Aleaciones metálicas.

Tema 5.
Aleaciones Metálicas.

1. ENDURECIMIENTO DE LOS METALES.

Para poder hacer un material mas resistente, debemos modificar la curva de la tensión, mediante:

A. Reducción de tamaño de grano.

↓ tamaño de grano provoca ↑ límite elástico y ↑ la resistencia.

Ya que la deformación tiene que ver con el movimiento de las dislocaciones, si ↓ el tamaño de grano impedimos que se muevanlas dislocaciones y endurecemos el material.


B. Disolución sólida.

Si dopamos un metal con otro metal, provocando una distorsión en la red cristalina, impedimos el movimiento de las dislocaciones.



C. Trabajo en frío.

Acritud: trabajo mecánico para moldear un material a bajas temperaturas.

↑ % de acritud, ↑endurecimiento.


D. Precipitación o envejecimiento.

Debemos teneruna matriz bimetálica donde se produce la formación de finas partículas (precipitados), que actúan para bloquear el movimiento de las dislocaciones y hacer mas resistente y duro el metal.

Tiene 3 etapas:

1. Solubilización: Se calienta la aleación a una temperatura por debajo de la Tª eutéctica (T0).
2. Temple: Se enfría a una temperatura ambiente. (T1)
3. Envejecimiento: Se calienta laaleación a una temperatura (T2) para que precipite la segunda fase.




2. ALEACIONES FERREAS: INTRODUCCIÓN.

A. Obtención del acero.

Para la obtención del acero, debemos hacer dos pasos:

1. Obtenemos arrabio.

FexOx + 3CO → 2Fe + 3CO2

El FexOx puede ser:
Fe2O3 : Hematites.
Fe3O4 : Magnetita.
Fe2O3 · 3H2O : Limonita.
FeCO3 : Siderita.

2. Sometemos el arrabio a un proceso desoplado.

Fe + O2 → FeO
FeO + C → Fe + CO

Así obtenemos acero con 1% de carbón.



B. diagrama de fases.

En el diagrama de fases Fe-Fe3C se muestran las fases presentes en las aleaciones de Fe-C enfriadas muy lentamente a varias temperaturas y composiciones de Fe con diferentes porcentajes de carbono.

Este diagrama no es un diagrama de equilibrio, ya que el compuesto carburo dehierro que se ha formado no es una verdadera fase de equilibrio.

A. Fases sólidas en el diagrama Fe-Fe3C:

Ferrita α (BCC). Alcanza una solubilidad máxima en estado sólido del 0,02% a 723ºC.
Austenita γ (FCC). Alcanza una solubilidad máxima en estado sólido del 2,08% a 1148 ºC.
Ferrita δ ( BCC; ↑ Tª). Alcanza una solubilidad máxima en estado sólido del 0,09% a 1465 ºC.
Cementita. Compuestointermetálico Fe3C. Con una composición de 6,67% de C.


Al pasar la Tª 760-768 ºC, pasamos de Fe no magnético a Fe magnético.

B. Reacciones invariantes.

a) Reacción peritéctica. (NO IMPORTANTE)

Liquido (0,53% C) + ferrita-δ (0,09%C)  Austenita- γ (0,17% C)

A Tª = 1495ºC
b) Reacción eutéctica. (NO IMPORTANTE)

Liquido (4,3% C)  Austenita- γ (2,08% C) + Fe3C (cementita) (6.67%C)A Tª = 1148ºC

c) Reacción eutectoide. (SI IMPORTANTE)

Austenita- γ (0,8% C)  ferrita- α (0,02%C) + Fe3C (cementita) (6,67%C)

A Temperatura eutectoide (Teu)= 723ºC

Acero > 0,8 % C  Acero hipereutectoide.
Acero = 0,8% C  Acero eutectoide (mas común)
Acero < 0,8% C  Acero hipoeutectoide.

C. Enfriamiento lento de aceros al carbono.

a) Aceros al carbono eutectoide. (0,8%C)Si se calienta un acero eutectoide (0,8%C) hasta aproximadamente 750 ºC y se mantiene durante un tiempo suficiente, su estructura se transformara en austenita homogénea, este proceso se denomina austenización.

T > Teu: enfriando un acero hasta justo por encima de la Teu obtenemos austenita-γ.
T= Teu: se obtiene ferrita-α + cementita (Fe3C).
T0,8%C)

Un acero al carbono hipereutectoideenfriado lentamente:



Clasificación de las aleaciones.





3. ALEACIONES SIMPLES.

Es una aleación binaria de Fe, C (máximo 2%) y otros metales en proporciones más pequeñas.

A. Clasificación de aceros simples.
Hipoeutectoide: ↓cantidad de carbono (0’008-0’7%)  ferrita α 1º + perlita.
Eutectoide: cantidad media de carbono ( 0,7 %)  perlita
Hipereutectoide: ↑ cantidad de carbono...