Endurecimiento de materiales metálicos

INTRODUCCIÓN

Al paso de los años se han ido descubriendo diferentes formas de tratar los materiales para un mejor uso de los mismos. Dentro de estas formas se ha encontrado la forma de endurecer los materiales y al igual que todo, poco a poco se han descubierto mejores técnicas según el uso o materiales que se vayan a utilizar.

Existen diferentes tipos de endurecimiento, entre loscuales se encuentran, el endurecimiento por precipitación o envejecimiento, por solución sólida, por trabajo en frío, reforzamiento por tamaño de grano, entre otros, sin embargo estos son los que se tratarán en el presente trabajo.

Es importante saber que un trabajo de endurecimiento no es irreversible, sin embargo, en ocasiones, es necesario ablandar de nuevo el material que ha sidoendurecido, sin embargo, aunque recupere algunas de sus propiedades iniciales, no lo hará del todo.

Es muy importante ver como al ser endurecido un material cambian sus propiedades mecánicas en forma muy notable y esto es lo que ayuda a la mejor utilización de los mismos, en el presente trabajo se muestran comparaciones en el cambio de propiedades de la aleación tratada contra el material purosin tratar.

ENDURECIMIENTO DE MATERIALES METÁLICOS

1. DEFINICIÓN

En este trabajo se tratarán dos términos que es importante tener clara la diferencia entre ellos, el primero de ellos es endurecimiento y por esto se entiende el incremento de la dureza mediante algún tratamiento adecuado, generalmente a base de enfriamiento o calentamiento. El segundo término es reforzamiento que esel crecimiento en la resistencia del material por medio de algún trabajo.

Para aumentar la resistencia a la fluencia, a esfuerzos de tracción, compresión, torsión, desgaste, resistencia al impacto, fatiga, entre otros, de los materiales metálicos, se diseñan obstáculos al movimiento de sus dislocaciones.

2. DISLOCACIONES

Son imperfecciones lineales en una red que de otra formaque de otra forma sería perfecta. Generalmente se introducen el la red durante el proceso de solidificación del material o al deformarlo. A pesar de que en todos los materiales hay dislocaciones presentes, incluyendo los materiales cerámicos y los polímeros, es de particular utilidad para explicar la deformación y el endurecimiento de los metales. Existen dos tipos de dislocaciones: la detornillo y la dislocación de borde.

1. Dislocación de Tornillo

Se puede ilustrar haciendo un corte parcial a través de un cristal perfecto, torciéndolo y desplazándolo de un lado del corte sobre el otro la distancia de un átomo. El vector que se requiere para cerrar la trayectoria y volver a nuestro punto inicial se conoce como el Vector de Burgers b. Si se continua nuestra rotación, setraza una trayectoria en espiral. La línea alrededor de la cual se traza esta trayectoria, es la dislocación de tormillo. El Vector de Burgers es paralelo a la dislocación de tornillo.

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Fig. 1 Dislocación de tormillo [ 7 ]

2. Dislocación de Borde

Se puede ilustrar haciendo un corte parcial a través de un cristal perfecto, separándolo y rellenando parcialmente elcorte con un plano de átomos adicionales. Si se sigue una trayectoria en círculo a favor de las manecillas de reloj alrededor de la dislocación de borde, partiendo de un punto específico y recorriendo un número igual de espaciamientos atómicos en cada dirección del punto de partida. El vector que se requiere para completar el circuito es, de nuevo, el Vector de Burgers, que en este caso esperpendicular a la dislocación.

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Fig. 2 Dislocación de Borde [ 9 ]

3. TIPOS DE ENDURECIMIENTO DE MATERIALES METÁLICOS

Existen muchos métodos para reforzar los metales y las aleaciones, aquí se tratarán cuatro de ellos, que son: Reforzamiento por solución sólida, Reforzamiento por el cambio de características del grano, Endurecimiento por precipitación,...