Ing. Lucio Iurman | Ing. Luis Dutari | Dr. Ing. Roberto Bruna
Objetivos
- Comprender las diferencias en el comportamiento mecánico de diferentes metales.
- Valorar la importancia tecnológica de la estructura de los metales.
- Obtener una visión completa de los cristales metálicos reales. Comprender el rol de la energía interna de los sistemas cristalinos en la regulación de los tipos y concentraciones de defectos en la estructura de los metales.
- Vincular la respuesta mecánica de un sistema cristalino con la acción de fuerzas externas aplicadas sobre el mismo.
- Comprender el efecto del empaquetamiento atómico y de la presencia de defectos en el mismo en las propiedades mecánicas de los metales.
- Comprender el efecto de la temperatura y de la composición química en las fases presentes en los aceros.
- Sentar las bases de los tratamientos térmicos.
- Incorporar la variable tiempo en el estudio de las fases presentes en los aceros descritas en el punto anterior.
- Diferenciar las reacciones con difusión de aquéllas en las que este mecanismo no tiene lugar.
- Aprender a usar las herramientas disponibles para obtener propiedades diferentes en una misma pieza de acero mediante la modificación de las fases presentes en su estructura.
- Comprender los mecanismos de ablandamiento que pueden operar en un metal deformado en frío.
- Establecer la diferencia metalúrgica entre trabajado en frío y trabajado en caliente.
- Estudiar las combinaciones de cantidad de deformación, velocidad de deformación, temperatura y composición de los aceros que dan lugar a microestructuras con propiedades mecánicas definidas.
Temario
Clase 1. Estructuras Cristalinas y su caracterización
- Importancia tecnológica de la estructura de los materiales.
- Enlaces atómicos. Energías y distancias interatómicas.
- Estructuras amorfas y estructuras cristalinas.
- Redes espaciales y sistemas cristalinos. Empaquetamiento cúbico centrado en el cuerpo, cúbico centrado en las caras, hexagonal compacto.
- Planos y direcciones cristalinas. Índices de Miller.
- Sitios intersticiales.
- Transformaciones alotrópicas y polimórficas.
- Difracción de rayos X.
- Técnicas de Laue y de Debye-Scherrer.
Imperfecciones lineales:
- Dislocaciones.
- Geometría de las dislocaciones.
- Movimiento de las dislocaciones.
- Interacción de dislocaciones con otros defectos.
- Dislocaciones parciales.
Imperfecciones superficiales:
- Límites de granos.
- Maclas.
- Fallas de apilamiento.
- Límites entre fases diferentes.
- Interfaces coherentes e incoherentes.
Clase 3. Relación Entre Microestructura y Propiedades (Mecánicas; Eléctricas y Magnéticas)
Definición de propiedades mecánicas:
- Resistencia.
- Capacidad de deformación sin romperse.
- Tenacidad.
Deformación plástica en cristales metálicos:
Deformación por deslizamiento:
- Fenomenología
- Bandas y líneas de deslizamiento
- Sistemas de deslizamiento
- Tensión de corte crítica resuelta
- Deslizamiento en una red perfecta
- Dislocaciones y deslizamiento
- Deformación por maclado
- Curvas tensión
- Deformación de metales puros: Etapas y mecanismos actuantes
- Deformación plástica de policristales metálico
Mecanismos de endurecimiento de los metales:
Mecanismos de endurecimiento de metales puros:
- Efecto de la temperatura
- Efecto del tamaño de grano
- Deformación en frío
Mecanismos de endurecimiento de aleaciones metálicas:
- Solución sólida
- Segundas fases
- Dispersión y Precipitación
- Aleaciones ordenadas
- Transformaciones martensíticas
Propiedades Magnéticas y Eléctricas.
- Definición de propiedades Magnéticas y Eléctricas.
- Fenomenología.
- Correlación básica con fases y microestructuras.
Clase 4. Diagrama Hierro – Carbono
- Transformaciones alotrópicas del hierro puro.
- Diagrama de equilibrio hierro-carbono y metaestable hierro-carburo de hierro. Aceros y fundiciones de hierro. Ferrita, austenita, cementita.
- Reacciones peritéctica, eutéctica y eutectoide.
- Microestructura de los aceros hipoeutectoides e hipereutectoides. Regla de la palanca.
- Modificaciones del diagrama hierro-carbono en función de: Velocidad de calentamiento/enfriamiento. Elementos aleantes; alfágenos/gamágenos.
Clase 5. Precipitación en Aceros
- Influencia del tiempo y de la temperatura en la descomposición de la austenita.
- Transformaciones difusivas y desplacivas.
- Nucleación y crecimiento de fases en estado sólido.
- Precipitación de fases proeutectoides.
- Reacción austenita – perlita.
- Reacción austenita – bainita: Bainita superior-Bainita inferior.
- Transformación martensítica.
- Diagrama TTT en aceros eutectoides y no eutectoides.
- Efecto de los elementos aleantes sobre el diagrama TTT.
- Transformaciones en enfriamiento continuo.
Clase 6. Tratamientos Térmicos
- Objeto de los tratamientos térmicos.
- Etapas de un tratamiento térmico:
- Calentamiento
- Homogeneización
- Enfriamiento
- Recocido: Diferentes tipos de recocido. Estructuras y propiedades resultantes.
- Normalizado.
- Temple. Influencia del contenido de carbono. Templabilidad: Influencia de los elementos aleantes.
- Revenido. Etapas del revenido. Dureza secundaria.
Clase 7. Deformación, Recristalización y Crecimiento de grano
- Cantidad de energía almacenada durante la deformación en frío.
- Etapas en la liberación de la energía almacenada: Recuperación, recristalización y crecimiento de grano.
- Recuperación: Cambio en la: Resistividad eléctrica
- Dureza
- Poligonización y subgranos
- Recuperación dinámica
- Recristalización: Variables importantes en la recristalización: Deformación
- Temperatura
- Pureza
- Tamaño de grano
- Cinética de la recristalización: Nucleación
- Crecimiento: Influencia de la orientación
- Influencia de los solutos
- Influencia de los precipitados
- Tamaño de grano recristalizado.
- Recristalización dinámica.
- Texturas de recristalización.
- Crecimiento de grano. Ley de crecimiento de grano. Efectos limitadores de impurezas, precipitados.
- Orientaciones preferidas por crecimiento de grano.
Clase 8. Tratamientos Termomecánicos
- Definición y objetivos.
- Cambios estructurales durante el calentamiento de los aceros.
- Tipos de procesos de restauración de granos:
- Dinámico
- Metadinámico
- Estático
- Efecto de la temperatura y de los elementos aleantes.
- Factores que afectan la deformación crítica para la recristalización.
- Cambios estructurales en los aceros durante el enfriamiento.
- Clasificación de los tratamientos termomecánicos.
- Tratamientos termomecánicos durante la laminación de aceros. Relevancia del enfriamiento como herramienta metalúrgica para modificar las propiedades y microestructura de los aceros laminados
- Tipos de procesos de laminación controlada.
- Efecto de los elementos aleantes durante la laminación controlada.
- Laminación controlada y recocido de los aceros.
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