: disolución de sal del metal protector. MÉTODOS