Corrosión 10%

República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para La Educación Superior

I.U.P “Santiago Mariño” Cátedra: Corrosión (SAIA)

Elaborado Por: Jesús Pirela. C.I: 24.252.487.

Maracaibo , septiembre 2016

¿Cómo se clasifican los materiales?

Todos los materiales que se emplean en la actualidad los podemos clasificar en tres grandes grupos según su origen:

• Materiales Naturales

• Materiales Artificiales

• Materiales sintéticos

Materiales Naturales

• Son todos aquellos que se encuentran en la naturaleza. Constituyen los materiales básicos a partir de los cuales se fabrican los demás productos. Las personas utilizamos materiales naturales con diferente origen: mineral, vegetal o anima.

Materiales Artificiales

• Son aquellos que se obtienen a partir de materiales naturales que se encuentran en la naturaleza y no han sufrido transformación previa. También reciben este nombre aquellos productos fabricados con varios materiales que sean en su mayoría de origen natural, como por ejemplo el hormigón, que está fabricados partir de arena(material natural), grava(material natural), cemento(material artificial) y agua(material natural). Otros materiales artificiales son el acero el papel.

Materiales Sintéticos

• Están fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No se encuentran en la naturaleza ni ellos ni ninguno de los materiales que lo componen. En general suelen ser derivados del petróleo y han representado para la sociedad un fenomenal avance. Ejemplos de este tipo de materiales son la baquelita, la urea, y la fibra.

Método de obtención de metales o aleaciones

La metalurgia es la ciencia que trata de la extracción de los metales a partir de sus minerales para hacer aleaciones y objetos metálicos.

Etapas de un proceso metalúrgico • Concentración del mineral: Consiste en separar de éste la mayor cantidad posible

de ganga mediante distintos métodos.

• Levigación: Se utiliza la mena y la ganga tienen muy diferente densidad. El mineral es sometido a una corriente de agua que arrastra a las partes menos pesadas, y las mas pesadas ( mena ) va al fondo.

• Separación magnética: Se utiliza cuando la mena presenta propiedades magnéticas ( hierro ).El mineral se pasa por una cinta en la cual hay un electroimán, la ganga cae al suelo y la mena queda pegada a la cinta.

• Flotación: Procedimiento que se utiliza cuando la mena no es mojada por agua pero si por el aceite, el mineral finalmente triturado se mete en un deposito con agua agitando la mezcla, la mena flota y la ganga se hunde.

• Tostación o calcinación: Tiene por objeto transformar el mineral en oxido para después proceder a su reducción.

• Tostación: se realiza cuando el metal es un sulfuro.

• Calcinación: se realiza cuando el metal es un carbono o un hidróxido.

• Reducción: Una vez esta el mineral en forma de óxido, la reducción tiene por objeto separar el metal, en estado libre, los óxidos correspondientes a los metales de pequeño potencial de oxidación, se reduce mediante carbón, hidrógeno o otro metal.

Clasificación de las aleaciones

• Aleación para fundición resistente a los ácidos. • Aleación para calderas que contendrán sodas lejía. • Aleaciones para calderas de fundición de plomo. • Aleaciones para distintas piezas de fundición de hierro. • Aleaciones resistentes al acido nítrico. • Aleaciones de cobre de fundición. • Aleaciones para lograr elevada sonoridad. • Aleaciones para bronce tipo francés. • Aleaciones zinc-cobre conteniendo silicio. • Aleaciones que llegan a una buena fluidez. • Aleaciones apropiadas para fundición inyectada.

Elasticidad

El término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

Plasticidad

La plasticidad es la propiedad mecánica que tiene un material para deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su limite elástico.

Resistencia a la fluencia

Es la fuerza que se le aplica a un material para deformarlo sin que recupere su antigua forma al parar de ejercerla.

Entre las propiedades mecánicas están

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción o resistencia última

Indica la fuerza de máxima que se le puede aplicar a un material antes de que se rompa.

Resistencia a la torsión

Fuerza torsora máxima que soporta un material antes de romperse.

Resistencia a la fatiga

Deformación de un material que puede llegar a la ruptura al aplicarle una determinada fuerza repetidas veces.

Dureza

La dureza es la propiedad que tienen los materiales de resistir el rayado y el corte de su superficie. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa, que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio cuando lo rayas no queda marca, por lo tanto tiene gran dureza.

Propiedades mecánicas Fragilidad

La fragilidad intuitivamente se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación, a diferencia de los materiales dúctiles que se rompen tras sufrir acusadas deformaciones plásticas.

Tenacidad

La tenacidad es una medida de la cantidad de energía que un material puede absorber antes de fracturarse. Evalúa la habilidad de un material de soportar un impacto sin fracturarse.

Resiliencia o resistencia al choque

Es la energía que absorbe un cuerpo antes de fracturarse

Maquinabilidad

La maquinabilidad es una propiedad de los materiales que permite comparar la facilidad con que pueden ser mecanizados por arranque de virutas.

Propiedades mecánicas Ductilidad

La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los materiales no dúctiles se clasifican de frágiles. Aunque los materiales dúctiles también pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura sólo se produce tras producirse grandes deformaciones.

Maleabilidad

La maleabilidad es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan los cuerpos al ser elaborados por deformación. Se diferencia de aquella en que mientras la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa. Es una cualidad que se encuentra opuesta a la ductilidad puesto que en la mayoría de los casos no se encuentran ambas cualidades en un mismo material.

Colabilidad

Es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas a partir de un molde.

Métodos estandarizados de prueba para determinar las propiedades mecánicas de los

materiales

Para determinar una propiedad mecánica de cualquier material, es necesario aplicar un “ensayo mecánico”. La realización de este ensayo se necesita una muestra del material, con las dimensiones y formas establecidas por las normas, que se le conoce con el nombre de probeta. Una vez teniendo la probeta se realiza la prueba haciéndole ejercer diversas fuerzas como son: tensión, compresión, torsión, flexión y corte directo. Dependiendo del uso de la fuerza y la propiedad a determinar será la forma y técnica a usar.

Efectos ambientales sobre los materiales

La mayoría de los materiales se encuentran expuestos a diferentes cambios ambientales y climáticos como lo son: cambios en la temperatura, y cambios de las condiciones atmosféricas.

Temperatura Los cambios en la temperatura pueden causar alteraciones considerables de las propiedades de los materiales, debidos principalmente a: • Reblandecimiento • Degradación • Transformaciones de fases • Fragilización


Corrosión

Reacción de un material con el oxígeno u otros gases, particularmente a alta temperatura. Los líquidos corrosivos también atacan a algunos materiales. De todos los problemas metalúrgicos que conciernen a un ingeniero, el más importante desde el Efecto de la temperatura sobre la resistencia mecánica punto de vista económico es la corrosión. Los metales no se corroen en lugares donde no hay atmósferas.


Oxidación o Corrosión en Seco Los metales del grupo I y II de la Tabla Periódica reaccionan inmediatamente con el oxígeno por lo que tienen un uso muy limitado en el área de la construcción. Así, la mayoría de los metales que se utilizan son aquellos que se encuentran en la denominada zona de transición y se caracterizan por tener menor afinidad por el oxígeno. La oxidación es muy lenta en estos metales a temperatura ambiente, pero se ve incrementada con el aumento de la temperatura. Cuando el Fierro se calienta en una atmósfera rica en oxígeno, es cubierto por una capa negra de FeO.


Corrosión Electrolítica o Corrosión en Húmedo La corrosión electrolítica es de alguna manera la responsable de la mayoría de la corrosión, que ocurre en los metales a temperatura ambiente. Este tipo de corrosión ocurre cuando dos metales con diferentes potenciales de electrodo, que están en contacto eléctrico uno con otro y en presencia de un electrólito.

Metalografía

Es la ciencia que estudia las características micro estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas.

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.

Método de preparación para realizarle a las muestras el ensayo metalográfico

Corte metalográfico Cortar la muestra con una sierra metalográfica: es un equipo capaz de cortar con un disco especial de corte por abrasión, mientras suministra un gran caudal de refrigerante, evitando así el sobrecalentamiento de la muestra. De este modo, no se alteran las condiciones microestructurales de la misma.


Incluido metalográfico La muestra cortada se incluye en resina para su mejor tratamiento posterior y almacenado. La inclusión se puede realizar mediante resina en frío: normalmente dos componentes, resina en polvo y un catalizador en líquido, los cuales se mezclan y se vierten sobre un molde con la pieza a incluir ya puesta dentro del mismo. Se debe llenar el molde hasta cubrir su totalidad. La inclusión en frío tiene la ventaja de poder incluir varias piezas en poco tiempo. Asimismo, se le puede dar cualquier forma al molde. Tiene la desventaja de formar una inclusión más bien blanda (comparada con la incluisión en caliente) y es difícil respetar las tolerancias del diámetro de embutición. Sino, se puede incluir en caliente: mediante una incluidora, que, mediante una resistencia interior calienta la resina (monocomponente) hasta que se deshace. La calidad y dureza de la embutición es óptima. El proceso de embutición es relativamente rápido.


Pulido metalográfico Se usa el equipo suelda Metalográfica, se prepara la superficie del material, en su primera fase denominada Desbaste Grueso, se desbasta la superficie de la muestra con papel de lija, de manera uniforme y así sucesivamente disminuyendo el tamaño de grano (Nº de papel de lija) hasta llegar al papel de menor tamaño de grano. Desbaste Fino, se requiere de una superficie plana libre de ralladuras la cual se obtiene mediante una rueda giratoria húmeda cubierta con un paño especial cargado con partículas abrasivas cuidadosamente seleccionadas en su tamaño para ello existen gran posibilidad de abrasivos para efectuar el último pulido.


Ataque químico Hay una enormidad de ataques químicos, para diferentes tipos de metales y situaciones. En general, el ataque es hecho por inmersión o fregado con algodón embebido en el líquido escogido por la región a ser observada, durante algunos segundos hasta que la estructura o defecto sea revelada. Uno de los más usados es el nital, (ácido nítrico y alcohol), para la gran mayoría de los metales ferrosos. Una guía de los ataques químicos utilizados para revelar las fases y microconstituyentes de metales y aleaciones se pueden ver en la norma ASTM E407 - 07


Microscopio Utilización de lupas estereoscópicas (que favorecen la profundidad de foco y permiten por tanto, visión tridimensional del área observada) con aumentos que pueden variar de 5x a 64X.

El principal instrumento para la realización de un examen metalográfico lo constituye el microscopio metalográfico, con el cual es posible examinar una muestra con aumentos que varían entre 50x y 2000x.

El microscopio metalográfico, debido a la opacidad de los metales y aleaciones, opera con la luz reflejada por el metal. Por lo que para poder observar la muestra es necesario preparar una probeta y pulir a espejo la superficie.

¿Qué condiciones deben cumplir dos

elementos para que entre ellos se forme una solución sólida de sustitución?

Una solución sólida es una solución en estado sólido de uno o más solutos en un disolvente.

El soluto puede incorporarse dentro de la estructura cristalina del disolvente bien mediante sustitución, reemplazando cada átomo del disolvente por un átomo del soluto (y formará una solución sólida sustitucional), o bien de forma intersticial, encajándose los átomos de soluto dentro del espacio que hay entre los átomos del disolvente. Ambos tipos de solución sólida afectan a las propiedades del material ya que distorsionan, aunque sea poco, la estructura cristalina y porque perturban la homogeneidad física y eléctrica del material disolvente.

¿Qué condiciones debe cumplir una aleación para que pueda endurecerse por precipitación

o envejecimiento? El fortalecimiento por envejecimiento es posible si la línea de solubilidad sólida se inclina fuertemente hacia el centro en el diagrama de fase. Es deseable un gran volumen de partículas de precipitado, una pequeña cantidad suficiente del elemento de aleación debe añadirse que sigue siendo fácilmente soluble en algún razonable recocido temperatura.

Los elementos utilizados para el fortalecimiento de la precipitación de aluminio y aleaciones de titanio típica representan alrededor del 10% de su composición. Aunque las aleaciones binarias son más fáciles de entender como un ejercicio académico, las aleaciones comerciales a menudo utilizan tres componentes para el fortalecimiento de las precipitaciones, en las composiciones, tales como Al (Mg, Cu ) y Ti (Al, V ). Un gran número de otros constituyentes puede ser involuntaria, pero benigna, o puede ser añadido para otros fines tales como refinamiento del grano o resistencia a la corrosión. En algunos casos, tales como las aleaciones de aluminio muchos, un aumento en la fuerza se consigue a expensas de la resistencia a la corrosión.

Finalidad que tiene el recocido de homogeneización

Este tiene como finalidad destruir la heterogeneidad química de la masa de un metal o aleación producida por una solidificación defectuosa para hacer una sola estructura este se realiza a temperaturas elevadas cercanas a la de fusión y se aplica principalmente a metales férreos o propensos a segregaciones. A lo que se refiere este tipo de tratamiento térmico es a que cuando se dice que se homogeneizan es a que hacen una sola se “funden”

Tipos de fundiciones de Fe

Fundiciones grises: • Presentan el carbono en forma de grafito laminar.

• Suelen estar aleados con silicio (elemento muy grafitizante).

• Una lenta velocidad de enfriamiento favorece la formación de una fundición gris ya que la lentitud en las reacciones favorece que se formen los constituyentes más estables: la cementita se transforma en ferrita y grafito (grafitización). Son fácilmente mecanizables ya que el grafito favorece la salida de la viruta.

Tipos de fundiciones de Fe

Fundiciones blancas: • El carbono aparece en forma de cementita.

• La cantidad de silicio es mínima.

• Las velocidades rápidas de enfriamiento favorece la formación de la cementita.

• Tienen una alta resistencia mecánica y dureza, pero también gran fragilidad (propiedades debidas a la cementita), por lo que son difíciles de mecanizar.

Proceso de obtención de una fundición hipo eutéctica para que a temperatura ambiente sea

gris ferrítica.

La característica de las fundiciones grises es que solidifican según el diagrama estable; es decir, los constituyentes de equilibrio durante la solidificación son austenita y grafito libre; por consiguiente no presentan ledeburita. El carbono, en forma de grafito, ocupa un volumen mucho mayor que el carbono combinado en forma de cementita (peso específico del grafito 2,2). Entre otros, los principales factores que favorecen la solidificación estable son: - Lenta velocidad de enfriamiento (conseguible más fácilmente si las piezas son grandes, masivas). - Adición de elementos grafitizantes: Silicio -principalmente- P, Al, Ni, Cu; es decir elementos no carburígenos (el Cr, Mo, W favorecerían el enfriamiento metaestable). La adición de estos elementos, principalmente el Si, modifica la posición del eutéctico y eutectoide. El efecto estable de los elementos grafitizantes es diluir los pre agrupamientos atómicos Fe – C, para que no den posteriormente cementita. Esta dilución, que se consigue por simple efecto de masa, viene favorecida por un efecto de afinidad: El Fe es más afín a pre agrupamientos con Si, P, Al, etc. que con el C. Cuando el contenido en P es elevado (> 0,07 %) y el enfriamiento rápido, suele aparecer Steadita: eutéctico ternario (Fe3C 31%, Fe3P 42%, Feα 27%). El grafito puede obtenerse con morfología laminar -el más común industrialmente- o en forma esferoidal.

Corrosión 10%

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