Redes Cristalinas

Red Cúbica Centrada en el Cuerpo (BCC)

La red representa un cubo cuyos parámetros son:

• Aristas: a = b = c
• Ángulos entre aristas: α = β = γ = 90°
• Índice de coordinación: 8
• Número de átomos por celda unitaria = (8 * 1/8) + 1 = 2 átomos/celda

Red Cúbica Centrada en las Caras (FCC)

La red tiene forma de cubo, cuyos parámetros son:

• Aristas: a = b = c
• Ángulos entre aristas: α = β = γ = 90°
• Cantidad de átomos: 8 átomos en los vértices del cubo y 6 en los centros de cada una de las caras.
• Número de átomos por celda unitaria = (8 * 1/8) + (6 * 1/2) = 4 átomos/celda

Red Hexagonal Compacta (HCP)

La red tiene forma de prisma recto cuya base es un hexágono. Sus parámetros son:

• Aristas: a = b ≠ c
• Ángulos entre aristas: α = β = 90°; γ = 120°
• Índice de coordinación: 12
• Cantidad de átomos: 12 átomos dispuestos en los vértices de la red, 2 átomos en el centro de las bases y 3 átomos en el interior de la red.
• Número de átomos por celda unitaria = (12 * 1/6) + (2 * 1/2) + 3 = 6 átomos/celda

Aleaciones

En comparación con los metales puros, las aleaciones presentan algunas ventajas:

• Mayor dureza y resistencia a la tracción.
• Menor temperatura de fusión de, al menos, uno de sus componentes.
• Menor ductilidad, tenacidad y conductividad térmica y eléctrica.

Diagramas de Equilibrio o de Fases

El estado de una aleación se representa gráficamente en los denominados diagramas de equilibrio (o diagramas de fases), donde se representa la temperatura en el eje de ordenadas (vertical) y la concentración de los componentes en el eje de abscisas (horizontal). Estos diagramas reflejan los cambios de fase de la aleación con variaciones de su composición, temperatura o presión.

Tipo 1: Componentes Totalmente Solubles en Estado Líquido y Sólido

Tiene forma de «ojo», y los extremos, como hemos visto, son los puntos de fusión de los componentes puros (100% de concentración).

Tipo 2: Componentes Totalmente Solubles en Estado Líquido e Insolubles en Estado Sólido

En este diagrama aparece un vértice en la línea de liquidus. El punto de este vértice se denomina eutéctico. Este punto tiene las siguientes propiedades:

• La aleación con la composición eutéctica funde (o solidifica) a la menor temperatura posible de todas las aleaciones del diagrama.
• Desde el punto de vista del enfriamiento, se comporta como un metal puro (solidifica a temperatura constante), aunque la aleación eutéctica no lo sea.

Tipo 3: Componentes Totalmente Solubles en Estado Líquido y Parcialmente Solubles en Estado Sólido

Vuelve a aparecer un vértice (eutéctico) en la línea de liquidus. La diferencia con el anterior diagrama está en los laterales, cuyas líneas de solidus no están ahora pegadas a las verticales que representan los componentes puros. En estos espacios laterales es donde se manifiesta la solubilidad parcial en estado sólido.

Ensayos de Materiales

Ensayo de Tracción

El ensayo de tracción es el método para obtener información sobre el comportamiento mecánico de los materiales cuando están sometidos a un esfuerzo de tracción.

Ensayo de Dureza Brinell

El ensayo Brinell se realiza, como otros ensayos de dureza, ejerciendo una carga controlada con un penetrador esférico perpendicularmente sobre la superficie del material a ensayar.

Ensayo de Dureza Vickers

El ensayo Vickers viene definido por la norma UNE 7-423-84. En este ensayo, el penetrador es una pirámide de diamante de base cuadrada, cuyas caras opuestas forman un ángulo de 136°.

Ensayo de Dureza Rockwell

Se puede utilizar indistintamente con materiales muy duros o con materiales blandos. Para materiales blandos (con durezas menores que 200 HB), el penetrador es una bola de acero de diámetro 1,5875 mm, y la dureza determinada será una dureza Rockwell B (HRB). Para materiales duros (con durezas mayores que 200 HB), el penetrador es un cono de diamante de 120° en la punta, y la dureza determinada será una dureza Rockwell C (HRC). El ensayo Rockwell es rápido y fácil de realizar, pero menos preciso que los anteriores. La dureza se obtiene en función de la profundidad de la huella, y no de su superficie como en los ensayos Brinell y Vickers.

Ensayo de Resiliencia Charpy

El ensayo de resiliencia es un ensayo destructivo que consiste en romper una probeta normalizada del material a ensayar golpeándola con un péndulo. Para facilitar la rotura, se realiza una entalladura en la probeta. El objetivo del ensayo es medir la energía absorbida por el material al romperse bajo un impacto, lo que indica su tenacidad.

Tratamientos Térmicos

Tienen por finalidad modificar las características mecánicas de los aceros o los metales en general. En algunos casos se pretende aumentar su plasticidad para facilitar el conformado en frío, su dureza, resistencia, etc.

Tratamientos Térmicos del Acero

Proceso realizado sobre metales u otros sólidos que consiste, básicamente, en calentarlos a temperaturas específicas y enfriarlos posteriormente a velocidades controladas. Dependiendo de la temperatura alcanzada y la velocidad de enfriamiento, se consigue modificar la microestructura cristalina. Por lo tanto, las variables controladas son la temperatura y el tiempo (y la velocidad de enfriamiento). Es importante tener claro que en estos procesos no se modifica la composición química global de los materiales. La finalidad de estos procesos es mejorar las propiedades mecánicas del material, como la dureza, la resistencia, la tenacidad y la maquinabilidad.

Temple

Tratamiento térmico al que se someten piezas ya conformadas de acero para aumentar su dureza, resistencia a esfuerzos y tenacidad, mediante un enfriamiento rápido desde una temperatura elevada (austenización).

Revenido

Tratamiento térmico que se aplica después del temple. Su objetivo es disminuir la extrema dureza y fragilidad del acero templado, eliminar tensiones internas, estabilizar la estructura (martensita revenida) y aumentar la tenacidad y ductilidad.

Recocido

Son generalmente tratamientos iniciales mediante los cuales se ablanda el acero, se eliminan tensiones internas, se refina el grano o se homogeneiza la estructura para mejorar su maquinabilidad o facilitar deformaciones posteriores.

Normalizado

El normalizado se utiliza para obtener una estructura más fina y uniforme (perlita fina) que la obtenida en el recocido, mejorando la resistencia y tenacidad. Se usa como tratamiento previo al temple y al revenido, aunque en ocasiones puede ser un tratamiento térmico final.

Tratamientos Termoquímicos

Son aquellos tratamientos en los que, además de cambios en la estructura del acero debidos a ciclos térmicos, se producen cambios en la composición química de su capa superficial, añadiendo distintos elementos químicos (como carbono, nitrógeno, etc.) hasta una profundidad determinada. Mediante estos tratamientos se modifica la composición química superficial del material. Por lo tanto, las variables controladas son la temperatura, el tiempo y la composición química del medio que rodea la pieza.