Cap 4

Capitulo 4

EFECTO DE LA TEMPERATURA EN EL COMPORTAMIENTO DE LOS METALES
* Capacidad para predecir o identificar el comportamiento de los metales con la temperatura. * Conocimiento de las propiedades físicas y mecánicas que cambia en los metales por variación de la temperatura. * Fluencia de los metales a diferentes temperaturas. * Conocer el efecto de las bajas temperaturas en losmateriales * Capacidad para trabajar manipular u operar metales a baja temperatura. * Conocer y comprender los factores que afectan en la fragilidad |
4.1. Propiedades mecánicas de los materiales a temperaturas elevadas, 4.2. Fenómeno de fluencia, 4.3. La fluencia en el proyecto de equipamiento, 4.4. Servicios en temperaturas elevadas, 4.5.Fragilidad a baja temperatura. 4.6. Condiciones yfactores de influencia para fractura frágil, 4.6. Temperatura de transición de impacto, 4.8. Ocurrencia de bajas temperaturas, 4.9. Ejemplos prácticos. |

4.0 INTRODUCCIÓN
Una temperatura alta es, un concepto relativo para un material y una propiedad en cuestión. Un ejemplo extremo es el de superconductor de “altas temperaturas”, que opera arriba del punto de ebullición del hidrogeno, -253 ºC(20 ºK), en contraste con el superconductor usual que requiere un costoso enfriamiento con helio (a 4 ºK).
El efecto de la temperatura se divide en tres categorías: a) Perdida de resistencia mecánica, b) cambio de estructura y c) Deterioro del material, como la oxidación de metales a elevadas temperaturas

4.1. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES A TEMPERATURAS ELEVADAS
En procesosindustriales, se presentan situaciones en que un equipo por consiguiente el material del que está estructurado debe ser expuesto a temperaturas elevadas. En este caso el material debe tener resistencia adecuada a esa temperatura para que funcione sin deformarse (escurrimiento plástico) durante miles de horas de servicio. En general el incremento de la temperatura facilita la deformación plástica.

4.1.1.DEFORMACIÓN EN ALTAS TEMPERTURAS

Cuando un material esta bajo una carga o tensión constante, puede sobrevenir una progresiva deformación (ecuación 4.1) plástica en un periodo de tiempo. Esta deformación dependiente del tiempo se denomina fluencia. La fluencia en los metales y aleaciones es muy importante en algunos tipos de diseños en ingeniería, particularmente en aquellos que operan aelevadas temperaturas. La fluencia del material para muchos diseños es un factor limitante con respecto a como de alta puede ser la temperatura de trabajo.

ε=L0L1dlL (4.1)

La deformación plástica a altas temperaturas se la conoce termofluencia. En ciertas aplicaciones, como turbinas de vapor en plantas termoeléctricas, intercambiadores de calor motores de aviones a reacción, reactoresalta temperatura (como nucleares u otros), hornos de fundición, que están expuestos a temperaturas extremadamente altas.

La resistencia de fluencia es el esfuerzo de flujo al que se inicia la deformación apreciable cuando una probeta se somete a un esfuerzo que crece gradualmente como en un ensayo de tensión. La temperatura permite operaciones de conformado, este se desarrolla con mas facilidad.Los materiales cerámicos, tienen por lo general, tan baja capacidad al flujo plástico que se rompen con poca deformación en ensayos de tensión a un a temperatura de 0,6*Tf, donde Tf es el punto de fusión absoluto. Incluso a temperaturas mas altas, el esfuerzo de flujo de cerámicos cristalinos y de vidrios disminuye rápidamente a medida que se eleva la temperatura. Por este motivo los cerámicosse emplean como materiales estructurales de alta temperatura en el intervalo que esta dentro del cual son aun relativamente frágiles. La representación de la deformación por termofluencia, cuando se plica una carga constante sobre una muestra recocida respecto a los incrementos de tiempo, se muestra en la figura 4.1.

Figura 4.1. Curva típica de termofluencia para un metal. Representa el...