Conceptos básicos de los tratamientos térmicos) Sección 1. Preguntas de repaso (Conceptos básicos de los tratamientos térmicos)

Sección 1. Preguntas de repaso (Conceptos básicos de los tratamientos térmicos)

1. ¿Qué es una aleación?

Una aleación es un metal compuesto de dos o más elementos, al menos uno de los cuales es metálico. Las dos categorías principales de aleaciones son 1) soluciones sólidas, y 2) fases intermedias.

1. ¿Qué es una solución sólida en el contexto de las aleaciones?

Una solución sólida es una aleación en la que un elemento se disuelve en otro para formar una estructura de fase única. El término fase describe una masa homogénea de material, como la de un metal en el que todos los granos tienen la misma estructura reticular cristalina.

1. Diga la diferencia entre una solución sólida sustitucional y otra intersticial.

En la solución sólida sustitucional los átomos del elemento solvente son remplazados en su celda unitaria por el elemento disuelto. En la solución sólida intersticial, en la que los átomos del elemento solvente se acomodan en los espacios vacíos entre los átomos del metal base, en la estructura reticular. Se desprende que los átomos que quedan en esos intersticios deben ser pequeños en comparación con los del metal solvente. En ambas formas de la solución sólida, por lo general la estructura aleada es más fuerte y dura que cualesquiera de los elementos que la componen.

1. ¿Qué es una fase intermedia en el contexto de las aleaciones?

Por lo general hay límites a la solubilidad de un elemento en otro. Cuando la cantidad del elemento solvente en la aleación excede el límite de solubilidad sólida del metal base, en la aleación se forma una segunda fase (fase intermedia) debido a que su composición química es intermedia entre los dos elementos puros.

1. El sistema cobre-níquel es un sistema de aleación sencillo, como lo indica su diagrama de fase. ¿Por qué es tan sencillo?

Porque en cualquier punto de la región por debajo de la línea de solidus, la aleación es una solución sólida; en este sistema no hay fases sólidas intermedias. Sin embargo, hay una mezcla de fases en la región delimitada por las líneas de solidus y de liquidus.

1. ¿Cuál es el rango de los porcentajes de carbono que definen como acero a una aleación de hierro-carbono?

El acero se define como una aleación de hierro-carbono que contiene entre 0.02% y 2.1% de carbono.

1. ¿Cuál es el rango de los porcentajes de carbono que definen como hierro colado a una aleación de hierro-carbono?

Por arriba de 2.1% de C y hasta 4% o 5%, la aleación se define como hierro colado.

1. Identifique algunos de los elementos comunes de aleación, además del carbono, en los aceros de baja aleación.

En cantidades relativamente pequeñas se encuentran elementos tales como Mn, Cu, Ni y Cr.

1. ¿Cuáles son algunos de los mecanismos por medio de los que los elementos de aleación diferentes del carbono dan resistencia al acero?

Aleación, trabajo en frío, y tratamiento térmico

1. ¿Cuál es el mecanismo por el que el carbono da resistencia al acero en ausencia de tratamiento térmico?

El trabajo en frío (se había hecho referencia como endurecimiento por deformación); su efecto es incrementar la resistencia y reducir la ductilidad

1. ¿Cuál es el elemento de aleación predominante en todos los aceros inoxidables?

El elemento principal de la aleación del acero inoxidable es el cromo, por lo general arriba del 15%.

1. ¿Por qué se llama así el acero inoxidable austenítico?

Su composición normal es de alrededor de 18% de Cr y 8% de Ni, y son los más resistentes a la corrosión de los tres grupos. Debido a esa composición, a veces se les identifica como inoxidables 18-8. No son magnéticos y son muy dúctiles, pero muestran un endurecimiento por trabajo significativo. El níquel tiene el efecto de agrandar la región austenítica en el diagrama de fase de hierro-carbono, lo que los hace estables a temperatura ambiente.

1. Además del alto contenido de carbono, ¿qué otros elementos de aleación son característicos del hierro colado?

        Silicio (de 1% a 3%), Mn, Mo, Ni, Cr.

1. Identifique algunas de las propiedades por las que es notable el aluminio.

Por ser ligero, temperatura de fusión: 660°C, mucha conductividad eléctrica y termina, resistencia a la corrosión, y es un metal muy dúctil.

1. ¿Cuáles son algunas de las propiedades más destacadas del magnesio?

        Es el más ligero de los metales estructurales, es relativamente fácil de maquinar, temperatura de fusión: 650°C, es suave y carece de resistencia

1. ¿Cuál es la propiedad del cobre más importante para la ingeniería y que determina la mayor parte de sus aplicaciones?

Su propiedad de ingeniería más notable es su resistividad eléctrica baja, uno de los elementos con la más baja.

1. ¿Cuáles elementos se alean por tradición con el cobre para formar

a) bronce: estaño (es común el 90% de Cu y 10% de Sn).

b) latón: zinc (es común que contenga 65% de cobre y 35% de zinc)

1. ¿Cuáles son las aplicaciones más importantes del níquel?

        Debido a sus características de resistencia a la corrosión, se usa mucho como elemento de aleación en el acero, como en los aceros inoxidables, y como metal de recubrimiento de otros metales, como el acero al carbono.

1. ¿Cuáles son las propiedades más notables del titanio?

        El coeficiente de expansión térmica del titanio es relativamente bajo entre los metales. Es más rígido y fuerte que el aluminio, y a altas temperaturas conserva buena resistencia. El titanio puro es reactivo, lo que da problemas durante el procesamiento, en especial en estado fundido. Sin embargo, a temperatura ambiente forma una película delgada de óxido (TiO2) adhesivo que recubre y proporciona una resistencia excelente contra la corrosión.

1. Mencione algunas de las aplicaciones importantes del zinc.

        Da protección contra la corrosión cuando se le usa como recubrimiento del acero o hierro; el acero galvanizado es acero recubierto con zinc. Las aleaciones del zinc se utilizan mucho en fundición a troquel para producir componentes en masa para las industrias automotriz y de aparatos. También es importante el zinc para producir latón.

1. ¿Cuál es la aleación importante que se forma con plomo y estaño?

        Aleaciones para soldar que se emplean para hacer conexiones eléctricas

1. a) Mencione los metales refractarios importantes. b) ¿Qué significa el término refractario?

Los metales refractarios son aquellos capaces de soportar temperaturas elevadas. Los más importantes de este grupo son el molibdeno y el tungsteno

1. a) Diga los cuatro metales nobles principales. b) ¿Por qué se les llama metales nobles?

Los metales preciosos, también llamados metales nobles debido a que son inactivos en cuanto a la química, incluyen el oro, platino y plata

1. Las súper aleaciones se dividen en tres grupos básicos, de acuerdo con el metal base que se utiliza en la aleación. Mencione los grupos.

• Aleaciones basadas en el hierro
• Aleaciones basadas en el níquel
• Aleaciones basadas en el cobalto

1. ¿Qué es lo que tienen de especial las superaleaciones? ¿Qué las distingue de las demás?

Las superaleaciones son un grupo de aleaciones de alto rendimiento diseñadas para satisfacer requerimientos muy exigentes de fortaleza y resistencia a la degradación de su superficie (corrosión y oxidación) a varias temperaturas de uso. Lo que las distingue es su desempeño ante temperaturas elevadas; las propiedades mecánicas de interés son su resistencia a la tensión, dureza en caliente, resistencia al agrietamiento, y a la corrosión a temperaturas muy elevadas. Es frecuente que las temperaturas de operación estén en la cercanía de los 1 100ºC.

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