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CAPITULO I

DEFORMACION PLASTICA – RECOCIDO -

ENVEJECIMIENTO

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CURVA DETRACCION

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CURVA DE TRACCION DE UN LATON

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• CURVAS DE TRACCION DE UN MATERIAL DUCTIL Y DE

MATERIAL FRAGIL.

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1. DEFORMACION PLASTICA

1.1. GENERALIDADES.La deformación plástica en los materiales esta

relacionada con la propiedad de la plasticidad quetienen los materiales de adquirir deformacionespermanentes cuando han sido sometidos a cargasexternas deformantes.

La plasticidad a su vez se presenta bajo dos tiposbásicos de deformación.

a) Ductilidad. Cuando con la deformación se puedeproducir hilos muy delgados.

b) Maleabilidad. Cuando la con la deformación sepuede producir láminas muy delgadas.

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• La plasticidad de los materiales metálicos, está

relacionada con su estructura cristalina,

micrográfica o de grano, enlazamiento atómicomolecular, imperfecciones cristalinas, orientación

de los sistemas cristalográficos, tamaño de

grano, temperatura a la cual se produce la

deformación, entre los principales factores.

• La deformación plástica de los materiales

metálicos, se realiza bajo dos condiciones:

a) En frío.b) En Caliente.

Cada una de ellas tiene sus propias condiciones y

características.

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1.2. DEFORMACION PLASTICA EN MONOCRISTALES1.2.1. MECANISMOS DE DEFORMACION.A) MECANISMO DE DESLIZAMIENTO.

Se produce, cuando por efecto de la tensión decizalla crítica en el monocristal, parte de la red cristalina sedesplaza de manera paralela respecto a la otra adyacente,sobre planos y direcciones específicos (sistemas dedeslizamiento, generalmente los de mayor densidad).

Cuando ocurre este proceso, una dislocación semueve causando que se deforme el material, la direcciónen la cual se mueve la dislocación, que es la dirección delvector de Burgers para las dislocaciones de borde, en las

dislocaciones de tornillo, la dislocación se mueveperpendicular al vector de Burgers y el cristal se deformaen dirección paralela. La densidad de dislocaciones en unmetal es de aproximadamente de 106 cm/cm3 luego de ladeformación plástica se incrementa en promedio a 1012

cm/cm3)

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Fig. 1.1 Deslizamiento cristalino

y movimiento de una dislocación

de borde en un monocristal.

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• La tensión de cizalla en metales puros monocristal

depende principalmente de:

a) La estructura cristalina.b) Características de su enlace atómico.

c) La temperatura a la que se produce la deformación y

d) La orientación de los planos de deslizamiento activos

respecto a la tensión de cizalla.

• Luego de la deformación se observan en el

material marcas escalonadas, llamadas bandas

de deslizamiento, que es un conjunto de líneasde deslizamiento. (Líneas de LEUDERS), donde

el eje del cristal no se deforma.

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Fig. 1.2 LINEAS Y BANDAS DE LEUDER PRODUCTO DELDESLIZAMIENTO CRISTALINO

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RELACION ENTRE LA TENSION UNIAXIAL Y

TENSION DE CORTE EN UN MONOCRISTAL.

ECUACION DE SCHMIDT.Considerando una tensión uniaxial actuando

sobre un cilindro de metal puro monocristal y la

tensión de cizalla resultante producida sobre un

sistema de deslizamiento en el cilindro puede

derivarse de la siguiente manera.

A

Fr

nto)deslizamiede planodel(áreacizalladeArea

cizalladeFuerza

r τ

coscoscoscos

A

F

cos/A

cosF

0

0

0

0

r cos0r

FF

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Fig. 1.3 (a) Se produce un esfuerzo de corte resultante en un

sistema de deslizamiento. (b) El movimiento de las dislocaciones

en el sistema de deslizamiento deforma al material.

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• PROBLEMA.

• Considere un monocristal de níquel orientado de tal modoque se aplica un esfuerzo de tracción a lo largo de ladirección [0 0 1]. Si se presenta el deslizamiento en elsistema formado por el plano (1 1 1) y la dirección [͞1 0 1],y se inicia con un esfuerzo aplicado de tracción de 13,9MPa. Trace el sistema de deslizamiento y calcule elesfuerzo de cizallamiento crítico resuelto.

• Solución• Aplicando la ecuación de Schmidt, para las condiciones del

problema.

•r = cos cos• Esfuerzo de tracción en la dirección [0 0 1]

• Sistema deslizamiento PL (1 1 1) y Dir. [ 1 0 1]

• = 13,9 MPa

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• Graficando el sistema de deslizamiento

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• La dirección del sistema de deslizamiento con la dirección

de aplicación del esfuerzo de tracción forman un ángulo

= 45 º• Determinamos el ángulo , que forma la perpendicular al

plano de deslizamiento y la dirección de aplicación del

esfuerzo uniaxial.

• PL (1 1 1) perpendicular [1 1 1] aplicando

• Aplicando la ecuación de Schmidt

•r = cos cos= 13,9 x cos 45º x cos 54,7º = 5,68 MPa.

º7,543

1

13

100

cos

100111

100111

DD

DDcos

22222221

21

φφ

φ

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• PROBLEMA.

Calcule la tensión de cizalla resultante sobre el

sistema de deslizamiento (1 1 1) [0 ̅1 1] en unmono cristal de plata FCC si se aplican 13,7 Mpa

en la dirección de la normal [0 0 1] de una celdilla

unidad.

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B) MECANISMO DE MACLAJE.En el mecanismo de deformación plástica

por maclaje, una parte de la red se deformaformando una imagen especular de la red nodeformada vecina a ella, el plano de simetríaentre las partes deformadas y no deformadas dela red metálica (plano de maclado) tiene una

dirección específica, donde los átomos se muevendistancias proporcionales a su distancia del planode maclado, el eje del cristal se deforma,cambiando la orientación de la red, de modo que

pueden obtenerse nuevos sistemas dedeslizamiento favorables a la tensión de cizalla ypermitir deslizamientos adicionales. Estemecanismo sólo involucra una pequeña fracción

del volumen total del cristal

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Fig. 1.4. ESQUEMA DE L MECANISMO DE DEFORMACION PLASTICA

POR MACLADO DE LA RED CRISTALINA.

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Fig. 1.5. Esquema de un sistema

de maclaje en una red FCC

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1.3 DEFORMACION PLASTICA EN POLICRISTALES

• Los materiales policristalinos, estas constituidos

por granos, los cuales tienen los mismos cristales

pero estos tienen diferentes orientaciones, la

gran mayoría de materiales metálicos de

aplicación en ingeniería son policristalinos; por lotanto en la obtención de estos materiales se tiene

que tener cuidado en la evolución que tienen sus

granos en cuanto a su forma, tamaño (índice),

orientación, impurezas, ya que de estosdependen las propiedades de estos materiales,

los cuales a su vez están sujetos a la acción de

los agentes externos que actúan sobre ellos.

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GranoLimite de grano

Cristales

Fig. 5.11. FORMACION DE UN POLICRISTAL

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• Las propiedades mecánicas están estrechamente

ligadas al tamaño de grano (Ecuación de Hall-Petch)

• La ecuación de Hall – Petch relaciona el tamaño

de grano con el esfuerzo de fluencia del material.

• σ f = Y0 + K d -1/2

σ f = Esfuerzo de fluencia

Y0

, K = constantes del metal.

d = diámetro promedio de los granos

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• PROBLEMA.

• Una aleación de cobre y zinc tiene las propiedades

siguientes:

• Determine lo siguiente:

a) Las constantes de la ecuación de Hall Petch

b) El tamaño de grano requerido para obtener una

resistencia de 200 Mpa.

Diámetro de granos (mm) Esfuerzo de fluencia(Mpa)

0,015 170

0,025 158

0,035 151

0,050 145

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• Una forma de controlar las propiedades de un

material es controlando el tamaño de grano, dado

que si se reduce el tamaño de estos su número se

incrementa y aumenta la cantidad de fronteras de

grano, por lo que durante un deslizamiento,

cualquier dislocación se moverá solamente una

distancia corta, antes de encontrar una frontera degrano, incrementado así la resistencia del metal.

• El método ASTM (Norma E112 indica los

procedimientos para determinar el índice – tamaño

de grano de aleaciones metálicas)

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• Fig. 5.20. EFECTO DEL TAMAÑO DE GRANO EN EL ESFUERZO

DE CEDENCIA DEL ACERO A TEMPERATURA AMBIENTE

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• PROBLEMA.

• La microfotografía de la figura tiene un aumento x 400 y

dimensiones de 120 x 90 mm, determine el índice de

grano de microfotografía.

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1.3.1. DEFORMACION PLASTICA EN LOSMATERIALES METALICOS.

• Los metales en forma general se pueden deformar

plásticamente:

a) En frío. Cuando el material se deforma

plásticamente, a condiciones de temperaturaambiente.

b) En caliente. Cuando el material se deforma a

condiciones de temperatura elevada, sobre la

temperatura de recristalización

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ECUACION DE HOLLOMON DE LA ZONA PLASTICA DE UN METAL EN

TRACCION

• = K n o bien ln = ln K + n ln

• K = , cuando = 1.

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1.4. DEFORMACION EN FRIO.• Cuando aplicamos a un material metálico un

esfuerzo superior al limite elástico a baja

temperatura (temperatura ambiente) el material

adquiere una deformación remanente e

incrementa su límite elástico, por lo que hemosendurecido al metal por trabajo enfrío. La

respuesta del metal al trabajo en frío esta dado

por el coeficiente de endurecimiento por

deformación, el cual es la pendiente de laporción de la curva Esfuerzo real - deformación

real, donde si se usa una escala logarítmica

estará dado por.

•

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COEFICIENTES DE ENDURECIMIENTO POR DEFORMACION DE

METALES Y ALEACIONES TIPICAS

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1.4.1 MECANISMO DE ENDURECIMIENTO PORDEFORMACION

• Se endurece un metal por deformación cuando se incrementa

el número de dislocaciones , por lo general un metal en

estado normal de suministro, la densidad de dislocaciones es

de aproximadamente de 106 cm por cm3 de metal, estas

pueden incrementarse hasta cerca de 1012 cm por cm3 de

metal luego de un proceso de deformación plástica. Estemecanismo consiste en aplicar al metal, un esfuerzo superior

al límite elástico, donde las dislocaciones empiezan a

deslizarse, sobre su plano de deslizamiento hasta encontrar

un obstáculo que sujeta los extremos de la dislocación, si secontinua aplicando esfuerzo la dislocación se arqueará por el

centro produciendo un lazo, que cuando finalmente se toca

así misma creará una nueva dislocación, a este mecanismo

se le denomina Fuente de Frank – Read.

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Mecanismo de la fuente de Frank –Read para generar dislocaciones, (a) la dislocación esta sujeta por sus extremos por

defectos de la red. (b) Conforme se sigue moviendo la dislocación se arque a y finalmente se tuerce sobre si misma ( c )

Finalmente se forma un lazo de dislocación (d) Se crea una dislocación nueva (g) Microfotografía electrónica de una

fuente Frank - Read(30 000 aumentos.)

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Desarrollode l endurecimientopordeformaciónpartiendodel diagrama esfuerzo-deformación: (a) Cuando

el material es sometido a un esfuerzo que excede el límite elástico. (b) El material tiene un límite elástico y

resistencia a la tensión mas alto, pero menor ductilidad, ( c ) Repitiendo este procedimiento , la resistencia

seirá incrementando y laductilidadsereducirá hastaque el materialsevuelvemuy frágil.

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1.4.2. PROCEDIMIENTOS TECNOLOGICOSUSADOS CON LA DEFORMACION PLASTICA

a) Laminado.

b) Rolado.

c) Forjado.

d) Trefilado.

e) Extrusionado.f) Embutido.

g) Estirado.

h) Doblado (plegado).

i) Estampado

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Procedimientos tecnológicos de Deformación plástica: (a) Laminado (b) forjado

(c) trefilado (d) Extrusión (e) Embutido ( f) estirado (g) doblado.

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PROCESO DE LAMINADO

• LAMINADO EN FRIO LAMINADO EN CALIENTE

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PROCESO DE ROLADO EN FRIO

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PROCESO DE FORJADO

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PROCESO DE TREFILADO

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PROCESO DE EXTRUSION

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PROCESO DE EMBUTIDO

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PROCESO DE ESTIRADO

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• En trabajo en frio modifica las propiedades en general de

los materiales, sobre todo de los metálicos, este trabajo

en frío lo podemos cuantificar mediante la estricción.

Relacionada con la sección del material deformado. Se

expresa mediante la siguiente ecuación.

finalciónsecladeAreaA

inicialciónsecladeAreaA

:Donde

100A

AAfríoentrabajo%

f

0

0

f 0

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EFECTO DE L TRABAJO EN FRIO SOBRE LAS PROPIEDADES

MECANICAS DEL COBRE

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1.4.3. CARACTERISTICAS DEL TRABAJO EN FRIO

• Existen ventajas y limitaciones del endurecimiento por

deformación plástica en frío.

a) Simultáneamente se puede endurecer el metal y producir

la forma final deseada.

b) Mediante este proceso es posible obtener tolerancias

dimensionales y terminados superficiales excelentes.

c) Este procedimiento es económico para producir grandes

cantidades de piezas pequeñas, que no requiere de

fuerzas elevadas y equipo de conformado costoso.

d) Algunos metales como el Mg (HCP) a temperatura

ambiente son frágiles por lo que solo es posible realizar

un reducido % de trabajo en frío.

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e) Con el trabajo en frío la ductilidad, la conductividad

eléctrica y la resistencia a la corrosión disminuyen.

f) Los esfuerzos residuales y el comportamientoanisotrópicos adecuadamente controlados pueden ser

beneficiosos.

g) Algunos procedimientos por deformación solo pueden

efectuarse por trabajo en frío, como el trefilado de

alambres, conformado de perfiles estructurales.

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• Estructura granular fibrosa de un acero de bajo carbono, producida

por trabajo en frío: (a) 10% de trabajo en frío, (b) 30 % de trabajo en

frío, (c) 60% de trabajo en frío, (d) 90% de trabajo en frío (X250)

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1.4.4. RECOCIDO CONTRA ACRITUD

• Los metales que han sido deformados en frío

adquieren acritud (aumento de dureza), paracontrarrestar esto se hace un recocido contra acritud,

que consiste en un calentamiento a una temperatura

ligeramente superior entre 1/3 a ½ Tf (temperatura de

fusión), de acuerdo al tipo de metal. Por un tiempoadecuado, seguido de un enfriamiento al aire o dentro

del horno si se quiere evitar oxidación en el acero,

esto es muy aplicado en aceros de bajo contenido de

carbono.• En el recocido contra acritud podemos distinguir

cuatro fases que se producen durante este tratamiento

térmico.

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1. Trabajo en frío. Consiste en deformar el metal a

temperaturas relativamente bajas (temperatura ambiente),

produciéndose un aumento significativo de las

dislocaciones, y con un notable incremento de dureza;

por lo que para eliminar estas tensiones internas y la

dureza innecesaria se efectúa el recocido Contra Acritud.

2. Recuperación. Es la etapa más sutil del recocido,

ocurre entre 100 y 250 ºC, en la cual no se presenta

ningún cambio micro estructural notable pero la movilidad

atómica es suficiente para disminuir la concentración de

defectos puntuales, permitiendo que las dislocaciones se

muevan a posiciones de mas baja energía, hay una

pequeña disminución de dureza y un aumento significativo

de la conductividad eléctrica del material.

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3. Recristalización. Esta se produce entre 1/3 a 1/2 de

la temperatura de fusión (la temperatura precisa de

recristalización dependerá ligeramente del % de trabajo

en frío), donde la movilidad atómica es suficiente como

para afectar las propiedades mecánicas del material; el

resultado micro estructural se llama recristalización y

ocurre debido a que en la microestructura trabajada en

frío aparecen nuevos granos con un eje común, libre de

esfuerzos, agrupados en zonas de alta energía, los cuales

crecen juntos hasta que constituyen toda la nueva

microestructura, libre de tensiones internas. La

disminución de dureza debido al recocido es significativa y

se recuperan las demás propiedades.

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4. Crecimiento de grano. Los nuevos granos de la

microestructura aumentarán de tamaño (coalescen)

por el nivel de temperatura y por el tiempo decalentamiento a que es expuesto el material, el cual

debe ser cuidadosamente controlado, esta nueva

microestructura contiene una gran concentración de

fronteras de grano, que paulatinamente va creciendo,en función al tiempo de exposición, en esta etapa de

crecimiento de grano produce poco ablandamiento

adicional al material.

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RECOCIDO CONTRA ACRITUD DE UN ACERO

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(a) Efecto del trabajo en frío sobre las propiedades de una aleación de Cobre con 35 % de

Zn (latón) (b) Efecto de la temperatura de recocido contra acritud sobre el mismo latón

con 75 % de trabajo en frío.

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Efecto de la temperatura de recocido sobre la microestructura de metales trabajados en frío:

(a) Trabajado en frío, (b) Después de la recuperación , (c) Después de la recristalización , (d)

Después del crecimiento de grano o coalescencia.

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1.5. DEFORMACION EN CALIENTE

• Cuando se realiza este tipo de deformación, al metal

se lo calienta hasta una temperatura ligeramentesuperior a la de recristalización, con el fin de que

luego de terminado el proceso el metal quede sin

endurecimiento o con acritud.

• Uno de los procedimientos tecnológicos para

producir elementos en estado sólido mediante

deformación plástica sin endurecimiento en caliente

es la forja.

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• 1.5.1 FORJA.

• La forja es una deformación violenta de los metales,a una determinada forma, los que son puestos

previamente a temperaturas superiores a la de

recristalización. A esta temperatura, no sólo pueden

darse a los metales grandes deformaciones conpequeños esfuerzos, sino que la magnitud de los

cambios microestructurales de la deformación es

eliminada sin que se produzca acritud.

• La propiedad primordial que debe tener un metalpara poder someterlo a forja es la plasticidad

) TEMPERATURA DE FORJA

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a) TEMPERATURA DE FORJA.

Cada metal o aleación tiene una temperatura mínima de

forja, que coincide con la de recristalización y de la que

en ningún momento durante el tratamiento o proceso de

deformación se debe descender; si se forjase a

temperaturas inferiores a la de recristalización se produce

acritud. Tampoco debe calentarse a temperaturasdemasiado elevadas, porque se corre el riesgo de fundir

las impurezas localizadas en los bordes de grano, que

cuando se enfrían, quedan en forma de láminas frágiles,

sin cohesión con los granos (metal quemado). Para cadametal o aleación hay un intervalo de temperaturas, cuya

máxima no debe sobrepasarse ni descender de la

mínima.

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b) MEJORAS EN LA ESTRUCTURA MICROGRAFICA QUEPRODUCE LA FORJA.

• Las mejoras que produce la forja en las características de

los metales afectan a su microestructura, o sea, a su

grano y a su macro estructura, o sea a su fibra; pero no

varía su constitución como ocurría con los tratamientos

térmicos.

• La forja realizada a golpes y a temperaturas adecuadas

produce el afinamiento del grano de las aleaciones, por

trituración del mismo y reconstrucción inmediata en

tamaño más pequeño, este afinamiento es tanto mayor,

cuanto más baja sea la temperatura de forja, siempre que

no descienda de la de recristalización y cuanto más

enérgico sea el golpeteo del material.

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• Si en lugar de forjar a golpes se forja en prensas, se

obtiene mejoras de la macroestructura, pero no el

afinamiento del grano. Además en este caso se

deforma más el núcleo que la zona superficial.

• El afinamiento de grano produce mejora en las

propiedades mecánicas del material.• Los golpes fuertes y espaciados afectan el núcleo del

material y los golpes suaves y rápidos afectan la

zona superficial.

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c) MEJORAS EN LA ESTRUCTURA MACROGRAFICAQUE PRODUCE LA FORJA.

• También la macroestructura de los metales, sobre todo si

son muy defectuosos y contienen muchas impurezas,

resulta favorablemente afectada por la forja,

• Como la forja produce un aplastamiento de la masa del

metal, las cavidades que contiene, como sopladuras, por defecto de solidificación, quedan aplastadas, y si sus

paredes están limpias y no oxidadas, al ponerse en

contacto íntimo a elevadas temperaturas estas se

sueldan y desaparecen las sopladuras.• Las segregaciones y dendritas, por efecto combinado de

la alta temperatura y de la forja, resultan disminuidas,

mejorando la homogeneidad del metal.

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• Las impurezas e inclusiones que tenga el metal, si son

plásticas se alargan en el sentido de la forja, formando

la fibra.

• La formación de la fibra resulta beneficiosa para la

resistencia mecánica del metal, en la misma dirección

de la fibra, puesto que en la sección perpendicular del

metal a esta dirección habrá un porcentaje de

impurezas inferior al que había antes de formarse la

fibra. En cambio las propiedades mecánicas empeoran

en sentido transversal a la fibra, porque en las

secciones que coinciden con las fibras el porcentaje de

impurezas es superior al que había antes de la forja.

De manera que si los metales contienen muchas

impurezas, deberá orientarse la fibra de manera que

coincida con la dirección de los máximos esfuerzos.

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Soldadura de una cavidad o sopladura en un metal, por forja: (a) Estado inicial, (b)

Aplastamiento por la forja, (c)Soldadura de las caras por la recristalización y crecimiento

de grano en la forja.

• (a) (b) (c)

) CARACTERISTICAS QUE DEBE TENER UN METAL

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d) CARACTERISTICAS QUE DEBE TENER UN METALPARA SER FORJABLE.

• En general, todos los metales y sus aleaciones son más

o menos forjables, puesto que la propiedad primordial

que debe reunir un material para poder someterlo a forja

es la plasticidad, que es una propiedad típicamente

metálica.

• Las aleaciones que contengan compuestos químicos

que no son plásticos serán medianamente forjables si la

proporción de estos es pequeña y no forjables si es

grande.

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• A veces, una aleación contiene elementos no forjables

a la temperatura ambiente, como ocurre en el acero

compuesto de ferrita y perlita (aceros hipoeutectoides)o por perlita y cementita (aceros hipereutectoides).

Como la cementita es un compuesto químico (C Fe3),

no es plástica y no es forjable, y tampoco lo es la

perlita. Sin embargo, a la temperatura de forja, losconstituyentes citados (ferrita, perlita y cementita) se

transforman en austenita, que es perfectamente

forjable.

• En cambio, las fundiciones que son aleaciones hierro –carbono de mas del 1,76 % de C, quedan formadas a

la temperatura de forja por austenita y cementita y por

lo tanto no son forjables.

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• FORJA CON EL USO DE PRENSAS Y MATRICES

• FORJA MEDIANTE MARTILLEO

•

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2. ENVEJECIMIENTO DE LAS ALECIONES.

• Se entiende por envejecimiento -fenómeno

metalográfico- a las variaciones de las

propiedades de sufren algunas aleaciones

metálicas con el transcurrir del tiempo, sin quehaya un cambio notorio de su microestructura, lo

que a su ves cambia las propiedades físicas y

mecánicas del material envejecido. Entre estas

aleaciones envejecibles tenemos : aleaciones defierro, aleaciones de aluminio, aleaciones de

níquel, aleaciones de cobre, aleaciones de

magnesio entre otras.

2 1 TIPOS DE ENVEJECIMIENTO

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2.1 TIPOS DE ENVEJECIMIENTO

• Se conocen dos tipos de envejecimiento:

a) Envejecimiento Natural.

b) Envejecimiento artificial.

2.1.1 ENVEJECIMIENTO NATURAL.

Este tipo de envejecimiento, es aquel que se produce

de forma espontánea, a temperatura ambiente y en periodosrelativamente largos, en las aleaciones envejecibles, luego de

proceso de conformado (por deformación). Por lo que el

endurecimiento y pérdida de tenacidad que experimentan

estas aleaciones, al ser estiradas o laminadas en frío, noalcanzan su valor máximo al final de la operación, sino que va

elevándose lentamente, alcanzando su valor máximo al cabo

de un tiempo, que pueden ser horas, días, meses o años, por

lo que también se le llama Envejecimiento mecánico.

• El endurecimiento se produce por la precipitación de

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El endurecimiento se produce por la precipitación de

una interfase solida o compuestos químicos

producidos durante las operaciones previas

realizados sobre la aleación. Esta precipitación serealiza en los bordes de grano y luego en la matriz

de la aleación, inmovilizando la microestructura lo

que produce el endurecimiento.

• En los aceros, la presencia de oxigeno y denitrógeno aumenta la solubilidad del carbono en Feα,

favoreciendo la formación de soluciones

sobresaturadas, en consecuencia los aceros no

desgasificados adecuadamente, están expuestos avolverse duros y frágiles con el paso del tiempo. Esto

quiere decir que los aceros bien desoxidados tienen

un envejecimiento casi despreciable y los

efervescentes envejecen apreciablemente.

1 2 ENVEJECIMIENTO ARTIFICIAL

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1.2 ENVEJECIMIENTO ARTIFICIAL.

• Es aquel que produce mediante la inducción de la

precipitación de la interfase sólida o compuestos

químicos formados, mediante la realización de untratamiento térmico de la aleación, el cual acelera la

precipitación en tiempos relativamente cortos, que son

horas (hasta 48 horas)

• NOTA. Toda aleación envejecible antes de ser utilizada

en una aplicación debe ser envejecida, para evitar

cualquier cambio dimensional o de propiedades que

pueda ocurrir luego de la precipitación.

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1.2.1. FASES DEL TRATAMIENTO TERMICO DELENVEJECIMIENTO ARTIFICIAL.

• Las fases de este tratamiento térmico son las siguientes:

a) Calentamiento de sobresaturación de la fase α(solubilización), a una temperatura ligeramente inferior a la

eutéctica o eutectoide, por un tiempo determinado,

dependiendo del tipo de la aleación.b) Enfriamiento rápido de temple, en un medio adecuado y

luego reposo por un tiempo determinado.

c) Calentamiento de recocido de precipitación (dilatación de

la matriz) a una temperatura y tiempo adecuado, deacuerdo al tipo de aleación.

d) Enfriamiento en un medio adecuado dependiendo del tipo

de aleación

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TEMPERATURAS PARA LOS CICLOS DE ENVEJECIMIENTONATURAL Y ARTIFICIAL

1 2 2 REQUISITOS DE LA ALEACION PARA EL

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1.2.2. REQUISITOS DE LA ALEACION PARA ELENDURECIMIENTO POR ENVEJECIMIENTO

a) El diagrama de fases de la aleación debe desplegar solución sólida decreciente al disminuir la temperatura,esto quiere decir que la aleación debe formar una solafase al calentarse por arriba de la línea solvus y luegopasar a una región bifásica al enfriarse.

b) La matriz debe ser relativamente blanda y dúctil, y elprecipitado (compuesto intermetálico) duro y frágil.

c) La aleación debe ser templable. Algunas aleaciones no sepueden enfriar lo suficientemente rápido para suprimir laformación del precipitado. El templado puede introducir

esfuerzos residuales que causan la distorsión delcomponente, con el fin de minimizar estos esfuerzos lasaleaciones de aluminio se templan en agua calienteaproximadamente a 80 ºC.

d) Debe formarse un precipitado coherente.

1 2 3 ENDURECIMIENTO POR ENVEJECIMIENTO DE

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1.2.3. ENDURECIMIENTO POR ENVEJECIMIENTO DEUNA ALEACION Al – Cu. (4 % )

• El Tratamiento térmico comprende 3 fases.

• 1ª. FASE. Calentamiento de solubilización. Secalienta la aleación a una temperatura superior ala de la línea solvus, manteniéndolo el tiemposuficiente hasta obtener una solución sólida αhomogénea (500 – 548 ºC).

• 2ª. FASE. Templado. Se enfría rápidamente,donde los átomos no tienen tiempo de difundirsea sitios de nucleación, no se forma fase θ,después del templado es una soluciónsobresaturada α, que contiene un exceso decobre y no es una estructura en equilibrio (metaestable) .

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• Endurecimiento por envejecimiento de una aleación de Aluminio - Cobre

AA 2024 (Dural 4 % Cu)

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• 3ª. FASE. Envejecimiento. A la aleación se le

realiza un recocido de precipitación, mediante un

calentamiento a una temperatura menor a la desolvus (190 ºC), por un tiempo determinado, donde

los átomos adicionales de cobre se difunden y

nuclean apareciendo los precipitados (G.P. I planos

100 y luego G.P. II discoidales), produciéndose elequilibrio en la estructura α + θ.

• SOBRE ENVEJECIMIENTO. Ocurre cuando los

precipitados y los granos de la matriz coalescen por

efecto de la sobreexposición a una determinada

temperatura de precipitación, donde la aleación

pierde dureza y resistencia mecánica.

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Endurecimiento por envejecimiento de una aleación de Aluminio - Cobre

AA 2024 (Dural 4 % Cu)

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EVOLUCION ESQUEMATICA DE LADUREZA YRESISTENCIA MECANICA DE

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