Metalurgia

Clase 1. Estructuras cristalinas y su caracterización

Objetivo: Sentar las bases para la comprensión de las diferencias en el comportamiento mecánico de los diferentes metales. Valorar la importancia tecnológica de la estructura de los metales.
- 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.


Clase 2. Caracterización de Estructuras Cristalinas

Objetivo: Sentar las bases para la comprensión de las diferencias en el comportamiento mecánico de los diferentes metales. Valorar la importancia tecnológica de la estructura de los metales.
- Difracción de rayos X.
- Técnicas de Laue y de Debye-Scherrer

Clase 3. Defectos En Cristales Metálicos

Objetivo: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.

Imperfecciones puntuales:
- Vacancias
- Átomos sustitucionales
- Átomos intersticiales
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 4. Relación Entre Microestructura y Propiedades (Mecánicas; Eléctricas y Magnéticas)

Objetivo: 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.
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 5. Diagrama Hierro – Carbono

Objetivo: 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.

- 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 y de enfriamiento
- Elementos aleantes: Alfágenos,
- Gamágenos.

Clase 6. Precipitación en Aceros

Objetivo: 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.

- 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 7. Tratamientos Térmicos

Objetivo: 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.

- 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 8. Deformación, Recristalización y Crecimiento de grano

Objetivo: 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.

- 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 9. Tratamientos Termomecánicos

Objetivo: 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.

- 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.

Clase 10. Solidificación.

Transformaciones liquido sólido, etapas de nucleación y crecimiento.

- Estructuras obtenidas en el proceso de solidificación de barras y planchones de colada continua.
- Conceptos de micro y macro segregación.
- Efecto del proceso de solidificación en trasformaciones metalúrgicas posteriores.

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