Curso Metalurgia Version ETU

7/21/2019 Curso Metalurgia Version ETU

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Dr. Ing. Juan Manuel Salgado L.

http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=&source=images&cd=&cad=rja&docid=dMf9FFKs9xktZM&tbnid=7jdDPJfbC8EwEM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FHephaestus&ei=FKnAUdSgKIGG9QSJk4CgDg&bvm=bv.47883778,d.dmQ&psig=AFQjCNEMSG-WCN3LLs0HDd18WYs32aKJFA&ust=1371667061626144



BreveBreveintroducción aintroducción alos metaleslos metales

Dr. Ing. Juan ManuelDr. Ing. Juan ManuelSalgado L.Salgado L.



La palabra material proviene del término

latino materialis y hace referencia a lo uetiene ue ver con la materia. La materia! porsu parte! es auello ue se opone a lo

abstracto o espiritual."l concepto de material tiene diferentesusos seg#n el conte$to. "n todas formas el

sentido del término siempre gira en torno auna serie de complementos necesarios parallevar a cabo una labor o elementosimprescindibles en una determinada acción.

http://definicion.de/materia

http://definicion.de/materia



La materia empleada en el desarrollo deLa materia empleada en el desarrollo delabores de tipo industrial se le llamalabores de tipo industrial se le llamamaterial.material.

%l estudio de las caracter&sticas y usos de %l estudio de las caracter&sticas y usos delos distintos materiales! tales comolos distintos materiales! tales como

metales! cer'micas y pl'sticos! ue semetales! cer'micas y pl'sticos! ue seemplean en la ciencia y la tecnolog&a( se leemplean en la ciencia y la tecnolog&a( se ledenomina como) * +iencia de materiales,.denomina como) * +iencia de materiales,.

-ué debe entenderse por material/-ué debe entenderse por material/



M%0"1I%L"S

M"02LI+3S

43 M"02LI+3S

5"113S3S

31624I+3S

43 5"113S3S

I431624I+3S

574DI+I84 D" 9I"113

%+"13S

%l! +u! Mg! 4i! :b! 0i! ;n! etc.

:l'sticos! :roductos del petróleo!Madera! :apel! 9ule! :iel

Minerales! +emento! +er'mica! <idrio



-ué es un metal/-ué es un metal/

Definición la real academia de la lengua)Definición la real academia de la lengua)+ada uno de los elementos u&micos+ada uno de los elementos u&micosbuenos conductores del calor y de labuenos conductores del calor y de laelectricidad! con un brillo caracter&stico! yelectricidad! con un brillo caracter&stico! ysólidos a temperatura ordinaria! salvo elsólidos a temperatura ordinaria! salvo elmercurio. "n sus sales en disolución formanmercurio. "n sus sales en disolución forman

iones electropositivos =cationes>.iones electropositivos =cationes>.



-ué es un metal/-ué es un metal/

Definición u&mica) +ualuiera de losDefinición u&mica) +ualuiera de loselementos u&micos incluyendo hierro! oro!elementos u&micos incluyendo hierro! oro!cobre! plomo! y el magnesio! ue se conviertencobre! plomo! y el magnesio! ue se convierten

r'pidamente en cationes y forman enlacesr'pidamente en cationes y forman enlacesiónicos( adem's ue tienen electrones deiónicos( adem's ue tienen electrones devalencia relativamente libres =electrones de lasvalencia relativamente libres =electrones de lascapas e$teriores>. "n sus sales en disolucióncapas e$teriores>. "n sus sales en disoluciónforman iones electropositivos =cationes>.forman iones electropositivos =cationes>.



0abla periódica de los elementos0abla periódica de los elementos



Características:Características:

5&sicas) Densidad ! Dure?a! 1esistencia!5&sicas) Densidad ! Dure?a! 1esistencia!<iscosidad! +olor! +onductividad<iscosidad! +olor! +onductividad

0érmica! 0. de fusión! evaporación0érmica! 0. de fusión! evaporación

+apacidad +alor&fica+apacidad +alor&fica

+alor espec&fico+alor espec&fico u&micas) +omposición!u&micas) +omposición! formador de cationes.formador de cationes.



-ué es metalurgia/-ué es metalurgia/

**Investigación e$acta y fantas&a creadora!Investigación e$acta y fantas&a creadora!ciencia y aventura@ eso es metalurgia,ciencia y aventura@ eso es metalurgia,

="$acte 5orschung und schoepferische :hantasie! Aissenschaft und="$acte 5orschung und schoepferische :hantasie! Aissenschaft und

%benteuer@ das ist Metallurgie,> %benteuer@ das ist Metallurgie,>



-ue es metalurgia/-ue es metalurgia/

**"s el arte y ciencia de obtener y adaptar los metales a las"s el arte y ciencia de obtener y adaptar los metales a lasnecesidades humanas, %.1. 6uy *"lements of physicalnecesidades humanas, %.1. 6uy *"lements of physicalmetallurgy.metallurgy.

Dentro de metalurgia se engloba ! la recuperación yDentro de metalurgia se engloba ! la recuperación y

e$tracción de los metales =Metalurgia e$tractiva>( Lae$tracción de los metales =Metalurgia e$tractiva>( Laformación de los metales en varias formas #tilesformación de los metales en varias formas #tiles=metalurgia mec'nica y metalurgia adaptativa> y el=metalurgia mec'nica y metalurgia adaptativa> y elentendimiento de la interacción de las especies u&micas!entendimiento de la interacción de las especies u&micas!las orientaciones cristalinas! y las dislocaciones en metaleslas orientaciones cristalinas! y las dislocaciones en metales

y aleaciones =Metalurgia f&sica>.y aleaciones =Metalurgia f&sica>.



Ilustración de trabao metal#rgicoIlustración de trabao metal#rgicoS.C<I( De 1e Metallica = 6. %gricola>S.C<I( De 1e Metallica = 6. %gricola>



MetalurgiaMetalurgiae$tractivae$tractiva

Dr. Ing. Juan Manuel Salgado L.Dr. Ing. Juan Manuel Salgado L.



"L acero es el material ingenieril m's"L acero es el material ingenieril m'simportante y su origen se da enimportante y su origen se da en

minerales de hierro.minerales de hierro.



Mina de hierro *%legria,! BrasilMina de hierro *%legria,! Brasil

......<ideosvideos anito:ioneering 7nderground Mining.mpE......<ideosvideos anito:ioneering 7nderground Mining.mpE



Producción de aceroProducción de acero



Producción de aceroProducción de acero

%lto horno %lto horno



1eacciones u&micas en alto horno1eacciones u&micas en alto hornoCarbon oxidado con aire caliente:

Carbono(s) + oxygeno(g) dioxido de carbono(g)

C(s) + O2(g) CO2(g)

Carbon oxidado con dioxido de carbono:

Carbon(s) + dioxido de carbono(g) monoxido de carbono(g)

C(s) + CO2(g) 2CO(g)

Monóxido de Carbono reduce el óxido de hierro (III):Monóxido de Carbono(g) + óxido de ierro (III)(s) ierro(l) + carbon

dioxide(g)

!CO(g) + "e2O!(s) 2"e(l) + !CO2(g)



1educción directa1educción directa



1eacciones en reducción directa1eacciones en reducción directa

+9E F 9G3 H +3 F 9G+9E F 9G3 H +3 F 9G



Después de los procesos sider#rgicosDespués de los procesos sider#rgicos=en producción de acero>! el acero=en producción de acero>! el acerofundido debe solidificarse parafundido debe solidificarse paraobtener metal sólido! el proceso m'sobtener metal sólido! el proceso m'scom#n es el proceso de coladacom#n es el proceso de colada

continua.continua."ste proceso es ulterior al proceso de"ste proceso es ulterior al proceso deB35 en el caso de sider#rgica conB35 en el caso de sider#rgica conalto horno o al horno eléctrico enalto horno o al horno eléctrico ensider#rgicas con reducción directa osider#rgicas con reducción directa o

fundidoras de chatarrafundidoras de chatarra



+olada continua de barras+olada continua de barras



-De ue-De uepartespartesconsiste elconsiste el

proceso deproceso decoladacolada

continua/continua/



0écnicas de colada continua0écnicas de colada continua

......<ideosvideos anitoSteelmaKing +ontinuous +asting.mpE......<ideosvideos anitoSteelmaKing +ontinuous +asting.mpE



:rocesos de:rocesos de

conformado deconformado demetalesmetales




"stos procesos de conformado mec'nico"stos procesos de conformado mec'nicoconsisten en la deformación de losconsisten en la deformación de losplanchones o tochos salidos de la coladaplanchones o tochos salidos de la coladacontinua para reducir las dimensiones ocontinua para reducir las dimensiones oincluso para cambiar la geometr&a =porincluso para cambiar la geometr&a =poreemplo la formación de rieles paraeemplo la formación de rieles para

ferrocarril>( esta deformación es reali?adaferrocarril>( esta deformación es reali?adapor medio de herramientas como sonpor medio de herramientas como sonrodillos o por medio de dados a través derodillos o por medio de dados a través delos cuales es for?ada el material de trabao.los cuales es for?ada el material de trabao.



"stos productos de colada continua de"stos productos de colada continua deformas geométricas sencillas sirven de baseformas geométricas sencillas sirven de basepara las pie?as con la forma geométricapara las pie?as con la forma geométricadeseada. :or eemplo laminas paradeseada. :or eemplo laminas paratrouelado! tubos! alambrón para trefilado detrouelado! tubos! alambrón para trefilado dealambre fino! placa de acero! etc. "stosalambre fino! placa de acero! etc. "stos

productos de colada continua deben serproductos de colada continua deben sersometidos a otras operaciones mec'nicas ysometidos a otras operaciones mec'nicas ymetal#rgicas para obtener formasmetal#rgicas para obtener formasgeométricas con dimensiones normali?adas.geométricas con dimensiones normali?adas.

% estos procesos se les conoce como % estos procesos se les conoce comoprocesos de conformado de metales.procesos de conformado de metales.



Debe mencionarse ue aunue parecenDebe mencionarse ue aunue parecensimples! en realidad el diseo y sobre todosimples! en realidad el diseo y sobre todoel control de los procesos de conformadoel control de los procesos de conformadomec'nico dependen de factores tales comomec'nico dependen de factores tales comola metalurgia del material de trabao! lala metalurgia del material de trabao! lamec'nica de la deformación del materialmec'nica de la deformación del material

=deformación pl'stica>! las condiciones de=deformación pl'stica>! las condiciones dela interface 9erramientaH Material dela interface 9erramientaH Material detrabao! y los reuisitos finales del material.trabao! y los reuisitos finales del material.



Laminado =en caliente y en fr&o> deLaminado =en caliente y en fr&o> deplanchón) producción de productos planos!planchón) producción de productos planos!

este proceso consiste de hacer pasar uneste proceso consiste de hacer pasar untocho met'lico a través de dos cilindros entocho met'lico a través de dos cilindros enmovimiento. +on el fin de ilustrar meor losmovimiento. +on el fin de ilustrar meor losfenómenos metal#rgicos ue ocurrenfenómenos metal#rgicos ue ocurren

durante el proceso de laminado en fr&o lodurante el proceso de laminado en fr&o loanali?aremos un eemplo poco m's aanali?aremos un eemplo poco m's adetalle m's adelante.detalle m's adelante.

..



5ora) :roducción de formas met'licas5ora) :roducción de formas met'licas#tiles a partir de un metal caliente#tiles a partir de un metal caliente=normalmente en caliente> mediante el=normalmente en caliente> mediante elgolpeo con un martillogolpeo con un martillo

Doblado) Deformación de laminas met'licasDoblado) Deformación de laminas met'licaspara producir formas #tiles.para producir formas #tiles.

0refilado de alambre) producción de0refilado de alambre) producción decilindros met'licos de di'metro peueo!cilindros met'licos de di'metro peueo!mediante el estiramiento de un cilindro amediante el estiramiento de un cilindro a

través de una forma cónica donde lastravés de una forma cónica donde lasdimensiones del cilindro son reducidasdimensiones del cilindro son reducidas



Procesos de de#ormación $l%sticaProcesos de de#ormación $l%stica



:rocesos de mauini?ado con arranue de:rocesos de mauini?ado con arranue deviruta) "l término mauinado cubre unaviruta) "l término mauinado cubre unacolección de procesos de manufactura uecolección de procesos de manufactura ueson diseados para remover material noson diseados para remover material nodeseado de una pie?a de trabao en formadeseado de una pie?a de trabao en formade viruta. :ara con ello proporcionar lade viruta. :ara con ello proporcionar la

geometr&a necesaria en una pie?a.geometr&a necesaria en una pie?a. Los procesos primarios de mauinadosLos procesos primarios de mauinados

son) 0orneado =con todas sus variantes>!son) 0orneado =con todas sus variantes>!

0aladrado! fresado! formado! brochado!0aladrado! fresado! formado! brochado!Mauinado abrasivo =esmerilado>Mauinado abrasivo =esmerilado>



"l mecanismo b'sico envuelto en el arranue de"l mecanismo b'sico envuelto en el arranue deviruta es la deformación por ci?allamientoviruta es la deformación por ci?allamientolocali?ado =locali?ed shear> situado en la puntalocali?ado =locali?ed shear> situado en la punta

donde se unen el material de trabao y la puntadonde se unen el material de trabao y la puntade la herramienta de trabao. "sta deformaciónde la herramienta de trabao. "sta deformaciónpor ci?allamiento locali?ado es inducida por elpor ci?allamiento locali?ado es inducida por elavance de la herramienta de trabao. "l resultadoavance de la herramienta de trabao. "l resultado

de esta deformación es la formación de una viruta.de esta deformación es la formación de una viruta.



Procesos de &rans#ormaciónProcesos de &rans#ormación



Breve introducción a la cienciaBreve introducción a la cienciade materialesde materiales

Dr. ing. Juan Manuel Salgado L.Dr. ing. Juan Manuel Salgado L.



Diferentes tipos de enlaces u&micosDiferentes tipos de enlaces u&micos



Bases de redes en cristalesBases de redes en cristales



1edes de Bravais1edes de Bravais

Celdas cristalinas m%s com nesCeldas cristalinas m%s comunes



Celdas cristalinas m%s comunesCeldas cristalinas m%s comunesen metalesen metales

fcc) gama)austenita

bcc)alfa)ferrita)

magnética

hcp) ;inc

" l B++



"emplo B++"emplo B++



1ed cristalina1ed cristalina



+aracter&sticas de red cristalina+aracter&sticas de red cristalina

+omo puede verse a cada punto de red = en el caso m's sencillo)+omo puede verse a cada punto de red = en el caso m's sencillo)c#bica simple> representa un 'tomo con esto pueden obtenersec#bica simple> representa un 'tomo con esto pueden obtenersediversas caracter&sticas de la red cristalina especifica.diversas caracter&sticas de la red cristalina especifica.

Par%metro de red'Par%metro de red' "s la longitud de los lados de la celda unitaria! y"s la longitud de los lados de la celda unitaria! yse calcula! locali?ando en la celda la dirección a lo largo de la cual losse calcula! locali?ando en la celda la dirección a lo largo de la cual los'tomos entran en contacto. % estas direcciones se las denomina'tomos entran en contacto. % estas direcciones se las denominadirecciones compactas.Ndirecciones compactas.N

mero de coordinación'mero de coordinación' 4#mero de 'tomos ue se encuentran en4#mero de 'tomos ue se encuentran encontacto con un 'tomo en particular. "l m'$imo es OG.contacto con un 'tomo en particular. "l m'$imo es OG.

"actor de em$a*uetamiento'"actor de em$a*uetamiento' 5racción del espacio de la celda5racción del espacio de la celdaunitaria ocupada por los 'tomos y se calcula) 5actor deunitaria ocupada por los 'tomos y se calcula) 5actor deempauetamiento P ='tomos por celda>$=volumen 'tomo>Q=volumenempauetamiento P ='tomos por celda>$=volumen 'tomo>Q=volumencelda>celda>

ensidad &eórica'ensidad &eórica' De acuerdo con este modelo de esferas sólidas !De acuerdo con este modelo de esferas sólidas !puede obtenerse la densidad teórica mediante la siguiente e$presión)puede obtenerse la densidad teórica mediante la siguiente e$presión)

Densidad P ='tomos por celda unitaria> $ =masa atómica del elemento>Densidad P ='tomos por celda unitaria> $ =masa atómica del elemento>Q =4#mero de %vogadro> $ =<olumen celda unitaria>Q =4#mero de %vogadro> $ =<olumen celda unitaria>



+aracter&sticas de celda unitaria+aracter&sticas de celda unitaria,structura a (r) mero decoordinacion

"actor deem$a*uetamiento

mero%tomos

$or celda,-em$los

+#bica simple=+S> a P Gr R !TG O +e

+#bica

centradaen elcuerpo=B++>

a P ErQU V !RV G 5e alfa! A! Mo!+r! 4b!etc.

+#bicacentradaen las

caras=5++>

a P ErQUG OG !WE E

5e gamma!+u!! %l! %g! 4i!

etc.

9e$agonalcompacta=9+:>

a P Gr c P O!R a OG !WE R 0i! Mg! ;n! Be!

+o! etc.



IntersticiosIntersticios

5igura superior )Intersticios5igura superior )Intersticiosoctahedral en celda 5++octahedral en celda 5++

5igura inferior ) Intersticio5igura inferior ) Intersticiooctahedral en celda B++octahedral en celda B++



Lugares intersticialesLugares intersticiales

5igura superior )Intersticios5igura superior )Intersticiostetrahedral en celda 5++tetrahedral en celda 5++

5igura inferior ) Intersticio5igura inferior ) Intersticiotetrahedral en celda B++tetrahedral en celda B++



Xndices de Miller Xndices de Miller

Identificación de un punto en el espacio de laIdentificación de un punto en el espacio de la

celda unitaria y dirección cristalogr'ficacelda unitaria y dirección cristalogr'fica



Indices de Miller Indices de Miller

4otación para Indicación de dirección4otación para Indicación de direccióncristalografica YhKlZcristalografica YhKlZ

4otación para indicación de familia de4otación para indicación de familia dedireccionesdirecciones [hKl[hKl

4otación para indicación de plano4otación para indicación de planocristalografico =uv\>cristalografico =uv\>

4otación para indicación de familia de4otación para indicación de familia deplanos cristalograficos ]uv\^planos cristalograficos ]uv\^

Di i i t l 'fiDi i i t l 'fi



Direcciones cristalogr'ficasDirecciones cristalogr'ficasIndices MillerIndices Miller

:l i t l 'fi:l i t l 'fi



:lanos cristalogr'ficos:lanos cristalogr'ficosXndices de Miller Xndices de Miller



Defectos cristalinosDefectos cristalinos

"n la naturale?a no e$iste cristales"n la naturale?a no e$iste cristalesperfectos( ya ue siempre e$isten defectosperfectos( ya ue siempre e$isten defectospropios de la red cristali?a los cuales son)propios de la red cristali?a los cuales son)

:untuales ) <acancias:untuales ) <acancias

Lineales . DislocacionesLineales . Dislocaciones

De volumen) :oros inclusiones! 'tomosDe volumen) :oros inclusiones! 'tomosintersticiales! o 'tomos substitucionalesintersticiales! o 'tomos substitucionales



"suema de"suema dedefectos dedefectos de

volumen yvolumen ypuntualespuntuales



"suema de las dislocaciones de borde"suema de las dislocaciones de borde



Dislocación de borde Dislocación de tornilloDislocación de borde Dislocación de tornillo

Dislocación mi$taDislocación mi$ta



Dislocación mi$taDislocación mi$ta

Las dislocaciones mi$tas son las ue e$isten en losLas dislocaciones mi$tas son las ue e$isten en loscristales reales.cristales reales.



Micrografia 0"M de una dislocaciónMicrografia 0"M de una dislocación

La e$istencia de las dislocaciones ha sido probada por medio deLa e$istencia de las dislocaciones ha sido probada por medio deim'genes tomadas utili?ando microscopia electrónica deim'genes tomadas utili?ando microscopia electrónica detransmisión =0"M>. 7n eemplo de ello se muestra en la siguientetransmisión =0"M>. 7n eemplo de ello se muestra en la siguiente

figurafigura



fotografia 0"M de dislocaciones provocadas por esfuer?osfotografia 0"M de dislocaciones provocadas por esfuer?oscortantes en un cristal.cortantes en un cristal.



5uente de5uente dedislocacionesdislocaciones

5ranK H1ead5ranK H1ead

5uente de dislocaciones5uente de dislocaciones5ranK _1ead e5ranK _1ead einteracción entreinteracción entre

dislocacionesdislocaciones

Limite de granoLimite de granosubstitucionalsubstitucional



"suema de"suema deuna reduna redcristalinacristalinabidimensionbidimension

al realal real

dislocacióndislocación

vacanciavacancia



"suema de un"suema de ungrano cristalinograno cristalino

severamenteseveramentedeformadodeformado

......<ideosvideos......<ideosvideos anitoGvideos "$ploring the anitoGvideos "$ploring theatomic composition of steel.mpEatomic composition of steel.mpE



:ropiedades:ropiedadesmec'nicasmec'nicas




+onceptos b'sicos+onceptos b'sicos

La resistencia de materiales es el estudio de laLa resistencia de materiales es el estudio de larelaciones entre las fuer?as internas! deformación!relaciones entre las fuer?as internas! deformación!y las cargas e$ternas aplicadas en un cuerpoy las cargas e$ternas aplicadas en un cuerposólido. ` las propiedades son la respuesta de unsólido. ` las propiedades son la respuesta de unmaterial a cargas e$ternas bao condiciones dematerial a cargas e$ternas bao condiciones deensayo bien determinadas y controladas.ensayo bien determinadas y controladas.

Las ecuaciones de la resistencia de euilibrio sonLas ecuaciones de la resistencia de euilibrio sone$presadas en términos de las fuer?as internase$presadas en términos de las fuer?as internasue se oponen a fuer?as e$ternas actuando en elue se oponen a fuer?as e$ternas actuando en elcuerpo. "stas fuer?as internas son denominadascuerpo. "stas fuer?as internas son denominadascomo esfuer?o.como esfuer?o.

C t b% iConce$tos b%sicos



Conce$tos b%sicosConce$tos b%sicos

De lo anterior se puede decir ue elDe lo anterior se puede decir ue elesfuer?o se obtiene dividiendo la carga :esfuer?o se obtiene dividiendo la carga :entre el 'rea de la sección transversal delentre el 'rea de la sección transversal del

espécimen %.espécimen %.

A

P

=σ




0ipo de esfuer?o)0ipo de esfuer?o)=a>=a>"n euilibrio"n euilibrio

=b>=b> DeformaciónDeformaciónbao esfuer?obao esfuer?otensiltensil

=c>=c>DeformaciónDeformaciónbao esfuer?obao esfuer?ode cortede corte




5'cilmente se puede comprobar ue todos los metales y5'cilmente se puede comprobar ue todos los metales ysus aleaciones se deforman bao la influencia de cargassus aleaciones se deforman bao la influencia de cargase$ternas. Si la carga es menor ue cierto l&mite! cuandoe$ternas. Si la carga es menor ue cierto l&mite! cuandoesta carga cede el cuerpo recupera su forma original. "steesta carga cede el cuerpo recupera su forma original. "ste

comportamiento se conoce como comportamiento el'stico.comportamiento se conoce como comportamiento el'stico. Si cierto l&mite es e$cedido cuando se aplica la fuer?aSi cierto l&mite es e$cedido cuando se aplica la fuer?a

e$terna! el cuerpo e$perimentara una deformacióne$terna! el cuerpo e$perimentara una deformaciónpermanente cuando la fuer?a e$terna cese. % esto se lepermanente cuando la fuer?a e$terna cese. % esto se leconoce como comportamiento pl'stico.conoce como comportamiento pl'stico.

"l l&mite m's all' del cual el cuerpo se comportara"l l&mite m's all' del cual el cuerpo se comportarapl'sticamente es denominado *L&mite el'stico,.pl'sticamente es denominado *L&mite el'stico,.




De acuerdo con la ley de 9ooKe! dentro delDe acuerdo con la ley de 9ooKe! dentro dell&mite el'stico el esfuer?o es proporcional al&mite el'stico el esfuer?o es proporcional aa la deformación.a la deformación.

Donde " es una constante y es particularDonde " es una constante y es particularde cada material. La constante es definidade cada material. La constante es definidacomo modulo de elasticidad o modulo decomo modulo de elasticidad o modulo de

`oung.`oung. E

e=

σ




Se puede ver ue la reacción del material depende deSe puede ver ue la reacción del material depende dela dirección de la fuer?a aplicada . :or ello se clasificanla dirección de la fuer?a aplicada . :or ello se clasificandos tipos de esfuer?os. "sfuer?o cortante = > ydos tipos de esfuer?os. "sfuer?o cortante = > yesfuer?o 4ormalesfuer?o 4ormal

= >.+om#nmente el modulo de elasticidad es= >.+om#nmente el modulo de elasticidad esmayor ue el modulo de corte! lo cual puede verse delmayor ue el modulo de corte! lo cual puede verse delmodelo de resortes.modelo de resortes.

Sin embargo considerando el esfuer?o en un peueoSin embargo considerando el esfuer?o en un peueo

elemento c#bico de volumen! el estado de esfuer?oselemento c#bico de volumen! el estado de esfuer?ospuede descomponerse en fuer?as por unidad de 'reapuede descomponerse en fuer?as por unidad de 'reaperpendicular y paralela a las caras del cuboperpendicular y paralela a las caras del cubo

ε σ E =

γ τ G=




Del modelo se ve ue la tracción puedeDel modelo se ve ue la tracción puededescomponerse en tres componentesdescomponerse en tres componentesun componente normal y dosun componente normal y dos

componentes de cortecomponentes de corte



<ariación del<ariación delesfuer?o normal yesfuer?o normal y

del esfuer?odel esfuer?ocortante sobre uncortante sobre unplano oblicuo conplano oblicuo conanguloangulo




=

zz zy zx

xz yy yx

xz xy xx

σ σ σ

σ σ σ σ σ σ

σ 0ensor de esfuer?os general0ensor de esfuer?os general

=

3

2

1

00

00

00

σ

σ σ

σ 4ormalmente se elie por comodidad un4ormalmente se elie por comodidad unsistema coordenado donde solo lossistema coordenado donde solo losesfuer?os principales no sean ceroesfuer?os principales no sean cero

( )31max21 σ σ τ −= "n un sistema como el anterior el"n un sistema como el anterior el

esfuer?o de cortante se encuentra aesfuer?o de cortante se encuentra aET respecto al esfuer?o principalET respecto al esfuer?o principal




+onceptos b'sicos+onceptos b'sicosDe la ley de 9ooKe seDe la ley de 9ooKe se

deriva la reacciónderiva la reaccióndel cuerpo sólido adel cuerpo sólido alas fuer?as e$ternaslas fuer?as e$ternasaplicadas! actuandoaplicadas! actuandoen términos de laen términos de ladeformación. "ndeformación. "nanalog&a al estadoanalog&a al estadode esfuer?osde esfuer?osanterior da comoanterior da como

resultado un tensorresultado un tensorde deformacionesde deformacionescomo el mostradocomo el mostrado

= zz zy zx

xz yy yx

xz xy xx

ε ε ε ε ε ε

ε ε ε

ε




−

−

=

=

0

000

02

02

0

000

002

02

0

γ

γ

ω

γ

γ

ε

"l cambio de forma de"l cambio de forma de

un elemento puedeun elemento puedeser representadoser representadopor el tensor depor el tensor degradiente degradiente de

despla?amiento! eldespla?amiento! elcual escual esdescompuesto endescompuesto enun tensor deun tensor dedeformación y undeformación y untensor de rotacion.tensor de rotacion.

=

000

000

00 γ

e




4ormalmente es supuesto en cualuier ecuación4ormalmente es supuesto en cualuier ecuaciónde resistencia de materiales es supuesto unde resistencia de materiales es supuesto uncuerpo continuo homogéneo( lo ue significa uecuerpo continuo homogéneo( lo ue significa ue

no e$isten defectos internos y ue la respuesta ano e$isten defectos internos y ue la respuesta alos impulsos e$ternos es igual en cualuierlos impulsos e$ternos es igual en cualuierdirección = Isotrop&a>.dirección = Isotrop&a>.

"n caso ue e$istan variaciones respecto de la"n caso ue e$istan variaciones respecto de la

orientación en las propiedades se denominaorientación en las propiedades se denominapropiedades anisotropicas.propiedades anisotropicas.




De hecho la deformación de losDe hecho la deformación de los

granos esta condicionada agranos esta condicionada aciertos planos cristalinos de laciertos planos cristalinos de lared =dependiendo del tipo dered =dependiendo del tipo dered> y dado el caso también ared> y dado el caso también a

las interacciones entre loslas interacciones entre losgranos de un policristalgranos de un policristal



+ t b' i




Sin embargo! los materiales ingenieriles son unSin embargo! los materiales ingenieriles son unagregado policristalino. "sto es est'n constituidosagregado policristalino. "sto es est'n constituidospor un conunto de cristalitas =granos> ue tienenpor un conunto de cristalitas =granos> ue tienendiferencias en orientación uno respecto del otro ydiferencias en orientación uno respecto del otro y

ue deben interaccionar entre si durante laue deben interaccionar entre si durante ladeformación. :ero estos son tan peueos ue endeformación. :ero estos son tan peueos ue ensu volumen macroscópico balancean lassu volumen macroscópico balancean laspropiedades de manera ue se puede hablar uepropiedades de manera ue se puede hablar ueson isotrópicos y homogéneos estad&sticamente.son isotrópicos y homogéneos estad&sticamente.

Sin embargo e$isten casos como lo son laminas ySin embargo e$isten casos como lo son laminas yproductos e$tru&dos donde esto no se cumpleproductos e$tru&dos donde esto no se cumplem's.m's.

Deformación tensil de un policristalDeformación tensil de un policristal



Deformación tensil de un policristalDeformación tensil de un policristal

+ b' i+ t b' i




Sin embargo! los materiales ingenieriles son unSin embargo! los materiales ingenieriles son unagregado policristalino. "sto es est'n constituidosagregado policristalino. "sto es est'n constituidospor un conunto de cristalitas =granos> ue tienenpor un conunto de cristalitas =granos> ue tienendiferencias en orientación uno respecto del otro ydiferencias en orientación uno respecto del otro y

ue deben interaccionar entre si durante laue deben interaccionar entre si durante ladeformación. :ero estos son tan peueos ue endeformación. :ero estos son tan peueos ue ensu volumen macroscópico balancean lassu volumen macroscópico balancean laspropiedades de manera ue se puede hablar uepropiedades de manera ue se puede hablar ueson isotrópicos y homogéneos estad&sticamente.son isotrópicos y homogéneos estad&sticamente.

Sin embargo e$isten casos como lo son laminas ySin embargo e$isten casos como lo son laminas yproductos e$tru&dos donde esto no se cumpleproductos e$tru&dos donde esto no se cumplem's.m's.




.a cur/a es#uer0o1de#ormación ingenieril:.a cur/a es#uer0o1de#ormación ingenieril: 4ormalmente se describen los l&mites anteriores4ormalmente se describen los l&mites anterioresmediante un ensayo de tensión convencional! demediante un ensayo de tensión convencional! de

donde se puede construir la curva esfuer?o _donde se puede construir la curva esfuer?o _deformación ingenieril = o curva de fluo>! la cualdeformación ingenieril = o curva de fluo>! la cuales calculada mediante mediciones de cargaHes calculada mediante mediciones de cargaHelongación efectuados en el espécimen deelongación efectuados en el espécimen depruebaprueba.."ntendiendo por tensión como la aplicación de"ntendiendo por tensión como la aplicación dedos fuer?as en sentido opuesto una a la otrados fuer?as en sentido opuesto una a la otrasobre el mismo ee a un especimen métalico.sobre el mismo ee a un especimen métalico.

C t b% iC t b% i



Conce$tos b%sicos'Conce$tos b%sicos'

La resistencia m'$ima ingenieril de unLa resistencia m'$ima ingenieril de unmaterial se define como la m'$imamaterial se define como la m'$imacarga =:m'$> dividida entre el 'rea decarga =:m'$> dividida entre el 'rea dela sección transversal de la probetala sección transversal de la probeta

=%o>.=%o>.

o A

P max=σ

La resistencia a la tensión es el valor ueLa resistencia a la tensión es el valor uem's com#nmente se establece mediantem's com#nmente se establece medianteun ensayo de tensión.un ensayo de tensión.

+ t b' i+ t b' i




La deformación ingenieril! e! utili?ada en laLa deformación ingenieril! e! utili?ada en lacurva esfuer?o deformación es el promediocurva esfuer?o deformación es el promediode la deformación linear! obtenida al dividir lade la deformación linear! obtenida al dividir la

elongación de la longitud calibrada de laelongación de la longitud calibrada de lamuestra entre su longitud original =inicial>.muestra entre su longitud original =inicial>.

O

o

o L

L L

Le

−

==

δ

.a cur/a es#uer0o 1de#ormación.a cur/a es#uer0o 1de#ormación



http)QQ\\\.yenKa.comQcontentQitem.action/uicKP?Vhttp)QQ\\\.yenKa.comQcontentQitem.action/uicKP?V



+ t b' i+ t b' i




La forma y magnitud de la curva esfuer?oLa forma y magnitud de la curva esfuer?oingenieril _ esfuer?o ingenieril depende de laingenieril _ esfuer?o ingenieril depende de lacomposición y su microestructura( as& como decomposición y su microestructura( as& como delas condiciones del ensayo tales como velocidadlas condiciones del ensayo tales como velocidadde deformación! temperatura.de deformación! temperatura.

Los par'metros ue se utili?an para describir laLos par'metros ue se utili?an para describir lacurva de fluo ingenieril del material son)curva de fluo ingenieril del material son)1esistencia tensil =70S>! resistencia a la1esistencia tensil =70S>! resistencia a lacedencia! resistencia a la fractura! porcentae decedencia! resistencia a la fractura! porcentae dealargamiento! y reducción de 'rea.alargamiento! y reducción de 'rea.



......<ideosvideos anitoGvideos 0ensile test in......<ideosvideos anitoGvideos 0ensile test inS"M using Deben tensile tester.mpES"M using Deben tensile tester.mpE





Dependencia de la resistencia a la cedencia respecto al tamao deDependencia de la resistencia a la cedencia respecto al tamao de

granograno

+ t b' i+onceptos b'sicos




La curva esfuer?oHdeformación ingenierilLa curva esfuer?oHdeformación ingenierilreuiere una breve e$plicación. "n la regiónreuiere una breve e$plicación. "n la regiónel'stica el esfuer?o es proporcional a lael'stica el esfuer?o es proporcional a ladeformación= >. +uando el esfuer?odeformación= >. +uando el esfuer?oe$cede el punto de cedencia =l&mite el'stico>e$cede el punto de cedencia =l&mite el'stico>la probeta se deforma permanentemente. "lla probeta se deforma permanentemente. "lesfuer?o reuerido para deformaciónesfuer?o reuerido para deformaciónpermanente se incrementa al incrementarse lapermanente se incrementa al incrementarse ladeformación y el 'rea del espécimen sedeformación y el 'rea del espécimen se

reduce( el incremento en el esfuer?o reueridoreduce( el incremento en el esfuer?o reueridopara mantener la deformación se le denominapara mantener la deformación se le denominaendurecimiento por deformación.endurecimiento por deformación.

ing ing Ee=σ

+ t b' i+onceptos b'sicos




"l volumen del espécimen se mantiene constante"l volumen del espécimen se mantiene constanteaunue el 'rea se redu?ca y la longitud seaunue el 'rea se redu?ca y la longitud seincremente ambos uniformemente.incremente ambos uniformemente.

%l inicio de la cedencia el endurecimiento por %l inicio de la cedencia el endurecimiento por

deformación compensa la reducción de 'rea hastadeformación compensa la reducción de 'rea hastaue en un punto del material la reducción de 'reaue en un punto del material la reducción de 'reaes mayor ue la compensación por eles mayor ue la compensación por el

endurecimiento por deformación y comien?a unaendurecimiento por deformación y comien?a unareducción de 'rea concentrada y ello lleva a lareducción de 'rea concentrada y ello lleva a laformación de un cuello en el material en donde laformación de un cuello en el material en donde laprobeta rompe cuando alcan?a el esfuer?o a laprobeta rompe cuando alcan?a el esfuer?o a lafractura.fractura.





"n la mayor&a de los metales e$iste una transición"n la mayor&a de los metales e$iste una transiciónpaulatina entre la ?ona pl'stica y la ?ona el'stica! lo uepaulatina entre la ?ona pl'stica y la ?ona el'stica! lo uedificulta el poder definir el punto donde comien?a ladificulta el poder definir el punto donde comien?a ladeformación pl'stica! por ello se utili?a un criterio paradeformación pl'stica! por ello se utili?a un criterio para

definir el inicio de la deformación pl'stica. De hecho sedefinir el inicio de la deformación pl'stica. De hecho sedefine la cedencia de un material utili?ando la resistencia adefine la cedencia de un material utili?ando la resistencia ala cedencia = yield strength>.la cedencia = yield strength>.

:ara determinar la resistencia a la cedencia se utili?a:ara determinar la resistencia a la cedencia se utili?acom#nmente el método *offset,. %u& se asume ue lacom#nmente el método *offset,. %u& se asume ue la

resistencia a la cedencia es el esfuer?o reuerido pararesistencia a la cedencia es el esfuer?o reuerido paraproducir una peuena deformación pl'stica= usualmenteproducir una peuena deformación pl'stica= usualmenteuna deformación del .G>.una deformación del .G>.





%unue en materiales muy d#ctiles como el cobre la %unue en materiales muy d#ctiles como el cobre lapractica se define la resistencia a la cedencia como elpractica se define la resistencia a la cedencia como elesfuer?o reuerido para producir una deformación es delesfuer?o reuerido para producir una deformación es del.T ..T .

3tro concepto importante en el ensayo de tensión es la3tro concepto importante en el ensayo de tensión es laresilencia ! la cual se define como la habilidad del materialresilencia ! la cual se define como la habilidad del materiala absorber energ&a sin ue se deforme pl'sticamente.a absorber energ&a sin ue se deforme pl'sticamente.

"ste concepto es importanate como indicador del"ste concepto es importanate como indicador delcomportamiento en materiales ue trabaaran con cargascomportamiento en materiales ue trabaaran con cargas

dentro del intervalo el'stico y se reuiere ue no sufrandentro del intervalo el'stico y se reuiere ue no sufrandeformación pl'stica.= por eemplo resortes>deformación pl'stica.= por eemplo resortes>





"n caso de materiales ue trabaan con"n caso de materiales ue trabaan concargas en el intervalo pl'stico se habla decargas en el intervalo pl'stico se habla dela tenacidad . "sta puede ser consideradala tenacidad . "sta puede ser considerada

como el 'rea total bao la curva de fluo. `como el 'rea total bao la curva de fluo. `se define como la energ&a total absorbidase define como la energ&a total absorbidapor un material sin ue este se fracturepor un material sin ue este se fracture





+omparación de+omparación decuervas de fluocuervas de fluopara dos acerospara dos acerosde alta y baade alta y baa

tenacidadtenacidad

Medidas de ductilidad'Medidas de ductilidad'



Medidas de ductilidad'

La ductilidad se considera una propiedadLa ductilidad se considera una propiedadcualitativa y subetiva de un material. "scualitativa y subetiva de un material. "sde interés debido a tres aspectos.de interés debido a tres aspectos.O> :ara indicar cuanto material puede serO> :ara indicar cuanto material puede serdeformado sin llegar a la fractura endeformado sin llegar a la fractura enoperaciones como laminada! trefilado! yoperaciones como laminada! trefilado! ye$trusión.e$trusión.G> :ara indicar al diseador la habilidadG> :ara indicar al diseador la habilidad

del material a fluir pl'sticamente antesdel material a fluir pl'sticamente antesde la fractura.de la fractura.> +omo indicador en el cambio de nivel> +omo indicador en el cambio de nivelde impure?as o condiciones de proceso.de impure?as o condiciones de proceso.

Medidas de ductilidad'Medidas de ductilidad'



ed das de duct dad

Las medidas convencionales de ductilidad ueLas medidas convencionales de ductilidad ue

se obtienen en un ensayo de tensión son lase obtienen en un ensayo de tensión son laelongación =e> y la reducción de 'rea a laelongación =e> y la reducción de 'rea a lafractura! ambas e$presadas en porcentae.fractura! ambas e$presadas en porcentae.

%mbas propiedades se obtienen después de la %mbas propiedades se obtienen después de la

fractura colocando untas las partes fracturadasfractura colocando untas las partes fracturadasy tomando las medidas de la longitud final =Lf> yy tomando las medidas de la longitud final =Lf> yel 'rea final de la probeta.el 'rea final de la probeta.

i

i f

L

L Le

−=

i

f i

A A Aq −=




+onceptos b'sicos+onceptos b'sicos Sin embargo todas las curvas anteriores suponenSin embargo todas las curvas anteriores suponen

un 'rea constante! lo cual en la realidad noun 'rea constante! lo cual en la realidad nosucede por lo ue se reuiere de corregir lassucede por lo ue se reuiere de corregir lasecuaciones anteriores y tra?ar una curva esfuer?oecuaciones anteriores y tra?ar una curva esfuer?o

verdadero H deformación verdadera = curva deverdadero H deformación verdadera = curva defluo verdadera>.fluo verdadera>. Las ecuaciones de corrección son)Las ecuaciones de corrección son)

( )1+= eing verdadero σ σ ( )1ln += eε





+omparación de la+omparación de lacurva de fluocurva de fluoingenieril y laingenieril y lacurva de fluocurva de fluo

realreal





+omo se dio con anterioridad la curva de fluo es+omo se dio con anterioridad la curva de fluo esinfluenciada fuertemente por la microestructurainfluenciada fuertemente por la microestructuradel material.del material.

` la microestructura a su ve? es influenciada por` la microestructura a su ve? es influenciada porlos procesos de manufactura utili?ados en ellos procesos de manufactura utili?ados en elmaterial =método de solidificación! de colada! tipomaterial =método de solidificación! de colada! tipode deformación! tipo de tratamiento térmico!etc.>de deformación! tipo de tratamiento térmico!etc.>

:or ello debe tenerse en cuenta la relación entre:or ello debe tenerse en cuenta la relación entremicroestructura ! procesamiento y propiedadesmicroestructura ! procesamiento y propiedadesmec'nicas>mec'nicas>





7n eemplo de la influencia de la microestructura7n eemplo de la influencia de la microestructuraen las propiedades mec'nicas es mostrado en laen las propiedades mec'nicas es mostrado en lasiguiente figura.siguiente figura.

:ero no solo el tipo de fases presentes en la:ero no solo el tipo de fases presentes en lamicroestructura modifican las propiedadesmicroestructura modifican las propiedadesmec'nicas! también lo hace el tamao de granomec'nicas! también lo hace el tamao de grano=muy importante en aceros laminas de aceros=muy importante en aceros laminas de aceros

automotrices>( las inclusiones presentes! y laautomotrices>( las inclusiones presentes! y late$tura en productos laminados.te$tura en productos laminados.





+omparación de las propiedades tensiles entre un acero con perlita+omparación de las propiedades tensiles entre un acero con perlitalaminar y otro con perlita esferoidallaminar y otro con perlita esferoidal



Los esfuer?os residuales son definidosLos esfuer?os residuales son definidos

como los esfuer?os ue permanecen dentrocomo los esfuer?os ue permanecen dentrode las pie?as mec'nicas cuando no sede las pie?as mec'nicas cuando no seaplican cargas e$ternas en las pie?as.aplican cargas e$ternas en las pie?as.

+uando un policristal es sometido a+uando un policristal es sometido aesfuer?o Debido a la heterogeneidades delesfuer?o Debido a la heterogeneidades delmaterial o de la orientación de los granosmaterial o de la orientación de los granosdel policristal =te$tura>del policristal =te$tura>

+ d li i t l t'li d f d+ d li i t l t'li d f d



+uando un policristal met'lico es deformado+uando un policristal met'lico es deformadoel'sticamente de tal manera ue es uniformeel'sticamente de tal manera ue es uniforme

sobre distancias relativamente largas! entoncessobre distancias relativamente largas! entonceslos espaciamientos de la red cristalina de loslos espaciamientos de la red cristalina de losgranos pasan de un estado libre de esfuer?o agranos pasan de un estado libre de esfuer?o auno nuevo correspondiente a la magnitud deluno nuevo correspondiente a la magnitud del

esfuer?o aplicado.esfuer?o aplicado. :or otro lado si el policristal met'lico fue:or otro lado si el policristal met'lico fue

deformado pl'sticamente ! la red cristalina esdeformado pl'sticamente ! la red cristalina esdistorsionada de tal manera ue los planos =hKl>distorsionada de tal manera ue los planos =hKl>

varia de un grano a otro o de una parte a otra.varia de un grano a otro o de una parte a otra."stas microdeformaciones causan"stas microdeformaciones causanensanchamiento en las l&neas de difracción de 1$.ensanchamiento en las l&neas de difracción de 1$.



"suema"suemadededeformacióndeformaciónen un cristalen un cristal



+onceptos metal#rgicos+onceptos metal#rgicos




"n la"n la ciencia de materialesciencia de materiales y metalurgia losy metalurgia losdiagramas de fase son la representación gr'ficadiagramas de fase son la representación gr'ficade las variables termodinamicas ! cuando elde las variables termodinamicas ! cuando eleuilibrio se ha establecido entre todas la faseseuilibrio se ha establecido entre todas la fases

bao ciertas condiciones.bao ciertas condiciones. %unue un material real constantemente es %unue un material real constantemente es

llevado fuera del euilibrio! el conocimiento delllevado fuera del euilibrio! el conocimiento delestado de euilibrio de una aleación representadoestado de euilibrio de una aleación representado

en los diagramas de fase son el punto de partidaen los diagramas de fase son el punto de partidapara el entendimiento de los procesos.para el entendimiento de los procesos.





5ase) :orción de un sistema con mismo5ase) :orción de un sistema con mismoarreglo atómico! cuyas propiedadesarreglo atómico! cuyas propiedadesu&micas son casi homogéneas y ue seu&micas son casi homogéneas y ue se

separan unas de otras por una interfa?.separan unas de otras por una interfa?.+omponente) material ue puede distinguirse+omponente) material ue puede distinguirse

de otros por su naturale?a u&mica diferentede otros por su naturale?a u&mica diferente

de otros.de otros.





Solución sólida) %leación de una sola fase dondeSolución sólida) %leación de una sola fase dondeno pueden distinguirse los componentes ue lano pueden distinguirse los componentes ue laforman uno de otro. "$isten dos tipos enforman uno de otro. "$isten dos tipos enmetalurg&a) Intersticial y substitucionalmetalurg&a) Intersticial y substitucional

"utectico) Me?cla en estado sólido de dos"utectico) Me?cla en estado sólido de doscomponentes formados a partir una solucióncomponentes formados a partir una soluciónl&uida. LOl&uida. LO sO F sG. sO F sG.

"uctetoide)"uctetoide)

Me?cla en estado sólido de dos componentesMe?cla en estado sólido de dos componentesformados a partir de una solución sólida.formados a partir de una solución sólida.sOsOsGFssGFs





:eritéctico) 5ase sólida formada por la:eritéctico) 5ase sólida formada por lareacción de enfriamiento de un sólido conreacción de enfriamiento de un sólido conun l&uido para solidificar en un sólido.un l&uido para solidificar en un sólido.

sO F LsO F L sG sG :eritectoide) 5ase sólida formada por la:eritectoide) 5ase sólida formada por la

reacción en estado sólido de dos fasesreacción en estado sólido de dos fases

sólidas de diferente composición u&mica.sólidas de diferente composición u&mica.sOF sGsOF sG s s




1egla de la palanca1egla de la palanca



0eor&as de0eor&as de

estabilidadestabilidadde fasesde fases




DiagramaDiagramade fasesde fasesbinariobinario

soluciónsoluciónsólidasólida





Diagrama de fases eutécticoDiagrama de fases eutéctico





Diagrama de fasesDiagrama de faseseutectoideeutectoide





1eacción peritectica1eacción peritectica

1eacción peritectoide1eacción peritectoide

"ercicio."ercicio.



"ercicio."ercicio.

Quilate de orfebrería:Quilate de orfebrería: Designa la ley (pureza) de los metalesDesigna la ley (pureza) de los metales

utilizados en las joyas. En este sentido, un quilate (abreiadoutilizados en las joyas. En este sentido, un quilate (abreiado K K oror

ktkt) de un metal pre!ioso representa la enti!uatroaa (1"2#) parte de) de un metal pre!ioso representa la enti!uatroaa (1"2#) parte de

la masa total de la alea!i$n que la !ompone (aproximadamente ella masa total de la alea!i$n que la !ompone (aproximadamente el

#,1%&'). or ejemplo, si una joya e!a !on oro es de 1* quilates,#,1%&'). or ejemplo, si una joya e!a !on oro es de 1* quilates,

su alea!i$n est+ e!a de 1*"2# ($ 3"#) partes de oro y tiene unasu alea!i$n est+ e!a de 1*"2# ($ 3"#) partes de oro y tiene una

pureza del &'- mientras que una pieza de 2# quilates est+ e!a de pureza del &'- mientras que una pieza de 2# quilates est+ e!a de

2#"2# partes de oro y por lo tanto es de oro puro.2#"2# partes de oro y por lo tanto es de oro puro.

"ercicio"ercicio



"ercicio"ercicio

El quilate tambin se llamaEl quilate tambin se llama quilate métrico'.quilate métrico'.

El trmino proiene de la antigua palabra griegaEl trmino proiene de la antigua palabra griega kerationkeration

(/456), que signi7i!a algarrobo, porque las semillas de(/456), que signi7i!a algarrobo, porque las semillas de

este 7ruto eran utilizadas en la antig8edad para pesar joyas yeste 7ruto eran utilizadas en la antig8edad para pesar joyas y

gemas debido a la supuesta uni7ormidad del peso entregemas debido a la supuesta uni7ormidad del peso entre

semillas. 9uando los +rabes adoptaron esta unidad de masa elsemillas. 9uando los +rabes adoptaron esta unidad de masa el

nombre se de7orm$ anombre se de7orm$ a quirat quirat y sta de7orm$ ay sta de7orm$ a quilatequilate al saltaral saltar

al espa:ol.al espa:ol.

;a ortogra7<a =>ilate? es in!orre!ta y no a!eptada por la;a ortogra7<a =>ilate? es in!orre!ta y no a!eptada por la

@eal A!ademia Espa:ola, al no estar rela!ionada la palabra@eal A!ademia Espa:ola, al no estar rela!ionada la palabra

!on el elemento !ompositio!on el elemento !ompositio kilo-kilo-..B1CB1C

ORO BLANCOORO BLANCO



o ay que !on7undir lo que se llama @ F;A9 !on el o ay que !on7undir lo que se llama @ F;A9 !on el

;AGH. El oro blan!o es oro de 1* quilates y !onsiste en que;AGH. El oro blan!o es oro de 1* quilates y !onsiste en que

!ada >ilo tiene &0 gramos de oro, 1%0 gramos de paladio y I0!ada >ilo tiene &0 gramos de oro, 1%0 gramos de paladio y I0

gramos de plata. El platino es otro metal m+s es!aso y !aro que elgramos de plata. El platino es otro metal m+s es!aso y !aro que el

oro. Giene apli!a!iones industriales muy espe!<7i!as y se usa po!ooro. Giene apli!a!iones industriales muy espe!<7i!as y se usa po!o

en joyer<a porque se !on7unde !on la plata.en joyer<a porque se !on7unde !on la plata.

QUILATES DEL DIAMANTE:QUILATES DEL DIAMANTE:En gemolog<a, !omo es el !aso del diamante, el quilate tiene otroEn gemolog<a, !omo es el !aso del diamante, el quilate tiene otro

signi7i!ado. o es una medida de pureza !omo es el !aso del oro,signi7i!ado. o es una medida de pureza !omo es el !aso del oro,

sino de peso. Jn KJH;AGE DE DHALAGE son 0.2 gramos. ;asino de peso. Jn KJH;AGE DE DHALAGE son 0.2 gramos. ;amedida a deenido en ese peso porque tradi!ionalmente semedida a deenido en ese peso porque tradi!ionalmente se

pesaban los diamantes usando semillas de algarrobo. M la media pesaban los diamantes usando semillas de algarrobo. M la media

de las semillas de algarrobo es de 0.2 gramos.de las semillas de algarrobo es de 0.2 gramos.

"ercicio."ercicio.



"ercicio.

Determinar losDeterminar losmicroconstituyentesmicroconstituyentese$istentes en lase$istentes en las

diferentes uilatesdiferentes uilatese$istentes en lae$istentes en la

oyer&a comercial) oyer&a comercial)OVOV

OEOEOO



Determinar los microconstituyentes e$istentes en las diferentes uilatesDeterminar los microconstituyentes e$istentes en las diferentes uilatese$istentes en la oyer&a comercial)e$istentes en la oyer&a comercial)OVOVOEOEOO

Diagrama de fases 5eH 5eDiagrama de fases 5eH 5e++



gg

+omo ya ha sido mencionado la aleacion+omo ya ha sido mencionado la aleacionmet'lica m's importante es el acero.met'lica m's importante es el acero. %cero) %leación met'lica cuyo componente %cero) %leación met'lica cuyo componente

principal es el hierro =mas del TO en peso>principal es el hierro =mas del TO en peso> %cero al carbono) %leación consistente en %cero al carbono) %leación consistente en9ierro m's carbono.9ierro m's carbono.:or lo tanto! es necesario estudiar el:or lo tanto! es necesario estudiar el

diagrama de fases 5eH 5ediagrama de fases 5eH 5e+.+.

iagrama de #ases "e1Ciagrama de #ases "e1C



"ercicio. Determine las fases e$istentes y las reacciones"ercicio. Determine las fases e$istentes y las reaccionesmetal#rgicas e$istentes en el diagrama.metal#rgicas e$istentes en el diagrama.



+aracteri?ación+aracteri?ación

de materialesde materiales

Dr. Juan Manuel Salgado L.Dr. Juan Manuel Salgado L.

C3C&,3I4CIO ,



C3C&,3I4CIO ,M&,3I.,5

.I5I5

67IMICO

M,&.O83"I P37,95M,CIC5

&3&MI,&O5&,3MICO5

esignación de Materialesesignación de Materiales



g

:or proceso de producción:or proceso de producción =9orno de arco electrico! B35 ! etc>=9orno de arco electrico! B35 ! etc>

:or microestructura):or microestructura) =5erritico! martensitico ! perlitico>=5erritico! martensitico ! perlitico>

:or composición u&mica:or composición u&mica = al carbono! al manageso! ino$idable!= al carbono! al manageso! ino$idable!baa aleación! etc>baa aleación! etc>

:or forma:or forma = barra. 0ubo! lamina! placa! alambre>= barra. 0ubo! lamina! placa! alambre>

:or uso terminado:or uso terminado =rolado en caliente! o en fr&o>=rolado en caliente! o en fr&o>

:or procesos posteriores:or procesos posteriores =tipo de tratamiento térmico!=tipo de tratamiento térmico!

carburi?ado! etc>carburi?ado! etc> :or propiedades mec'nicas =:or propiedades mec'nicas = nivel de resistencia reuerido>nivel de resistencia reuerido>

-ué es el acero/-ué es el acero/



-** %cero es toda aleación cuyo principal elemento aleante =mas del TO en %cero es toda aleación cuyo principal elemento aleante =mas del TO en

peso> es el hierro,.peso> es el hierro,. %cero al carbono) %leación hierro mas carbono %cero al carbono) %leación hierro mas carbono

La marca del acero es un logotipo ue representa el acero y laindustria sider#rgica propiedad del %merican Iron and SteelInstitute! y utili?ado por él para promover el producto y sus

fabricantes. "n el anuncio original del programa de la producciónde acero en OR se dec&a ue los tres hipocicloides representaban la modernidad! ligere?a y elegancia de los productos deconsumo de acero estadounidense. M's tarde interpretacioneseran ue el logotipo del acero destacó los atributos de acero!con la representación de color amarillo aligera su trabao! ue

denota la narana aclara su tiempo libre y el significado deacero a?ul ue ensancha su mundo. La definición de loscomponentes del logotipo fue actuali?ado para representar losdiferentes materiales utili?ados para producir acero! con elamarillo para el carbón! narana y a?ul para el mineral de hierrochatarra de acero.

esignacionesesignaciones S%"S%") %merican Society of %utomotive) %merican Society of %utomotive



S%"S%") %merican Society of %utomotive) %merican Society of %utomotive"ngineers. "ngineers.

%ISI %ISI) %merican Iron and Steel Institute) %merican Iron and Steel Institute 74S74S) 7nited 4orman System) 7nited 4orman System

DI4DI4) Deutsches Institut fuer 4ormung) Deutsches Institut fuer 4ormung JISJIS) Japan Industrial Standard) Japan Industrial Standard 4545) 5rench 4ational Standard) 5rench 4ational Standard

=%5431)%ssociation 5rancaise=%5431)%ssociation 5rancaise4ormalisation> 4ormalisation>

%S0M) %S0M) %merican Standard 0est for Materials. %merican Standard 0est for Materials.

ceros al carbonoceros al carbono Los aceros al +arbono y baa aleación se designan por cuatro d&gitosLos aceros al +arbono y baa aleación se designan por cuatro d&gitos



AACCAACC

Donde)Donde) AAAA Designan los aleantesDesignan los aleantesprincipales.principales.

CCCC +ontenido promedio de carbono +ontenido promedio de carbono..

Bao carbono) hasta ! de carbonoBao carbono) hasta ! de carbono %ceros medio carbono) hasta !R de +. %ceros medio carbono) hasta !R de +. %ceros alto carbono) hasta ! de +. %ceros alto carbono) hasta ! de +.

M,3O5 ; <8I&O5 &IPO , C,3O ; CO&,IOOMI. , .,&,5



%+"13S %L +%1B343OCC..............................................OOCC..............................................OGCC..............................................OTCC..............................................

Simple carbono =Mn O. ma$.>

1esulfuri?ado1esulfuri?ado y refosfori?adoSimple carbono =1ango m'$imo de MnO.HO.RT>

%+"13S %L M%46%4"S3

OCC..............................................

Mn O.WT

%+"13S %L 4I7"LGCC..............................................GTCC..............................................

4i .T

4i T. %+"13S %L +13M3H4I7"LOCC..............................................GCC..............................................CC..............................................

ECC

4i O.GT! +r .RT y .V4i O.WT! +r O.W4i .T! +r O.T y O.TW

4i +r WW

%+"13S %L M3LIBD"43ECC...........................................EECC...........................................

Mo .G y .GTMo ..E y .TG



%+"13S %L +13M3HM3LIBD"43EOCC............................................

+r .T! .V y .T! Mo .OG!.G! .GT y .

%+"13S %L 4iH+rHMo

ECC...........................................EB<CC.......................................EWCC............................................VOCC............................................VRCC............................................VWCC............................................

VVCC............................................CC............................................ECC............................................WCC............................................VCC............................................

4i O.VG! +r .T y .V! Mo .GT4i O.VG! +r .T! Mo .OG y .GT!< . min.4i O.T! +r .ET! Mo .G y .T4i .! +r .E! Mo .OG4I .TT! +r .T! Mo .G

4i .TT! +r .T! Mo .GT4i .TT! +r .T! Mo .T4i .GT! +r O.G! Mo .OG4i .ET! +r .E! Mo .OG4i .TT! +r .G! Mo .G4i O.! +r .V! Mo .GT

%+"13S %L 4I7"LHM3LIBD"43ERCC....................................................EVCC....................................................

4i .VT y O.VG! Mo .G y .GT4i T Mo GT



EVCC.................................................... 4i .T! Mo .GT

%+"13S %L +13M3TCC....................................................TOCC....................................................TCCC..................................................TOCCC..................................................TGCCC..................................................

+r .GW! .E! .T y .RT+r .V! .VW! .G! .T! O. y O.T

+r .T =O. + min>+r O.G =O. + min>+r O.ET =O. + min>

%+"13S %L +13M3H<%4%DI3ROCC....................................................

+r .R! .V y .T! <.O y .OT min.

%+"13S %L 0746S0"43H+13M3WGCC....................................................

A O.WT! +r .WT



%+"13S %L SILI+I3HM%46%4"S3GCC..........................................

Si O.E y G.! Mn .RT! .VG y .VT!+r .RT

%+"13S %L0% 1"SIS0"4+I%HB%J% %L"%+I34CC.....................................................

<arios grados S%"

%+"13S %L B313CCBCC...............................................

.

B significa acero al boro

%+"13S %L :L3M3CCLCC................................................

L significa acero al plomo

ceros Inoxidablesceros Inoxidables GCCGCC +romoH4&uelHManganeso( no+romoH4&uelHManganeso( no



g ( g (templable! austenitico! notemplable! austenitico! no magnéticomagnético

CCCC +romoH4&uel( no templable!+romoH4&uel( no templable!austen&tico! no magnético.austen&tico! no magnético.

ECCECC +romo( templable! martens&tico!+romo( templable! martens&tico!

magnético.magnético. ECCECC +romo( no templable! ferr&fico!+romo( no templable! ferr&fico!magnético.magnético.

TCCTCC +romo( bao en cromo! resistente a+romo( bao en cromo! resistente a

altas temperaturas.altas temperaturas.

Clasi#icación $or microestructuraClasi#icación $or microestructura



Martens&ticos) contienen de OO!T a OV deMartens&ticos) contienen de OO!T a OV de+r! pueden trabaarse en fr&o ó caliente!+r! pueden trabaarse en fr&o ó caliente!f'cil mecani?ación y tenacidad =EO! EOR>f'cil mecani?ación y tenacidad =EO! EOR>

5err&ticos) +ontienen entre OE y GW +r)5err&ticos) +ontienen entre OE y GW +r)no admiten temple! tienen buenano admiten temple! tienen buenaresistencia a formar cascarilla y a laresistencia a formar cascarilla y a lacorrosión ue los martens&ticos. =ET! E!corrosión ue los martens&ticos. =ET! E!EER>EER>

Clasi#icación $or microestructuraClasi#icación $or microestructura %usten&ticos) "levada concentración de%usten&ticos) "levada concentración de



%usten&ticos) "levada concentración de %usten&ticos) "levada concentración den&uel! no se endurecen! son resistentes aln&uel! no se endurecen! son resistentes alchoue y dif&ciles de mecani?ar. Son loschoue y dif&ciles de mecani?ar. Son losm's resistentes. =GO! GG! O! G! !m's resistentes. =GO! GG! O! G! !OR>OR>

Duple$) 5errita y %ustenitaDuple$) 5errita y %ustenita

"ndurecimiento por precipitación) +rH4i!"ndurecimiento por precipitación) +rH4i!contienen adem's +u! %l ó 0i.contienen adem's +u! %l ó 0i.

5ubclasi#icaciones5ubclasi#icaciones 99 Sili i i t i l ió) Silicio resistencia a la escamación



99) Silicio! resistencia a la escamación) Silicio! resistencia a la escamación

55)) Disminución de +! meorarDisminución de +! meorarsoldabilidad=!G a !V>soldabilidad=!G a !V>

..) Disminución de + =!V a !>) Disminución de + =!V a !>

5e5e) Selenio! meora superficie de) Selenio! meora superficie demauinadomauinado

5ubclasi#icaciones5ubclasi#icaciones

) 4itrógeno meora resistencia) 4itrógeno meora resistencia



) 4itrógeno! meora resistencia) 4itrógeno! meora resistencia

"") S y : meora mauinabilidad) S y : meora mauinabilidad

) +arbono en rango) +arbono en rango

CuCu) +u meora el trabao en fr&o) +u meora el trabao en fr&o

=9=C=9=C) Modificación en contenidos de) Modificación en contenidos decarbonocarbono

ceros 8rado erramientaceros 8rado erramientaceros tem$le al aguaceros tem$le al agua >>



' &raba-o de cho*ue' &raba-o de cho*ue 55

' &raba-o en #río' &raba-o en #río OO &em$le en aceite&em$le en aceite Media aleación= tem$le al aireMedia aleación= tem$le al aire

e corte= alto Cr y C'e corte= alto Cr y C'

' &raba-o en caliente' &raba-o en caliente

ceros r%$idosceros r%$idos && ceros al tungstenoceros al tungsteno MM ceros al molibdenoceros al molibdeno

' 7sos es$eciales' 7sos es$eciales .. ' 9a-a aleación' 9a-a aleación "" l tungsteno= ba-a aleaciónl tungsteno= ba-a aleación PPceros $ara Moldesceros $ara Moldes

ceros de alta /elocidadceros de alta /elocidad

S tiliS tili



Son aceros ue se utili?an paraSon aceros ue se utili?an para

herramientas de corte de alta velocidad.herramientas de corte de alta velocidad."$isten dos grupos de aceros de alta"$isten dos grupos de aceros de altavelocidad) aceros de alta velocidad basevelocidad) aceros de alta velocidad basemolibdeno =designación M> y aceros demolibdeno =designación M> y aceros dealta velocidad base tungstenoalta velocidad base tungsteno=designación 0>. Las propiedades de=designación 0>. Las propiedades deestos dos tipos de aceros son similares!estos dos tipos de aceros son similares!

principalmente su capacidad paraprincipalmente su capacidad paraconservar la dure?a a alta temperatura.conservar la dure?a a alta temperatura.

ceros $ara traba-o en calienteceros $ara traba-o en caliente



"stos materiales se utili?an en"stos materiales se utili?an enherramientas para golpeo! corte y formadoherramientas para golpeo! corte y formadode metales a alta temperatura. Los acerosde metales a alta temperatura. Los aceros

para trabao en caliente =grupo 9> han sidopara trabao en caliente =grupo 9> han sidodesarrollados para soportar lasdesarrollados para soportar lascombinaciones de calor! presión ycombinaciones de calor! presión yabrasión! generalmente asociadas conabrasión! generalmente asociadas conoperaciones tales como la fora.operaciones tales como la fora.

ceros $ara traba-o en #rióceros $ara traba-o en #rió



Los aceros para herramienta paraLos aceros para herramienta paratrabao en fr&o no tienen el contenido detrabao en fr&o no tienen el contenido dealeantes suficiente para resistir elaleantes suficiente para resistir elablandamiento a altas temperaturas yablandamiento a altas temperaturas y

por lo tanto su aplicación se restringe apor lo tanto su aplicación se restringe alos usos donde no se tienenlos usos donde no se tienencalentamientos prolongados ocalentamientos prolongados o

repetitivos por arriba de los GT+.repetitivos por arriba de los GT+.

617:3 %617:3 %. %ceros endurecibles al aire). %ceros endurecibles al aire)Las aplicaciones t&picas de estos acerosLas aplicaciones t&picas de estos acerosincluyen ci?allas cuchillas ma?os dadosincluyen ci?allas cuchillas ma?os dados



incluyen ci?allas! cuchillas! ma?os! dadosincluyen ci?allas! cuchillas! ma?os! dados

de acuamiento! etc. La estabilidadde acuamiento! etc. La estabilidaddimensional inherente a estos aceros losdimensional inherente a estos aceros loshace deseables para calibradores yhace deseables para calibradores yherramientas de precisión para medición.herramientas de precisión para medición.

617:3 D617:3 D. %ceros para trabao en fr&o alto. %ceros para trabao en fr&o altocarbono alto cromo. Las aplicacionescarbono alto cromo. Las aplicaciones

t&picas para estos aceros incluyen dadost&picas para estos aceros incluyen dadospara pun?onado! doblado! estampado ypara pun?onado! doblado! estampado yembutido profundo! dados para corte!embutido profundo! dados para corte!rodillos de laminación! etc.rodillos de laminación! etc.



617:3 3617:3 3. %ceros para trabao en fr&o!. %ceros para trabao en fr&o!endurecibles en aceite. Los aceros delendurecibles en aceite. Los aceros delgrupo 3 son usados e$tensamente paragrupo 3 son usados e$tensamente paradados para pun?onado! recortadoras!dados para pun?onado! recortadoras!

dados de estampado y dobladodados de estampado y doblado..

ceros resistentes al cho*ueceros resistentes al cho*ue 837PO 5837PO 5



Los principales elementos de aleación para esteLos principales elementos de aleación para estegrupo son Mn! Si! +r! A y Mo! en variasgrupo son Mn! Si! +r! A y Mo! en variascombinaciones. "l contenido de + es decombinaciones. "l contenido de + es deapro$imadamente .T! lo cual produce unaapro$imadamente .T! lo cual produce una

combinación de alta resistencia! alta tenacidad y decombinación de alta resistencia! alta tenacidad y debaa a media resistencia al desgaste. Los acerosbaa a media resistencia al desgaste. Los acerosdel grupodel grupo SS son usados principalmente parason usados principalmente paracinceles! pun?ones! ma?os! y otras aplicaciones encinceles! pun?ones! ma?os! y otras aplicaciones en

las ue se reuiere gran tenacidad.las ue se reuiere gran tenacidad.

ceros de ba-a aleación $araceros de ba-a aleación $ara$ro$ósitos es$eciales (gru$o .)$ro$ósitos es$eciales (gru$o .)

Los aceros de baa aleación para propósitosLos aceros de baa aleación para propósitos



Los aceros de baa aleación para propósitosLos aceros de baa aleación para propósitos

especiales contienen peueas cantidades de +r!especiales contienen peueas cantidades de +r!<! 4i y Mo.<! 4i y Mo. "l contenido de aleación de estos aceros los hace"l contenido de aleación de estos aceros los hace

susceptibles a endurecerse por temple en aceite.susceptibles a endurecerse por temple en aceite. Los aceros del grupoLos aceros del grupo LL generalmente son usadosgeneralmente son usados

para partes de m'uinas! tales como 'rboles depara partes de m'uinas! tales como 'rboles delevas! mandriles y para otras aplicacioneslevas! mandriles y para otras aplicaciones

especiales donde se reuiere buena resistencia yespeciales donde se reuiere buena resistencia ytenacidad.tenacidad.

ceros $ara moldes (gru$o P)ceros $ara moldes (gru$o P)



Los aceros para moldes contienenLos aceros para moldes contienencromo y n&uel como principalescromo y n&uel como principalesaleantes. 4ormalmente estos acerosaleantes. 4ormalmente estos aceros

se utili?an para moldes de inyecciónse utili?an para moldes de inyecciónde aleaciones de bao punto de fusiónde aleaciones de bao punto de fusióny pl'sticos.y pl'sticos.

5.5.



Se caracteri?an por su alta resistencia aSe caracteri?an por su alta resistencia ala tensión en una base de acerola tensión en una base de aceroestructural.estructural.

Son aceros ue contienen peueasSon aceros ue contienen peueascantidades de +arbono = abao de .cantidades de +arbono = abao de .> y numerosos elementos aleantes> y numerosos elementos aleantes=+r! 4i! +u! Si! 4b! <! Mo! 4! 0i! ;r! B !=+r! 4i! +u! Si! 4b! <! Mo! 4! 0i! ;r! B !

entre los m's comunes.entre los m's comunes.

5.5.



"$isten E categor&as principales)"$isten E categor&as principales) a> %ceros de alta elongación = E a T si>.a> %ceros de alta elongación = E a T si>. b> Microaleadosb> Microaleados

c> %ceros grado al carbón normali?ados óc> %ceros grado al carbón normali?ados ótemplados. =EGa O si>templados. =EGa O si> d> %ceros al carbón templados y revenidos.d> %ceros al carbón templados y revenidos.

=V a OO Si>=V a OO Si>

5.5.



6eneralmente para definir un acero6eneralmente para definir un acero9SL% se utili?a una letra seguida por 9SL% se utili?a una letra seguida por n#meros. La composición u&mica no esn#meros. La composición u&mica no es

tan importante para caracteri?ar un acerotan importante para caracteri?ar un acerode este tipo como su resistencia !de este tipo como su resistencia !increment'ndose el numero utili?adoincrement'ndose el numero utili?ado

conforme se incrementa la resistencia.conforme se incrementa la resistencia.



:rincipios de:rincipios de0ratamientos0ratamientostérmicos entérmicos en

aceroacero


+omparación de resistencia mec'nica+omparación de resistencia mec'nica

para diferentes tratamientos térmicospara diferentes tratamientos térmicos



pp

&ratamientos &?rmicos&ratamientos &?rmicos



0emple0emple 1evenido1evenido 1ecocido1ecocido 4ormali?ado4ormali?ado +arburi?ado+arburi?ado

4itrurado4itrurado +arbonitrurado+arbonitrurado

&ratamientos

su$er#iciales



Microestructura 5erritaMicroestructura 5errita



Microestructura ferrita H perlitaMicroestructura ferrita H perlita



0ratamientos termicos0ratamientos termicos



"l diagrama de fases al euilibrio no puedepredecir las estructuras fuera del euilibrioo fases presentes cuando las pie?as deacero son enfriadas rapidamente

:ara ello se reuiere de los diagramas0iempo _ 0emperatura _ 0ransformación=000>

3 los diagramas de 0ransformación enenfriamiento continuo =++0>

Microestructura martensitaMicroestructura martensita



+eldas cristalinas austenita a+eldas cristalinas austenita amertensitamertensita



Microestructura bainitaMicroestructura bainita



Diagrama 000Diagrama 000



Diagrama 000 acero aleadoDiagrama 000 acero aleado



Diagrama ++0Diagrama ++0



Influencia de la velocidad de calentamientoInfluencia de la velocidad de calentamiento



Diagrama ++0Diagrama ++0



In#luencia de los elementos deIn#luencia de los elementos dealeaciónaleación



"fecto de los elementos aleantes en"fecto de los elementos aleantes enel aceroel acero



0emplabilidad0emplabilidad



0emplabilidad) "s la capacidad relativa de un0emplabilidad) "s la capacidad relativa de unacero a endurecerse a una determinadaacero a endurecerse a una determinadaprofundidad cuando es templado en un medio deprofundidad cuando es templado en un medio deenfriamiento severo. Dicho en otras palabras es laenfriamiento severo. Dicho en otras palabras es la

capacidad relativa de un acero de presentar alcapacidad relativa de un acero de presentar almenos T martensita en la microestructura en elmenos T martensita en la microestructura en eln#cleo de la pie?a cuando es enfriada en unn#cleo de la pie?a cuando es enfriada en unmedio de temple.medio de temple.

"s practica com#n el referir la templabilidad de un"s practica com#n el referir la templabilidad de unacero como la profundidad de endurecimiento deacero como la profundidad de endurecimiento deun acero en particular en un medio estandari?ado.un acero en particular en un medio estandari?ado.

0emplabilidad0emplabilidadLo anterior supone ue la condición de templado es idealLo anterior supone ue la condición de templado es ideal



Lo anterior supone ue la condición de templado es idealLo anterior supone ue la condición de templado es ideal

=temple ideal> y la pie?a es una barra redonda la cual=temple ideal> y la pie?a es una barra redonda la cualinstant'neamente aduiere la temperatura del medio deinstant'neamente aduiere la temperatura del medio detemple y presenta la microestructura y el correspondientetemple y presenta la microestructura y el correspondientevalor de dure?a en el centro de la barra redonda.valor de dure?a en el centro de la barra redonda.

"l di'metro de esa barra redonda hipotética es conocido"l di'metro de esa barra redonda hipotética es conocido

como di'metro ideal =Di>.como di'metro ideal =Di>. La relación entre el temple ideal y otros temples pueden serLa relación entre el temple ideal y otros temples pueden serconocidas en la literatura y con ello puede predecirseconocidas en la literatura y con ello puede predecirsedi'metro de barra redonda ue se endurece en alg#ndi'metro de barra redonda ue se endurece en alg#nmedio de temple en términos de di'metro ideal! utili?andomedio de temple en términos de di'metro ideal! utili?andopara ello los valores de templabilidad de di'metro ideal. 3para ello los valores de templabilidad de di'metro ideal. 3dado el caso puede predecirse si la barra redonda sedado el caso puede predecirse si la barra redonda seendureciera hasta el centro de la misma.endureciera hasta el centro de la misma.

"ste valor es usado normalmente para e$presar"ste valor es usado normalmente para e$presartemplabilidad.templabilidad.




"l método m's utili?ado para medir la templabilidad es el"l método m's utili?ado para medir la templabilidad es elensayo J3MI4`.ensayo J3MI4`."n este ensayo una muestra redonda de una pulgada de"n este ensayo una muestra redonda de una pulgada de

di'metro y cuatro pulgadas de largo es calentado a ciertadi'metro y cuatro pulgadas de largo es calentado a ciertatemperatura y enfriada s#bitamente en un e$tremo de latemperatura y enfriada s#bitamente en un e$tremo de la

barra con un fluo fio de agua. :osterior a esto la barra esbarra con un fluo fio de agua. :osterior a esto la barra esliada .OT pulgadas debao de la superficie en e$tremosliada .OT pulgadas debao de la superficie en e$tremosopuestos. Luego la dure?a es medida en intervalos deopuestos. Luego la dure?a es medida en intervalos deOQOR de pulgada alo largo de la parte liada.OQOR de pulgada alo largo de la parte liada.

La templabilidad de es e$presada en una curva en términosLa templabilidad de es e$presada en una curva en términosde dure?a versus distancia al canto de temple.de dure?a versus distancia al canto de temple.




"suema de"suema deensayoensayoJ3MI4`J3MI4`



0emplabillidad0emplabillidad



Zonas del diagrama Hierro -Carbono usuales de diferentes



Esquema de refnamientode grano por medio de

t t i t té i (



Diagrama esquemático delproceso de temple y revenido;además del revenido criogenico



Diagrama esquemático de recocidoisotermico



Diagrama esquemático deltratamiento martempering



Diagrama esquemático delproceso de ausormado

9ornos para tratamiento térmico9ornos para tratamiento térmico



+onsisten en una c'mara aislada+onsisten en una c'mara aisladarefor?ada con una cora?a de acero! unrefor?ada con una cora?a de acero! unsistema de calentamiento para la c'marasistema de calentamiento para la c'mara

= fuego directo! tubo calentado por= fuego directo! tubo calentado porresistencia eléctrica>! uno o m's accesos aresistencia eléctrica>! uno o m's accesos ala c'mara del hornola c'mara del horno

9ornos de sales! al vac&o! y de lecho9ornos de sales! al vac&o! y de lechofluidi?ado.fluidi?ado.

Bibliograf&aBibliograf&a



%SM handbooK vol. E heat treating ed.GT %SM handbooK vol. E heat treating ed.GT AerKstoffKunde stahl. BlecK A. ed.GO!AerKstoffKunde stahl. BlecK A. ed.GO!

"ditorial Main?."ditorial Main?.

Steels) heat treatment and processingSteels) heat treatment and processingprinciples. rauss 6. %SM ed.OOprinciples. rauss 6. %SM ed.OO



"emplos de microestructuras"emplos de microestructuras

"n el caso de aceros tratados térmicamente"n el caso de aceros tratados térmicamentepor normali?ado la microestructura consistepor normali?ado la microestructura consistede granos de ferrita euia$ial y regiones dede granos de ferrita euia$ial y regiones deperlita laminarperlita laminar



perlita laminar perlita laminar

Microestructura ferrita H perlitaMicroestructura ferrita H perlita



Phase 5ymbol

%ustenite

%llotriomorphic ferrite

Idiomorphic ferrite I

:earlite P

Aidmanstjtten ferrite \

7pper bainite b

Lo\er bainite lb

%cicular ferrite a

Martensite N

+ementite



Microestructura martensitaMicroestructura martensita



martensita en forma de listón.martensita en forma de agua.



Dependiendo de la velocidad de enfriamientoDependiendo de la velocidad de enfriamiento=o magnitud de enfriamiento> e$isten otras=o magnitud de enfriamiento> e$isten otras

fases ue pueden formarse y ue tampocofases ue pueden formarse y ue tampocoson predichas por el diagrama de fases. :orson predichas por el diagrama de fases. :oreemplo la bainiteemplo la bainitaa

%ceros %ceros



Microestructura deMicroestructura demartensita y carburosmartensita y carburosagregados. 4ital al G.agregados. 4ital al G.

WTC.WTC.

Martensita conMartensita conaustenita retenida yaustenita retenida yalgunos carburos. 4italalgunos carburos. 4ital

al E. OC.al E. OC.

Bainita inferior enBainita inferior enuna matri? deuna matri? demartensita. :icral.martensita. :icral.

TC.TC.

%ceros %ceros



%cero OBT! martensita revenida. %cero OBT! martensita revenida.

4ital O. TC4ital O. TC

Mismo acero! ferrita y bainitaMismo acero! ferrita y bainitainferior. 4ital O. TTC.inferior. 4ital O. TTC.



%taue en color %taue en color



Martensita y austenita retenida! acero EE! BerahasMartensita y austenita retenida! acero EE! BerahasOC.OC.

MicroestructuraMicroestructura de solidificaciónde solidificaciónen molde de arenaen molde de arena



%cero "lectrico =[.G +> atacado con natal %cero "lectrico =[.G +> atacado con natalG! se observa una microestructura deG! se observa una microestructura de

granos de ferrita recocidos.granos de ferrita recocidos.



g

:erlita laminar :erlita laminar



Ma!ae"e "ulfide" i t#$e %&' "taile"" "teel ()e * +,-&./ C 0 &1/ Cr * 2,-&./ S3 i t4e 4ot rolled 5oditio- Not et54ed- T4e6a!ifi5atio bar i" 7, 86 i le!t4-

%cero 4ormali?ado =VWO k+! OR k5 durante O hour! enfriado al aire> %cero 4ormali?ado =VWO k+! OR k5 durante O hour! enfriado al aire> %cero OE =5e _ .E + _ .WT Mn> atacado secuencialmente con %cero OE =5e _ .E + _ .WT Mn> atacado secuencialmente conE picral y G nital. Se observa un amicroestructura de apro$imenteE picral y G nital. Se observa un amicroestructura de apro$imente

mitad ferrita y mitad pearlita. La estructura es ligeramente m's fina uemitad ferrita y mitad pearlita. La estructura es ligeramente m's fina ueen la condicion de rolladoen la condicion de rollado



"structura de temple y revenido"structura de temple y revenido



Micrografia a OC de un acero ferritico perlitico en condición denormali?ado. "l enfriamiento se dio al aire por lo ue origino una capadecarburada =capa clara>.

Microestructura de acero laminado =5e _ .W + _ .RMicroestructura de acero laminado =5e _ .W + _ .RMn _ .G Si H .OR : _ .G S> atacado con G nital. SeMn _ .G Si H .OR : _ .G S> atacado con G nital. Seobservan hileras de escoria atrapada y granos ferrita =alpha>.observan hileras de escoria atrapada y granos ferrita =alpha>.

3riginal a TC.3riginal a TC.



Identificación deIdentificación demicroestructuras sin ayuda delmicroestructuras sin ayuda del

instructor instructor



Bibliograf&aBibliograf&a



%SM handbooK vol. OEB %SM international %SM handbooK vol. OEB %SM internationalGTGT Mechanical metallurgy. Dieter 6. Mc 6ra\ _Mechanical metallurgy. Dieter 6. Mc 6ra\ _

9ill OVV.9ill OVV. Introduction to te$tures analysis 1andle <.Introduction to te$tures analysis 1andle <.

and "ngler 3. 6ordon and Breach scienceand "ngler 3. 6ordon and Breach science

publishers G.publishers G.

Bibliograf&aBibliograf&a %SM handbooK <ol. E heat treating! %SM ed.!GT %SM handbooK <ol. E heat treating! %SM ed.!GT AerKstoffKunde stahl. BlecK A.!Main? <erlag! GO.AerKstoffKunde stahl. BlecK A.!Main? <erlag! GO.



Steels) heat treatment and processing principles.Steels) heat treatment and processing principles.rauss 6. %SM ed.OOrauss 6. %SM ed.OO

5unctions of the alloying elements in steel "dgar +.5unctions of the alloying elements in steel "dgar +.Bain %SM ed. OETBain %SM ed. OET

:hase 0ransformation in metals and alloys D.%.:hase 0ransformation in metals and alloys D.%.:orter and .". "asterling editorial +hapman and:orter and .". "asterling editorial +hapman and9all! Gda. "d.! OW.9all! Gda. "d.! OW.

:hysical foundations of Materials Science! 6ottstein:hysical foundations of Materials Science! 6ottstein6! Springer <erlag! GE.6! Springer <erlag! GE.

BibliografiaBibliografia Mechanical metallurgy. Dieter 6. Mcgra\Mechanical metallurgy. Dieter 6. Mcgra\



9ill "d.! OVV.9ill "d.! OVV. Metal forming) :rocesses and %nalysis!Metal forming) :rocesses and %nalysis!

%vit?ur Mc 6ra\ 9ill "d.B. ORV. %vit?ur Mc 6ra\ 9ill "d.B. ORV. 0he maKing! Shaping! and treating of steel0he maKing! Shaping! and treating of steel

OO ed.! varios autores 7S Steel.OO ed.! varios autores 7S Steel. 0he maKing! shaping! and treating of steel!0he maKing! shaping! and treating of steel!

varios autores R ed! 7S Steel. OTO.varios autores R ed! 7S Steel. OTO.



:1I4+I:I3S D":1I4+I:I3S D"51%+0361%5I%51%+0361%5I%

Dr.ing.Juan Manuel Salgado L.Dr.ing.Juan Manuel Salgado L.

I4013D7++I34I4013D7++I34 La 5ractograf&a no sólo busca comprender por ué unLa 5ractograf&a no sólo busca comprender por ué un



material falló! en un an'lisis posterior! sino ue adiciona amaterial falló! en un an'lisis posterior! sino ue adiciona aesas e$periencias todos los conceptos ue estudia alesas e$periencias todos los conceptos ue estudia alinvolucrarse en el diseo y el monitoreo en servicio de losinvolucrarse en el diseo y el monitoreo en servicio de losmismos materiales! previniendo futuras complicaciones.mismos materiales! previniendo futuras complicaciones.

"n esta ocasión! nos remitiremos a estudiar los conceptos"n esta ocasión! nos remitiremos a estudiar los conceptos

b'sicos de fractograf&a! enfoc'ndonos a la primera parteb'sicos de fractograf&a! enfoc'ndonos a la primera partede los tres componentes de la rama! el an'lisis dede los tres componentes de la rama! el an'lisis defractura en materiales ue ya han fallado. :or lo tanto! elfractura en materiales ue ya han fallado. :or lo tanto! elobeto de estudio principal es la superficie fracturada!obeto de estudio principal es la superficie fracturada!pues es un registro detallado de la historia de la falla de lapues es un registro detallado de la historia de la falla de la

pie?a en cuestión.pie?a en cuestión.

D"5I4I+I84D"5I4I+I84

5%LL%) Incapacidad de un componente para5%LL%) Incapacidad de un componente para



reali?ar la función para la ue fue diseado.reali?ar la función para la ue fue diseado. 51%+071%) Separación o fragmentación s#bita!51%+071%) Separación o fragmentación s#bita!

inesperada y catastrófica de un sólido bao la accióninesperada y catastrófica de un sólido bao la acciónde una carga e$terna! a través de un proceso dede una carga e$terna! a través de un proceso decreación de nuevas superficies en una ?onacreación de nuevas superficies en una ?onapeuea y locali?ada de un componente estructural.peuea y locali?ada de un componente estructural.

61I"0%) 5isura ue separa dos secciones del61I"0%) 5isura ue separa dos secciones del

material sin llegar a fracturarlo completamentematerial sin llegar a fracturarlo completamente

5%+031"S 7" D"0"MI4%4 L% 5%LL%5%+031"S 7" D"0"MI4%4 L% 5%LL%D" 74 M%0"1I%LD" 74 M%0"1I%L



6"3M"01X%.H "spesor y forma de la sección6"3M"01X%.H "spesor y forma de la seccióntransversal.transversal. +ontinuo+ontinuo DiscontinuoDiscontinuo

:13:I"D%D"S M"+24I+%S D"L:13:I"D%D"S M"+24I+%S D"LM%0"1I%L.H L&mite el'stico y resistenciaM%0"1I%L.H L&mite el'stico y resistenciatens&l.tens&l.

+%16%S.H De servicio y eventuales.+%16%S.H De servicio y eventuales.

Medio +ontinuoMedio +ontinuo



Distribución de esfuer?osDistribución de esfuer?os <alor de la resistencia #ltima y el l&mite de<alor de la resistencia #ltima y el l&mite de

cedenciacedencia 5orma y dimensiones de la sección transversal.5orma y dimensiones de la sección transversal.

σσ P :Q%P :Q%σ "M:! el componente es propenso a falla. "M:! el componente es propenso a falla.

"M:P esfuer?o m'$imo permisible! encontrado"M:P esfuer?o m'$imo permisible! encontradoantes del comportamiento pl'stico delantes del comportamiento pl'stico del

componente P l&mite de cedencia por la adicióncomponente P l&mite de cedencia por la adicióndel factor de seguridad.del factor de seguridad.

Medio DiscontinuoMedio Discontinuo



%grietamientos o defectos anteriores a la %grietamientos o defectos anteriores a lafactura ue provocan)factura ue provocan) _ 1educción en la capacidad de soportar cargas1educción en la capacidad de soportar cargas

_ Mayores distorsionesMayores distorsiones _ Desempeo inadecuadoDesempeo inadecuado _ 1educción en vida #til1educción en vida #til

"<%L7%+I84 :1"<I%"<%L7%+I84 :1"<I%



0ipos de 5racturas0ipos de 5racturas De acuerdo a su dependencia en el tiempo! lasDe acuerdo a su dependencia en el tiempo! las



fracturas se clasifican en)fracturas se clasifican en) "st'ticas.H bao una sola aplicación de carga!"st'ticas.H bao una sola aplicación de carga!

relativamente independiente del tiempo y con unarelativamente independiente del tiempo y con unarapide? de propagación muy grande en condicionesrapide? de propagación muy grande en condicionesde inestabilidad. "stos tipos de fractura incluyen lade inestabilidad. "stos tipos de fractura incluyen la

fractura fr'gil! la ruptura d#ctil y el colapso pl'sticofractura fr'gil! la ruptura d#ctil y el colapso pl'stico 1etardadas.H en las ue la propagación de grietas1etardadas.H en las ue la propagación de grietas

transcurre a través del tiempo o por la acción detranscurre a través del tiempo o por la acción decargas repetitivas o fluctuantes como la fatiga!cargas repetitivas o fluctuantes como la fatiga!

termofluencia o agrietamiento por corrosión.termofluencia o agrietamiento por corrosión.



51%+071% D7+0IL51%+071% D7+0IL

"s la ue ocurre después de una apreciable deformación



"s la ue ocurre después de una apreciable deformaciónpl'stica del cuerpo! entendiendo ue los esfuer?os en unapl'stica del cuerpo! entendiendo ue los esfuer?os en unaregión relativamente grande de la pie?a rebasaron elregión relativamente grande de la pie?a rebasaron elesfuer?o de cedencia o l&mite el'stico.esfuer?o de cedencia o l&mite el'stico.

"n las fracturas d#ctiles se presenta! en la mayoria de los"n las fracturas d#ctiles se presenta! en la mayoria de loscasos! un fenómeno en el ue se empie?an a formarcasos! un fenómeno en el ue se empie?an a formarciertas porosidades =hoyuelos> ociertas porosidades =hoyuelos> o dimplesdimples =en inglés>=en inglés>originadas por el alargamiento y colapso final de losoriginadas por el alargamiento y colapso final de losgranos ue conforman al material.granos ue conforman al material.

51%+071% D7+0IL51%+071% D7+0IL



"l fenómeno es conocido como coalescencia de"l fenómeno es conocido como coalescencia demicro cavidades. "sta deformación pl'stica a ra&?micro cavidades. "sta deformación pl'stica a ra&?de este mecanismo de e$tensión de la rupturade este mecanismo de e$tensión de la rupturapuede seguir una sola dirección! por la acción depuede seguir una sola dirección! por la acción deuna carga unia$ial! o puede involucrar esfuer?osuna carga unia$ial! o puede involucrar esfuer?oscortantes.cortantes.



51%+071% D7+0IL51%+071% D7+0IL



Las micro cavidades =microvoids> tienen su n#cleoLas micro cavidades =microvoids> tienen su n#cleoen regiones de deformación discontinuaen regiones de deformación discontinualocali?adas! como las asociadas con part&culaslocali?adas! como las asociadas con part&culasprecipitadas de una segunda fase en la estructuraprecipitadas de una segunda fase en la estructura

granular del material! inclusiones! fronteras degranular del material! inclusiones! fronteras degrano o dislocaciones. "stas micro cavidades! algrano o dislocaciones. "stas micro cavidades! alunirse unas con otras forman los ya mencionadosunirse unas con otras forman los ya mencionadosdimplesdimples ue! entendidos de otra manera! sonue! entendidos de otra manera! son

depresiones en forma de copa en la superficiedepresiones en forma de copa en la superficiefracturada.fracturada.



51%+071% D7+0IL51%+071% D7+0IL 7na carga unia$ial provoca! como ya se mencionó! hoyuelos7na carga unia$ial provoca! como ya se mencionó! hoyuelos

=dimples> de configuración euia$ial. +argas provenientes de=dimples> de configuración euia$ial. +argas provenientes dediferentes direcciones pueden provocar depresiones con altosdiferentes direcciones pueden provocar depresiones con altos

d d id d l t i d i d b d d id d l t i d i d b



grados de concavidad o! por el contrario! depresiones de baogrados de concavidad o! por el contrario! depresiones de baorelieve! sobretodo! este #ltimo caso! cuando se involucra unrelieve! sobretodo! este #ltimo caso! cuando se involucra unesfuer?o cortante. "n realidad! la forma de la depresión esesfuer?o cortante. "n realidad! la forma de la depresión esgobernada por el estado de tensiones sobre la ?ona de fallagobernada por el estado de tensiones sobre la ?ona de fallamientras las micro cavidades =microvoids> se forman y vanmientras las micro cavidades =microvoids> se forman y vancoalesciendo.coalesciendo.

"n el momento de la ruptura final! es dif&cil! en la pr'ctica! ue"n el momento de la ruptura final! es dif&cil! en la pr'ctica! uelas depresiones formadas en las superficies de fractura creadas!las depresiones formadas en las superficies de fractura creadas!lleguen a tener una simetr&a en sus dimensiones. 6eneralmentelleguen a tener una simetr&a en sus dimensiones. 6eneralmenteuna de las superficies muestra depresiones m's largas ouna de las superficies muestra depresiones m's largas ocóncavas.cóncavas.

"fecto del estado de "sfuer?os"fecto del estado de "sfuer?os

7 f lid d7 f lid d dimplesdimplesf



7na fractura presenta en realidad7na fractura presenta en realidad dimplesdimples orientados en diferentes direcciones y conorientados en diferentes direcciones y condiferentes formas debido a ue los planos dediferentes formas debido a ue los planos defractura est'n desviados de los planosfractura est'n desviados de los planosmacroscópicos y porue la fractura generalmentemacroscópicos y porue la fractura generalmentese debe a la combinación de dos tipos dese debe a la combinación de dos tipos deesfuer?os)esfuer?os)

+orte =Shear>.H act#an en paralelo al plano de+orte =Shear>.H act#an en paralelo al plano defractura y resultan en depresiones elongadas.fractura y resultan en depresiones elongadas.

7nia$ial.H act#an en una dirección normal al plano7nia$ial.H act#an en una dirección normal al planode fractura y resultan en depresiones euia$iadas.de fractura y resultan en depresiones euia$iadas.

51%+071% D7+0IL51%+071% D7+0IL



5ractura tipo *desgarramiento,5ractura tipo *desgarramiento,

L f t i t i d f llL f t i t i d f llf ót l f ió d h l di l



Las fracturas ue siguen este mecanismo de fallaLas fracturas ue siguen este mecanismo de fallapresentan la formación de hoyuelos opresentan la formación de hoyuelos o dimplesdimples..Se caracteri?a el efecto de estos esfuer?os porSe caracteri?a el efecto de estos esfuer?os por'reas suaves! muy planas! ue contienen surcos'reas suaves! muy planas! ue contienen surcosocasionados por el desgarramiento del material.ocasionados por el desgarramiento del material."sta topograf&a es debida a la nucleación de micro"sta topograf&a es debida a la nucleación de microcavidades =microvoids> en intervalos de espaciocavidades =microvoids> en intervalos de espaciomuy peueos ue resultan en depresiones muymuy peueos ue resultan en depresiones muysomeras.someras.

"sfuer?os por Desgarramiento"sfuer?os por Desgarramiento



"5"+03 D"L M"DI3"5"+03 D"L M"DI3 %MBI"40" %MBI"40"

"l di d l d f ll"l di d l d f ll



"l medio ue rodea la ?ona de falla es"l medio ue rodea la ?ona de falla esdeterminante en el comportamiento de ésta.determinante en el comportamiento de ésta."l hidrógeno! medios corrosivos! estado de"l hidrógeno! medios corrosivos! estado deesfuer?os! tasas de elongación poresfuer?os! tasas de elongación pordeformación y la temperatura son factoresdeformación y la temperatura son factorese$tr&nsecos ue pueden tener una grane$tr&nsecos ue pueden tener una graninerencia en el comportamiento de la fallainerencia en el comportamiento de la falla

y! por lo tanto! deben ser estudiados.y! por lo tanto! deben ser estudiados.

"fecto de Medios +orrosivos"fecto de Medios +orrosivos

L di i d dL di i d d



Los medios corrosivos pueden ser agua! agua deLos medios corrosivos pueden ser agua! agua demar! amoniaco gaseoso o en solución! solucionesmar! amoniaco gaseoso o en solución! solucionescon cloruros o nitruros! soluciones 'cidas! b'sicascon cloruros o nitruros! soluciones 'cidas! b'sicaso sales fundidas. La susceptibilidad de un materialo sales fundidas. La susceptibilidad de un material

a ser afectado por estos agentes depende de sua ser afectado por estos agentes depende de suresistencia! micro estructura! magnitud deresistencia! micro estructura! magnitud deesfuer?os! orientación granular y! por supuesto! laesfuer?os! orientación granular y! por supuesto! lapropia naturale?a del agente corrosivo.propia naturale?a del agente corrosivo.

"fecto de Medios +orrosivos"fecto de Medios +orrosivos

" l i l i ió" l i l i ió



"n algunas ocasiones la propia corrosión"n algunas ocasiones la propia corrosiónevita ue se pueda determinar con claridadevita ue se pueda determinar con claridadel modo de falla. Dependiendo del materialel modo de falla. Dependiendo del materialy del ambiente corrosivo! la ?ona puedey del ambiente corrosivo! la ?ona puede

aparecer con polvos residuales! filmesaparecer con polvos residuales! filmesamorfos o depósitos cristalinos. De au&amorfos o depósitos cristalinos. De au&ue sea importante hacer una preparaciónue sea importante hacer una preparaciónadecuada de los especimenes con falla aadecuada de los especimenes con falla aanali?ar! como se ver' m's adelante.anali?ar! como se ver' m's adelante.



51%+071% 5126IL51%+071% 5126IL "ste el tipo de fractura ue ha captado m's la"ste el tipo de fractura ue ha captado m's la

atención por e s cede de manera inesperadaatención por e s cede de manera inesperada



atención! por ue sucede de manera inesperada.atención! por ue sucede de manera inesperada. La fractura fr'gil se da por trabao a baasLa fractura fr'gil se da por trabao a baas

temperaturas! altos esfuer?os normales resueltos.temperaturas! altos esfuer?os normales resueltos.

51%+071% 5126IL51%+071% 5126IL

%l h bl d f t f ' il t%l h bl d f t f ' il t



%l hablar de fractura fr'gil tenemos ue %l hablar de fractura fr'gil tenemos uereferirnos al comportamiento d#ctilHreferirnos al comportamiento d#ctilHfr'gil de los materiales bcc.fr'gil de los materiales bcc.

51%+071% 5126IL =macro>51%+071% 5126IL =macro>

S t i l ' id ióS t i l ' id ió



Se caracteri?an por la r'pida propagaciónSe caracteri?an por la r'pida propagaciónde grietas con menor gasto de energ&a uede grietas con menor gasto de energ&a ueuna d#ctil.una d#ctil.

4o presenta deformación pl'stica4o presenta deformación pl'sticaapreciable.apreciable. 0ienen apariencia brillosa y plana.0ienen apariencia brillosa y plana.

51%+071% 5126IL =micro>51%+071% 5126IL =micro>

+lea age transgran lar o asi clea age+lea age transgran lar o asi clea age



+leavage transgranular o uasiHcleavage.+leavage transgranular o uasiHcleavage. Separación intergranular.Separación intergranular. +aracter&sticas sobre las caras+aracter&sticas sobre las caras

transgranulares como patrones de r&o otransgranulares como patrones de r&o otongues.tongues.

51%+071% 5126IL51%+071% 5126IL



+LI<%J"+LI<%J" +livae) "s la separación de planos atómicos+livae) "s la separación de planos atómicos

de un monocristal ue ocurre comode un monocristal ue ocurre como



de un monocristal ue ocurre comode un monocristal ue ocurre comoconsecuencia de un esfuer?o normal resueltoconsecuencia de un esfuer?o normal resueltomayor ue el esfuer?o para la ruptura de lasmayor ue el esfuer?o para la ruptura de lasuniones entre planos cristalinos y comouniones entre planos cristalinos y como

consecuencia la separación de los mismos.consecuencia la separación de los mismos."sto es! cuando el esfuer?o normal es muy"sto es! cuando el esfuer?o normal es muyalto y e$cede la fuer?a ue une los 'tomosalto y e$cede la fuer?a ue une los 'tomosde los planos del cristal estos se separaran.de los planos del cristal estos se separaran.

+LI<%J"+LI<%J"

"s una fractura de alta energ&a =esfuer?o"s una fractura de alta energ&a =esfuer?o>



"s una fractura de alta energ&a =esfuer?o"s una fractura de alta energ&a =esfuer?onormal resuelto muy alto>.normal resuelto muy alto>. Se propaga a través de planosSe propaga a través de planos

cristalogr'ficos bien definidos! llamadoscristalogr'ficos bien definidos! llamadosplanos de clivae = planos de baos &ndicesplanos de clivae = planos de baos &ndicesde Miller>.de Miller>.

De forma teórica la superficie debe serDe forma teórica la superficie debe serplana sin ninguna caracter&stica.plana sin ninguna caracter&stica.

+LI<%J"+LI<%J" "ste mecanismo forma patrones de r&o."ste mecanismo forma patrones de r&o.

Debido a ue las ramas del r&o se unen en laDebido a ue las ramas del r&o se unen en ladi ió d ió d l i t tdi ió d ió d l i t t



Debido a ue las ramas del r&o se unen en laDebido a ue las ramas del r&o se unen en ladirección de propagación de la grieta! estos sedirección de propagación de la grieta! estos seusan para establecer el inicio de la falla.usan para establecer el inicio de la falla.

Dependiendo de la microestructura del materialDependiendo de la microestructura del material

cambiar' la forma de la fractura.cambiar' la forma de la fractura. "l clivae es transgranular."l clivae es transgranular. La superficie muestra una apariencia cl'sica deLa superficie muestra una apariencia cl'sica de

clivae con patrones de rio y escalonesclivae con patrones de rio y escalones

+L"%<%6"+L"%<%6"



:%0134"S D" 1I3 "4:%0134"S D" 1I3 "4+LI<%J"+LI<%J"



+LI<%J" =inclinado>+LI<%J" =inclinado>



+LI<%J" =plumas>+LI<%J" =plumas>



+L"%<%6" =tongues>+L"%<%6" =tongues>



+LI<%J"+LI<%J"



+L"%<%6"+L"%<%6"



+livae+livae "$isten otros dos casos especiales ue no son"$isten otros dos casos especiales ue no son

directamente clivae pero se relacionandirectamente clivae pero se relacionan i li i li



directamente clivae pero se relacionan.directamente clivae pero se relacionan. uasiHclivae.uasiHclivae. 5lautas o surc5lautas o surcos.os.

7%SIH+L"%<%6"7%SIH+L"%<%6"

"ste patrón de fractura es una me?cla de"ste patrón de fractura es una me?cla decli ae deformación pl'stica =dimples>clivae y deformación pl'stica =dimples>



"ste patrón de fractura es una me?cla de"ste patrón de fractura es una me?cla declivae y deformación pl'stica =dimples>.clivae y deformación pl'stica =dimples>. La fractura inicia en las caras de clivae seLa fractura inicia en las caras de clivae se

une en 'reas de ruptura por hoyuelos deune en 'reas de ruptura por hoyuelos defractura =dimples>.fractura =dimples>.

7%SIH+LI<%J"7%SIH+LI<%J"



S71+3SS71+3S %mbas partes tienen correspondencia! una %mbas partes tienen correspondencia! una

mitad tienen surcos y la otra tendr' lasmitad tienen surcos y la otra tendr' lastcrestas



mitad tienen surcos y la otra tendr' lasmitad tienen surcos y la otra tendr' lascrestas.crestas. Las crestas se unen en dirección deLas crestas se unen en dirección de

propagación de la fractura.propagación de la fractura.

5ractura intergranular 5ractura intergranular

"l fractura es intergranular por la presencia"l fractura es intergranular por la presenciade compuestos o segregados en los l&mitesde compuestos o segregados en los l&mites



"l fractura es intergranular por la presencia"l fractura es intergranular por la presenciade compuestos o segregados en los l&mitesde compuestos o segregados en los l&mitesde grano.de grano.

Las caracter&sticas son muy f'ciles deLas caracter&sticas son muy f'ciles denotar! se pueden apreciar los granosnotar! se pueden apreciar los granoscompletos en la fractura.completos en la fractura.

51%+071% I40"161%47L%151%+071% I40"161%47L%1

La presencia de part&culas duras en losLa presencia de part&culas duras en losl&mites de grano también facilita lal&mites de grano también facilita la



La presencia de part&culas duras en losLa presencia de part&culas duras en losl&mites de grano también facilita lal&mites de grano también facilita ladecohesion de los granos favoreciendo ladecohesion de los granos favoreciendo laruptura intergranular.ruptura intergranular.

"s importante la orientación de los planos"s importante la orientación de los planosde desli?amiento! respecto al esfuer?ode desli?amiento! respecto al esfuer?onormal resueltonormal resuelto

5ractura intergranular 5ractura intergranular



corrosion intergranular corrosion intergranular



5"48M"43S D"5"48M"43S D"51%6ILI;%+I8451%6ILI;%+I84

:ueden deberse al tipo de ambiente ue:ueden deberse al tipo de ambiente uerodea al material = eemplo) fragili?acion porrodea al material = eemplo) fragili?acion por



:ueden deberse al tipo de ambiente ue:ueden deberse al tipo de ambiente uerodea al material = eemplo) fragili?acion porrodea al material = eemplo) fragili?acion por9>.9>.

:or cambios microestructrales:or cambios microestructrales=segregaciones> ! o$idación en las=segregaciones> ! o$idación en lasintercaras!intercaras!

DIS+340I47ID%D"SDIS+340I47ID%D"S

Las fracturas ue se originan porLas fracturas ue se originan pordiscontinuidades metal#rgicas presentandiscontinuidades metal#rgicas presentan



Las fracturas ue se originan porLas fracturas ue se originan pordiscontinuidades metal#rgicas! presentandiscontinuidades metal#rgicas! presentancambios en su te$tura! coloración o en loscambios en su te$tura! coloración o en loscontornos cerca del defecto.contornos cerca del defecto.

I4+L7SI34"SI4+L7SI34"S

Sulfuros silicatos ó$idos son comunesSulfuros silicatos ó$idos son comunes " t i l i i l d" t i l i i l d



Sulfuros! silicatos! ó$idos son comunes.Sulfuros! silicatos! ó$idos son comunes. "stas inclusiones sirven como nucleadores"stas inclusiones sirven como nucleadores

de grietas.de grietas.

"n fracturas d#ctiles forman decohesividad"n fracturas d#ctiles forman decohesividadentre la inclusión y la matri?.entre la inclusión y la matri?.

I4+L7SI34"SI4+L7SI34"S



+1"":+1"":

Se debe a los sistemas de trabao a altasSe debe a los sistemas de trabao a altastemperaturas bao cargas constantestemperaturas bao cargas constantes



Se debe a los sistemas de trabao a altasSe debe a los sistemas de trabao a altastemperaturas! bao cargas constantes.temperaturas! bao cargas constantes. :rovoca precipitación de fases en los:rovoca precipitación de fases en los

l&mites de grano! crecen los granos.l&mites de grano! crecen los granos.

+1"":+1"":



5actura por 5atiga5actura por 5atiga La fatiga es un mecanismo falla y es laLa fatiga es un mecanismo falla y es la

consecuencia de la aplicación de cargas c&clicasconsecuencia de la aplicación de cargas c&clicassobre una ?ona de determinado materialsobre una ?ona de determinado material



p gp gsobre una ?ona de determinado material.sobre una ?ona de determinado material.

5ractura por 5atiga5ractura por 5atiga

%lgunos materiales presentan una amplitud l&mite %lgunos materiales presentan una amplitud l&mitede esfuer?os! llamada l&mite de fatiga! abao delde esfuer?os! llamada l&mite de fatiga! abao del



! g ! ! g ! cual no se presenta una falla por fatiga!cual no se presenta una falla por fatiga!independientemente del n#mero de ciclos. "lindependientemente del n#mero de ciclos. "l

limite de fatiga es una función del esfuer?o mediolimite de fatiga es una función del esfuer?o medioaplicado y disminuye al aumentar ese promedio.aplicado y disminuye al aumentar ese promedio."s una propiedad importante de un material de"s una propiedad importante de un material decomponentes con carga c&clica! cuando secomponentes con carga c&clica! cuando se

disean para tener una larga vida.disean para tener una larga vida.


La frecuencia de carga es importante para determinarLa frecuencia de carga es importante para determinar

el comportamiento de fatiga sólo cuando sonel comportamiento de fatiga sólo cuando sonimportantes los efectos ue dependen del tiempoimportantes los efectos ue dependen del tiempo



importantes los efectos ue dependen del tiempo.importantes los efectos ue dependen del tiempo. +uando la amplitud de la carga c&clica es mayor ue+uando la amplitud de la carga c&clica es mayor ue

la resistencia a la cedencia del material! se presentala resistencia a la cedencia del material! se presentala deformación pl'stica en el espécimen durante cadala deformación pl'stica en el espécimen durante cadaciclo.ciclo.

:ara vidas menores de Oe$pE ciclos el proceso se:ara vidas menores de Oe$pE ciclos el proceso sellama fatiga de baos ciclos! mientras ue cuando lasllama fatiga de baos ciclos! mientras ue cuando lasvidas son mayores a esa cantidad se trata de fatigavidas son mayores a esa cantidad se trata de fatiga

de altos ciclos.de altos ciclos.




"$isten muchas variables en el sistema ue pueden afectar al"$isten muchas variables en el sistema ue pueden afectar almaterial tales como la microestrutura del material! la te$turamaterial tales como la microestrutura del material! la te$turadel material! la frecuencia con ue son sometidos a unadel material! la frecuencia con ue son sometidos a unatensión! la magnitud de esa tensión! la temperatura! la forma ytensión! la magnitud de esa tensión! la temperatura! la forma ytamao del espécimen! la presencia de tensiones residuales!tamao del espécimen! la presencia de tensiones residuales!

la acumulación de esfuer?os! entre otros. %#n cuando losla acumulación de esfuer?os! entre otros. %#n cuando losmateriales act#an eficientemente en pruebas de laboratorio!materiales act#an eficientemente en pruebas de laboratorio!es m com#n e s fran fract ras por fatiga en campo por laes muy com#n ue sufran fracturas por fatiga en campo por la



es muy com#n ue sufran fracturas por fatiga en campo por laes muy com#n ue sufran fracturas por fatiga en campo por laconstancia de las tensiones a las ue son sometidos.constancia de las tensiones a las ue son sometidos. %dem's! el efecto ue cada variable tiene en el proceso de %dem's! el efecto ue cada variable tiene en el proceso defractura es diferente de un material a otro! por lo ue lafractura es diferente de un material a otro! por lo ue la

evaluación de algunas variables es m's importante enevaluación de algunas variables es m's importante enalgunos casos ue en otros! lo cual representa una mayoralgunos casos ue en otros! lo cual representa una mayordificultad en la fractografia pues no hay un patrón biendificultad en la fractografia pues no hay un patrón bienestablecido ue se pueda seguir establecido ue se pueda seguir ..


La fractura por fatiga! como ya se mencionó! est' sueta alLa fractura por fatiga! como ya se mencionó! est' sueta al

sistema de tensiones ue act#an sobre el espécimen y se dasistema de tensiones ue act#an sobre el espécimen y se daen forma perpendicular a la dirección de las tensionesen forma perpendicular a la dirección de las tensiones



en forma perpendicular a la dirección de las tensiones!en forma perpendicular a la dirección de las tensiones! %dem's depende también de la forma y tamao del %dem's depende también de la forma y tamao delespécimen. Los m's notables patrones de una fractura porespécimen. Los m's notables patrones de una fractura porfatiga cl'sicas una superficie con marcas progresivas! comofatiga cl'sicas una superficie con marcas progresivas! como

de oleae o cascada! ue indican las posiciones sucesivas dede oleae o cascada! ue indican las posiciones sucesivas decarga recibida o! dicho de otra forma! del avance de ruptura.carga recibida o! dicho de otra forma! del avance de ruptura."n un inicio! la superficie de la fractura presenta una te$tura"n un inicio! la superficie de la fractura presenta una te$turalisa y! a medida ue avan?a! se va haciendo m's rugosa. Lalisa y! a medida ue avan?a! se va haciendo m's rugosa. Lafractura generalmente sigue un crecimiento a través defractura generalmente sigue un crecimiento a través de

planos espec&ficos! dando una apariencia de homogeneidadplanos espec&ficos! dando una apariencia de homogeneidady avalando los ciclos de tensión a ué es sometida la pie?ay avalando los ciclos de tensión a ué es sometida la pie?a

5ractura por 5atiga5ractura por 5atiga Las superficies de fractura por fatiga presentan estriacionesLas superficies de fractura por fatiga presentan estriaciones

consecutivas consecuencia de los ciclos de tensión aplicadosconsecutivas consecuencia de los ciclos de tensión aplicadossobre el espécimen. 4o obstante! no es cierto ue cadasobre el espécimen. 4o obstante! no es cierto ue cada

t i ió d id i l d t ió d h h #t i ió d id i l d t ió d h h #



estriación es producida por un ciclo de tensión! de hecho! a#nestriación es producida por un ciclo de tensión! de hecho! a#nla ausencia completa de estriaciones puede involucrar unala ausencia completa de estriaciones puede involucrar unafractura por fatiga. +ada estriación se forma por el efecto defractura por fatiga. +ada estriación se forma por el efecto devarios ciclos tensionantes. De hecho! el espaciamiento entrevarios ciclos tensionantes. De hecho! el espaciamiento entreestriaciones es una función de la tensión aplicada( es decir! elestriaciones es una función de la tensión aplicada( es decir! elespacio se incrementa con la carga y la longitud de la ruptura.espacio se incrementa con la carga y la longitud de la ruptura."studios en laboratorio han mostrado ue la velocidad del"studios en laboratorio han mostrado ue la velocidad delcrecimiento de la fractura determinada por el espaciamientocrecimiento de la fractura determinada por el espaciamientoentre estriaciones est' dentro de un factor de dos de laentre estriaciones est' dentro de un factor de dos de la

velocidad de crecimiento macroscópico.velocidad de crecimiento macroscópico.


Las marcas en forma de oleae =l&neas de playa !Las marcas en forma de oleae =l&neas de playa !l&neas conchoidales!etc> por eemplo! documentan lal&neas conchoidales!etc> por eemplo! documentan la

i ió d l f t d t i ti ió d l f t d t i t



posición del frente de ruptura en varios puntosposición del frente de ruptura en varios puntosdurante el crecimiento de la fractura y puede refleardurante el crecimiento de la fractura y puede reflearcambios en la carga aplicada sobre el espécimen uecambios en la carga aplicada sobre el espécimen ue

retardan o acent#an el crecimiento de la fractura. Lasretardan o acent#an el crecimiento de la fractura. Lasmarcas en oleae son cóncavas al origen de la falla.marcas en oleae son cóncavas al origen de la falla.0ambién es factible ue una fractura por fatiga0ambién es factible ue una fractura por fatigapresente marcas en forma de abanico! en cuyo casopresente marcas en forma de abanico! en cuyo casose trata de peueas fracturas ue se han unido ense trata de peueas fracturas ue se han unido enetapas de diversos esfuer?os cortantes.etapas de diversos esfuer?os cortantes.

"<%L7%+I84 :1"<I%"<%L7%+I84 :1"<I%



5ractura por 5atiga5ractura por 5atiga Las fracturas por fatiga son usualmenteLas fracturas por fatiga son usualmente

transgranulares. "n la ausencia de tensión! latransgranulares. "n la ausencia de tensión! la

nucleación de la ruptura por fatiga involucra unanucleación de la ruptura por fatiga involucra unafractura de desli?amiento de plano debida a unafractura de desli?amiento de plano debida a una



fractura de desli?amiento de plano debida a unafractura de desli?amiento de plano debida a unareversión repetitiva de los sistemas de desli?amientoreversión repetitiva de los sistemas de desli?amientooperativos. "l rompimiento se hace eventualmenteoperativos. "l rompimiento se hace eventualmenteen estas bandas de desli?amiento. +on altos nivelesen estas bandas de desli?amiento. +on altos nivelesde tensión! el desli?amiento es a#n mayor. Se hade tensión! el desli?amiento es a#n mayor. Se hademostrado ue la ley del esfuer?o cortante hademostrado ue la ley del esfuer?o cortante haseguido la carga c&clica y ue la tensión e$iste baoseguido la carga c&clica y ue la tensión e$iste baola formación de bandas de desli?amiento libres dela formación de bandas de desli?amiento libres deruptura.ruptura.



Bibliograf&aBibliograf&a%SM handbooK vol O 5atigue and%SM handbooK vol O 5atigue and



gg %SM handbooK vol. O. 5atigue and %SM handbooK vol. O. 5atigue andfracture.fracture.

%SM handbooK vol. OO 5ailure analysis %SM handbooK vol. OO 5ailure analysisand prevention.and prevention.

Curso Metalurgia Version ETU

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