8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

1/13

CINÉTICA DE LA REACCIÓN EN ESTADO SÓLIDO

• UNA DE LAS RAZONES DE LA VERSATILIDAD DE LOSMATERIALES METÁLICOS RADICA EN EL AMPLIO RANGO DEPROPIEDADES MECÁNICAS QUE ELLOS POSEEN.

• ADEMÁS DE LAS TÉCNICAS DE ENDURECIMIENTO YADISCUTIDAS (REFINAMIENTO DEL GRANO, SOLUCIÓN SÓLIDA YDEFORMACIÓN) SE PUEDE MODIFICAR EN UN ALTO GRADO LASPROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES MODIFICANDOSU MICROESTRUCTURA.

•

LAS MODIFICACIONES DE ESTRUCTURAS NECESITANTRANSFORMACIONES DE FASES. ESTAS TRANSFORMACIONESSON DEPENDIENTES DEL TIEMPO, ES DECIR, ESTÁN ASOCIADASA UNA VELOCIDAD DE TRANSFORMACIÓN (CINÉTICA).

• LA PRIMERA ETAPA EN EL PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DEFASE ES LA  NUCLEACIÓN   O FORMACIÓN DE UNA PARTÍCULAMUY PEQUEÑA O NÚCLEO DE LA NUEVA FASE A FORMARSE.NORMALMENTE ESTA NUCLEACIÓN SE INICIA DONDE AYA UNAMAYOR ENERGÍA ACUMULADA! SITIOS OCUPADOS POR 

IMPERFECCIONES O EN LOS "ORDES DE GRANO.• LA SEGUNDA ETAPA ES EL CRECIMIENTO, DONDE LOS GRANOS

NUCLEADOS COMIENZAN A CRECER. DURANTE ESTE PROCESOALGO DEL VOLUMEN DE LAS FASES INICIALES DESAPARECEN.ESTE PROCESO SE COMPLETARÁ CUANDO SE LLEGUE A UNVALOR DE ENERGÍA MÍNIMO.

• EL PROCESO DE TRANSFORMACIÓN ES UN PROCESO QUEDEPENDE DEL TIEMPO Y DE LA TEMPERATURA. LAS FASES

MOSTRADAS EN UN DIAGRAMA DE FASE SUPONEN TIEMPOSSUFICIENTES, EN ALGUNOS CASOS E#TREMADAMENTE LARGOS,PARA COMPLETAR LAS TRANSFORMACIONES INDICADAS.

• UNA DE LAS PRINCIPALES FUENTES DE ENERGÍA PARA LAGENERACIÓN DE UNA NUEVA FASE ES LA ENERGÍA ACUMULADA

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

2/13

DURANTE LA DEFORMACIÓN DE UN MATERIAL Ó $TRA"A%O ENFRÍO&.

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

3/13

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

4/13

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

5/13

PROCESO DE RECUPERACIÓN, RECRISTALIZACIÓN YCRECIMIENTO DE GRANO

• UN MATERIAL AL DEFORMARSE A TEMPERATURAS "A%AS EN

RELACIÓN A SU TEMPERATURA DE FUSIÓN (TRABAJO EN FRÍO),EL MATERIAL SUFRE CAM"IOS EN SUS PROPIEDADESMECÁNICAS Y MICROESTRUCTURALES! AUMENTA LA DENSIDADDE DISLOCACIONES, LA FORMA DE LOS GRANOS ES ALTERADA.

• LO QUE SE TRADUCE EN UN ENDURECIMIENTO DEL MATERIAL,PÉRDIDA DE DUCTILIDAD. LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA YRESISTENCIA A LA CORROSIÓN PUEDEN SER MODIFICADAS.E#ISTE UN ESTADO GENERAL DE INCREMENTO DE ENERGÍAACUMULADA EN EL MATERIAL.

• LAS PROPIEDADES DE MATERIALES DEFORMADOS PUEDEN SER REVERTIDAS A LA CONDICIÓN ORIGINAL CON APROPIADOSTRATAMIENTOS TÉRMICOS! APLICACIÓN DE TEMPERATURAPOR PERÍODOS DEFINIDOS DE TIEMPO.

• ESTA RESTAURACIÓN ES EL RESULTADO DE TRES PROCESOSQUE OCURREN A ELEVADAS TEMPERATURA!  RECUPERACIÓN, RECRISTALIZACIÓN Y CRECIMIENTO DE GRANO.

RECUPERACIÓN• ES UN TRATAMIENTO TÉRMICO, REALIZADO A UNA RELATIVA

"A%A TEMPERATURA, DISEÑADO PARA REDUCIR ESFUERZOSINTERNOS O RESIDUALES DENTRO DE UNA PIEZA DEFORMADA.

• AL ELEVAR LA TEMPERATURA LAS DISLOCACIONES SE MUEVENY SE REARREGLAN (ESTRUCTURA POLIGONIZADA).

• LA CANTIDAD DE DISLOCACIONES PRESENTES PRÁCTICAMENTE

NO CAM"IA POR LO QUE LAS PROPIEDADES MECÁNICASQUEDAN RELATIVAMENTE INALTERADAS.

• ESTE PROCESO RESTA"LECE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICADE VARIOS MATERIALES Y ALIVIA LAS TENSIONES INTERNASQUE PUDIERAN OCASIONAR AGRIETAMIENTO EN LA PIEZA.

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

6/13

RECRISTALIZACIÓN

• LA RECRISTALIZACIÓN OCURRE POR LA NUCLEACIÓN YCRECIMIENTO DE NUEVOS GRANOS QUE CONTIENEN UNADENSIDAD "A%A DE DISLOCACIONES Y QUE POCO A POCO VANREEMPLAZANDO A LOS GRANOS DEFORMADOS.

• LA FUERZA QUE IMPULSA ESTE PROCESO ES LA DIFERENCIA DEENERGÍA INTERNA ENTRE UN MATERIAL DEFORMADO Y UNO NODEFORMADO. EL MATERIAL SIEMPRE "USCA SU CONDICIÓN DEMÍNIMA ENERGÍA.

• PARA ESTE PROCESO ACE FALTA CALENTAR EL MATERIAL POR ENCIMA DE UNA TEMPERATURA LA CUAL DE"E SER SUFICIENTEPARA INICIAR EL PROCESO. ESTA TEMPERATURA ES LLAMADATEMPERATURA DE RECRISTALIZACIÓN.

• LA TEMPERATURA DE RECRISTALIZACIÓN ESAPRO#IMADAMENTE '. VECES LA TEMPERATURA A"SOLUTA DEFUSIÓN DEL MATERIAL. TAM"IÉN ES DEFINIDA COMO LATEMPERATURA NECESARIA PARA QUE EL PROCESO DE

RECRISTALIZACIÓN SE COMPLETE EN UNA ORA.

• LA TEMPERATURA DE RECRISTALIZACIÓN DEPENDE DELPORCENTA%E DE TRABAJO EN FRÍO PREVIO EN LA PIEZA Y DE LAPUREZA DE LA ALEACIÓN. MIENTRAS MAYOR DEFORMACIÓNTENGA LA PIEZA Y MÁS PURO SEA EL METAL MAS "A%A SERÁ LATEMPERATURA DE RECRISTALIZACIÓN.

• OPERACIONES DE DEFORMACIÓN PLÁSTICA PARA ELCONFORMADO DE PIEZAS SON FRECUENTEMENTE REALIZADAS

EN TEMPERATURAS POR ENCIMA DE LA TEMPERATURA DERECRISTALIZACIÓN $TRABAJO EN CALIENTE &.

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

7/13

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

8/13

CRECIMIENTO DE GRANO

• DESPUÉS QUE EL PROCESO DE RECRISTALIZACIÓN ESCOMPLETADO, SI SE MANTIENE EL MATERIAL A ELEVADASTEMPERATURAS, LOS GRANOS CONTINUARÁN CRECIENDO.

• LA ENERGÍA ASOCIADA CON UNA E#CESIVA ÁREA DE "ORDEACE A LA ESTRUCTURA DE GRANOS PEQUEÑOS INESTA"LE AALTAS TEMPERATURAS. LOS GRANOS COMIENZA A CRECER AE#PENSAS DE GRANOS PEQUEÑOS.

• EL CRECIMIENTO DE GRANO OCURRE POR UN PROCESO DE

MIGRACIÓN DE ÁTOMOS A TRAVÉS DE LOS "ORDES DE GRANO.ES DEPENDIENTE DEL TIEMPO Y DE LA TEMPERATURA. A MAYOR TEMPERATURA SE REQUIERE MENOS TIEMPO PARA ALCANZAR DETERMINADO TAMAÑO DE GRANO.

• EL CRECIMIENTO DE GRANO ES CASI SIEMPRE INDESEA"LE.GRANOS MUY GRANDES EN LA ESTRUCTURA NORMALMENTE ESSINÓNIMO DE "A%A RESISTENCIA MECÁNICA Y E#CESIVADUCTILIDAD.

VENTA%AS Y DESVENTA%AS DEL TRA"A%ADO EN FRÍO

• SE PUEDE SIMULTÁNEAMENTE ENDURECER EL MATERIAL EN LAMEDIDA QUE LE DAMOS FORMA.

• SE O"TIENEN E#CELENTES TOLERANCIAS DIMENSIONALES YACA"ADOS SUPERFICIALES.

• ES UN MÉTODO DE "A%O COSTO PARA PRODUCIR GRANDESLOTES DE PIEZAS DE PEQUEÑAS DIMENSIONES.

• NO ES RECOMENDA"LE PARA PIEZAS DE GRANDES

DIMENSIONES. DEFORMACIONES MUY GRANDES PUEDEPROVOCAR LA FALLA DEL MATERIAL. SE NECESITAN GRANDES YCOSTOSOS EQUIPOS DE CONFORMADO PARA ESTAS PIEZAS.

• LA DUCTILIDAD, CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA Y RESISTENCIA ALA CORROSIÓN SE DETERIORAN CON EL TRA"A%O EN FRÍO.

• SE PUEDEN CREAR COMPORTAMIENTOS ANISOTRÓPICOS POR TE#TURAS EN LOS GRANOS.

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

9/13

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

10/13

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

11/13

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

12/13

8/19/2019 Cinetica de La Reacción en Estado Sólido 2

13/13

VENTA%AS Y DESVENTA%AS DEL TRA"A%O ENCALIENTE

• ES LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA DE UN MATERIAL A UNA

TEMPERATURA SUPERIOR A LA TEMPERATURA DERECRISTALIZACIÓN.• NO OCURRE ENDURECIMIENTO DURANTE LA DEFORMACIÓN

POR LO QUE PRÁCTICAMENTE LA CANTIDAD DE DEFORMACIÓNA APLICAR ES CASI ILIMITADA.

• LAS ÚLTIMAS PASADAS DE DEFORMACIÓN PUEDEN ACERSE AUNA TEMPERATURA %USTO POR ENCIMA DE LA TEMPERATURADE RECRISTALIZACIÓN, CON GRAN PORCENTA%E DEDEFORMACIÓN PARA PRODUCIR UN TAMAÑO DE GRANO FINO.

• EL TRA"A%O EN CALIENTE ES RECOMENDADO PARA EL

CONFORMADO DE PIEZAS GRANDES, DADOS LOS "A%OSESFUERZOS DE FLUENCIA Y ALTA DUCTILIDAD ATEMPERATURAS ELEVADAS.

• ALGUNOS DEFECTOS DE FUNDICIÓN PUEDEN SER ELIMINADOSO MINIMIZADOS (POROS, SEGREGACIÓN, ETC.).

• LAS PROPIEDADES FINALES PUEDEN SER MENOS OMOGÉNEASQUE LAS DE LAS PIEZAS TRA"A%ADAS EN FRÍO. SUPERFICIESCON GRANOS MÁS FINOS QUE EL CENTRO.

• POCA PRECISIÓN DIMENSIONAL (CONTRACCIÓN DURANTE ELENFRIAMIENTO). AY QUE SO"REDIMENSIONAR LA PIEZA PARA

COMPENSAR LOS EFECTOS DE LAS CONTRACCIONES. REQUIEREUN CONTROL ESTRICTO DE LA TEMPERATURA PARA LOGRAR DIMENSIONES ADECUADAS.

• EL ACA"ADO SUPERFICIAL ES MÁS DEFICIENTE. MAYOR TENDENCIA DEL O#ÍGENO PARA REACCIONAR CON LASUPERFICIE A ALTAS TEMPERATURAS GENERANDO Ó#IDOS QUEPUEDEN ENTRAR EN LA SUPERFICIE DURANTE EL PROCESO DECONFORMADO.

• AUNQUE ES POSI"LE PRODUCIR GRANDE DEFORMACIONES ATRAVÉS DE REPETIDOS CICLOS DE TRA"A%O EN FRÍO

RECOCIDO, NORMALMENTE LA MAYOR PARTE DE LADEFORMACIÓN SE ACE POR TRA"A%O EN CALIENTE. DESPUÉSSE LIMPIA LA SUPERFICIE Y SE TRA"A%A EN FRÍO PARAESTA"LECER LAS DIMENSIONES Y PROPIEDADES FINALES DE LAPIEZA.