1. Descripción de modelo atómico de Rutherford – Bohr. Observaciones - el átomo está formado por un núcleo central, cargado positivamente, rodeado de electrones- el núcleo es muy pequeño con relación al tamaño del átomo, pero concentra casi toda la masa del mismo- la masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la masa del átomo- átomos eléctricamente neutros y estables- los electrones pueden girar en órbitas determinadas sin perder energía- a estos niveles permitidos o definidos de energía se los denomina niveles estacionarios- no se puede determinar la posición exacta del electrón- cuando el electrón gira en la órbita más cercana al núcleo, el átomo se encuentra en su estado más estable o normal, de energía mínima. Si el átomo recibe un impulso energético externo, el electrón puede saltar a otra más alejada, de mayor energía. El átomo que contiene el electrón en uno de estos estados recibe el nombre de átomo excitado

2. ¿Qué entiende por electronegatividad y electropositividad? ConsecuenciasLa electronegatividad muestra la capacidad de un átomo de atraer hacia sí los electrones de enlace. La electronegatividad se mide en una escala de 0 a 4,1. Por otro lado, la electropositividad es la capacidad de un átomo de ceder electrones de enlace. Los elementos más electropositivos son los metales alcalinos y los más electronegativos son el flúor, oxígeno y nitrógeno.Los elementos electropositivos son metálicos por naturaleza y ceden electrones en las reacciones químicas para dar iones positivos o cationes. Los elementos electronegativos son no metálicos por naturaleza y aceptan electrones en las reacciones químicas para producir iones negativos o aniones.

3. Enumere y explique brevemente los tipos de vinculaciones entre átomos. Justifique las vinculacionesEnlaces atómicos primarios:- Enlaces iónicos: se forman entre elementos electropositivos y elementos electronegativos. Se transfieren electrones desde los átomos del elemento electropositivo a los átomos del elemento electronegativo, produciendo aniones y cationes. Las fuerzas de enlace iónico son debidas a la acción de fuerzas de atracción electrostáticas o Coulomb entre iones de carga opuesta.- Enlace covalente: se produce entre elementos de pequeña diferencia de electronegatividad. Los átomos comparten sus electrones externos con otros átomos, de modo que cada uno alcanza la configuración electrónica de gas noble.- Enlace metálico: Un enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos de los metales entre sí. Los átomos de los metales  pierden fácilmente electrones.  Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve. Este enlace sólo puede presentarse en sustancias en estado sólido.Enlaces atómicos secundarios:- Enlaces de dipolos permanentes: son enlaces intermoleculares relativamente débiles formados por moléculas que poseen dipolos permanentes. Un dipolo existe en una

molécula debido a una asimetría en la distribución de densidad electrónica. El enlace de hidrógeno es un caso especial de interacción.- Enlaces de dipolos oscilantes: son enlaces muy débiles de dipolo eléctrico que se producen entre átomos debido a la distribución asimétrica de densidades electrónicas de un átomo entorno a su propio núcleo. Es oscilante porque la densidad electrónica está continuamente cambiando con el tiempo.

4. ¿Qué tipos de materiales conoce? Características principales de cada unoMateriales metálicos: son sustancias inorgánicas que están formadas por uno o más elementos metálicos (hierro, cobre, aluminio, níquel, titanio) y pueden contener también algunos elementos no metálicos (carbono, nitrógeno, oxígeno). Tienen una estructura cristalina en la que los átomos están dispuestos de una manera ordenada. Los metales son en general buenos conductores térmicos y eléctricos. Muchos tienen relativamente alta resistencia mecánica y son dúctiles a temperatura ambiente, y algunos tienen elevada resistencia incluso a altas temperaturas. Se dividen en dos grupos: metales y aleaciones ferrosas, que contienen un gran porcentaje de hierro (aceros y hierros fundidos) y metales y aleaciones no ferrosas, que no contienen hierro o contienen cantidades muy pequeñas (aluminio, cobre, cinc, titanio, níquel).Materiales poliméricos: la mayoría están formados por largas cadenas de moléculas orgánicas (conteniendo carbono) o redes. La mayoría son no cristalinos pero algunos tienen mezclas de regiones cristalinas y amorfas. La resistencia y ductilidad de estos materiales varía mucho. Debido a la naturaleza de su estructura interna, la mayoría son malos conductores de la electricidad. Algunos se utilizan como aislantes eléctricos.Materiales cerámicos: son materiales inorgánicos formados por materiales metálicos y no metálicos unidos químicamente. Pueden ser cristalinos, amorfos o mezcla de ellos. Las ventajas de estos materiales son: su bajo peso, su alta resistencia y dureza, su buena resistencia al calor y a la humedad, su reducida fricción y propiedades aislantes.Materiales compuestos: son mezclas de dos o más materiales. La mayor parte consisten en un relleno escogido o material de refuerzo y una resina compatible de unión para obtener unas características específicas y propiedades deseadas. Los componentes no se disuelven uno en otros y pueden ser identificados. Pueden ser fibrosos (constituidos por fibras en una matriz), particulados (constituidos por partículas en una matriz).

5. ¿Qué factores deben considerarse al seleccionar un material?Para la elección de un material se requiere el análisis detallado del uso al cual será destinado.1. Disponibilidad. No siempre se puede elegir la materia prima deseada siendo necesario adecuarse a la disponibilidad del material en el lugar y en el momento requerido.2. Costo. El cliente requiere la mejor calidad al menor costo, bajo una serie de pautas de fabricación. Ejemplo: La plata es el mejor conductor, pero el cobre es un buen conductor y es más barato.3. Facilidad de elaboración. Hay materiales que son más fáciles de transformar que otros. Ejemplo: El cobre tiene una mayor temperatura de fusión que el aluminio.4. Condiciones ambientales. Son importantes ya que ciertos materiales son cancerígenos, y están prohibidos por leyes. Ejemplo: Tapas de vino de plomo.5. Propiedades mecánicas. Resistencia a la tracción, dureza, resiliencia.6. Propiedades químicas. Resistencia a la corrosión.7. Temperatura de trabajo y medio (corrosivo)

6. Describa las condiciones de estado metálico. Explique brevementeLos átomos provienen de elementos electropositivos.Los iones, al estado sólido, se disponen ordenadamente según un modelo geométrico y a una distancia mutua característica (parámetro de red).Los átomos están ionizados.Los electrones producto de la ionización permanecen libres dentro de la estructura (sin formar parte de una estructura electrónica).

7. Indique los modelos de estructura cristalina presentes en los metales. CaracterísticasEstructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo: hay un equivalente de dos átomos por celdilla unidad. Un átomo completo está ubicado en el centro de la celdilla unidad. Un octavo de una esfera está colocado en cada vértice de la celdilla, constituyéndose así el equivalente a otro átomo.Estructura cristalina cúbica centrada en las caras: en esta celdilla unitaria hay un punto reticular en cada vértice del cubo y uno en el centro de cada cara. La celdilla unidad del cúbico centrado en las caras tiene un equivalente a cuatro átomos por celdilla unidad. Los ocho octavos de los vértices de la celdilla cuentan como un entero y los seis medios átomos de las caras del cubo cuentan por tres átomos más. Muchos metales tales como aluminio, cobre, plomo, níquel y hierro a elevadas temperaturas cristalizan en la estructura cristalina cúbica centrada en las caras.Estructura cristalina hexagonal compacta: la celdilla unidad de la estructura cristalina hexagonal compacta tiene un equivalente de seis átomos por celdilla unidad. La relación entre la altura c del prisma hexagonal y el lado a de su base se llama relación c/a. La relación c/a ideal formada por esferas uniformes empaquetadas tan juntas como sea posible es 1,633.

8. Justifique la estabilidad de la estructura de los metalesLos iones, al estado sólido, se disponen ordenadamente según un modelo geométrico, y a una distancia mutua característica, ya que forman una estructura. Dentro de la estructura los iones se repelen entre sí, obligando a los iones interiores a permanecer estables en su posición. Los electrones producto de la ionización, permanecen libres dentro de la estructura y se encuentran en constante movimiento de atracción hacia las cargas positivas y de repulsión de las cargas negativas. Los iones, particularmente los de la capa exterior, son retenidos por la nube de electrones que los rodean estabilizando la estructura.

9. Origen de la resistencia mecánica de los materiales metálicosEl origen de la resistencia mecánica de los materiales metálicos está en el tipo de unión característica de los metales en estado puro o en aleaciones: el enlace metálico. En este tipo de unión no ocurre transferencia de electrones por la baja electronegatividad de los metales. Los átomos se encuentran tan juntos que los electrones no están asociados a un átomo en particular sino que son atraídos por los núcleos de los átomos vecinos. Los electrones constituyen una nube o gas electrónico, en la superficie metálica, que se desplaza por la estructura cristalina. Es un enlace muy fuerte entre átomos. Para romper este enlace hay que entregar mucha energía. Por eso el punto de fusión, resistencia mecánica y evaporación es elevado.

10. ¿Qué entiende por comportamiento elástico y plástico en los metales?Comportamiento elástico: se produce cuando luego de aplicarle una fuerza, el metal vuelve a sus dimensiones originales, se dice que el metal ha experimentado una deformación elástica. El número de deformaciones elásticas que un metal puede soportar es pequeño porque durante la deformación elástica los átomos son desplazados de su posición original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas posiciones fijas.Comportamiento plástico: se produce cuando luego de una deformación, el metal no recupera su forma original. Los átomos del metal son desplazados permanentemente de su posición original y toman nuevas posiciones.

11. Origen de la plasticidad y fragilidad en los metalesFragilidad: un material es frágil cuando sufre minima o nula deformación antes de alcanzar la rotura.Plasticidad: un material alcanzo el periodo plástico cuando al retirar o quitar las cargas que actúan sobre el, el material quedo con deformación permanente y por lo tanto no recupera sus dimensiones y forma original.Se origina según su:Estructura cristalinaModelo geométricoDistancia Interiónica (parámetro de red)Una mayor resistencia está dada por un menor parámetro de red. El material se rompe sin deformar, aumenta la resistencia y la fragilidad.Una menor resistencia está dada por un mayor parámetro de red. Los iones tienen más capacidad de desplazamiento, las capas pueden desplazarse por un espacio mayor, disminuyendo la resistencia.

12. ¿Qué entiende por ductilidad y fragilidad en los metales? Justifique ¿Cómo se evalúa?Ductilidad: un material es dúctil cuando alcanza gran deformación antes de llegar a la rotura. Se evalúa colocando la probeta para que sufra una deformación longitudinal en un ensayo de Tracción y se alargue hasta que se rompe. Buscando en el ensayo diferentes tipos de roturas según el material: estricción, rotura en un punto, etc.Fragilidad: un material es frágil cuando sufre mínima o nula deformación antes de la rotura. Su estructura es compacta.Los ensayos se realizan a probetas que presentan muescas o entallos. El motivo de la muesca es para generar una fisura normalizada.

13. ¿A qué se debe la conductividad térmica en los metales?Cuando una estructura se ve sometida a una fuente térmica, los iones y electrones modifican su estado de movimiento, intensificándose en la zona de mayor temperatura. Al aumentar el estado de movimiento de los iones, aumentan el volumen ocupado generándose una dilatación, y al aumentar su distancia interiónica disminuye su estabilidad, por lo que el metal se ablanda y puede ser moldeado con menor energía que si fuera en frío.Los electrones por su parte, aceleran su desplazamiento por lo cual se producen impactos disipándose calor hacia el exterior, y a medida que se continúa agregando calor los impactos se vuelven más intensos y frecuentes llegando a fundir el material. A medida que la nube electrónica se desplaza, el material aumenta su temperatura en otras zonas, transmitiendo el calor.

14. ¿A qué se debe la conductividad eléctrica de los metales?La conductividad depende del espacio interiónico, cuanto más espacio hay entre lo iones más conductor es el material. Entre los iones hay electrones libres y la electricidad es un flujo de electrones, por lo tanto los metales conducen la electricidad.

15. Resistencia eléctrica. Concepto. Relación con la temperaturaLa resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente.La variación de la temperatura produce una variación en la resistencia. En la mayoría de los metales aumenta su resistencia al aumentar la temperatura, por el contrario, en otros elementos, como el carbono o el germanio la resistencia disminuye.La resistencia eléctrica es la suma de dos términos: un componente térmico y uno residual. El componente térmico es consecuencia de las vibraciones de los iones positivos que aumentan con la temperatura y dispersan los electrones de conducción y reducen las trayectorias libres medias. Así, a medida que las temperaturas aumentan también aumentan las resistencias eléctricas de los metales. El componente residual es pequeño y puede ser debido a defectos estructurales como dislocaciones, límites de grano e impurezas atómicas que dispersan electrones.

16. ¿Por qué el aluminio puede sustituir al cobre en ciertos conductores eléctricos?El aluminio es un material con una resistividad mayor que la del cobre, pero sigue siendo buen conductor; es menos pesado y presenta un precio sustancialmente más bajo. Si los comparamos tendremos: - A igualdad de resistencia eléctrica, el cable de aluminio será de mayor tamaño, debido a que es peor conductor.- Aun con su mayor tamaño, el cable de aluminio será a igualdad de resistencia eléctrica, la mitad de pesado. Esto es una gran ventaja, tanto para el transporte como para su colocación en las altas torres metálicas.- También a igualdad de resistencia, el cable de aluminio será más económico que el cable de cobre.- Menor efecto corona por disponer de más diámetro el cable de aluminio.- Pero debido a su bajo poder a la tracción, el aluminio no puede tensarse, lo que lo imposibilita para ser utilizado como conductor en las líneas eléctricas.- es difícil de soldar ya que tiene afinidad con el oxígeno y presenta una capa de óxido de aluminio que es duro y refractario.

17. ¿Por qué los fenómenos de superconductividad se dan a bajas temperaturas?La superconductividad eléctrica se refiere a la circulación de la corriente eléctrica en un material sin encontrar resistencia. Esto implica que la energía eléctrica se aprovecha totalmente sin que haya pérdidas debido a la transformación en energía térmica (calor).La superconductividad eléctrica se manifiesta en temperaturas cercanas a 0 °K donde los electrones no encuentran resistencia alguna en su desplazamiento debido a la reducción del volumen de los iones, aumentando el espacio interiónico. A su vez, a bajas temperaturas se reducen las vibraciones de los iones, por lo que resulta más fácil la movilización de los electrones.

18. Deformación en frío. Definición. CaracterísticasLa deformación en frío se define como la deformación plástica que se lleva a cabo en una zona de temperatura y sobre un intervalo de tiempo tales que no se elimina el endurecimiento por deformación. A partir de esto, se puede endurecer el material,

mientras se le da forma; se obtienen excelentes tolerancias dimensionales; buena terminación superficial y requiere mayor potencia que en una deformación en caliente.

19. Deformación en caliente. Definición. CaracterísticasEl trabajo en caliente se define como la deformación plástica del material a una temperatura superior a la de recristalización. Los iones varían su posición, se dilatan, disminuye la distancia interiónica y la estructura se debilita, por lo que la intensidad de la solicitación será menor. A partir de esto, el material no se endurece por deformación, es decir, la cantidad de deformación plástica es ilimitada; el acabado superficial es deficiente, baja precisión dimensional, ya que el material se contrae durante el enfriamiento; mayor costo de operación; el material se homogeniza estructuralmente.

20. ¿Qué entiende por sobreenfriamiento en la solidificación de un metal real?El metal, al enfriarse desde el estado líquido, no comienza a liberar calor al llegar a la temperatura de solidificación sino que continúa enfriándose hasta un poco por debajo de ella. Este es el fenómeno de sobreenfriamiento. Sólo después de ello se forman los primeros núcleos de cristalización produciéndose la exotermia que eleva la temperatura hasta la de solidificación y la mantiene constante hasta terminada la cristalización. A partir de allí continúa perdiéndose calor hasta alcanzar la temperatura ambiente.

21. ¿Cómo se produce la solidificación dendrítica?Cuando se cuelan las aleaciones fundidas, se inicia la solidificación en las paredes del molde en el que están siendo enfriadas. La solidificación de la aleación no se da a una temperatura determinada sino que solidifica en un rango de temperaturas. Mientras la aleación se encuentra en este rango, tiene una forma pastosa que consiste en un sólido llamado dendrita y metal líquido. Las estructuras dendríticas tienen un desarrollo ramificado que irá aumentando al enfriarse el material.

Enfriamiento rápido: Estructuras dendríticas muy finas de ramificaciones muy pequeñas. Mejoran las propiedades mecánicas.

Enfriamiento lento: Fragilización del material ya que en su desarrollo chocan con otros frentes de crecimiento de otras estructuras.

22. ¿Qué son los rechupes y las sopladuras y cómo se originan?Rechupe: consiste en un vacío que se produce en la pieza en la zona que solidifica en último término y se debe a que los materiales se dilatan cuando su temperatura aumenta y se contraen cuando la temperatura desciende. Lo que ocurre es que las zonas que están en contacto con las paredes del molde, y que por lo tanto tienen mayor velocidad de enfriamiento, ya que su capacidad de disipación del calor es mayor, a medida que solidifica pueden cubrir el volumen faltante originado por la contracción alimentándose de las zonas que todavía están líquidas. En cambio, la zona que solidifica último carece de otro líquido que la alimente para compensar su contracción, por lo tanto, en esa zona queda un vacío.Sopladura: Oclusión de gas que no puede ser eliminado del molde y que queda retenida en la pieza. El gas tiene gran difusión, se mete en el molde y quedan esferas donde el material no pudo entrar. Las sopladuras tienen forma esférica, y donde está la sopladura hay mucha presión.

23. ¿Cómo se desarrolla la macroestructura de una pieza fundida durante la solidificación?La solidificación de metales y aleaciones es un importante proceso industrial ya que la mayoría de los metales se funden para moldearlos hasta una forma acabada o semiacabada. En general, la solidificación de un metal o aleación puede dividirse en las siguientes etapas:1. Formación de núcleos estables en el fundido (nucleación).2. Crecimiento del núcleo hasta dar origen a cristales.3. La formación de granos y estructura granular.El aspecto que cada grano adquiere después de la solidificación del metal depende de varios factores, de entre los que son importantes los gradientes térmicos. Los granos grandes tienen tendencia a la fragilización, se producen a bajas velocidades de enfriamiento. Los granos chicos mejoran el comportamiento resistente y se producen a altas velocidades de enfriamiento.

24. ¿Cómo se origina el borde de grano? Implicancias en las propiedades mecánicasEl límite de grano es la zona de encuentro de los frentes de crecimiento de los cristales, al crecer los cristales de una forma imperfecta. La zona de encuentro no es regular y es una zona muy débil. Al aplicarse una fuerza mecánica, esta actuará en todo el sólido, pero las zonas de mayor distancia interiónica serán más débiles. En estas zonas se favorece la corrosión y es donde se depositarán gran parte de las impurezas.

25. ¿Qué es un material monocristalino y policristalino? ComportamientosUn material monocristalino o cristal simple es un material formado por un solo cristal que luego crece y forma un cubo. Se hace en condiciones de laboratorio. El cubo crece en iguales direcciones. Constituídos por un sólo tipo de red cristalina. Son sistemas homogéneos de grano único. Sin discontinuidades. Alta resistencia y baja capacidad de deformación.Los materiales policristalinos están formados por dos o más cristales que crecen en distintas direcciones. Cuando en el crecimiento chocan se produce el borde de grano. Tienen más de un tipo de ordenamiento o estructura cristalina. Cada una de esas estructuras se llama granos. Estos se van ordenando en forma regular. Durante la solidificación hay competencia entre los cristales para ocupar el mayor espacio posible.

26. Defectos cristalinos. Breve descripción de cada unoDefectos cristalinos: son inevitables, no se puede elegir el tipo de defecto, son incontrolables.- vacancia: es un hueco en la red creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse durante la solidificación, por perturbaciones locales durante el crecimiento de los cristales o por un reordenamiento de un cristal ya formado.- dislocación: es un defecto que da lugar a una distorsión de la red centrada en torno a una línea. Queda un punto de tensión.- macla o plano de clivaje: se produce un giro de sus elementos alrededor del eje de macla en 60º, 90º, 120º ó 180º. Presenta zonas de debilidad pero no hay límite de grano, hay continuidad en la dirección.- estructura mosaico: es un defecto cristalino que surge de la deformación plástica

27. ¿Por qué la resistencia mecánica de un monocristal puro sin defectos, es muy superior a la de un material policristalino?La razón de por qué es más fácil deformar materiales policristalinos, es que los defectos lo que generan es que la estructura se vaya deformando en distintas etapas. El movimiento de las dislocaciones facilita la deformación plástica, también las vacancias y el maclado.

28. ¿Qué entiende por corrosión intercristalina?La corrosión intercristalina es un deterioro del material que se produce cuando entra aire en el límite de grano, zona débil, y se oxida. La capa de óxido se cae y el material pierde sección. Puede controlarse a través de tratamientos térmicos o elementos de aleación.

29. ¿Qué entiende por solución sólida? Tipos de solución sólida. Breve explicación de cada unaUna solución sólida es la clase más sencilla de aleación. El solvente o base le da la estructura a la solución y el soluto o aleante se incorpora. La aleación siempre proviene de un líquido. Se funden los elementos que la forman, se mezclan y se solidifica. Durante la solidificación el aleante se va incorporando a la estructura, ya sea mediante sustitución o inserción. Soluciones sólidas sustitucionales: en soluciones sólidas formadas por dos elementos, los átomos de soluto pueden sustituir a átomos de disolvente en las posiciones de la red cristalina. La estructura cristalina del elemento disolvente permanece inalterada. Sin embargo, la red puede distorsionarse por la presencia de los átomos de soluto, especialmente si hay una diferencia significativa entre los diámetros atómicos de los átomos del soluto y del disolvente. Si los átomos de uno y de otro tienen la misma estructura cristalina se favorece la solubilidad sólida. La diferencia de electronegatividad de ambos átomos no puede ser muy grande.Soluciones sólidas intersticiales (inserción): los átomos de soluto se sitúan en los espacios que hay entre los átomos de disolvente. Estos espacios se denominan intersticios. Se pueden formar este tipo de soluciones sólidas cuando un átomo es mayor que otro. Ejemplos de átomos que pueden formar soluciones sólidas intersticiales debido a su pequeño tamaño son hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno.

30. Dibuje completo un diagrama de equilibrio de solubilidad total en estado líquido y sólidoEs un sistema formado por dos elementos, los cuales forman una solución sólida en cualquier proporción, tanto en estado líquido como sólido.

31. Concepto de difusión. FundamentoLa difusión es la capacidad de los iones de moverse dentro de la estructura para un objetivo determinado.La movilidad de los átomos requiere dos condiciones:- Existencia de un lugar vacío- Átomos tengan la suficiente energía para desplazarse en la red.La difusión genera cambios muy importantes en la estructura cristalina de los metales ya que variarán las propiedades mecánicas.Existen dos mecanismos de difusión:- Difusión por vacantes: Requiere vacantes, producto de imperfecciones y defectos en la red cristalina. - Difusión intersticial: Difusión de partículas desde una posición intersticial a otra.

32. Dibuje completo un diagrama de equilibrio de solubilidad total en estado líquido e insolubilidad total en estado sólido. Fases, líneas y puntos característicosEstos sistemas están formados por dos elementos que forman una solución sólida, aunque cada uno solidifica por separado.

33. ¿Cuál es la condición microscópica de las fases en un sistema binario de insolubilidad?Se parte de la condición de solubilidad total pero los elementos solidifican por separado. Por eso, los granos que se forman son distintos, cada uno de los elementos forma una fase distinta y así se lo observa en el microscopio.

34. Concepto de eutéctico. CaracterísticasEs un punto en el cual coexisten íntimamente cristales de distintas fases en equilibrio. Tiene una temperatura de solidificación dada por los elementos que lo forman. En el estado sólido, marca el paso de solubilidad total a insolubilidad.1-No tiene intervalo de solidificación. Solidifica igual que un metal puro.2-La temperatura de fusión de la aleación eutéctica es la más baja y es una sola.3-El eutéctico tiene una estructura globular.4-Hay una sola composición que corresponde al eutéctico.5-El eutéctico en el microscopio se observa como un microconstituyente bifásico. El grano de eutéctico está formado por dos fases. 6-Hay tres fases en equilibrio líquido.8-Es un punto invariante, si se mueve pierde una fase.

35. Concepto de eutectoide. CaracterísticasEs el punto más bajo en el que es estable la austenita. También se puede definir como el punto en el que se pasa de un constituyente a otro. Por ejemplo para los aceros esta transformación da lugar a 727°C. La austenita se transforma en cementita (Fe3C) y en ferrita. El compuesto laminar obtenido se nombra “perlita".

36. Defina las curvas Liquidus, Solidus y SolvusCurva Liquidus: esta representada por una linea en un diagrama de fases que separa una fase líquida de una region que contiene una fase formada por liquido+sólido.Curva Solidus: esta representada por una linea en un diagrama de fases que separa una fase solida de una region que contiene una fase formada por liquido+sólido.Curva Solvus: indica las temperaturas para las cuales una disolución sólida (α) de A y B deja de ser soluble para transformarse en sustancia pura (A ó B).

37. Dibuje completo de un diagrama de equilibrio de solubilidad total en estado líquido y solubilidad parcial en estado sólido. Fases, líneas y puntos característicos

38. Estados alotrópicos del Hierro. Componentes que se formanLa alotropía es la propiedad de un metal de presentar distintas estructuras manteniendo la disposición de ese metal. El hierro presenta cuatro estados alotrópicos. El punto de fusión del hierro es 1535°C.A4: Ferrita deltaA3: AustenitaA2 (beta) y A1 (alfa): Ferrita

Temperatura Estructura Solubilidad máx. de C MagnetismoA4 1400°C cc 0,08% a 1425°C No magnéticoA3 900°C ccc 1,67% a 1150°C No magnéticoA2 790°C cc 0,02% a 790°C Magn. difusoA1 400/740°C cc 0,02% a 790°C Magn. difuso Magnético

39. Dibuje el Diagrama de equilibrio Fe-C. Indique los puntos correspondientes al peritéctico, eutéctico, eutectoide, las temperaturas y los porcentajes de Carbono correspondientes a los mismos y las fases presentes en cada zona

40. ¿Cuáles son los microconstituyentes monofásicos que aparecen en los aceros? Defina cada uno Ferrita: es la solución de Carbono en Hierro alfa. Su estructura es cúbico centrada en el cuerpo, tiene magnetismo difuso y su solubilidad máxima de Carbono es 0,02% a 790°C. Su densidad iónica es 2. Es un material blando y dúctil por su bajo contenido de Carbono. No endurece por deformación plástica ni por tratamiento térmico.Propiedades mecánicasvalor de rotura: 30 kg/mm cuadradovalor de fluencia: 18 kg/mm cuadradoalargamiento: 25% mín.dureza Brinell: 80Austenita: es una solución de Carbono en Hierro gama. Su estructura es cúbico centrada en las caras, no magnético. Es un componente de alta temperatura. Su densidad iónica

es 4. Tiene propiedades mecánicas mayores que la Ferrita, ya que su estructura es más compleja y tiene mayor contenido de Carbono. Tiene mayor resistencia y dureza que la Ferrita y más capacidad de solubilizar C. Cuando se deforma plásticamente se va generando más endurecimiento y resistencia. Cementita: es un compuesto intermetálico, compuesto químico (CFe3). Su porcentaje de contenido de Carbono es 6,67%. La Cementita es extremadamente dura porque presenta la formación de carburo. Aparece con enfriamiento rápido para que se forme un compuesto, sino el Carbono comienza a hacer estructura. Aparece frecuentemente en la superficie, ya que se produce por enfriamiento rápido.

41. ¿Cuáles son los microconstituyentes bifásicos que aparecen en los aceros y en las fundiciones de hierro? Defina cada unoPerlita: microconstituyente polifásico formada por láminas de Ferrita y Cementita. Su composición de Carbono es aproximadamente 0,88%. La finura de las láminas y la separación entre ellas depende de la velocidad de enfriamiento e influye sobre las características mecánicas.Propiedades mecánicasvalor de rotura: 80 kg/mm cuadradovalor de fluencia: 48 kg/mm cuadradoalargamiento: 10% a 12%dureza Brinell: 200Ledeburita: es un microconstituyente polifásico donde en su primer tramo hay Austenita y Cementita. Hay un problema de uso por la presencia de Cementita, ya que es demasiado dura. El Carbono no puede formar parte del compuesto, por lo tanto solidifica como Carbono segregado (Ledeburita primaria). En el segundo tramo, el compuesto está formado por Perlita y Cementita (Ledeburita secundaria o transformada).

42. Descripción de componentes del sistema Fe-Fe3C metaestableFerrita: es la solución de Carbono en Hierro alfa. Su estructura es cúbico centrada en el cuerpo, tiene magnetismo difuso y su solubilidad máxima de Carbono es 0,02% a 790°C. Su densidad iónica es 2. Es un material blando y dúctil por su bajo contenido de Carbono. No endurece por deformación plástica ni por tratamiento técnico.Propiedades mecánicasvalor de rotura: 30 kg/mm cuadradovalor de fluencia: 18 kg/mm cuadradoalargamiento: 25% mín.dureza Brinell: 80Austenita: es una solución de Carbono en Hierro gama. Su estructura es cúbico centrada en las caras, no magnético. Es un componente de alta temperatura. Su densidad iónica es 4. Tiene propiedades mecánicas mayores que la Ferrita, ya que su estructura es más compleja y tiene mayor contenido de Carbono. Tiene mayor resistencia y dureza que la Ferrita y más capacidad de solubilizar C. Cuando se deforma plásticamente se va generando más endurecimiento y resistencia. Cementita: es un compuesto intermetálico, compuesto químico (CFe3). Su porcentaje de contenido de Carbono es 6,67%. La Cementita es extremadamente dura porque presenta la formación de carburo. Aparece con enfriamiento rápido para que se forme un compuesto, sino el Carbono comienza a hacer estructura. Aparece frecuentemente en la superficie, ya que se produce por enfriamiento rápido.

Perlita: microconstituyente polifásico formada por láminas de Ferrita y Cementita. Su composición de Carbono es aproximadamente 0,88%. La finura de las láminas y la separación entre ellas depende de la velocidad de enfriamiento e influye sobre las características mecánicas.Propiedades mecánicasvalor de rotura: 80 kg/mm cuadradovalor de fluencia: 48 kg/mm cuadradoalargamiento: 10% a 12%dureza Brinell: 200Ledeburita: es un microconstituyente polifásico donde en su primer tramo hay Austenita y Cementita. Hay un problema de uso por la presencia de Cementita, ya que es demasiado dura. El Carbono no puede formar parte del compuesto, por lo tanto solidifica como Carbono segregado (Ledeburita primaria). En el segundo tramo, el compuesto está formado por Perlita y Cementita (Ledeburita secundaria o transformada).

43. Definición de Martensita. CaracterísticasLa martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro alfa. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. Es el constituyente más duro después de la cementita.Es un componente típico de los templados. Los templados se encuentran en tensión y para eliminar esa tensión se debe realizar un revenido. Sus propiedades varían en su composición, aumentando su dureza, resistencia y fragilidad con el contenido de Carbono.Luego del revenido, se incrementa la ductilidad y tenacidad de la austenita y las tensiones internas se reducen.

44. ¿Para qué se utilizan los Diagramas TTT y cómo se obtienen?Se denomina diagrama TTT (temperatura-transformación-tiempo) o curva de la S al diagrama que relaciona el tiempo y la temperatura requeridos para una transformación isotérmica.Se necesita saber cuánto tiempo requerirá para empezar a transformarse, cuánto tiempo precisará para estar completamente trasformada y cuál será la naturaleza del producto de esta transformación. Se elaboran con el porcentaje de transformación frente al logaritmo de las medidas de tiempo.En los diagramas distinguimos tres zonas:- La de la izquierda de las curvas, donde la Austenita todavía no ha comenzado a transformarse.- La comprendida entre las dos curvas, donde la Austenita está en periodo de transformación.- La de la derecha, donde la Austenita se encuentra completamente transformada.

45. ¿Qué influencia tienen los elementos de aleación en las curvas TTT? ¿Hacia dónde se desplazan?Cuando se incorporan elementos de aleación en las curvas TTT el material disminuirá sus puntos críticos, de manera que contará con mayor tiempo de enfriamiento. La Austenita aumenta su campo y las curvas S se corren hacia a derecha.

46. Describa brevemente las características de la transformación martensíticaLa transformación martensítica se produce a velocidades muy altas ya que se baja violentamente la temperatura. Cambia su estructura de cúbica centrada en el cuerpo a cúbico centrada en las caras. Es continua (tiene temperatura de comienzo y fin). Se produce a baja temperatura, dado que en esas temperaturas no hay difusión. Si hubiera difusión se formarían las fases ferrita y cementita.

47. Describa y grafique cómo se realiza un Recocido de Regeneración (austenización total) en Aceros Hipoeutectoides y qué objetivos persigueEl recocido se efectúa en la fase austenítica para los aceros hipoeutectoides y eutectoides, calentándolos por encima de la temperatura crítica.El principal objetivo de los Recocidos (en general) es el ablandamiento del acero; regenerando total o parcialmente la estructura, obteniéndose fases más estables según diagrama Fe-Fe3C y eliminando tensiones.Sus propósitos en general son:-Eliminación de tensiones internas producidas durante algún tratamiento previo.-Ablandamiento para el logro de determinadas condiciones mecánicas.-Ablandamiento para su mejor mecanización.-Disminución del tamaño de grano en materiales deformados en frío.-Obtención de una determinada microestructura.

48. Describa y grafique cómo se realiza un Recocido de Austenización Incompleta en Aceros Hipereutectoides y qué objetivos persiguePara los aceros hipereutectoides no es conveniente austenizar totalmente. La temperatura de tratamiento está comprendida entre la temperatura crítica superior y la inferior a los efectos de evitar fragilidad en un calentamiento excesivo. La Cementita no llega a disolverse totalmente.El calentamiento debe ser:

- lo más uniforme posible- llegar necesariamente al núcleo de la pieza- no sobrepasar cierta velocidad de enfriamiento para evitar grandes tensiones

El enfriamiento es lento en horno obteniéndose una estructura con Perlita gruesa.Los objetivos son los mismos que en regeneración total.

49. Describa y grafique los Recocidos SubcríticosSe realiza a temperatura por debajo de la temperatura crítica inferior, su uso es frecuente para ablandar materiales endurecidos por el trabajo en frío en chapas y alambres, y por estampado, laminado.El recocido subcrítico de ablandamiento, produce la recristalización y la consiguiente desaparición de tensiones y acritud. Afecta a la ferrita y en los aceros de más de 0,4% de C aparece como granos uniformes en contraste con la perlita deformada. En este caso se conoce al recocido como Subcrítico de ablandamiento.En el caso de los aceros de baja aleación el fin perseguido es disminuir la acritud (endurecimiento por deformación). Se lo denomina Recocido subcrítico contra acritud. Es útil para aceros con menos de 0,4 % de carbono. En general el enfriamiento

es al aire.

50. Describa cómo se realiza un Normalizado y qué objetivos persigueConsiste en austenizar totalmente el acero, calentando a temperaturas superiores a la temperatura crítica superior y luego enfriarlo al aire. Se intenta obtener una estructura Ferrita-Perlita y perlita laminar fina. Se realiza para restaurar la condición normal de

trabajo.

Revenido: El tratamiento de revenido consiste en calentar el acero después de normalizado o templado, a una temperatura inferior al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones.

51. Templabilidad. Concepto. EvaluaciónLa templabilidad es la aptitud de un acero de obtener la misma dureza luego de un tratamiento de templado en la superficie y en el interior. Se verifica mediante ensayos:- Método Grossmann o de diámetro crítico: consiste en templar y enfriar sumergiendo en agua las barras cilíndricas de diferentes diámetros. Enseguida se pulirán y se medirá la dureza en función de la distancia al centro. Si el diámetro interior crece más que el

crítico, es muy pequeño el diámetro de Martensita. Cuando la dureza baja a cierto valor crítico en el centro de la muestra, se define como el diámetro crítico para el cual la aleación puede ser templada. Es un método visual y esto trae una desventaja que es que el resultado es subjetivo, depende de quien lo esté realizando.- Método Jominy: para realizar este ensayo se necesita construir una probeta cilíndrica normalizada de diámetro: 1 pulgada y longitud: 4 pulgadas. El ensayo consiste en enfriar la probeta y obtener finalmente una curva de durezas que corresponde a las sucesivas velocidades de enfriamiento logradas a lo largo de la probeta. Se enfría mojando con agua la cara inferior de la probeta para que se vaya enfriando progresivamente.

52. ¿Qué entiende por Severidad de Temple y de qué depende? Dé 2 ejemplos de medios de temple y su severidad aproximadaSe llama severidad de temple a la capacidad del medio de enfriamiento para absorber la mayor cantidad de calor en el menor tiempo posible.+ agua en movimiento agua en reposo (H=1) aceites (más viscoso, menos absorción de calor) sales- metales fundidos

53. ¿Qué es la velocidad crítica de temple y de qué depende?La velocidad crítica de temple es la mínima velocidad de enfriamiento que permite obtener una estructura 100% martensítica, estructura conocida como de temple perfecto. Depende del medio de enfriamiento, el agua para templar es un gran medio pero tiene algunos defectos: se vaporiza rápidamente en la zona en contacto con la pieza a templar, y generando una zona de suspensión de aire que actúa como aislante e impide la posibilidad de continuar un enfriamiento; y además el poder refrigerante del agua se reduce al aumentar la temperatura.También depende de si el acero es aleado. Algunos aceros de alta aleación, se templan mediante el enfriamiento al aire. Salvo excepciones, casi todos los aleantes hacen decrecer la velocidad crítica de temple.En conclusión, la velocidad de enfriamiento debe tener un límite inferior (la velocidad crítica de temple) y un límite superior que es el que está marcado en el punto en el cual las grandes tensiones estructurales generadas por el temple hacen aparecer grietas.Depende del tamaño y forma de la pieza y de la capacidad del medio.

54. Describa y grafique cómo se realiza el Martempering. Ventajas de realizar este tratamiento térmicoEl Martempering, también llamado temple escalonado. Alcanzada la temperatura de austenización correspondiente al temple, se aplica una primera etapa de enfriamiento hasta una temperatura por encima de la temperatura martensítica superior, a una velocidad mayor a la velocidad crítica de temple que corresponde al acero.Este enfriamiento se efectúa en un baño de sales fundidas. Se mantiene a esta temperatura durante un cierto tiempo hasta lograr que toda la pieza tenga la misma temperatura.

Alcanzada la homogeneidad térmica enfriamos al aire y obtendremos una estructura de Martensita con no mucho menos tensiones y menos exposición a la deformación.

55. Describa y grafique como se realiza el Austempering. Ventajas de realizar este tratamiento térmicoEl Austempering es un tratamiento de endurecimiento por el cual obtenemos una microestructura bainítica a partir de la transformación isotérmica de la Austenita.1) Calentar el acero hasta llevarlo al estado de austenización completa.2)Enfriamiento en baño de sales fundidas a una temperatura que oscila entre los 250 y 400°C.3)Retiro de la pieza del baño de sales con posterior enfriamiento al aire.La razón de la existencia del austempering es que la Bainita obtenida tiene similar dureza y resistencia a la Martensita que se podría obtener en el mismo acero con tratamiento de temple y revenido; pero en un alargamiento superior. Además, la pieza queda con el austempering con menos tensiones y menos deformaciones.

56. ¿Qué diferencias existen entre un tratamiento de Austempering y un tratamiento de Martempering? Haga un esquema comparándolos

Austempering MartemperingEnfriamiento en baño de sales fundidas a una temperatura superior a Ms, seguido por un mantenimiento a temperatura constante hasta lograr la total transformación de la Austenita en Bainita.

Enfriamiento en baño de sales fundidas a una temperatura superior a Ms, se mantiene esta temperatura hasta lograr la homogeneidad térmica, teniendo cuidado de que la Austenita no se convierta en Bainita.

Obtenida la Bainita se enfría al aire. Obtenida la homogeneización térmica, se enfría al aire y se obtiene la estructura Martensitica.

Es isotérmico ya que en el mantenimiento a temperatura constante, hay transformación de fase.

No es isotérmico ya que en el mantenimiento a temperatura constante, no hay transformación de fase.

57. Definición de tratamiento termoquímicoProcesos que involucran tratamientos térmicos en los que además de aplicar un ciclo térmico controlado, se modifica la composición química de la superficie de una pieza, con el objetivo de aumentar dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la fatiga, y en algunos casos la resistencia a la corrosión. Las mejoras mencionadas se logran por medio del ingreso y difusión de ciertos elementos endurecedores como el carbono y el nitrógeno. El núcleo de la pieza queda con una resistencia y dureza sensiblemente inferior a la de la superficie tratada, pero a su vez presenta mayor tenacidad.

58. Cementación. Descripción. CaracterísticasEs un tratamiento por el cual se introduce carbono a un acero con el fin de aumentar su contenido y por consecuencia aumentar su dureza. Los aceros para cementación no deben tener más del 0,3% de Carbono. La introducción se inicia por la superficie y en función del tiempo se aumenta el espesor de la capa. Se realiza a altas temperaturas. Luego de introducido del carbono se realiza un templado y revenido para obtener la dureza requerida. Este proceso se puede volver a realizar hasta obtener la dureza requerida.

59. Nitruración. Descripción. CaracterísticasEs un tratamiento químico que consiste en incorporar nitrógeno en un acero, se incorpora nitruro. Se realiza entre los 400 y 500 °C. Se separa NH3. El nitrógeno reacciona con un metal y forma nitruro. N+X. Su desventaja es que al ser una reacción química, no es reversible. Si no se obtiene lo deseado se debe utilizar otra pieza y realizar todo el proceso de nuevo.

60. Carbonitruración. Descripción. CaracterísticasSe combinan dos tratamientos. Primero se realiza una nitruración suave. Luego, se realiza una cementación para llegar al resultado final. Su principal desventaja es que en este proceso se forma CN (cianuro), el cual es un tóxico.Se entiende por carbonitruración, el tratamiento termoquímico en el que se promueve el enriquecimiento superficial simultáneo con carbono y nitrógeno en piezas de acero, con el objetivo de obtener superficies extremadamente duras y un núcleo tenaz, sumado a otras propiedades mecánicas como resistencia a la fatiga, resistencia al desgaste y resistencia a la torsión.

La carbonitruración en baño de sal es un tratamiento que se encuadra entre la nitruración y la cementación. Por esta razón la temperatura de la carbonitruración se sitúa entre las temperaturas de estos dos procesos.

61. Breve explicación de la secuencia del mineral del yacimiento a la pieza terminadaDepósito: el Hierro no se encuentra libre en la naturaleza. Se encuentra en la corteza terrestre como mineral + ganga = MENA. Ley Metálica del Hierro es mín. 50%.Mineral: hematita, limonita, magnetita, siderita, pirita, laterita e ilmenita.Ganga: sílice, calcita, magnesita.

Tratamiento premetalúrgico: su objetivo es aumentar la Ley Metálica por extracción de la ganga o por tratamientos químicos. Ley Metálica mín. 80%. El objetivo es obtener un óxido del material.

- Acondicionamiento- Enriquecimiento- Aglomeración

Reducción: elimina el óxido. Ley Metálica mín. 90%.- Horno alto: da un producto líquido de 2 a 4% de C (arrabio)- Reducción directa: da un producto sólido que contiene entre 0,5 y 0,9% de C.

(Hierro esponja)

Aceración: se transforma el material metálico en aleación. Se obtiene acero líquido.- Conversión: Inyección de aire (Bessemer, Thomas) Inyección de oxígeno (LD, LD AC, Kaldo, Rotor)- Solera: Abierta (Siemens Martin) Horno eléctrico (Arco, Inducción)

Colada: verter el material líquido y solidificarlo.- Lingotera: lingote- Colada continua: semi producto

Deformación plástica:- Desbaste: semi producto- Laminación: producto final

Producto final: - Plano: chapa, tira, fleje.- No plano: barras con perfil redondo, cuadrado, poliédrico, producto rectangular.

Tratamientos premetalúrgicos: aumentan el valor de la Ley Metálica por extracción de la ganga o por tratamientos químicos. El objetivo es obtener un óxido del material. Ley Metálica 80% mín.- Acondicionamiento: preparar el material para producir los cambios. - Trituración:

de mandíbulas: es una máquina con 2 placas, una fija y otra móvil

rotatoria - Molienda: molino de bolas: es un tambor inclinado, golpean unas partículas con otras.

molino de martillos: tiene un eje sobre el que se coloca discos, en ejes secundarios cuelgan los martillos. Gira a alta velocidad.

- Cribado: separa los materiales de acuerdo a su tamaño de partícula individual- Enriquecimiento: - mecánico:

- separación hidrodinámica: se basa en la diferencia de densidad. Las partículas tienen el mismo tamaño pero la ganga es más liviana - flotación: fenómeno de adsorción. Manifiesta la diferencia de comportamiento de un sólido y un líquido. - separación magnética: se basa en el comportamiento del material. Se utiliza un electroimán que atrae al material magnético - térmico: - calcinación: para los materiales con “carbonato”. Es un proceso endotérmico (recibe calor). Se hace en un horno rotativo. - tostación: para los materiales con “sulfuro”. Es un proceso exotérmico (disipa calor). Se hace en un horno de soleras múltiples.

- Aglomeración: - Briquetiado: se ponen las partículas en un molde y se las prensa. Se le coloca un aglomerante: brea. Queda como sólido.

- Sinterizado: es una transformación de metales pulverulentos en un sólido. - Pelletización: se aglomeran las partículas mezclando el mineral con un barro que proviene del uso de la arcilla (Bentonita). Aumenta el volumen. El material queda formando pellets.

62. Concepto de reducción del mineral de hierro. EcuacionesDe los procesos realizados se obtuvieron óxidos, que ahora se busca reducir para elevar la ley metálica.El concepto es el mismo que en química, reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación.Alto Horno:3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2

FeO + CO → Fe + CO2

Reducción directa:CH4 + CO2 2CO + 4HCH4 + H2O CO + 6H

63. Describa las operaciones de la ruta de fabricación: Alto Horno y Convertidor al Oxígeno. Materias primas y productos en cada etapaHorno alto, arrabio, convertidor, acero líquido, colada continua, semiproducto, calentamiento, laminación, producto final, aceros comunes.

Horno alto (a contracorriente): es un horno especial en el que tienen lugar la fusión de los minerales de hierro y la transformación química en un metal rico en hierro llamado arrabio.

Carga:- Carga metálica- Combustible: que generalmente es carbón de coque. Proviene de la destilación

del carbón.- Comburente: aire- Fundente: el fundente se combina químicamente con la ganga para formar

escoria, por eso deben tener distinta naturaleza.

Estas reacciones ocurren en el Vientre etalajes:3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2

FeO + CO → Fe + CO2

Corriente descendente: 500 kg. de Coke por cada tonelada de arrabio.El Coke es carburado en el crisol.Coke: 70% de C, 15% de cenizas, 13% de materiales volátiles y 2% de S.

Corriente ascendente: ingresan 2 m3 de aire por tonelada de arrabio por minuto y 20 gr/m3 de polvo.Secuencia para separar el gas del polvo:- Separación en seco o gravitatorio- Separación por vía húmeda- Separador electrostáticoC + O2 CO2 + CALORCO2 + C 2COFenOm + CO FexOy + CO2

Análisis básico del arrabio: 2 a 4% de C, 0,5 a 3% de Si, 0,5 a 1,5% de Mn, 0,5 a 2% de P y 0,5% de S como máximo.Básico: en el arrabio viene dado por la presencia de P. Es básico cuando hay máximo contenido de P y mínimo de Si.Ácido: en el arrabio viene dado por la presencia de Si. Es ácido cuando hay máximo contenido de Si y mínimo de P.

La función del alto horno es : 1- Reducir los minerales de hierro, extraer oxígeno de óxidos.2-Separar la ganga. Se queda con la Mena (óxido de hierro). La ganga se fusiona y forma escoria. Para que la escoria cumpla determinados requisitos se agregan fundentes.

Descripcion del proceso:

Materiales ingresan por arriba del alto horno Aire caliente entra por abajo: Se agrega Oxígeno para aumentar la oxidación Aire caliente se combina con el coque Se forma CO2 se combina con el coque → CO Entre 300° y 800° → reducción indirecta A los 2000°C → reducción directa → Hierro Carburación → se agrega C → baja la temperatura de fusión

Sangrado del horno de 3 a 4hs Se agregan también: Silicio, Manganeso, Fósforo y Azufre

Convertidor al oxígenoIngresa el arrabio líquido y a través de este se realizan las acciones de aceración.La energía que se usa sale del mismo proceso, sale de las reacciones químicas exotérmicas (de oxidación), que se producen durante el proceso:-En el convertidor LD, por la lanza de cobre electrolítico refrigerado por agua se sopla oxígeno a alta presión que queda disuelto en el baño. El oxígeno oxida todos los materiales que están en exceso. El O2, entonces sirve para eliminar impurezas en exceso. El problema en este proceso es la reacción básica, ya que necesita constantemente OCa y este se agota rápidamente, entonces se debería parar el proceso y agregarlo.P2O5 + Oca P2O5 3OCa-En el convertidor LD-AC: se soluciona el problema del OCa ya que este se inyecta continuamente por otro tuboEl producto es acero común al carbono.

64. ¿Qué funciones cumple el coque dentro del Alto Horno? Breve descripción de cada una- Combustible: proporciona el calor necesario para que el mineral se funda y forme el arrabio y la escoria. Hace combustión.- Carburante: baja la temperatura de fusión a la aleación. Entrega C.- Porosidad: para dejar pasar los gases a través de él. Así también tiene mayor superficie de contacto y se producen reacciones más rápidas. - Sostén de carga: el peso de la columna de carga está sostenida por la estructura de coque que se forma espontáneamente. Para que esto suceda el coque tiene que tener cierta resistencia mecánica.

65. Análisis químico genérico del arrabioEl arrabio puede ser básico o ácido según la proporción de silicio y fósforo en ganga. El fundente tiene que ser de naturaleza ácida, cuando es básica la ganga del mineral y si ésta es ácida el fundente debe de ser básico. Como fundente básico se utiliza caliza, y como fundente ácido el silicio.Análisis básico del arrabio: 2 a 4% de C, 0,5 a 3% de Si, 0,5 a 1,5% de Mn, 0,5 a 2% de P y 0,5% de S como máximo.Básico: en el arrabio viene dado por la presencia de P. Es básico cuando hay máximo contenido de P y mínimo de Si.Ácido: en el arrabio viene dado por la presencia de Si. Es ácido cuando hay máximo contenido de Si y mínimo de P.

66. Describa las operaciones de la ruta de fabricación: Reducción Directa y Horno Eléctrico. Materias primas y productos en cada etapaReducción directa, Hierro esponja, horno eléctrico, acero líquido, lingotera, lingote, calentamiento, desbaste, semiproducto, calentamiento, laminación, producto final, aceros aleados.

Reducción directa

Es un proceso para la obtención del acero, sin la utilización del horno alto. No se produce fusión. La materia prima es mineral y se obtiene el hierro esponja que es sólido, poroso y tiene de 0.5 a 0.9% de C; se obtiene por el siguiente método.MidrexEs un horno de cubo que realiza un proceso de reducción directa y trabaja a contra corriente. Tiene la característica de no pasar por el estado líquido el material.Del Midrex sale el Hierro esponja que funciona como carga del horno eléctrico.Mediante la combustión de gas natural se logra la reducción, es igual que el horno alto pero en estado sólido.CH4 + CO2 2CO + 4HCH4 + H20 6H + COYa en el Midrex los gases entran por abajo, y el material se carga por arriba, éste se reduce por interactuar con los gases, pierde oxígeno y queda poroso.En la base tiene un desterronador (cuchillas) que compactan y rompen la masa que termina abajo del midrex. Eso es masa de hierro esponja.El hierro esponja en este caso se compacta y briquetea.Compactándolo no se puede volver a oxidar.El horno es discontínuo y se descarga por abajo, tiene que tener poca escoria el Midrex porque el hierro esponja es la carga del horno eléctrico donde es costoso fundir la escoria. Entonces el midrex se carga con algo de calidad.

Horno eléctricoCarga: hierro esponja y chatarra.Se obtienen aceros con distintos grados de oxidación (calmado, semicalmado, efervesente).Acero calmado Si > 0,35%Acero semicalmado 0,15% < Si < 0,35%Acero efervescente Si < 0,15%Existen dos tipos de hornos:

- Eléctrico de arco: se elevan los electrodos con la bóveda y queda expuesta la parte interna del horno. La carga se realiza por la parte superior. Luego se bajan los electrodos y los arcos en vez de pasar por el aire pasan por la carga lo que produce la fusión del material. Luego elevo los electrodos y mantengo el estado líquido del material.

- Eléctrico de inducción: hay dos arrollamientos (primario y secundario). Si circula una corriente por el 1º, en el 2º se produce una corriente igual y de sentido contrario. Al cerrar el arrollamiento se produce calor. Existen los hornos de inducción con núcleo y sin núcleo.

67. Clasificación de los métodos de aceración. Productos típicos. JustificarAceración: se transforma el material metálico en aleación.- Conversión: - Inyección de aire: - Bessemer (ácido): se utiliza el arrabio que viene líquido y se mantiene líquido mediante reacciones exotérmicas. Si + O2 SiO2 + calorAcero con muchas impurezas. - Thomas (básicos): P + O2 P2O5 + calorAcero de mejor calidad. - Inyección de oxígeno: - LD: P + O2 P2O5 + calor

P2O5 +3OCa P2O3 + 3OCa - LD – AC: se mejora el LD agregando constantemente OCa. Se aumenta la producción. - Kaldo: mismo convertidor que el LD – AC pero inclinado y rota para conseguir homogeneidad en la composición del acero. - Rotor: trabaja horizontalmente, se busca mejorar el aprovechamiento térmico del proceso. C + O2 CO + calor CO + 1/2º2 CO2 + calor - Solera: - Abierta: Siemens Martin: no hay introducción directa de oxígeno pero hay oxidante (CO2). Aceros de medio carbono. - Horno eléctrico: transformación de la energía eléctrica en calor. - Arco - Inducción: transformador. Aceros seguros y con alta aleación.

Bessemer: el material refractario es ácido. El sistema se basa en la inyección de oxígeno a través del material líquido. Se obtiene un acero con impurezas y bajo rendimiento técnicoThomas: el material refractario es ácido. El sistema se basa en la inyección de oxígeno a través del material líquido. Se obtiene un acero con impurezas y bajo rendimiento técnicoLD AC: se inyecta oxígeno gaseoso a través de una lanza de Cu refrigerada con agua y por otro tubo se inyecta OCa continuamente para poder producir la reacción básica, cosa que en el LD no se podía y era un inconveniente ya que no se puede para la producción para inyectar Oca. El proceso de carga se efectúa colocando el horno en posición inclinada. Se añade el arrabio líquido. Luego se introducen los fundentes y/o la chatarra. Se pone el horno vertical y se baja la lanza de oxígeno (doble tubo refrigerado con agua) y se inyecta oxígeno en el metal fundido. Las impurezas se queman desprendiendo calor. Posteriormente, se inclina el horno y se saca la escoria que flota sobre la masa líquida. Finalmente, se vierte el acero sobre la cuchara y se añaden elementos tales como carbón (para aumentar el contenido en carbono), níquel, cromo, etc.… para conseguir el tipo de acero que se desee.Kaldo: similar al LD pero el recipiente se encuentra inclinado y en rotación, se trabaja con ángulos.Rotor: Hornos rotativos, trabaja horizontalmente.Siemens-Martin: posee quemadores que trabajan en forma alterna. Primero funciona el quemador 1 que funde el material y cuando la parrilla se calentó al máximo y el aire sale menos que caliente, se cierra el quemador 1 y se cambia la orientación de la válvula. Se abre el quemador 2, el aire frio se calienta en la parrilla que antes se calentó, el quemador 2 funde el material y calienta la otra parrilla.Eléctrico de arco: se elevan los electrodos con la bóveda y queda expuesta la parte interna del horno. La carga se realiza por la parte superior. Luego se bajan los electrodos y los arcos en vez de pasar por el aire, pasan por la carga lo que produce la fusión del material. Luego elevo los electrodos y mantengo el estado líquido del material.Eléctrico de inducción: hay dos arrollamientos (primario y secundario). Si circula una corriente por el 1º, en el 2º se produce una corriente igual y de sentido contrario. Al

cerrar el arrollamiento se produce calor. Existen los hornos de inducción con núcleo y sin núcleo.

68. Etapas de aceración. Breve explicación de cada unaCarga: la carga en el horno de materia prima. La carga segura es la conocida, de la cual conozco la composición química, que es el arrabio y el hierro esponja. La carga no segura es la chatarra. Tiene menor costo y se reciclan los residuos. Puede estar contaminada.Fusión: es el paso del sólido al líquido. Se requiere energía térmica que se obtiene por reacciones químicas del tipo exotérmico mediante la oxidación. Al acero líquido se le hace un análisis para comparar el estado del metal líquido con el acero que quiero lograr.Oxidación: se realiza inyectando oxígeno para eliminar todos los elementos y hacer correcciones empezando de cero. Todos los elementos se oxidan pero no con la misma intensidad. Se forma la escoria con la introducción de oxígeno. Más afinidad con el oxígeno:Si, Mn, C, P, Fe.Primero se oxida el Fe porque hay mucha más cantidad de Fe que de los demás elementos todos juntos.2Fe + O2 2FeOFeO + Si SiO2 + Fe sólido ácidoFeO + Mn MnO + Fe sólido básicoFeO + C CO/CO2 + Fe gaseoso ácidoFeO + P P2O5 + Fe sólido ácidoV = OCa/SiO2 índice de basicidadV > 1 básicoV = 1 neutroV < 1 ácidoLos óxidos o impurezas quedan incluídas en el líquido, son inclusiones sólidas. Oclusiones gaseosas, burbujas.Desoxidación-aleación: se trabaja con el Si para sacar el oxígeno de FeO. FeO + Si SiO2 + FeMnO + Si SiO2 + MnP2O5 + Si SiO2 + PCO/CO2 + Si SiO2 + CSe puede elegir si realizar la última reacción, dependiendo del uso del producto. Realizarla eleva el precio del acero porque lleva más tiempo.Acero calmado Si > 0,35%Acero semicalmado 0,15% < Si < 0,35%Acero efervescente Si < 0,15%Colada: se vierte el acero líquido y se lo solidifica.

a) Lingotera: Tratamiento tradicional. Molde cuadrado o rectangular. Semiproducto. Se permiten fallos.

b) Colada continua: Para tratar grandes cantidades de acero. Puede ser vertical o curva.

Para el acero común Se elimina escoria y se realiza colada.Para aceros especiales Se incluye escoria reductora y se hace ajuste de composición, se agregan aleantes y se realiza la colada.

69. ¿Qué características y funciones tiene la escoria en un proceso de fusión?Debe tener la menor viscosidad posible. Debe ser fluída. Para mayor velocidad de reacción de contacto.

1. De menor densidad que el baño líquido de manera que esté por encima de él.2. Insoluble en el baño líquido.3. Punto de fusión lo más bajo posible para que sea compatible con el proceso.4. Trabajar con el menor volumen de escoria posible, porque no tiene valor

económico a diferencia del arrabio.5. Debe tener composición química adecuada para que permita albergar o retener a

todo aquello que no quiera tener el baño metálico.6. Índice de Basicidad: Ib=Básicos/Ácidos Tiene que resultar “1”7. Tiene que tener una sola fase que se pueda des-sulfurar.

70. ¿Cómo se clasifican los aceros en función del tenor de oxígeno que poseen y qué aplicaciones tienen?-Aceros efervescentes (Si < 0.15%): Son aceros (en general C < 0,15 %) en cuya solidificación existe una fuerte efervescencia y un gran desprendimiento de chispas y gases. No se les adiciona Si como desoxidante, efectuándose sólo una desoxidación incompleta por agregado de Mn; a veces también una pequeña cantidad de Al. Estos aceros se emplean cuando existen grandes requisitos superficiales, y cuando las propiedades del núcleo son de importancia secundaria, por ejemplo perfiles, chapas finas y alambres. Además son los de menor costo de fabricación.-Acero Semi-Calmado (0.15% < Si < 0.3%): Este acero esta en un punto intermedio entre el acero efervescente y el acero calmado, este al solidificarse muestra una menor contracción produciendo una cavidad o depresión de menor tamaño en la parte superior del lingote.- Aceros calmados (Si > 0.35%): Son aceros que al solidificarse no desprenden gases, una enérgica desoxidación impide la formación de CO. Todos los aceros de alta calidad se fabrican calmados. Al final del proceso son desoxidados casi completamente con Si y Al agregados al baño metálico en la cuchara; así se impide la efervescencia y la aparición de porosidad. Se emplean principalmente para piezas solicitadas dinámicamente, por ejemplo construcción de máquinas y además para piezas que deben ser sometidas a fuertes conformaciones o mecanizado con arranque de viruta.

71. ¿Qué ventajas y desventajas presentan el horno eléctrico y el LD?El LD es menos costoso que el Horno eléctrico y trabaja más rápido.El Horno eléctrico trabaja con Carga sólida y tiene la ventaja de independizar las fuentes de energía de las reacciones químicas, por lo tanto es más versátil. Además de poder realizar una atmósfera reductora u oxidante según se prefiera. Al ser más versátil produce acero de mayor calidad que el del LD, pero también puede producir aceros comunes.El horno eléctrico tiene la ventaja de poder crear escoria oxidante para eliminar impurezas o reductora generalmente para agregar los aleantes. En cambio en el LD esto no se puede hacer. En el horno eléctrico, por lo tanto, el acero tendrá una composición más regulada.En el LD la energía que se utiliza sale del mismo proceso que es de regulación automática, mientras que el Horno eléctrico necesita una fuente de energía cercana que le provea.

72. Diferencias entre la colada continua y en lingoteraLingotera: molde metálico sin fondo ni techo. Contiene al material hasta que solidifique.Sección cuadrada es para producir barras. Sección poligonal para fabricación de piezas forjadas.Problema: se va solidificando hasta que se cierra y queda un volumen hueco en el centro, rechupe. Después de la solidificación sigue la deformación plástica.Colada continua: tratamiento permanente. Lingotera de metal de base de Cobre. Es más rápido y no se producen rechupes. Se necesitan menos operarios.- Colada continua vertical: rodillos que regulan la velocidad de paso de la barra.- Colada continua curva: no se utiliza lingotera, desbaste, horno. Pero como tiene estructura dendrítica se lo recalienta y se hace la laminación.1. No hay rechupe porque el hueco que se produce a causa de la contracción se llena inmediatamente.2. La colada continua es más rápida y sencilla que la colada en lingoteras, se disminuye por eso su costo de operación, se suprimen los hornos de fosa de precalentamiento de los lingotes y los trenes desbastadores.

73. Clasificación de los aceros según el contenido de elementos de aleaciónAceros de baja aleación: Contenido total de aleantes de 2% a 2,5% (suma total de aleantes)Aceros de media aleación: de 2,5% a 4,5% (cantidad total de aleantes)Aceros de alta aleación: de más de 4,5% (cantidad de aleantes)No solo se considera el % de aleación, sino también la cantidad de elementos de aleación. Tiene un carácter cualitativo y cuantitativo.

Deformación plástica:Desbaste: me da un producto intermedio. Si es plano se llamará chapón o planchón. Un producto no plano se llama tocho o palanquilla.Laminación: se llega al producto final. Antes de hacerla se le piden requerimientos de tamaño, forma, etc. Lingotera: molde metálico sin fondo ni techo. Contiene al material hasta que solidifique.Sección cuadrada es para producir barras. Sección poligonal para fabricación de piezas forjadas.Problema: se va solidificando hasta que se cierra y queda un volumen hueco en el centro, rechupe. Después de la solidificación sigue la deformación plástica.Colada continua: tratamiento permanente. Lingotera de metal de base de Cobre.- Colada continua vertical: rodillos que regulan la velocidad de paso de la barra.- Colada continua curva: no se utiliza lingotera, desbaste, horno. Pero como tiene estructura dendrítica se lo recalienta y se hace la laminación.

74. ¿Cómo se clasifican los aceros según el porcentaje de Carbono y el porcentaje de aleantes?- Bajo C: llega hasta 0,3% de C. Mn de 0,3 a 0,6%, P 0,03% Max, S 0,03% máx. Aceros ferríticos. No endurecen por deformación plástica ni tratamiento térmico. Blandos y dúctiles. Buen comportamiento frente a la soldadura.- Médio C: C entre 0,3 y 0,6%, Mn 0,6 a 0,9%, Si 0,35% mín., P Y S 0,03% máx. Acero ferrítico-perlíticos. Es templable. Son deformables en caliente porque en frío se fragilizan. Aceros diseñados para la forja. Comienzan a tener problemas con la soldadura. Son para transmitir potencia, ejes, cigueñales, brazos.

- Alto C: su contenido de C es de 0,6% o más. 0,6 a 0,9% de Mn, 0,35 mín. de Si, 0,03% máx. de P y S. Son aceros típicamente perlíticos. Son muy sensibles al tratamiento térmico de endurecimiento por temple. Son sometidos a temple y revenido para dotarlos de mayor resistencia al desgaste. Hay que ser cuidadoso con el enfriamiento del temple, ya que su elevada templabilidad hace que algunos incluso templen al aire. Otros no, ya que pueden generarse grietas aún enfriando al aire. Es conveniente evitar la soldadura, ya que trae problemas. Posee alta dureza. Sirve para fabricar herramientas para el mecanizado de otros aceros más blandos. Trabajan en el período elástico.

75. Aceros de Bajo Carbono y de Baja Aleación. Estructura. Propiedades. Formas de endurecimiento. Usos*El límite de fluencia es del 60% del valor de la tracción.*Composición: C< 0.3%

0.3 < Mg < 0.6%P y S 0.03% máximo

*Bajos valores de propiedades mecánicas: resistencia a la tracción: 40/42 kg/mm2Lim de fluencia: 22/24 kg/mm2

*es un acero ferrítico, tiene alto alargamiento, son aceros plásticos en caliente y en frío. Son de uso masivo*buen comportamiento en la soldadura*no templan, no endurecen por deformación plástica o tratamiento térmico, muy baja resistencia a la corrosión.*aplicaciones: aceros para recubrimiento, corte y plegado. Recubrimiento de carrocerías, para la casa (como las cocinas), estufas, estructuras de edificios, caños estructurales para usos en construcción.

76. Aceros de Medio Carbono y de Baja Aleación. Estructura. Propiedades. Formas de endurecimiento. Usos*Composición: 0.3% < C < 0.6%

0.6% < Mg < 0.9%Si: 0.35% min (por que tiene que tener condición de calmado)P y S: 0.03 máximo cada uno

*se puede deformar pero por el contenido de C es muy difícil deformarlos en frío, si se hace se los convierte en frágiles. En cambio si se los calienta, el material es muy plástico, por lo que son muy usados para deformación en caliente (aceros forjados)*presentan alguna dificultad para la soldadura, porque al calentar y enfriar se puede templar, lo que haría que se fragilice, entonces debería hacer un tratamiento posterior. El problema es el enfriamiento no la soldadura.*aplicaciones: acero con aptitud para el templado, endurece por tratamiento térmico por lo tanto su gran aplicación será que son aptos para transmisión de potencia. Por ejemplo: cigüeñales, engranajes, brazos, trenes.

77. Aceros de Alto Carbono. Estructura. Propiedades. Formas de endurecimiento. Usos*Composición: 0.6 % < C < 1.67%

0.6 % < Mg < 0.9%Si 0.35% minP y S 0.03% máximo cada uno

*es un acero perlítico: la perlita es el principal componente metalográfico, entonces tiene muy altos valores de propiedades mecánicas pero tiende a ser frágil en un estado natural.*acero muy templable pero hay que tener cuidado en el enfriamiento*evitar la soldadura* Material duro y muy frágil, estos aceros no deberían ser sometidos a deformación. No sirve para deformación plástica, transmisión de potencia. Solo se utiliza por su dureza. Tiene alta resistencia y baja ductilidad. Es elástico, trabaja en ese período.* Aplicaciones:

-para herramientas de mecanizado, mechas-para elementos de corte: hojas de sierras.-para extraer materiales: lima-al tener baja deformabilidad, tiene constancia en su dimensión, entonces sirve

para tensores de puentes, cuerdas de piano.

78. Elementos tradicionales de aleación. Enumeración. Características comunes a todos Los elementos tradicionales de aleación son el Cr, Ni, Mo, Ti, Tg, Co, V.- Tienen tendencia a la formación de carburos, molécula de dureza elevada. El Ni es el que menor tendencia tiene a formarlos. Los carburos incorporan dureza, pero no influyen en la resistencia ni en la ductilidad porque no entra en la estructura.- Mejoran la templabilidad. Tienden a bajar los puntos críticos. Corre la curva TTT hacia la derecha.- Aumentan la resistencia a la corrosión, ya que todos presentan pasivación (tienden a oxidarse, pero el óxido formado permanece adherido a la superficie, entonces la oxidación no sigue avanzando).

79. Elementos del análisis básico del acero. Función como aleantesLos elementos del análisis básico son el Mn, Si, S.- El Mn se introduce en la estructura. Aumenta la resistencia, pero no la ductilidad. Entre 0,6 y 1,8%. Se lo utiliza para la explotación del petróleo, tanto en la perforación como en la extracción. También se utiliza en las construcciones.- El Si aumenta la resistencia. En estado sólido y frente a condiciones de deformación plástica, el grano tiende a deformarse en la misma dirección que la laminación. Acero de grano orientado, aumenta la conductividad. 2 a 3% de Si. Sirve para la fabricación de transformadores y motores eléctricos.- El S es un elemento nocivo. Forma SFe que va al borde de grano y funde a 110°C. Genera fragilidad. 0,2% de S. Sirve para la fabricación de tornillos y bulones, cuya fragilidad se debe mejorar. Buena condición para el mecanizado.

80. Microaleantes. Definición. Tipos e influenciaLos microaleantes son el B, Nb, Se, Te.- El B es equivalente a la presencia de aleantes tradicionales. Mejora la templabilidad. Su contenido es menor a 0,03%. Tiende a oxidarse y es difícil hacer el proceso de aceración. Aumenta el campo austenítico, baja los puntos críticos. - El Nb, o Columbio, es de difícil control. Aumenta el límite elástico. Aceros pretensados, para edificios de gran altura y fabricación de contenedores.- El Se y el Te tienen el mismo comportamiento que el S. Se puede incorporar el 0,03%. Aceros para herramientas, aceros inoxidables.

81. Aceros rápidos. Características. AplicacionesLos aceros rápidos tienen alto contenido de Tg. Tiene temperatura de fusión muy elevada, 3300°C. Tenían un 20% de Tg. Pueden trabajar a más velocidad. Se le incorporó 5% de Co que mejora su templabilidad. Estos aceros eran muy caros. En la actualidad, tienen 5 a 7% de Tg, 6% de Mo, 5% de Co. Son más baratos. Se aplican para herramientas para mecanizado.

82. Aceros indeformables. Características. AplicacionesLos aceros indeformables están destinados al corte. Cortantes, guillotinas, troquelados, punzantes. Deben ser templados, por eso son indeformables. Los aleantes son el Mn y el Cr.- Mn de 3 a 5%: son para trabajos menores como volantes de papel.- Mn y Cr de 3 a 5%: son para trabajos con más requerimientos, como cuadernos.- Mn 5% y Cr 12%: son para el trabajo de la celulosa. Para toda una papelera.

83. Aceros para trabajos en caliente. Características. AplicacionesEn los aceros para trabajos en caliente el material ya viene con temperatura. El contenido de C puede ser medio o alto. Son aceros con Cr, Ni y Mo de 5 a 6 % cada uno. Es un material con alta resistencia a la corrosión. Se utiliza para la forja en caliente, moldes para fundiciones.

84. Aceros inoxidables martensíticos. Características. AplicacionesLos aceros inoxidables martensíticos contienen entre 0,12 y 0,3% de C, 12 a 14% de Cr y 1% de Mn y Si. Son aceros templables. Estos aceros transmiten potencia fácilmente. El más común es el AISI 420.Se utiliza para bombas, impulsores de bombas, ejes, válvulas, guillotinas, troqueles, cuchillos y todo tipo de aplicaciones para el corte por su alta dureza.σt = 190 kg/mmcuadradoσe = 155 kg/mmcuadradoalargamiento = 16% máxdureza Rockwell C = 55También, están los aceros AISI 440. Son más duros.El AISI 440 C: 0,95 a 1,2% de C, 16 a 18% de Cr, 1% de Mn y Si.σt = 200 kg/mmcuadradoσe = 180 kg/mmcuadradoalargamiento = 4 a 6%dureza Rockwell C = 60Tiene las mismas utilidades que el anterior pero se le agrega el instrumental quirúrgico y odontológico.

85. Aceros inoxidables ferríticos. Características. AplicacionesLos aceros inoxidables ferríticos tienen como principal componente a la Ferrita. Contienen 0,12% máx de C y 12 a 14% de Cr. Son aceros de bajo C, son los que menos resistencia a la corrosión tienen porque sólo tienen Cr. Resiste a todos los medios, a los básicos en baja proporción y a temperatura ambiente. Son económicos. No pueden tener mucho contacto con alimentos por ser muy agresivos al material. El más común es el AISI 430.σt = 55 kg/mmcuadradoσe = 35 kg/mmcuadradoalargamiento = 22%

dureza Brinell = 165Se usan para la arquitectura. Tienen mucha capacidad de deformación. Por ej, ascensores, mesadas, pileta de cocina, marcos, ollas, pavas. 86. Aceros inoxidables austeníticos. Características. AplicacionesLos aceros inoxidables austeníticos son de bajo C. Su estructura es cúbico centrada en las caras, no magnéticos. 0,08% máx de C, 18 a 20% de Cr, 1% de Mn y Si, 8 a 10% de Ni. La presencia de Ni baja los puntos críticos y aparece Austenita a temperatura ambiente y es el que mayor resistencia a la corrosión tiene. Mucha ductilidad. El más común de estos aceros y de todos los aceros inoxidables es el AISI 304.σt = 60 kg/mmcuadradoσe = 25 kg/mmcuadradoalargamiento = 50%dureza Brinell = 150 Se utiliza para tanques, reactores, aparatos, tuberías y recipientes para industrias alimenticia, textil, industrial por la corrosión. (no elementos para el corte)AISI 316: se le agrega Mo 2 a 3%. Aumenta más la resistencia a la corrosión. Sirve para la industria alimenticia láctea, la industria farmacéutica, la petroquímica.Tiene tendencia a formar carburos por el Cr y fragiliza el material. Para evitar esta formación se utilizan elementos estabilizadores que son el Ti y el Nb.AISI 321 = AISI 304 + Ti: debe haber mucho Ti para que el C reaccione con este y no con el Cr. El contenido de Ti es cinco veces mayor al de C.AISI 347 = AISI 304 + Nb: Nb diez veces más que CAISI 318 = AISI 316 + Nb: Nb diez veces más que CAISI 304 L Y AISI 316 L: tienen 0,03% de C máx.AISI 310: refractario. 24 a 26% de Cr, 19 a 22% de Ni, 0,25% de C máx., Mn y Si 1%. Puede resistir el calentamiento de régimen (permanente) a 900°C. Soporta picos de 1200°C. Se utiliza en hornos de tratamiento térmico. Para intercambiadores de calor, caños de calderas. Son muy caros.AISI 309: 0,1% de C máx., 22 a 24% de Cr, 12 a 15% de Ni, Mn y Si 1%. Aguanta en régimen 600°C y picos de 900°C. Es más barato. No sirve para hornos de tratamientos térmicos.

87. ¿Qué entiende por sensibilización en un acero inoxidable?Precipitación de carburos ricos en Cr en los bordes de grano y maclas y la consecuente aparición de una zona empobrecida en Cr que es más sensible al ataque de ciertos medios. La corrosión es intragranular.

88. ¿Cómo se puede solucionar un problema de sensibilización en un acero inoxidable austenítico?Tratamientos térmicos de solubilización entre 950 y 1150 °C y enfrió rápido.Reducción del contenido de C (< 0.3%)Agrego Nb o Ti que son formadores de carburosControl cinético de la precipitación del carburo de Cr agregando Mo (ralentiza la transformación).

89. ¿Qué aceros pueden utilizarse para partes interiores de un horno de tratamiento térmico?

Para partes interiores de un horno de tratamiento térmico se utiliza un AISI 310. Es un acero inoxidable austenítico refractario. 24 a 26% de Cr, 19 a 22% de Ni, 0,25% de C máx., Mn y Si 1%. Puede resistir el calentamiento de régimen (permanente) a 900°C. Soporta picos de 1200°C. Se utiliza en hornos de tratamiento térmico. Para intercambiadores de calor, caños de calderas. Son muy caros.

90. Fundiciones. Origen del carbono segregado. InfluenciaLas fundiciones son aleaciones ternarias de Fe-C-Si. En la práctica, el contenido de C varía de 2,5 a 4,4 %.El C se encuentra disuelto, combinado y segregado. Esto se debe a que el C supera el límite de solubilidad y ante la dificultad de convertirse totalmente en cementita, parte se solidifica como carbono sólido (grafito).La fundición se caracteriza por ser dura pero frágil.El moldeo es el único método posible para su conformación.

Fundición gris: material en estado líquido. En la solidificación se segrega el C naturalmente. Se forman láminas. Se puede producir el efecto de entalla, debilitamiento intencional en una barra. Se utiliza para aplicaciones estáticas, por ej. la base de una máquina, la mesa de una máquina, torno, fresadora, limadora, agujereadora, contrapesos.

91. ¿Cuál es la causa básica de la debilidad estructural de la fundición gris común?En la fundición gris común no aparecerá carburo de hierro masivo, sólo se lo encontrará en la perlita. El carbono libre precipitará en forma de láminas de grafito. La fundición gris común tiene mejores propiedades mecánicas que la blanca, siendo esta última demasiado frágil. Sin embargo, la fundición gris al igual que el resto, no es capaz de disolver todo el C que poseen y por lo tanto precipita como láminas que presentan Solución de Continuidad a la fractura ya que el grafito es más débil que la matriz en la que se encuentra. Por ello, en los hierros comunes para mejorar la ductilidad y la resistencia al impacto se modifica la forma en que el C aparece en la matriz y se lo lleva a precipitar bajo formas menos dañinas como rosetas o nódulos.

92. Fundición nodular. Características. AplicacionesEl C segrega en forma de nódulos o esferas. También es llamado Hierro dúctil. La Fundición nodular se obtiene a partir de la adición de Magnesio y Cerio (denominados Inoculantes) a la fundición gris al estado líquido y luego solidifica. El Mg se combina con el O y el S produciendo su eliminación; y el resto de Mg sin combinar genera la transformación del grafito en forma de esferas (nódulos). Esto impide la propagación de las fisuras.La Fundición nodular es más resistente y más dúctil que la fundición gris.Aplicaciones: bielas, pistones, engranajes, cigüeñales.

93. ¿Qué ventajas presenta la fundición nodular sobre las fundiciones comunes?Al ser los Fe fundidos notablemente más débiles que los aceros, el problema radica en la forma en que precipita el C. El grafito laminar, al ser más débil que la matriz donde se encuentra, la solución es hacerlo precipitar en otra forma. La fundición nodular tiene la ventaja de que al precipitar el grafito en forma de nódulos tiene propiedades mecánicas superiores aún comparado con la forma Roseta, y menos dañinas que la laminar. La forma de Nódulos tiene la ventaja de poder mejorar la ductilidad y resistencia al impacto en la fundición.

Al igual que una fundición gris, este material tiene la ventaja de poseer una excelente fluidez. De este modo es posible obtener piezas de reducidos espesores, siempre que se asegure un flujo lineal y calmado a la hora de llenar los moldes, esto es imprescindible para evitar el endurecimiento de los bordes y la formación de carburos en las secciones más delgadasEntre las exclusivas propiedades de la fundición nodular se incluyen la facilidad para realizar tratamientos térmicos, ya que el carbono libre de la matriz se puede disolver a cualquier nivel para ajustar su dureza y propiedades mecánicas.Por último, el contenido del grafito proporciona características de lubricación en engranajes móviles debido a su bajo coeficiente de fricción. Las cajas de engranajes pueden funcionar con mayor eficiencia si están fabricadas con fundición nodular.

94. Fundiciones maleables. Características. AplicacionesSe utilizan para accesorios de cañerías para conducción de fluídos como agua, gas, aire comprimido, para material de molienda.- de corazón blanco o europea: se parte de una fundición blanca de pequeño espesor. Se le hace un tratamiento térmico a 900°C durante 96 hs. en un ambiente oxidante. Adentro queda hierro blando, dúctil y en la periferia queda C que le da dureza.- de corazón negro o americana: se realiza un tratamiento térmico a 900°C durante 96 hs. en un ambiente neutro. El C se disocia del carburo de hierro y queda en el borde de grano. El grano queda constituido por Fe.

95. ¿Qué diferencias presenta la fundición nodular sobre la fundición maleable?Las propiedades físicas de la fundición Nodular son mayores a las de la fundición Maleable.

En la primera el Carbono (grafito) precipita en forma de nódulos y en la segunda en forma de rosetas.

La principal diferencia es que no se obtienen por tratamiento térmico, sino directamente a partir del líquido por agregado de elementos terceros llamados Inoculantes, en condiciones muy particulares.

La fundición nodular posee mayor sigma de rotura. La fundición Maleable puede llegar a: σr>38 Kg/mm2 y Alargamiento >18%La fundición Nodular puede llegar a:

a) Ferrítico (σr=42Kg/mm2)b) Perlítico (σr=56Kg/mm2)

La fundición nodular pose como materia prima a la fundición gris en forma líquida, mientras que la maleable se obtiene mediante el tratamiento térmico de la fundición blanca.

96. Breve descripción del proceso de fabricación de la fundición nodularPrevio a la nodulización debe desulfurase en cuchara. La desulfuración puede efectuarse con Carburo de calcio o Carbonato de sodio. Se prefiere el primero porque no afecta el refractario de la cuchara.La inoculación debe efectuarse siempre a temperatura superiores a 1450°C pues por debajo de esta temperatura se corre el riesgo que se formen láminas de grafito, hecho no aceptable en los hierros nodulares.La desulfuración previa en cuchara se efectúa porque aún en fundiciones con Azufre controlado, es normal que las obtengamos del cubilote no menos del 0.05% de Azufre.

Los inoculantes se agregan bajo la forma de aleaciones debido a su alta reactividad, de no hacerlo las temperaturas o características de la atmósfera harían que reacciones químicamente antes de actuar como nodulizante.Normalmente el magnesio se añade en forma de aleaciones níquel-magnesio con 15% de mg aproximadamente y a veces cobre-magnesio con 15 a 25% de mg.Ocasionalmente, también se emplean aleaciones cuaternarias Fe-Si-Cu-Mg o Fe-Si-Ni-Mg. Al igual que otros tipos de fundiciones admiten tratamientos térmicos posteriores. También al igual que el resto de las fundiciones de hierro, pueden ser fabricadas con elementos aleantes que mejoran aún más sus propiedades mecánicas.Hay 2 métodos para Nodulizar:- Sándwich: Una cuchara en cuyo fondo en una cajita se ubica el nodulizante cubierto de virutas de acero para evitar una reacción inmediata y que reaccione en ausencia de aire- Cuchara de tapón poroso: Se ubica en el fondo de la cuchara un tapón cónico poroso permeable a los gases pero no hierro liquido. Se insufla a través de él un gas inerte (normalmente Ar o N). El burbujeo que genera el gas homogeniza la distribución del inoculante.

97. Cobre. Características. AplicacionesCobre: sus propiedades mecánicas compiten con el acero. Su ventaja es su alta conductividad térmica y eléctrica. Tiene alta resistencia a la corrosión. La desventaja es que es más caro.densidad: 8,92 kg/dmcúbicoestructura: cccno es alotrópicoTfusión: 1083°CEn estado recocido tiene un período plástico importante, mínima dureza y máxima ductilidad.σt = 22,4 kg/mmcuadradoσe = 7,04 kg/mmcuadradoalargamiento = 45%Deformado en frío baja su ductilidad pero tiene mayor resistencia.σt = 35,2 kg/mmcuadradoσe = 31,6 kg/mmcuadradoalargamiento = 6%El cobre proviene del mineral SCu. Aparece con otros sulfuros y hay que separarlos. A veces aparece sólo y va a tostación, se genera CuO. El CuO puede reducirse con:P: CuO + P P2O5 + Cu y tiene 99,5% de purezaelectrolíticamente: tiene 99,9% de pureza pero es más costosoPuede ser Cobre térmico o Cobre electrolítico.El Cobre puede estar como material o como aleación.Cu + Zn: LatónCu + Sn: BronceCu + Cr: Cobre CromoCu + Be: Cobre BerilioEl Cobre como material: su principal importancia es como conductor, como Cobre electrolítico, ya que el Cobre térmico tiene menor conductividad.Para conducción electrolítica sólo puede usarse el Cobre electrolítico, para conducción térmica puede utilizarse cualquiera de los dos.

Cuando se utiliza Cobre en conducción eléctrica, todo debe ser del mismo material, por ej. tornillos, tuercas, etc. No se puede mezclar con otros materiales.Su principal aplicación como Cobre electrolítico son los conductores eléctricos. Se lo utiliza para transmitir calor, tuberías de calderas, intercambiadores de calor, radiadores, disipación de calor. Como es resistente a la corrosión se lo utiliza como protección de material.

98. Latón. Características. AplicacionesLatón: Cu + ZnEl Zn es solubilizado por el Cu hasta el 36%, pero se lo puede extender hasta 40% máx. El Zn cumple dos funciones:

1. aumenta las propiedades mecánicas2. baja el precio del Cobre

Aplicaciones: cañerías, cubiertos, monedas, instrumentos musicales, vainas para cartuchos y municiones.

99. Latones comunes. Descripción. AplicacionesLatón 9010: aplicaciones de conducción de fluídos en instalaciones domésticas e industriales.Latón 8020: sirve para hacer hilos, telas metálicas para filtros, mosquiteros. Otra aplicación son las artesanías.Latón 7030: el material se vuelve muy dúctil y sirve para hacer recipientes, reactores, instrumentos musicales.Latón 6040: se hacen barras, chapas, perfiles.

100. Latones aleados. Descripción. AplicacionesAleantes del Latón: no superan el 3%Plomo: mejora la condición del mecanizado. Tornillería, piezas, tubos, bujes, tuercas.Estaño y Aluminio: refuerzan la resistencia a la corrosión. Sirve para embarcaciones.Latón + Estaño: navalLatón + Estaño o Latón + Estaño + Aluminio: almirantazgoManganeso: aumenta la resistencia mecánica.Níquel: 10% de Ni obtenemos Alpaca. Mejora la resistencia a la corrosión y mantiene la conductividad eléctrica. Se usa para platería, cubiertos, vajilla, medallas.

101. Bronce. Características. AplicacionesBronce: Cu + SnEl Sn es solubilizado hasta un 16%. Es frágil para la deformación plástica.σt = 20 a 27 kg/mmcuadradoσe = 9 a 12 kg/mmcuadradoalargamiento = 20% máx.dureza Brinell = 60 a 75Se hacen cuerpos de bombas, engranajes de baja potencia, cojinetes.Aleantes de Bronce:Aluminio: 8 a 11%. Aumenta la resistencia mecánica y la dureza.σt = 45 a 60 kg/mmcuadradoσe = 17 a 27 kg/mmcuadradoalargamiento = 20 a 10%dureza Brinell: 130 a 200Se hacen transmisores de potencia, impulsores.

Plomo: 8 a 15%. Mejora el mecanizado. σt = 18 a 20 kg/mmcuadradoσe = 9 kg/mmcuadradoalargamiento = 15 a 12%dureza Brinell = 50 a 60Se utiliza para metales antifricción, ya que el Plomo actúa como lubricante.

102. Aleaciones base cobre con cromo y berilio. Características. AplicacionesCobre Cromo: Cu + CrEl Cr entra en un 1% máximo. Aumenta la resistencia mecánica y mantiene la conductividad.σt = 46 kg/mmcuadradoalargamiento = 20%dureza Brinell = 120conductividad eléctrica = 80Usos de tipo eléctrico, soldadoras de punto.Cobre Berilio: Cu + BeEl Be entra en un 2%. Muy alta dureza.σt = 120 kg/mmcuadradoalargamiento = 2%dureza Brinell = 400conductividad eléctrica = 30Sirve para electrodos para electroerosión, matricería para inyección de plásticos o de Aluminio.

103. Descripción de las propiedades físico-químicas generales del aluminio. Relacionar con las aplicacionesAluminio: se encuentra en la naturaleza como Bauxita. Al reducirlo queda Aluminio y Flúor (Criolita), y luego se los separa electrolíticamente. Es un material liviano con buena relación resistencia-peso. Tiene pureza elevada de 99,9% y existe como material. Es buen conductor eléctrico y térmico y tiene buena resistencia a la corrosión.densidad: 2,7 kg/dmcúbicoestructura cccno es alotrópicoTfusión: 660°CDebido a su buena relación entre el peso y su resistencia el Aluminio es utilizado para distintas aplicaciones, muchas veces reemplazando a materiales clásicos. Se utiliza en la industria del deporte, en raquetas de tenis por ejemplo, justamente por esa propiedad, de la misma manera que se usa en envases, además de tener buena resistencia a la corrosión y conformabilidad. La industria aeronáutica y la naval también lo utilizan mucho. Gracias a su buena conductividad a veces es utilizado en cables de alta tensión, ya que en cables muy gruesos el cobre es demasiado pesado y las líneas tienen que hacer mucho esfuerzo para sostenerlo, entonces a pesar de necesitar mas cantidad, el aluminio es buen reemplazo.

104. Clasificación de las aleaciones de aluminio según la Aluminun Association1000: Al 99% mín.2000: Cu3000: Mn4000: Si

5000: Mg6000: MgSi7000: Znacompañada de:F: tal cual fue fabricadoO: recocidoH: endurecimiento por deformación plástica H1: endurecimiento sólo por deformación 2, 4, 6, 8 H2: endurecimiento y recocido parcial (T < 300°C) H3: endurecimiento y recocido estable (300°C < T < 400°C)T: endurecimiento por tratamiento térmico T1: envejecimiento natural. Se enfría el producto desde un proceso de modelado de alta T y se lo envejece de modo natural hasta una condición sustancialmente estable T3: tratamiento térmico por solución trabajado en frío y envejecimiento natural hasta un estado estable T4: tratamiento térmico por solución y envejecimiento natural hasta un estado estable T5: enfriado desde el proceso de conformado a alta T y después envejecimiento artificial T6: tratamiento térmico por solución y envejecimiento artificial T7: tratamiento térmico por solución y estabilizado T8: tratamiento térmico por solución, trabajado en frío y envejecimiento artificial

105. Aleaciones de aluminio endurecidas por deformación plástica. Descripción. Aplicaciones1000: Al 99% mín.3000: Mn5000: MgPara forja. Se endurecen con deformación plástica en frió. Los aleantes que se agregan endurecen por solución sólida. El tipo de mecanismo por el que logran su resistencia mecánica limita el tamaño y forma del producto al que se puede aplicar.Se aplica en sección constante y espesores relativamente pequeños (chapas, tubos, flejes, alambres, etc.)Son soluciones endurecidas por Mn, Si y Mg. Tienen menor resistencia mecánica (Rm hasta 350 Mpa). Mayor resistencia a la corrosión (Es mas homogéneo, menos precipitados). Mas conformables en frió y mas soldables. Buena respuesta ante el anodinado.

106. Aleaciones de aluminio endurecidas por tratamiento térmico. Descripción. Aplicaciones2000: Cu6000: MgSi7000: ZnLogran su resistencia mecánica por una solubilización (500 a 550 °C), luego un temple y finalmente un tratamiento de envejecimiento (revenido o precipitación)Crea una aleación tratada térmicamente, una dispersión densa y fina de partículas precipitadas en una matriz de metal deformable.Tiene mayor resistencia mecánica (Rm hasta 700Mpa). Menor resistencia a la corrosión (Menos homogénea). Son menos soldables, más susceptibles a fenómenos de fisuracion en caliente durante la soldadura. Son menos conformables que las endurecibles por

deformación y tienen inferior respuesta al anodinado.Envejecimiento: Natural (< 50 °C) o Artificial.

107. Describa brevemente el tratamiento térmico de endurecimiento del Aluminio1) Solubilización2) Temple inverso3) Envejecimiento

Se calienta la aleación a una T por encima de la curva solvus dentro de la región de la solución alfa y se mantiene la T hasta disolver el Cu en el Al. Se realiza un temple a T ambiente para crear una solución sólida sobresaturada. Se calienta la aleación a una T inferior a la curva solvus para provocar la precipitación del exceso de Cu, que va a parar a los defectos cristalinos, especialmente a las vacancias. Con el tiempo va aumentando notoriamente la resistencia mecánica del material.

108. Descripción, propiedades y aplicaciones de las aleaciones aluminio - cobreSerie 2000. Resistencia mecánica intermedia entre 350 y 550 Mpa (intermedia entre 6000 y 7000)Muy susceptibles a los fenómenos de corrosión localizada (Inversamente proporcional al % de Cu; al contrario de la Rm). Buena resistencia a alta temperatura.Mala soldabilidad. Son aleaciones endurecidas por Tratamiento térmico.Aplicaciones: Aeronáutica, chapas, estructura de edificios, etc.

109. Descripción, propiedades y aplicaciones de las aleaciones aluminio - manganesoSerie 3000Endurecidas por deformación plástica. Principal endurecedor es el Manganeso.Excelente resistencia a la corrosión, soldabilidad, conformabilidad y respuesta al anodinado.Resistencia mecánica hasta 250 Mpa, levemente superior a la serie 1000.Aplicaciones: Cocina, tanques, techos, tinglados, latas, etc.

110. Descripción, propiedades y aplicaciones de las aleaciones aluminio - silicioAl-Si: serie 4000El Si se presenta entre 5 a 12%. Este le presta fluidez, puede llenar fácilmente moldes. Hay tres métodos para su fabricación:- Por fundición en moldes de arena: se hace por gravedad. Estos moldes son descartables. Tiene un problema, la superficie es rugosa.- Moldes permanentes: se hace por gravedad. Los moldes son metálicos, por lo tanto se pueden volver a utilizar. El problema es que al utilizarlo varias veces se va desgastando y se puede deformar. Una limitación es que es para piezas pequeñas, ya que sino el molde sería muy pesado.- Moldeo por inyección: en una misma máquina se realiza todo el proceso, se fabrica el molde, se funde el metal y se lo inyecta en el molde. Ya no entra por gravedad, sino por inyección. Se pueden trabajar espesores finos y se obtiene gran precisión.

111. Titanio. Características. PropiedadesTitanio: muy buenos valores de propiedades mecánicas. Tiene baja densidad. Buena relación resistencia-peso. Alta temperatura de fusión. Muy elevada resistencia a la corrosión. Baja conductividad, no se utiliza por su conducción de energía. No magnético. Uso aeronáutico y espacial.

densidad: 5,51 kg/dmcubicoestructura cristalinaes alotrópico: estado alfa: hexagonal hasta 883°C estado beta: cúbico centradaTf: 1668°CEn estado puro, resistencia mecánica: 400 MPaconductividad térmica: 17 a 18 W/(m.K)conductividad eléctrica: 3% del Cu

112. Clasificación de las aleaciones base titanio. Aplicaciones- Aleaciones Alfa: buena soldabilidad. Endurecimiento por solución sólida (No T.T.). Baja densidad (comparado con el puro). Alta temperatura de transición alotrópica. Resistencia moderada. Buena estabilidad térmica.- Aleaciones Alfa/Beta: pueden endurecer con T.T., la microestructura depende del T.T. y el trabajado mecánico. Buena resistencia a la corrosión. Soldabilidad baja. Resistencia media-alta. Buen balance entre resistencia mecánica, ductilidad y propiedades de fatiga y fractura. Son BIOcompatibles.- Aleaciones Beta: pueden endurecer por T.T. Son los de más resistencia mecánica. Densos por alto contenido de Mo, V y Fe. Son fácilmente deformables en frió (BCC)Aplicaciones: Aeronáutica, automotriz, turbinas, recipientes a presión, compresores, medicina, implantes (Solo Biocompatibles).

113. Titanio. Elementos de aleación. Fases que forman. CaracterísticasSobre Beta Transis (882 °C):- Alfagenos (estabiliza Alfa): B, Al, C, O, NDebajo Beta Transis:- Betagenos isomorfos (estabiliza Beta): Mo, V, Nb, Ta (No forman compuestos)- Betagenos Eutectoides (estabiliza Beta): Si, Mn, Fe, H, Cr, Co, W y Cu (si forman compuestos)- Elementos Neutros: Sn, ZnFases que forman:- Aleaciones Alfa: buena soldabilidad. Endurecimiento por solución sólida (No T.T.). Baja densidad (comparado con el puro). Alta temperatura de transición alotrópica. Resistencia moderada. Buena estabilidad térmica.- Aleaciones Alfa/Beta: pueden endurecer con T.T., la microestructura depende del T.T. y el trabajado mecánico. Buena resistencia a la corrosión. Soldabilidad baja. Resistencia media-alta. Buen balance entre resistencia mecánica, ductilidad y propiedades de fatiga y fractura. Son BIOcompatibles.- Aleaciones Beta: pueden endurecer por T.T. Son los de más resistencia mecánica. Densos por alto contenido de Mo, V y Fe. Son fácilmente deformables en frió (BCC)

114. Titanio. ¿Qué entiende por biocompatibilidad? ¿Cómo reacciona el cuerpo frente a un elemento extraño? Para tratamientos de pacientes en práctica médica en los cuales el Titanio y sus aleaciones están en contacto directo y prolongado con los tejidos corporales: implantes óseos y dentales, lentes de contacto e intraoculares, marcapasos y válvulas cardíacas, prótesis sismaxilofaciales, estimuladores neurológicos, corazones artificiales. Los materiales deben ser cuidadosamente seleccionados porque el cuerpo humano está muy bien preparado para rechazar cualquier cuerpo extraño. Es fácil hallar sustancias que

tengan resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, transparencia óptica, conductividad eléctrica, etc. Es muy difícil hallar aquellos que sean capaces de continuar realizando esas funciones por períodos de tiempo prolongado (más de veinte años en algunos casos) sin que el material se degrade o sin que induzca efectos indeseables en el cuerpo humano por efecto de la interacción Tejido-Biomaterial.Salvo metales nobles como el oro y algunos elementos del grupo platino, o metales que se pasivan como Ti, Cr, Niobio, Tantalio se corroen a velocidades relativamente lentas.En la mayoría de los casos (excepto algunos casos de corrosión fatiga) no es causada la falla por defectos que aparecen en el biomaterial en sí mismo sino por la liberación de los productos de corrosión en los tejidos adyacentes.Reglas de compatibilidad del doctor Herien

1) Si el material es tóxico los tejidos que los circundan mueren (Cu, Pb).2) Si el material es no tóxico y se disuelve se denomina reabsorbible (yeso, SiO3Ca,

Fosfato tricálcico P2O5 (OCa)3, Fosfato sódico PO4Na3).3) Si el material es no tóxico y no se disuelve en una cápsula fibrosa y no

adherente, de espesor variable, se forma alrededor. A dicho material se lo llama inerte o pseudo-inerte: Al2O3, Ti, Zr, Niobio, Tantalio.

4) Si el material es no tóxico y biológicamente activo se forma una unión química en la interfase. Dicho material se denomina bioactivo o superficialmente activo: Hidroxiapatita (fosfato de calcio hidratado, principal componente inorgánico de huesos y dientes de los animales vertebrados; bioglass: variedad de vidrio con silicato de sodio con fosfatos de calcio)

115. Macromoléculas. Formación. Tipos de uniónSon grandes cadenas formadas por la unión de moléculas de menor tamaño llamadas monómeros a través de un proceso llamado Polimerización.Este proceso puede ser de dos maneras:- Por adición o reacción en cadena: es un proceso en el cual reaccionan monómeros bifuncionales que se van uniendo uno a uno en cadena. La molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos, es decir que la composición química de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones químicas de los monómeros que la conforman.- Por condensación o reacción por etapas: es la formación de polímeros por medio de reacciones químicas intermoleculares que implican más de un tipo de monómero. En la formación de polímeros por condensación la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua o HCL gaseoso.Tipos de Unión:Los tipos de unión son las del tipo Van Der Walls (vinculación física débil, secundaria) para las cadenas y los monómeros se unen por unión covalente (primaria).

116. ¿Cómo se clasifican los polímeros según el tipo de estructura de las cadenas moleculares? Explique brevemente - Lineales: Cadenas simples que se unen con otras por enlaces secundarios de Van Der Waals. Ej: PE, PVC, FC, PMMA- Ramificados: Las unidades se conectan lateralmente con cadenas secundarias. Ej: PE- Red: Las cadenas lineales adyacentes se unen transversalmente en varias posiciones mediante enlaces covalentes.

117. ¿En qué se basa la formación de elastómeros, plásticos y fibras?Se basa en la energía de los enlaces. A mayor contacto entre las moléculas, mayor es la estabilidad y resistencia del material. El contacto depende del grado de las uniones.Plástico: Al solicitar la molécula, esta adopta una nueva forma.Elástico: Al solicitar la molécula, cuando cede esta recupera su forma inicial.Fibras: La molécula es prácticamente indeformable.

118. ¿Por qué motivo es reciclable un termoplástico?Un termoplástico es reciclable porque las propiedades de los termoplásticos son la base del reciclaje primario debido a la habilidad de los termoplásticos de refundirse a bajas temperaturas sin ningún cambio en su estructura ya que tienen moléculas que se encuentran en un alineamiento casi paralelo.

119. Parámetros de los polímeros. Influencias- Peso molecular: suma de los pesos atómicos. Indica la cantidad de masa presente. Mucha masa, fuerte comportamiento de resistencias.- Grado de polimerización: cantidad de monómeros en una cadena. Cadena corta o larga. La resistencia no depende de la cantidad de monómeros, sino de la intensidad de unión de las moléculas. La cadena larga favorece la resistencia. Una cadena que tiene menos de 1000 monómeros casi no es un polímero (sólido viscoso), de 1000 a 100000 es un polímero de cadena media y más de 100000 monómeros es una cadena larga. No es conveniente que una cadena tenga más de 200000 monómeros porque complica el trabajo del material.- Cristalinidad: comportamiento parecido a una cadena cristalina, metales. Reemplazo de metales teniendo en cuenta las condiciones de resistencia, temperatura y flexibilidad. Cuanto más larga es la cadena, más nos acercamos al comportamiento metálico. La cadena tiene que ser lineal, sin ramificaciones o formaciones laterales que dificultan el acercamiento de las cadenas.- Simetría: se refiere a la forma en que se disponen los grupos laterales a cada lado de la cadena principal. La simetría de un polímero puede ser: Sindiotáctica: alta simetría, perfectamente regular.Isotáctica: media simetría.Atáctica: sin simetría, no regular, comportamiento impredecible.

120. ¿Qué son los aditivos y las cargas en los polímeros? Mencione por lo menos tres ejemplos de cada uno y su objetivoSon sustancias halógenas que se introducen intencionalmente para modificar propiedades físicas, mecánicas y químicas.- Rellenos: Aumenta la resistencia a la tracción, compresión y a la abrasión, la tenacidad y la estabilidad dimensional y térmica. Ej: Arena, sílice, talco, caliza, etc- Antibacterialles: Evitan que distintas bacterias habiten y crezcan en el material.- Antiestáticos: Evitan la formación y acumulación de cargas estáticas, útil en la fabricación de de envases flexibles para alimentos.- Plastificantes: Mejoran la flexibilidad, ductilidad y la tenacidad. Reducen la dureza y la fragilidad.- Estabilizantes: Se utilizan para contrarrestar el deterioro a la exposición UV y la degradación.- Ignífugos: Aumentan la resistencia a la inflamabilidad.

121. ¿Cuál es la diferencia de elección de materiales poliméricos para su uso en materiales compuestos?Los polímeros tienen valores bajos de rigidez y resistencia comparados por ejemplo con los metales, además ofrecen una baja densidad, capacidad aislante, y bajo precio comparados con otros. Al utilizarlos en materiales compuestos se intenta mejorar sus propiedades.

122. ¿Qué criterios deben considerarse en el reemplazo de los materiales metálicos por los poliméricos?Se debe considerar el comportamiento mecánico, algunos son sensibles a la velocidad de deformación, a la temperatura y a la naturaleza del medio. También se debe tener en cuenta el comportamiento eléctrico, ya que estos normalmente son malos conductores a diferencia de los metálicos y el comportamiento químico y la degradación, algunos son muy sensibles y pueden tener una continua pérdida de masa provocada por una reacción química con el medio.

123. ¿Qué atributos deben tenerse en cuenta en la aplicación de los polímeros?Tipos de uniones: muchas uniones covalentes, fuertes, casi imposibles de romper. Se comportan como frágiles. No varían los ángulos de los átomos.Comportamiento mecánico: depende del peso molecular, la cristalinización y de la simetría en menor medida.Comportamiento eléctrico: es aislante, ya que no son conductores.Comportamiento químico: no tiene problemas de corrosión porque no se oxidan. Puede haber contaminación del material con el que se rellena el espacio intersticial.Exposición a la radiación solar, la luz ultravioleta rompe las ligaduras de la cadena, quedan partes libres y se puede oxidar. Se rompe la continuidad y quedan cadenas más cortas.

124. Relacione los parámetros de los polímeros con las propiedadesEl comportamiento mecánico de los polímeros esta muy relacionado con sus parámetros. Este depende mucho del peso molecular y del grado de polimerización, ya que estos marcan el tamaño de las cadenas que forman al polímero que influye directamente sobre sus propiedades mecánicas. La cristalinidad es otro parámetro que influye sobre las propiedades del polímero, este marca la disposición de las cadenas moleculares, si están ordenadas o si no lo están, es decir, es amorfo. Esto aumenta la estabilidad, especialmente en lineales, que pueden acercarse a lo largo de la cadena.

125. ¿Por qué motivo no es reciclable un termofraguante?Son termoresistentes, ya que por la acción del calor se queman sin llegar a fundirse. Frente a la acción del calor adquieren una forma rígida, y luego de ello las piezas conformadas cuentan con una excelente resistencia térmica. Carecen de plasticidad.Como solamente tienen enlaces primarios covalentes, es muy difícil romper este enlace, y cuando se lo logra el material deja de ser polímero.

126. ¿Cómo es el comportamiento de los materiales poliméricos con respecto a la corrosión?No tiene problemas de corrosión porque no se oxidan. Puede haber contaminación del material con el que se rellena el espacio intersticial. Se produce, en general, por disolución y depende de la afinidad que tienen los elementos del polímero con el medio. Cuanta más afinidad, más se disuelve o degrada.

Es una continua pérdida de masa de material provocada por una reacción química con el medio.Exposición a la radiación solar, la luz ultravioleta rompe las ligaduras de la cadena, quedan partes libres y se puede oxidar. Se rompe la continuidad y quedan cadenas más cortas.

127. Describa las diferencias básicas entre termoplásticos y termofraguantesLa diferencia principal es que el termoplástico es reciclable y el termofraguante no. El primero posee enlaces primarios y secundarios, en cuanto al otro solo posee enlaces covalentes. Una vez que los termofraguantes toman su forma no se la puede modificar, son vulcanizados o endurecidos por reacciones químicas. En cambio los termoplásticos son conformados a temperatura elevada, enfriados y luego recalentados o reconformados sin afectar el comportamiento del polímero.Los Termoplásticos son compuestos de moléculas lineales o poco ramificadas que funden por la acción del calor y solidifican cuando desciende la temperatura. Una vez fundidos pueden ser moldeados. La transformación de sólido a fundido es reversible. En estos materiales existe independencia de las cadenas poliméricas, se pueden desplazar unas sobre otras. Se disuelven fácilmente. Tienen cristalinidad. En cambio en los termofraguantes la transformación sólido-fundido es irreversible. No funden, se degradan físicamente, no existe pto de fusión.

128. ¿A qué se debe la transparencia del acrílico?Los acrílicos pueden presentar transparencia debido al gran espacio entre sus moléculas. La configuración aleatoria de las cadenas produce una estructura completamente amorfa, con mucho espacio interno que permite el paso de la radiación a pesar de no poseer una estructura cristalina.

129. Polietileno. Características, propiedades y aplicacionesEl Polietileno es un material termoplástico que surge a partir de la polimerización del etileno. Se caracteriza por su buena inercia química y su fácil conformación. Se divide en dos:- Alta densidad: es lineal, su Tf es 115°C, su densidad 0,92 gr./ cmcúbico, σT = 8,3 a 31,7 MPa, alargamiento 650 a 100%.Aplicaciones: coverturas, bolsas, empaquetamientos.- Baja densidad: es ramificado, son de bajo costo. Densidad 0,95 a 0,96 gr./cmcúbico, σT = 22 a 31 MPa, alargamiento 400 a 50%.Aplicaciones: vaina de conductores, botellas, carcasas de pequeños electrodomésticos.

130. Polipropileno. Características, propiedades y aplicacionesEs un material termoplástico que surge de la polimerización del propileno. Es similar al etileno, pero se reemplaza un H por un grupo metilo (CH3), que restringe el movimiento de la cadena (menos flexible) y aumenta la resistencia mecánica. El polipropileno posee una estructura lineal. Posee buena inercia química. Tf 165 a 177°C, densidad 0,9 a 0,91 gr./cmcúbico, σT = 31 a 41 MPa, alargamiento 600 a 100%.Aplicaciones: embalajes, elementos de contención de gran peso, tubos de conducción, paragolpes y tableros.

131. Poliestireno. Características, propiedades y aplicacionesEn el monómero del polietileno se reemplaza un H por un grupo fenilo. Esto restringe el movimiento de la cadena, aumenta la resistencia mecánica y la rigidez. Es aislante

térmico, eléctrico y acústico. Posee una estructura lineal. Posee una baja densidad (es muy ligero) y su color es blanco. Tf 200 a 243°C, densidad 1,04 a 1,05 gr/cmcúbico, σT = 36 a 52 MPa, alargamiento 2,5 a 1,2%.Aplicaciones: aislante, recubrimientos de vehículos, casas rodantes, embalajes. Si se le inyecta un fluído se extiende el volumen (poliestireno expandido, telgopor).

132. Vinilos. Características, propiedades y aplicacionesEn el monómero del polietileno se reemplaza un H por un Cl. Esto aumenta la resistencia mecánica y la resistencia química (resistente a agentes químicos). Es reciclable y ligero. Es aislante eléctrico. Sin embargo es explosivo y cancerígeno. No rugoso, alternativo del cuero. Mucha más aptitud para entrar en contacto con materiales corrosivos. Tf 200°C, densidad 1,3 a 1,58 gr/cmcúbico, σT = 41 a 52 MPa, alargamiento 80 a 40%. Aplicaciones: tuberías, mangueras, vaina de conductores, cuero ecológico.

133. Fluorcarbono. Características, propiedades y aplicacionesEn el monómero del polietileno se reemplazan todos los átomos de H por los de F (Fluor). Esto genera un aumento de la densidad, un aumento de la resistencia química (resistente a agentes químicos) y un aumento de la cristalinidad (por lo que es opaco). Posee una estructura lineal. Es aislante eléctrico. Tf 327°C, densidad 2,2 g/cm3 , σT = 17-35MPa, alargamiento 200 a 400%.Aplicaciones: sartenes, componentes eléctricos, juntas, sellos.

134. ¿En qué se fundamenta la aplicación técnica del PTFE?La aplicación técnica del PTFE (politetrafluoroetileno) se fundamenta en que es un polímero cristalino con un elevado punto de fusión (resistencia a diferencias de temperaturas). El pequeño tamaño del átomo de flúor y la regularidad de la cadena dan lugar a un material polimérico de muy alta densidad y resistencia química (no reacciona con sustancias, baja corrosión). El flúor es el más electronegativo y reactivo de todos los elementos. A su vez, presenta capacidad antifricción, capacidad aislante, resistencia al desgaste.

135. Acrilicos. Características, propiedades y aplicacionesEl Acrílico es un termoplástico que se obtiene de la siguiente manera: en el monómero de polietileno se reemplazan a ambos lados de la cadena los átomos de H por grupos metilos y otros grupos más voluminosos. Esto restringe el movimiento de la cadena y aumenta la resistencia mecánica. Posee una estructura lineal. Es transparente, y resistente a la radiación ultravioleta. Tf 160°C, densidad 1,1 a 1,2 gr/cmcúbico, σT = 48 a 66 MPa, alargamiento 2 a 10%. Resistente al impacto.Aplicaciones: es alternativo del vidrio, iluminación, carteles publicitarios

136. ¿Por qué motivo no usaría acrílico para el parabrisas de un avión?El parabrisas de un avión debe estar sometido a la exposición del sol. El acrílico deja pasar los rayos infrarojos, pero no los ultra violetas, y actúa como filtro. Estos rayos ultra violetas degradan el acrílico haciéndolo inutilizables para el parabrisas de un avión.Aunque es mas resistente al impacto que el vidrio, se raya mas fácilmente, por lo tanto con todas las partículas que flotan a la altura que vuela un avión y a la velocidad que este se mueve, quedaría lleno de ralladuras que dificultarían la visión en poco tiempo.

137. SAN. Características, propiedades y aplicacionesEl SAN es un copolímero, es decir, es un polímero formado por dos monómeros distintos que se repiten en la cadena carbonada. En el caso del SAN, estos monómeros son el Estireno y el Acrilonitrilo. Alta resistencia a la tracción, bajo deslizamiento, gran peso molecular, muy rígido, muy poca tendencia al alargamiento no más del 2%.El SAN se caracteriza por ser transparente, de alta resistencia térmica (soporta elevadas temperaturas), de alta resistencia al impacto, alta resistencia química (resistente a agentes químicos), y de elevada dureza.Aplicaciones: interior de automóviles, interior de heladeras, juguetes.

138. ABS. Características, propiedades y aplicacionesEl ABS es un copolímero, es decir, un polímero formado por 3 monómeros distintos (Estireno, Acrilonitrilo, y butadieno) que se repiten en la cadena carbonada.El ABS se caracteriza por su alta resistencia mecánica, alta resistencia al impacto, alta resistencia térmica (resiste altas temperaturas), alta resistencia química (resistente a agentes químicos), y de elevada dureza.Aplicaciones: conductores en construcción (ventilación, calefacción, etc.), equipajes, estuches.

139. ¿Qué componente del ABS realza su resistencia al impacto y por qué?El ABS tiene una gran resistencia al impacto por la incorporación del Butadieno (Caucho artificial). Los bloques de butadieno, que es un elastómero, proporcionan tenacidad a cualquier temperatura. Esto es especialmente interesante para ambientes fríos, en los cuales otros plásticos se vuelven quebradizos.

140. Concepto de polímero de adición y condensaciónPolímeros de adición: Lo que se hace es generar el monómero. Se generan las condiciones físico-Químicas para que los monómeros se unan en una cadena, formando el polímero. La molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos, es decir que la composición química de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones químicas de los monómeros que la conforman.Polímeros de condensación: Cuando se hacen las reacciones químicas que lo originan se genera un subproducto. En la formación de polímeros por condensación la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua o HCL gaseoso.

141. Poliamidas. Características, propiedades y aplicacionesLa poliamida (Nylon) es un polímero de condensación que proviene de la reacción de una Amida con Ácido orgánico, de esta manera se genera la función AMIDA.Se caracteriza por su alta resistencia mecánica, su alta cristalinidad (debido a los enlaces puente hidrógeno que se forman), baja conductividad térmica. Estructuras completamente lineales. Al microscopio se ve una estructura esferulítica (parecida a la estructura granular de un metal). No absorbe humedad.Aplicaciones: refuerzos en neumáticos, cordones, sogas, medias, marcapasos.

142. ¿Las poliamidas, pueden ser reemplazo de los metales? JustificarSí, la estructura de las poliamidas es esferulítica, con una regularidad similar a la de los granos metálicos. Esta propiedad le confiere una alta resistencia mecánica, cristalinidad,

resistencia a un amplio rango de temperaturas y buena tenacidad. Las poliamidas tienen la ventaja de poseer una fácil conformabilidad, y de no requerir lubricación.

143. Policarbonatos. Características, propiedades y aplicacionesEl policarbonato es un polímero donde su monómero está formado por un grupo carbonato, seguido por dos grupos fenilos y dos grupos metilo intermedios.Se caracteriza por su alta resistencia mecánica, alta resistencia al impacto, alta transparencia, por la gran cantidad de espacios vacíos entre moléculas. Mucho volumen, poca masa; y baja resistencia química (no es resistente a agentes químicos). Es aislante eléctrico.Temperatura de fusión: 270°CDensidad: 1,2g/cm3

Resistencia a la tracción mayor a 65MPaAlargamiento 100%Uso en la construcción, sustituyendo al vidrio, cerramientos. Policarbonato alveolar, discos compactos (el policarbonato es magnetizable), aplicaciones ópticas: anteojos, cámaras de fotos, lentes. Sirve para refuerzo de blindaje.

144. Poliéster termoplástico. Características, propiedades y aplicacionesEl Poliéster termoplástico es un polímero que proviene de la reacción de alcohol y de Acido orgánico.Los materiales típicos de Poliéster termoplástico son el PET (Tereftalato de polietileno) y el PBT (Tereftalato de polibutadieno).El Poliéster termoplástico se caracteriza por su alta resistencia mecánica, alta resistencia al impacto, alta resistencia química (resiste agentes químicos), pero baja resistencia térmica (no es resistente a altas temperaturas). Es reciclable.La diferencia entre el PET y el PBT es que el PBT tiene una cadena de 4 carbonos y mayor peso molecular, más resistente, más flexible, mejor calidad.Aplicaciones: tejidos textiles, alfombras, blísteres, envases de cosméticos, válvulas.

145. Fibras aromáticas. Características, propiedades y aplicacionesForma parte de los termoplásticos de condensación. Las Fibras aromáticas son una poliamida aromática, es decir, se obtiene a partir de la reacción del Grupo Amida junto con el Grupo Fenilo. Se caracteriza por su alta resistencia mecánica, alta resistencia térmica (resistente a altas temperaturas), alta resistencia química (resiste agentes químicos). Se puede utilizar la Fibra aromática como fibra o como tejido, pero como fibra es un material más resistente que como tejido.Temperatura de fusión: 250/260°C

Densidad: 1,44 g/cm3

Resistencia a la tracción (Fibra sentido longitudinal): 2670 MPaAlargamiento: 4,4%

Aplicaciones: reforzante en materiales compuestos, blindajes en vehículos y chalecos, reforzante de neumáticos, en aeronáutica (velas de botes).

146. Acetales. Características, propiedades y aplicacionesForma parte de los termoplásticos de condensación. Los Acetales provienen de la polimerización del Formaldehído. Se caracteriza por tener buenas propiedades mecánicas, son duros y rígidos, de buen procesamiento, y de bajo costo.Aplicaciones: cuerpo de biromes y encendedores, cremalleras, pequeños engranajes.

147. ¿Cuál es la aplicación común de los termofraguantes? JustificarLa aplicación común de los termofraguantes es como adhesivo debido a los entrecruzamientos en sus uniones primarias, los cuales le otorgan una alta estabilidad térmica y dimensional. Esto se debe a su estructura molecular que constituye una red con enlaces transversales. La formación de estos enlaces es activada por el grado de calor, el tipo y cantidad de catalizadores y la proporción de formaldehído en el preparado base. Es rígido, muy estable, elevado punto de fusión, altamente resistencia a los solventes.

148. Fenólicos. Características, propiedades y aplicacionesLas resinas fenólicas son polímeros termofraguantes de condensación que se producen mediante la reacción del fenol y el formaldehído con agua como subproducto. Esto le otorga al material alta estabilidad térmica y dimensional. La presencia de grupos de benceno otorga una fuerte rigidez y dureza. En términos generales, se caracteriza por su alta dureza y rigidez, su alta resistencia mecánica, alta resistencia química (resiste agentes químicos), es buen aislante térmico.Aplicaciones: uso eléctrico y telefónico (enchufes, carcasas), adhesivo (cola del carpintero). Se usa para llenar espacios vacíos y darle peso.

149. Poliéster termofraguante. Características, propiedades y aplicacionesPolímero termofraguante de condensación que proviene de la reacción del etilenglicol y ácido málico.Se caracteriza por su alta resistencia mecánica, baja rigidez y dureza, alta resistencia química. Es aislante eléctrico.Aplicaciones: reforzante de materiales compuestos, tuberías, carrocerías, cascos de botes.

150. Amino resinas. Características, propiedades y aplicacionesLas resinas amínicas son materiales poliméricos termofraguantes formados por la reacción controlada de formaldehído con diversos compuestos que contienen el grupo amina. Los dos tipos de resinas amínicas más importantes son la urea-formaldehído y la melamina-formaldehído.Solubles en agua se utilizan como adhesivos y resinas de enlace para tableros de madera, casco de barcos, pisos y ensamblado de mobiliarios, vajilla plástica.

151. ¿Qué entiende por temperatura de transición vítrea?La Temperatura de transición vítrea se puede entender de forma bastante simple cuando se entiende que en esa temperatura el polímero deja de ser rígido y comienza a ablandarse.Se entiende que es un punto intermedio de temperatura entre el estado fundido y el estado rígido del material. Por encima de la Ttv los enlaces secundarios de las moléculas son mucho más débiles que el movimiento térmico de las mismas, por ello el polímero se torna gomoso y adquiere cierta elasticidad y capacidad de deformación plástica sin fractura.

152. ¿Cuál es el valor máximo de trabajo de un termoplástico, en términos de temperatura?Los termoplásticos por encima de la “Temperatura de fusión/2” pierden las propiedades mecánicas. El punto de trabajo sería ese Temp fus/2

Los polímeros sin embargo no se funden, sino que pierden el enlace, también llamado despolimerización. Sólo se ablandan hasta hacerse inutilizables a escala industrial.

153. Origen de la elasticidad en los elastómerosEsta propiedad elástica de los elastómeros tiene que ver con la disposición de los monómeros en las moléculas. Los monómeros adoptan una disposición a 107° en vez de ser a 90°.Los elastómeros son polímeros amorfos formados por macromoléculas que poseen un ligero entrecruzamiento con un notable espaciado, lo que le da la propiedad de elasticidad.

154. Caucho natural. CaracterísticasEl caucho natural es el primer elastómero conocido. La materia prima del elastómero se extrae de un árbol llamado Hevea Brasiliensis, es un material lechoso y blanco, el latex.Es transparente, sin olor, mal conductor de la electricidad y mal conductor del calor. Posee elasticidad en rangos de temperatura pequeños. A bajas temperaturas es muy duro, a altas temperaturas es pegajoso y blando.Si el Caucho natural es sometido a un proceso de coagulación en un medio ácido, se obtiene LATEX.Su principal aplicación es la fabricación de neumáticos.

155. Vulcanización. Concepto. AplicacionesProceso por el cual se incorpora azufre al caucho natural. A elevadas temperaturas se coloca S al elastómero. El azufre se coloca de tal manera que une las cadenas entre sí. El material gana resistencia mecánica. Sin vulcanización el material es pegajoso y sin uso industrial.Aumentan las propiedades mecánicas y no pierde las propiedades elastoméricas. Aplicaciones: banas de rodamiento, sustituto de cañerías metálicas, correas, cintas de transporte, gomas de borrar.

156. Elastómeros sintéticos. Enumeración. AplicacionesLos Elastómeros sintéticos son sustancias artificiales que se parecen al caucho natural. Se obtienen por reacciones químicas a partir de hidrocarburos. Los Elastómeros sintéticos se obtienen a partir del monómero del Butadieno.Los Elastómeros sintéticos son:

a) BUTA S: se utiliza en neumáticos.b) BUTA N: se utiliza en juntas y diafragmas.c) CAUCHO BUTÍLICO: se utiliza en cámaras de neumáticos.d) POLICLOROPRENO: se utiliza en trajes náuticos (neoprene)e) SILICONAS: se utiliza en revestimientos y juntas.

157. Elastómeros termoplásticos. Características, propiedades y aplicacionesPara conseguir otros productos, los elastómeros se mezclan con algún plástico termoplástico. El material tendrá un comportamiento elástico, pero será muy propenso a la rotura debido al hecho de que no todos los puentes estarán tensionados de la misma forma. Esto se debe a que las cadenas no estarán puestas en paralelo y no son regulares, lo cual hace que haya puentes más largos que otros. Pueden resistir cargas elevadas y al retirar la carga, luego de la deformación vuelven a su forma original. Del caucho sintético derivan:

• SBR (Styren Butadien Rubber): El estireno produce en el copolímero un caucho más resistente y más tenaz. Es más barato que el caucho natural. Presenta mayor resistencia al desgaste, pese a que generan mayor calor. Absorben disolventes orgánicos y se hinchan. Ejemplos: Neumáticos, cámaras, pisos, pinturas, mangueras.• Caucho policloropreno: La incorporación del cloro aumenta la resistencia química (al ataque por O2, O3, calor, luz, paso del tiempo). Poseen mala flexibilidad a bajas temperaturas. Su fortaleza a la gasolina y al aceite es superior al SBR, pero son más caros. Ejemplos: Vainas para cables, mangueras, trajes de mar, ductos, etc.• Poliuretano termoplástico: Tendrá una configuración de espuma flexible, por lo que cualquier fluido que se introduzca en el espacio intersticial entrará muy fácilmente. Usos: Aislantes térmicos, acústicos, juntas.• Silicona: Son polímeros basados en las cadenas de silicio, por lo que tendrán un rango de temperaturas muchísimos mayor, llegando a los 300°C, y también es muy resistente a la atmósfera. Existen 3 tipos: bimetil silicon, metilfenil silicon, metil difenil 158. ¿Qué características tienen los materiales cerámicos?Son materiales inorgánicos constituidos por elementos metálicos y no metálicos cohesionados químicamente. Los materiales cerámicos pueden ser cristalinos, no cristalinos o tener características de aceros. La mayoría de los cerámicos son duros, tienen alta resistencia a la tracción, compresión y elevada resistencia a las altas temperaturas. En general suelen ser aislantes, y el inconveniente es que son frágiles. Sus características de resistencia a la abrasión y a las altas temperaturas los hacen aptos para la fabricación de revestimiento de hornos de fusión y tratamiento térmico.

159. ¿Cómo se clasifican los materiales cerámicos en función de su aplicación? Definición general y aplicacionesCerámica roja: Son productos de arcilla. Son para uso estructural: Ladrillos, tejas, pisos, etc. El color se lo deben a que están impurificados con óxido férrico. Recordar que las arcillas son variedades hidratadas de Silicato de Al.Cerámica blanca: Está más purificada que la anterior y es de mayor calidad. El uso clásico es para vajilla y sanitarios.Refractario: Principal característica: resistencia a elevada temperatura.Cementos: característica principal: liga hidráulica a temperatura ambiente.Vidrios: Concebidos como líquidos subenfriados o mejor dicho con más propiedad: sólidos no cristalinos, es decir de estructura amorfa.Abrasivos: característica fundamental: elevadísima dureza.Cerámicos especiales de avanzada (CMC): constituyen una mejora de todo tipo de material cerámico en lo que hace a elevada dureza, resistencia al desgaste, estabilidad química, resistencia a elevada temperatura y bajo coeficiente de expansión térmica.

160. Enumerar componentes de los materiales cerámicos. Indicar influenciasMaterias primas básicas de los cerámicos: Caolín (Silicato de alúmina hidratado), arena, sílice, dolomita, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, óxido férrico y ferroso.- Caolín: Aumenta la capacidad de resistir altas temperaturas hasta 1700°C- Carbonato de magnesio: Disminuye el coeficiente de dilatación, aumenta la tensión superficial y la viscosidad.- Carbonato de calcio: para lograr una mayor estabilidad dimensional dentro del horno.- Dolomita: Le da la capacidad de resistir altas temperaturas, uso en refractarios.- Sílice: Se la utiliza como SiO2 para la fabricación de tabiques refractarios utilizados en aplicaciones de hornos de alta temperatura; se utiliza con una estructura cristalina

cúbica. En cambio, en la protección térmica de transbordadores espaciales se utiliza en forma de fibra. Además como CSi que resiste a condiciones extremas de temperatura. Se comporta muy bien frente al desgaste.

161. Cemento. Descripción general. Tipos de morterosSe denomina cemento a un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto con el agua. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón o concreto. Tiene buena resistencia al ataque químico, resistencia a temperaturas elevada.El mortero es el material ligante entre piezas de un muro, actúa para el agarre y unión; es moldeable y con él se rellenan los huecos evitando el contacto directo entre ladrillos.Morteros aéreos: barro y cal.Morteros hidráulicos: yeso y cemento.Tipos de morterosSegún el aglomerante:

Morteros de yeso Morteros de cal (para unir piedras y ladrillos mejor que el cemento por sus

propiedades) Morteros de cemento Morteros de cemento-cola Morteros mixtos o bastardo, en los que se mezclan dos aglomerantes:

o Yeso y calo Cal y cemento

162. ¿Qué es un material refractario? Características y aplicacionesMaterial usualmente no metálico empleado para resistir altas temperaturas. Químicamente es un sistema heterogéneo y multicomponente y físicamente un agregado de partículas cristalinas ligadas entre sí. Las restricciones a un óxido para ser seleccionado como refractario son: hidratación (porque la absorción de agua y su posterior evaporación genera un aumento de volumen que puede dañar la estructura y la posterior disociación de agua produce explosiones), volatilidad, reductibilidad, toxicidad (hoy día se objeta la cromita como refractario por el efecto supuesto tóxico del cromo) y con un punto de fusión elevado, superior a 1700°C.Aplicaciones: Horno de coquería, canal de colada, recubrimientos de interiores de hornos, cuchara, etc.

163. ¿Cómo son las influencias de los tipos de unión en los refractarios?En general, a mayor cantidad de enlaces iónicos mayor punto de fusión.Debido a sus enlaces iónicos o covalentes, estos materiales cerámicos son por lo general duros, frágiles, con un alto punto de fusión, tiene baja conductividad eléctrica y térmica, buena estabilidad química y térmica y elevada resistencia a la compresión.

164. ¿Qué tipo de solicitaciones sufren los materiales refractarios en servicio?Las solicitaciones que sufren los materiales refractarios en servicio son:

A) Térmicasa. Altas temperaturasb. Variaciones de temperaturasc. Gradientes de temperaturas

B) Químicasa. Potenciales químicosb. Alteraciones de presiones parciales de gases

C) Mecánicasa. Cargasb. Tensiones internasc. Vibraciones

165. ¿Qué funciones cumple un revestimiento refractario?Las funciones son:

A) Mantener, almacenar o ceder calor.B) Conducir calor.C) Soportar cargas sólidas y/o líquidas a elevadas temperaturas.D) Contener fluidos corrosivos.E) Evacuar fluidos (ejemplo canal de colada).

-Aislantes, constituyendo las paredes del recinto del horno.-Elementos de soporte o transporte de la carga, como es el caso de los rodillos.-Refractarios de enhornamiento necesarios para mantener los productos en la posición requerida mientras se cuecen.-Especiales como toberas de quemador, soportes de diversas funciones en los hornos, muflas...Estos materiales deben hacer frente a las mayores exigencias que demanda la técnica de cocción moderna. -Poder aislante mejorado (menor conductividad)-Menor acumulación de calor.-Estabilidad y resistencia mecánica y piroplástica.-En caso de refractario neutro: Comportamiento neutro frente a las variaciones de la composición de las atmósferas.

166. ¿Cómo debe ser la constitución de una pared de horno?Una capa interior de trabajo, una capa intermedia de seguridad y una capa de aislante.La capa interior es la agredida por el material, la capa de seguridad se coloca por posibles fisuras de la capa interior, y la capa aislante impide que se pierda calor.

1) Mampostería general2) Aislante Refractario 3) Material de seguridad 4) Material de trabajo o sacrificio

167. Refractarios. Parámetros. Breve explicaciónPorosidad: Cantidad de espacios vacíos en relación al volumen total a nivel macro.Densidad: Cantidad de masa por determinada cantidad de volumen. (m/vol)Permeabilidad: Es la capacidad de dejar pasar los gases a través de un material. Expansión térmica: Aumento de la longitud cuando hay diferencia de temperatura Conductividad térmica: Aislante (elevada resistencia al flujo de calor) y no aislante (capacidad de un material de transferir calor)Los refractarios para aumentar su capacidad aislante se le suele aumentar la porosidad. Para ello cuando se lo fabrica, cuando está en estado plástico, se le agrega carbón pulverizado. Luego durante la calcinación ese carbón se oxida, se elimina como gas (dióxido o monóxido) y queda el poro.

Spalling: Si a un refractario a alta temperatura se lo enfría muy rápido, puede agrietarse o pulverizarse o descascararse.Resistencia al ablandamiento: El refractario se va calentando y luego el cono por ablandamiento toca el piso. Eso indica el valor de la resistencia al ablandamiento.

168. ¿Qué indica la conductividad térmica? Indicar los tipos de materiales que se definenEs la medida de intensidad con que se transmite el calor en un material. Determina la cantidad de calor que se transmite por área en un segundo cuando hay un gradiente de temperatura.Los materiales metálicos poseen una alta conductividad térmica.Los polímeros, materiales orgánicos poseen baja conductividad térmica.Los materiales cerámicos tienen baja conductividad térmica debido a sus fuertes enlaces iónico-covalentes, y por ende son buenos aislantes térmicos. Debido a esto se los utiliza como refractarios en ambientes calientes, tanto líquidos como gaseosos.

169. Defina un material abrasivo. Mencione algunos ejemplosUn abrasivo es todo material constituido por una sola fase. Consiste en un soporte, sobre el cual hay un material base que es un termofraguante y funciona como adhesivo sobre el cual entran las partículas del material destinado a producir corte o desgaste. La partícula del abrasivo no solo deben ser suficientemente duras sino además que cuando se rompen deben generar nuevas partículas cortantes. Tienen una cierta porosidad que permita la circulación de aire o líquido a través de la estructura con el propósito de refrigerarla debido a las elevadas temperaturas generadas en el uso.Los abrasivos más usados son: Carburo de silicio (SiC), y óxido de aluminio (Al2O3).

170. Materiales compuestos. ConceptoEstán formados por un material base y uno de refuerzo. Tiene que cumplir la condición que los elementos sean insolubles entre sí y el material que se obtiene va a tener mejores propiedades físico-químicas, y va a ser mecánicamente superior a los otros materiales que lo forman. El material compuesto posee características propias que se obtiene de la suma de las propiedades de cada uno de los materiales que lo conforman, es decir, cada material conserva sus propiedades.Al mirar al microscopio voy a ver dos fases como mínimo.

171. Aplicaciones de los materiales compuestos. Justificacióna) Tanques y cañerías para líquidos corrosivos (buena resistencia química)b) Carrocerías y partes de vehículos (baja densidad, buena estabilidad dimensional,

buena resistencia mecánica)c) Paneles de construcción (buena estabilidad dimensional, buena resistencia

mecánica)d) Piletas de natación (buena resistencia mecánica)e) Partes de aviones y aeronaves espaciales (baja densidad, buena resistencia

mecánica)

172. Materiales de base de materiales compuestos. CaracterísticasA) Polímeros: las resinas, que se caracterizan por su baja densidad, alta resistencia

química (a la corrosión), alta estabilidad dimensional.B) Metales: que se caracteriza por su alta resistencia, alta rigidez,

C) cerámicos: que se caracterizan por su alta resistencia, buena tenacidad, buena resistencia térmica, y buena resistencia química.

173. Reforzantes de los materiales compuestos. Enumeración. CaracterísticasFibras1. Naturales (cáñamo y algodón)2. Orgánicas (poliamidas, poliéster)3. Inorgánicas (de vidrio, de carbono, de boro)4. Metálicas (acero, aluminio, etc.) Mayor resistencia a la fatiga, mejor rigidez y una mejor relación resistencia-peso, al incorporar fibras resistentes y rígidas, aunque frágiles, en una matriz más blanda y dúctil. Alta resistencia a temperaturas elevadas.Partículas1. Cemento (hormigón)2. Asfalto, carburos (abrasivos)3. Caucho, madera aglomerada.Dentro de estos podemos distinguir dos tipos; los dispersoides, que son materiales endurecidos por dispersión y contienen partículas de 10 a 250 nm de diámetro, que aunque no sean coherentes con la matriz, bloquean el movimiento en las dislocaciones y producen un marcado endurecimiento del material matriz; y los "verdaderos" que contienen grandes cantidades de partículas gruesas, que no bloquean el deslizamiento con eficacia, son diseñados para obtener propiedades poco usuales, despreciando la resistencia en el material. Ciertas propiedades de un compuesto particulado dependen sólo de sus constituyentes, de forma que se pueden predecir con exactitud mediante la llamada regla de las mezclas, que es la sumatoria de las propiedades (densidad, dureza, índice de refracción, etc.) por la fracción volumétrica del constituyente.LaminadosIncluyen recubrimientos delgados, superficies protectoras, revestimientos metálicos, bimetálicos, laminados y todo un conjunto de materiales con aplicaciones específicas.Algunos compuestos reforzados con fibras, producidos a partir de cintas o tejidos pueden considerarse parcialmente laminares. Gran cantidad de compuestos laminares están diseñados para mejorar la resistencia a la corrosión conservando un bajo costo, alta resistencia o bajo peso. Otras características de importancia incluyen resistencia superior al desgaste o a la abrasión, mejor apariencia estética y algunas características de expansión térmica poco usuales. Con la regla de las mezclas se pueden estimar algunas de las propiedades, paralelas a la laminillas de los materiales compuestos laminares.También se pueden calcular con poco margen de error: la densidad y la conductividad eléctrica y térmica.

174. Ensayo de tracción. ConceptoEs un ensayo destructivo que consiste en alargar una probeta en forma lentamente creciente hasta llegar a la rotura. Se realiza en las máquinas universales de ensayo. Con este ensayo se determinan parámetros denominados propiedades de tracción:

- límite elástico- alargamiento o ductilidad- estricción

El estudio de este comportamiento se hace utilizando los diagramas de tracción donde se grafica la tensión de tracción con respecto a la deformación lineal sufrida por la probeta, expresada en forma porcentual del alargamiento por unidad de longitud.

La fractura puede ser dúctil, moderadamente dúctil o frágil.

175. Represente en un diagrama de tracción la energía de deformación absorbida. Justifique

B es más dúctil que AA es más rígido que BB absorbió más energía de transformación plástica ya que es más dúctil, se puede observar en el gráfico que hay una mayor área debajo de la curva de B.

176. ¿Qué relación existe entre la temperatura y la resiliencia? JustifiqueSe llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse. Este comportamiento es muy dependiente de la temperatura y la composición química, esto obliga a realizar el ensayo con probetas a distinta temperatura, para evaluar la existencia de una "temperatura de transición dúctil-frágil".A menor temperatura, menor resiliencia.

177. Ensayo de impacto. Concepto. MétodosEl ensayo de impacto consiste en dejar caer un péndulo desde una altura determinada para que impacte en la probeta normalizada provocando una fractura.Cabe aclarar que la probeta posee una entalla (muesca) con el fin de generar un “fisura normalizada” que actúa como centro de concentración de tensiones que provoca en el instante del impacto la inmediata rotura de la probeta.Analizando las superficies de rotura de la probeta se puede determinar el porcentaje de fractura dúctil y el de fractura frágil.Hay dos métodos:

- Charpy (europeo): la probeta se apoya horizontalmente sobre el equipo con la entalla del lado opuesto a donde va a recibir el impacto del péndulo

A

B

- Izod (americano): la probeta se coloca en forma vertical sujeta en un extremo por unas mordazas con al entalla del mismo lado de donde va a recibir el impacto del péndulo

178. Dureza. Concepto. MétodosSe define como la mayor o menor resistencia que un cuerpo opone, al ser rayado o penetrado por otro tomado como elemento de comparación.Método BrinellCarga Empleada: P=C.D² Penetrador: Bolilla de Acero Apoyo: PlanoLa maquina realiza una impresión sobre la pieza ensayada con una bolilla de acero duro de 10mm de diámetro. La dureza resultara función de la altura de penetración, su diámetro y la fuerza ejercida por la bolilla.Método Rockwell CEn este metodo la dureza resulta función de la profundidad de penetración. Escala: HRCPenetrador: Cono de Diamante que permite ensayar también materiales duros, por ejemplo aceros templados.Apoyo: En “V” Rango de aplicación: Materiales DurosMétodo Rockwell BEscala: HRB Penetrador: Bolilla de Acero de 1/16" Apoyo: PlanoRango de aplicación: Materiales BlandosSe mide la profundidad de penetración del cuerpo de ensayo, a diferencia del Brinell donde se determina el área del segmento esférico por el diámetro de la impresión de la bola.

179. Tintas penetrantes. Concepto. InterpretaciónEs un ensayo no destructivo. Se aplica a todo tipo de materiales, salvo materiales porosos como los fabricados por pulvimetalurgia. Detecta los defectos superficiales, no llega a detectar los subsuperficiales.Pasos:

- Se debe limpiar la pieza ya que puede tener aceites, óxido, tierra en su superficie.

- Se aplican los líquidos penetrantes y se los deja actuar alrededor de 15 min.- Se remueve el exceso de líquido, sólo queda en el interior de las fisuras.- Se aplica un revelador, elemento que tiene la capacidad de absorber el líquido

penetrante que queda atrapado en las fisuras.- Se interpretan los resultados: tamaño aprox., densidad y distribución de los

defectos.- Se vuelve a limpiar la pieza.

Se puede realizar con luz natural o con luz ultravioleta.

180. Definición de metalografía. ¿Para qué se utiliza?La metalografía es la ciencia que estudia la composición estructural de los metales y aleaciones para relacionarla con las propiedades mecánicas o físico-mecánicas de los mismos.Mucha es la información que puede suministrar un examen metalográfico, para ello es necesario obtener muestras que sean representativas y que no presenten alteraciones debidas a la extracción y/o preparación metalográfica.La microestructura revelará el tratamiento mecánico y térmico del metal y, bajo un conjunto de condiciones dadas, podrá predecirse su comportamiento esperado.