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• Javier García

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UNIDAD I: ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS MATERIALES La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación. El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades anisótropas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábito) cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material. El grupo más pequeño de partículas en el material que constituye el patrón repetitivo es la celda unitaria de la estructura. La célula unitaria define completamente la simetría y la estructura de toda la red cristalina, que se construye mediante la traducción repetitiva de la celda unitaria a lo largo de sus ejes principales. Se dice que los patrones de repetición están situados en los puntos de la red de Bravais. Las longitudes de los ejes principales o bordes de la celda unitaria y los ángulos entre ellos son las constantes de la red, también llamadas parámetros de la red.

1.1 ESTRUCTURA Y ARREGLO CRISTALINO Y NO CRISTALINO. La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación.

El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades anisótropas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábito) cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material. El grupo más pequeño de partículas en el material que constituye el patrón repetitivo es la celda unitaria de la estructura. La célula unitaria define completamente la simetría y la estructura de toda la red cristalina, que se construye mediante la traducción repetitiva de la celda unitaria a lo largo de sus ejes principales. Se dice que los patrones de repetición están situados en los puntos de la red de Bravais. Las longitudes de los ejes principales o bordes de la celda unitaria y los ángulos entre ellos son las constantes de la red, también llamadas parámetros de la red. Los cristales, átomos, iones o moléculas se empaquetan y dan lugar a motivos que se repiten del orden de 1 ångström = 10-8 cm; a esta repetitividad, en tres dimensiones, la denominamos red cristalina. El grupo más pequeño de partículas en el material que constituye el patrón repetitivo es la celda unitaria o unidad elemental la cual genera toda la red (todo el cristal). La celda unitaria define completamente la simetría y la estructura de toda la red cristalina, que se construye mediante la traducción repetitiva de la celda unitaria a lo largo de sus ejes principales. Se dice que los patrones de repetición están situados en los puntos de la red de Bravais. La estructura cristalina y la simetría juegan un papel en la determinación de muchas propiedades físicas, tales como escisión, estructura de banda electrónica y transparencia óptica. En la estructura cristalina (ordenada) de los compuestos inorgánicos, los elementos que se repiten son átomos o iones enlazados entre sí, de manera que generalmente no se distinguen unidades aisladas; estos enlaces proporcionan la estabilidad y dureza del material. En los compuestos orgánicos se distinguen claramente unidades moleculares aisladas, caracterizadas por uniones atómicas muy débiles, dentro del cristal. Son materiales más blandos e inestables que los inorgánicos.

La estructura cristalina de un material (la disposición de los átomos dentro de un tipo dado de cristal) se puede describir en términos de su celda unitaria. La celda unitaria es una pequeña caja que contiene uno o más átomos dispuestos en 3 dimensiones. Las celdas unitarias apiladas en un espacio tridimensional describen la disposición en masa de los átomos del cristal. La célula unitaria está representada en términos de sus parámetros de red, que son las longitudes de los bordes celulares (a, b y c) y los ángulos entre ellos (alfa, beta y gamma), mientras que las posiciones de los átomos dentro de la celda unitaria se describen por el conjunto de posiciones atómicas (xi, yi, zi) medidas desde un punto de red. Comúnmente, las posiciones atómicas se representan en términos de coordenadas fraccionales, en relación con las longitudes de la celda unitaria.

Las posiciones de los átomos dentro de la celda unitaria se pueden calcular mediante la aplicación de operaciones de simetría a la unidad asimétrica. La unidad asimétrica se refiere a la menor ocupación posible de espacio dentro de la celda unitaria. Sin embargo, esto no implica que la totalidad de la unidad asimétrica debe estar dentro de los límites de la celda unitaria. Las transformaciones simétricas de las posiciones de los átomos se calculan a partir del grupo espacial de la estructura cristalina, y ésta es usualmente una operación en caja negra realizada por programas informáticos. Sin embargo, el cálculo manual de las posiciones atómicas dentro de la célula unitaria se puede realizar desde la unidad asimétrica, a través de la aplicación de los operadores de simetría descritos en las Tablas Internacionales de Cristalografía. ÍNDICES DE MILLER Los vectores y planos en una red cristalina se describen mediante la notación de índice Miller de tres valores. Utiliza los índices ℓ, m, y n como parámetros direccionales, que están separados por 90 ◦, y por lo tanto son ortogonales.

Por definición, la sintaxis (ℓmn) denota un plano que intercepta los tres puntos a1 / ℓ, a2 / m, y a3 / n, o algún múltiplo de los mismos. Es decir, los índices de Miller son proporcionales a las inversas de las intercepciones del plano con la celda unitaria (en la base de los vectores de celosía). Si uno o más de los índices es cero, significa que los planos no intersecan ese eje (es decir, la intersección es "en el infinito"). Un plano que contiene un eje de coordenadas se traduce de modo que ya no contenga ese eje antes de que sus índices de Miller sean determinados. Los índices de Miller para un plano son enteros sin factores comunes. Los índices negativos se indican con barras horizontales, como en (123). En un sistema de coordenadas ortogonales para una célula cúbica, los índices de Miller de un plano son las componentes cartesianas de un vector normal al plano. Teniendo en cuenta sólo los planos (ℓmn) que intersecan uno o más puntos de red (los planos de la red), la distancia d entre los planos de red adyacentes está relacionada con el vector de retículo recíproco (más corto) ortogonal a los planos por la fórmula Estas redes cristalinas son un agrupamiento de estructuras cristalinas según el sistema axial utilizado para describir su red. Cada sistema de red consiste en un conjunto de tres ejes en una disposición geométrica particular. Hay siete sistemas de celosía. Son similares pero no exactamente iguales a los siete sistemas de cristal y a las seis familias de cristal.

Familia / Red cristali na

Simetrí a

Cúbico

Oh

Hexagon D6h al

Monoclí nico

C2h

Redes de Bravais

Familia / Red cristali na

Simetrí a

Redes de Bravais

Ortoróm D2h bico

Primitiva

Tetragon D4h al

Triclínico Ci

Centrada en la base

Centrada en el cuerpo

Centrada en un lado

El sistema cúbico (o isométrico) más simple y simétrico tiene la simetría de un cubo, es decir, presenta cuatro ejes de rotación triples orientados a 109,5 ° (el ángulo tetraédrico) con respecto al otro. Estos tres ejes se encuentran a lo largo de las diagonales del cuerpo del cubo. Los otros seis sistemas de redes son hexagonales, tetragonales, romboédricos triclínicos. 1.2 IMPERFECCIONES. La forma como están colocados los átomos en un material realmente difiere de la posición ideal que espera a partir de la estructura cristalina. Esas diferencias pueden explicarse planteando que el modelo atómico puede poseer defectos. Para propósitos de estudio, los defectos se clasifican de la siguiente manera:

1.3 MOVILIDAD DE LOS ATOMOS Fenómenos de transporte por movimiento atómico La mayor parte de los procesos y reacciones más importantes del tratamiento de materiales se basa en la transferencia de masa. El fenómeno de difusión se puede demostrar mediante el par difusor formado por la unión de dos metales puestos en contacto (Cu-Ni). Este par se calienta a elevada temperatura durante un largo período de tiempo y luego se enfría. El análisis químico revela: Cu y Ni en los extremos separados por una región de aleación. La composición de ambos metales varía con la distancia. Interdifusión: átomos de un metal difunden en el otro Macroscópicamente: cambios de concentración que ocurren con el tiempo (Cu-Ni). Transporte de átomos desde las regiones de elevada concentración a baja concentración. Autodifusión: átomos del mismo tipo intercambian posiciones. Mecanismos de difusión En materiales sólidos, los átomos están en continuo movimiento, cambian rápidamente de posición. Movilidad: 1) un lugar vecino vacío 2) el átomo debe tener suficiente energía como para romper los enlaces con átomos vecinos y distorsionar la red durante el desplazamiento. 1- Intercambio directo Este mecanismo es muy improbable, por la fuerte repulsión de corto alcance de los átomos, lo que prohíbe la ocupación de la posición intermedia donde los dos átomos deberían estar a mitad de camino. 2- Anillo Aquí las fuerzas repulsivas juegan un rol positivo, cada átomo “empujando” a su vecino en el curso de una permutación circular. Sin embargo este mecanismo requiere la coordinación de varios saltos atómicos, lo que hace que su ocurrencia sea improbable. 3- Difusión por vacantes

Mecanismo de difusión que implica el cambio de un átomo desde una posición reticular normal a uno vacante. Proceso necesita presencia de vacantes y la posibilidades de difusión es función del número de defectos que existan (T ºC). El movimiento de los átomos van en sentido opuesto al de las vacantes. Vacante

Movimiento de un átomo sustitucional La autodifusión y la Interdifusión (átomos de soluto sustituyen a los de solvente) ocurren mediante este mecanismo. 4-Difusión intersticial Mecanismo de difusión que implica átomos que van desde una posición intersticial a otra vecina desocupada. El mecanismo tiene lugar por interdifusión de solutos(C,H,N y O) que tiene átomos pequeños. Los solutos sustitucionales raramente ocupan posiciones intersticiales y no difunden por este mecanismo. Átomo intersticial

Movimiento de un átomo intersticial Esta difusión ocurre más rápidamente que la difusión por vacantes (más movilidad). Difusión en estado estacionario (Condición: Flujo de difusión no cambie con el tiempo)

Macroscópicamente la cantidad de un elemento transportado dentro de otro es una función del tiempo. ¿A qué velocidad ocurre la transferencia de masa? Flujo de difusión (J) No. de átomos M que difunden perpendicularmente a través de la unidad de área de un sólido por unidad de tiempo. J= M/A t Dónde: J: kg/m2 s o átomos/m2 s A: área t: tiempo M: Nro. De átomos Difusión en estado no estacionario La mayoría de las situaciones prácticas de difusión son en estado NO estacionario. El flujo de difusión y el gradiente de difusión varían con el tiempo genera acumulación o agotamiento de las substancias que difunden ac/at= a/ax(D.ac/ax) 2º Ley de Fick (Si el D es independiente de la composición) ac/at=D.a2/ax2(c) Las soluciones a esta expresión (concentración en función de posic. y tiempo) se consiguen especificando condiciones límites físicamente significativas. Una solución importante es la de un sólido semiinfinito cuya concentración superficial se mantiene cte. Frecuentemente la sustancia que difunde es un gas, cuya presión parcial se mantiene, etc. Hipótesis: 1. Antes de la difusión, todos los átomos de soluto están uniformemente distribuidos en el sólido a concentración Co. 2. El valor de x en la superficie es cero y aumenta con la distancia dentro del sólido. 3. El tiempo se toma igual a cero en el instante inmediatamente antes de empezar la difusión. UNIDAD II: PROPIEDADES MECANICAS Y FISICAS DE LOS MATERIALES.

2.1 PROPIEDADES MECÁNICAS. En ingeniería, las propiedades mecánicas de los materiales son las características inherentes, que permiten diferenciar un material de otro. También hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un material en los diferentes procesos de mecanización que pueda tener.  Elasticidad El término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.  Plasticidad La plasticidad es la propiedad mecánica que tiene un material para deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su límite elástico.  Resistencia a la fluencia Es la fuerza que se le aplica a un material para deformarlo sin que recupere su antigua forma al parar de ejercerla.  Resistencia a la tracción o resistencia última Indica la fuerza de máxima que se le puede aplicar a un material antes de que se rompa.  Resistencia a la torsión Fuerza torosa máxima que soporta un material antes de romperse.  Resistencia a la fatiga Deformación de un material que puede llegar a la ruptura al aplicarle una determinada fuerza repetidas veces.

 Dureza.

La dureza es la propiedad que tienen los materiales de resistir el rayado y el corte de su superficie. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa, que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio cuando lo rayas no queda marca, por lo tanto tiene gran dureza.  Fragilidad La fragilidad intuitivamente se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación, a diferencia de los materiales dúctiles que se rompen tras sufrir acusadas deformaciones plásticas.  Tenacidad La tenacidad es una medida de la cantidad de energía que un material puede absorber antes de fracturarse. Evalúa la habilidad de un material de soportar un impacto sin fracturarse.  Ductilidad La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los materiales no dúctiles se clasifican de frágiles. Aunque los materiales dúctiles también pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura sólo se produce tras producirse grandes deformaciones.  Maleabilidad: La maleabilidad es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan los cuerpos al ser elaborados por deformación. Se diferencia de aquella en que mientras la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la

maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa. Es una cualidad que se encuentra opuesta a la ductilidad puesto que en la mayoría de los casos no se encuentran ambas cualidades en un mismo material.

 Maquinabilidad: La maquinabilidad es una propiedad de los materiales que permite comparar la facilidad con que pueden ser mecanizados por arranque de virutas.

2.2 PROPIEDADES FÍSICAS. Una propiedad física es cualquier Propiedad que es medible, usualmente se asume que el conjunto de propiedades físicas define el estado de un sistema físico. Los cambios en las propiedades físicas de un sistema describen sus transformaciones y su evolución temporal entre estados instantáneos. Las propiedades físicas a veces se denominan observables (especialmente en mecánica cuántica).

Las físicas

propiedades

frecuentemente se clasifican en propiedades intensivas y extensivas. Una

propiedad intensiva no depende del tamaño de la extensión del sistema, o de la cantidad de heces del sistema, mientras que una propiedad extensiva exhibe un comportamiento agregativo o aditivo. Estas clasificaciones sólo pueden mantenerse válidas cuando las subdivisiones más pequeñas de la muestra no interaccionan entre sí en un determinado proceso físico o químico. Las propiedades también pueden ser clasificadas respecto a su distribución geométrica en homogéneas e inhomogéneas o en isotrópicas y anisotrópicas. En la práctica puede ser difícil determinar si una determinada propiedad es una propiedad material o no. Por ejemplo, el color puede ser visto y medido, sin embargo, lo que cada persona percibe como color es una interpretación de las propiedades refractivas de una superficie expuesta a la luz, pero depende de numerosos factores biofísicos y psicológicos asociados a la percepción y que dependen del observador y no del objeto observado. En esos casos algunas propiedades físicas se denominan supervenientes. Una propiedad es superveniente si está asociada a una propiedad física real objetiva pero tiene aspectos secundarios diferentes de los que subyacen a la propiedad física real. Esto se asemeja a la manera en que los objetos su supervenientes respecto a la estructura atómica. Una taza podría tener propiedades físicas como la masa, la forma, el color, la temperatura pero estas propiedades son supervenientes respecto a la estructura atómica de la taza. Las propiedades físicas se diferencian de las propiedades químicas que determinan la manera en que un objeto se comporta durante una determinada reacción química. Las propiedades físicas de un objeto que se usan tradicionalmente en mecánica clásica se denominan propiedades mecánicas.

Las propiedades físicas de un objeto incluyen entre otras:



Elasticidad.



Luminancia.



Espectro de emisión.



Luminiscencia. 



Flujo magnético.



Lustre.



Flujo volumétrico.



Maleabilidad. 



Fragilidad.



Masa.





Frecuencia.







Impedancia.

Momento angular.

Resistencia mecánica.



Momento lineal.



Rigidez.



Temperatura.



Inductancia.



Intensidad.



Intensidad de corriente.

   

Intensidad del campo eléctrico. Intensidad del campo magnético. Irradiación. Longitud.



Radiancia. Solubilidad.



Resistividad. Efectividad. Refractividad.



Momento magnético.



Opacidad.



Permeabilidad.



Permitividad.



Plasticidad.



Viscosidad.



Presión.



Volumen.



Potencial eléctrico.



Punto de ebullición.



Punto de fusión.



Tensión mecánica.



Velocidad.



Viscoelasticidad .

2.3 PROPIEDADES TÉRMICAS.

Se sabe que los materiales cambian sus propiedades con la temperatura. En la mayoría de los casos las propiedades mecánicas y físicas dependen de la T° a la cual el material se usa o de la T° a la cual se somete el material durante su procedimiento.  Densidad (ρ): masa de material por unidad de volumen: ρ = m / V (kg/m3).  Calor específico (C): cantidad de energía necesaria para aumentar en 1ºC la temperatura de 1 kg de material. Indica la mayor o menor dificultad que presenta una sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Los materiales que presenten un elevado calor específico serán buenos aislantes. Sus unidades del Sistema Internacional son J/(kg·K), aunque también se suele presentar como kcal/(kg·ºC); siendo 1 cal = 4,184 J. Por otra parte, el producto de la densidad de un material por su calor específico (ρ · C) caracteriza la inercia térmica de esa sustancia, siendo esta la capacidad de almacenamiento de energía.  Conductividad térmica (k): capacidad de un material para transferir calor. La conducción térmica es el fenómeno por el cual el calor se transporta de regiones de alta temperatura a regiones de baja temperatura dentro de un mismo material o entre diferentes cuerpos.

Las unidades de conductividad térmica en el Sistema Internacional son W/ (m·K), aunque también se expresa como kcal/ (h·m·ºC), siendo la equivalencia: 1 W/ (m·K) = 0,86 kcal/ (h·m·ºC).

 Difusividad térmica (α): caracteriza la rapidez con la que varía la temperatura del material ante una solicitud térmica, por ejemplo, ante una variación brusca de temperatura en la superficie. Se puede calcular mediante la siguiente expresión: * α = k / (ρ · C) (m2/s)  Fusibilidad: Capacidad de un material para fundirse, pasar de sólido a liquido o viceversa. Viene determinada por el punto de fusión, que describe la temperatura en la cual llega a fundir.

 Soldabilidad: Capacidad de un material para soldarse, consigo mismo o con otro material. Los materiales que tienen buena fusibilidad suelen tener, como es lógico, buena soldabilidad.

2.4 PROPIEDADES ELÉCTRICAS. Las Propiedades eléctricas de los materiales son las que determinan el comportamiento de un determinado material al pasar por él la corriente eléctrica. En líneas generales, la Conductividad es la propiedad que tienen los materiales para transmitir la corriente eléctrica, y la Resistividad es la resistencia que ofrecen al paso de dicha corriente. En función de sus propiedades eléctricas, los materiales pueden ser:  Aislantes: Son los que No permiten fácilmente el paso de la corriente a través de ellos, por ejemplo la cinta aislante para cables.  Conductores: Son los que permiten fácilmente el paso de la corriente a través de ellos, por ejemplo los cables eléctricos.

 Semiconductores: Son los que permiten el paso de la corriente a través de ellos sólo en determinadas condiciones o por debajo de una temperatura determinada. Están constituidos por silicio o germanio, con aditivos como arsénico, aluminio, fósforo, galio, boro. Son la base de todos los componentes electrónicos. Todos los materiales son conductores de la corriente eléctrica en mayor o menor grado y también ofrecen un mayor o menor grado de resistencia al paso de la corriente. La resistencia eléctrica de cada material depende de la presencia de e- móvil en los átomos y del grado de movilidad de los mismos, entre otros factores. Esta propiedad, la Resistividad específica de cada material, se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente un elemento de 1m de longitud y de 1m² de sección del material.

Los metales son buenos conductores eléctricos en general, ya que su estructura interna es ordenada y los electrones no se encuentran sujetos a un átomo determinado. Sin embargo la madera o los materiales cerámicos, por ejemplo, son malos conductores eléctricos, es decir, tienen altas resistividades. Esto es debido a que los electrones de sus átomos no tienen apenas movilidad. Las propiedades eléctricas de un material condicionan en muchos casos su destino. Importancia de las propiedades eléctricas  En materiales conductores, p.ej. metales (hilo de cobre), se precisa una alta conductividad eléctrica para transportar corriente eléctrica y energía sin pérdidas  En materiales aislantes, p.ej. cerámicos o polímeros, se precisa una conductividad eléctrica muy baja (di electricidad) para impedir la ruptura dieléctrica del material y los arcos eléctricos entre conductores  En materiales semiconductores: Por ejemplo: dispositivos fotoeléctricos. Se necesita optimizar sus propiedades eléctricas para que con ellos se puedan fabricar fuentes prácticas y eficientes de energías alternativas Por ejemplo: Transistores, circuitos lógicos, etc…El estudio y posterior mejora de sus propiedades eléctricas permite la fabricación de “chips” y ordenadores más rápidos y pequeños. 2.5 PROPIEDADES MAGNÉTICAS. El magnetismo es una propiedad de todos los asuntos como todas las sustancias muestran algún nivel de reacción bajo campo magnético. Se tiene experiencia en diferentes formas y grados en cuestión. Materia está constituida de átomos, que consisten en electrones negativos y positivos núcleos. Los electrones se encuentran en la cáscara de los átomos y características químicas de un átomo son muy confiables a los electrones en la cáscara más externa. Las propiedades magnéticas de la materia proceden de dos fuentes. Una pequeña circulación actual que produce el campo

magnético procede de los electrones en el movimiento orbital sobre el núcleo. El spin intrínseco de los electrones es el resultado del momento angular sobre el núcleo y que el magnetismo agrega el momento magnético intrínseco y momento angular intrínseco. Donde no existe campo magnético o un campo magnético aplicado los momentos magnéticos orbitales e intrínsecos de varios electrones son aleatorios dentro de la materia. El campo magnético en esta etapa se promedió en cero como es ampliamente suficiente para ser percibido o examinada por el ojo desnudo que no hay ninguna indicación de magnetismo. El momento magnético se define como la medida estándar de comparación del magnetismo de una partícula. Todo el micro componentes estructurales de un asunto, es de electrones, protones y neutrones son los portadores fundamentales de momento magnético y la mezcla de estos sería las fuentes básicas de magnetismo. Por lo tanto propiedades magnéticas son inherentes a todas las cuestiones. Es decir, todos los asuntos son imanes. El magnetismo es un fenómeno físico por la que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros. Los electrones, son, por así decirlo, pequeños imanes. En un imán todos los electrones tienen la misma orientación creando una fuerza magnética. Un material magnético, es aquel que presenta cambios físicos al estar expuesto a un campo magnético.

son

los

que

Se pueden clasificar en 8 tipos, pero solo tres definiremos en profundidad.

Tipo de Material

Características

Diamagnético

Las líneas magnéticas de estos materiales, son opuestas al campo magnético al que estén sometidos, lo que significa, que son repelidos. No presenta ningún efecto magnético aparente. Ej.: bismuto, plata, plomo, etc.

Paramagnético

Cuando están expuestos a un campo magnético, sus lineas van en la misma dirección, aunque no están alineadas en su totalidad. Esto significa, que sufren una atracción similar a la de los imanes. Ej.: aluminio, paladio, etc.

Ferromagnético

Son materiales que al estar a una temperatura inferior al valor determinado, presentan un campo magnético fuerte. Ej.: hierro, cobalto, níquel, etc.

Antiferromagnético No es magnético aún habiendo un campo magnético. Ej.: óxido de manganeso. Ferrimagnético

Es menos magnético que los Ferromagnético. Ej.: Ferrita de hierro.

SuperparamagnéticoMateriales Ferromagnéticos suspendidos en una Matriz Dieléctrica. Ej.: materiales de vídeo y audio Ferritas

Ferromagnético de bajo nivel de conductividad.

No magnéticos

Los campos magnéticos no tienen efecto en ellos. Ej.: el vacío.

UNIDAD III: MATERIALES METALICOS. 3.1 MATERIALES FERROSOS. Los metales son aleaciones que se encuentran en la corteza terrestre en forma de minerales. Definición de Mineral: Combinación química espontánea de varios elementos de origen inorgánico. La producción de metales a partir de los minerales es la metalurgia. Las excepciones son el oro, la plata y el platino que se encuentran en estado libre en la naturaleza.

Definición de Metal Ferroso: es aquel cuyo mineral de origen es el óxido de hierro. Definición de Materiales aleados: fundamentalmente el carbono. Otros: silicio, manganeso, azufre, fósforo. Tenor de Carbono:  Mayor a 2%: hierro de fundición  Menor a 2%: acero. Preparación y enriquecimiento de los minerales:  Trituración: Procesa el tamaño en molinos de mandíbula.  Clasificación: Separación por cribado de gruesos y finos.  Calcinación: Eliminación de impurezas por calor.

 Lavado: Eliminación de impurezas (arcillas y arena) por chorro de agua.  Separación: Se extrae el mineral de hierro mediante electroimanes.  Tostado: Aglomeración de las partículas del mineral mediante calor, dándole porosidad y dejándola en condiciones del proceso de fusión.

El combustible usado es el carbón mineral (coke). Los fundentes son sustancias minerales usadas para combinarse con la ganga y las cenizas del combustible para producir escorias. TIPOS DE PRODUCTOS Hierro fundido:  Fundición Gris: se usa para moldeo. El nombre se debe al color de fractura que le otorga el grafito.  Fundición Blanca o Arrabio: se obtiene el carburo de hierro y se usa para la producción de Acero.  Ferroaleaciones: alto contenido de silicio y magnesio. Son usados como aditivos en fundiciones. Escorias: Son residuos ácidos con alto contenido de sílice. Se usan como ladrillo o polvo en aislaciones térmicas - Gas: El gas del tragante se recicla y se le usa como combustible industrial. Acero común: Producto descarbonatado y libre de impurezas obtenido a partir del arrabio. Aceros de alta resistencia: Estos se obtienen a través de procedimientos destinados a lograr una elevación del límite elástico y la desaparición del límite de fluencia.

Aceros de dureza natural: Se obtienen por laminado en caliente modificando la composición química del material con la elevación del tenor de carbono y la adición de manganeso y silicio. La elevación del límite elástico obliga a conferirle una textura con resaltos a efectos de asegurar el fenómeno de adherencia con el hormigón. Aceros endurecidos en frío: Se obtienen por el estirado en frío del acero ordinario conjuntamente con el retorcido que le confiere el espiral de adherencia necesaria. Acero inoxidable: Son aleaciones de hierro y cromo principalmente, capaces de presentar un amplio rango de resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y posibilidades de ser trabajado. Acero galvanizado: Tratamiento realizado sobre el acero en base a un baño electrolítico. Las propiedades protectoras de este procedimiento son muy eficientes y su tecnología muy simple. 3.2 MATERIALES NO FERROSOS. Metales no ferrosos.-Son todos los metales y aleaciones que no tienen en su composición química hierro. En general, son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Los más importantes son 7, los cuales son: Cobre, Zinc, Plomo, Estaño, Aluminio, Níquel y Manganeso. Hay muchos otros metales no ferrosos; sin embargo, como las cantidades que se producen son pequeñas, o los procesos son altamente costosos, se utilizan poco. Metales no ferrosos pesados: 

Estaño (Sn):

Características: su densidad es relativamente elevada, su punto de fusión alcanza los 231 Celsius, tiene una resistencia de tracción de 5 kilogramos/mm²; en estado puro tiene un color brillante pero a temperatura ambiente se oxida y lo pierde; a temperatura ambiente es muy blando y flexible, sin embargo al calentarlo es frágil y quebradizo; por debajo de -18º C

se empieza a descomponer convirtiéndose en un polvo gris, este proceso se conoce como peste de estaño; al doblarse se oye un crujido denominado grito de estaño. Aleaciones: las más importantes son el [[Bronce]] (Cobre y Estaño) y las soldaduras blandas (plomo + estaño con proporciones de estaño entre el 25 % y el 90 %) Aplicaciones: sus aplicaciones más importantes son la fabricación de hojalata y para proteger el acero contra la oxidación.



Cobre (Cu):

Características: en la naturaleza se encuentra como cobre nativo, o formando minerales compuestos como la calcopirita, la calcosina, la malaquita y la cuprita; su densidad es de 8,9 kilogramos/dm³; su punto de fusión es de 1083 ºC, su resistencia de tracción es de 18 kilogramos/mm²; es dúctil, manejable y posee una alta conductividad eléctrica y térmica. Aleaciones: las más importantes son el bronce (cobre + estaño), latón que se compone de cobre y cinc. Aplicaciones: campanas, engranes, cables eléctricos, motores eléctricos, etc. 

Cobalto (Co)

Características: su densidad es de 8,6 kilogramos/dm³; su punto de fusión es de 1490 ºC; tiene propiedades análogas al níquel pero no es magnético. Aleaciones y aplicaciones: se emplea para endurecer aceros para herramienta (aceros rápidos) y como elemento para la fabricación de metales duros empleados para herramientas de corte. Metales no ferrosos ligeros: 

Titanio (Ti):

- Densidad: 4,45 kilogramos/dm3 - Punto de fusión: 1800 °C.° - Resistividad: 0,8 W•mm2/m

- Resistencia a la tracción: 100Kg/mm2 - Alargamiento: 5%



Aluminio (Al):

- Se obtiene de la bauxita - Densidad: 2,7 kilogramos/dm³ - Punto de fusión: 660 ºC - Muy ligero e inoxidable - Buen conductor de electricidad y del calor. Aleaciones y aplicaciones: Al +Mg: se emplea en la aeronáutica y automoción.

Metales no ferrosos ultraligeros: 

Magnesio (Mg):

- Se obtiene de la carlenita, dolomía y magnesita - Densidad: 1,74 kilogramos/dm³ - Punto de fusión: 650 ºC - En estado líquido y en polvo es muy inflamable; tiene un color blanco parecido al de la plata, es manejable y más resistente que el aluminio.

El magnesio es el tercer metal estructural más comúnmente utilizado, seguido del hierro y el aluminio. Se le ha llamado el metal más ligero de utilidad. Las principales aplicaciones del magnesio son, en orden: componente en aleaciones de aluminio para moldeado por inyección (aleado con zinc), para eliminar el azufre en la producción de hierro y acero, y la producción de titanio.

UNIDAD IV: MODIFICACION A LA ESTRUCTURA CRISTALINA. 4.1 ENDURECIMIENTO POR DEFORMACION. El endurecimiento por deformación (también llamado endurecimiento en frío o por acritud) es el endurecimiento de un material por una deformación plástica a nivel macroscópico que tiene el efecto de incrementar la densidad de dislocaciones del material. A medida que el material se satura con nuevas dislocaciones, se crea una resistencia a la formación de nuevas dislocaciones y a su movimiento. Esta resistencia a la formación y movimiento de las dislocaciones se manifiesta a nivel macroscópico como una resistencia a la deformación plástica. En cristales metálicos, el movimiento de las dislocaciones es lo que produce la deformación plástica (irreversible) a medida que se propagan por la estructura del cristal. A temperaturas normales cuando se deforma un material también se crean dislocaciones, en mayor número de las que se aniquilan, y provocan tensiones en el material, que impiden a otras dislocaciones el libre movimiento de estas. Esto lleva a un incremento en la resistencia del material y a la consecuente disminución en la ductilidad. Es indudable que ahora los contornos de grano ejercen una acción marcada sobre el deslizamiento, impidiendo que algunos planos se muevan. Como por otra parte se debe de mantener el contacto entre los límites de grano, puede ser necesaria la acción de más de un sistema de deslizamiento. Apareciendo como consecuencia nuevos sistemas de deslizamiento, y produciéndose una rotación de los granos en la dirección del esfuerzo, produciendo algunos efectos importantes e íntimamente ligados. 1. Los esfuerzos necesarios para la deformación son cada vez mayores. Esta es la razón del crecimiento de la curva tensión-alargamiento unitaria.

2. La distorsión en la red es cada vez mayor, el número de dislocaciones aumenta, pero su movimiento queda limitado por las dislocaciones existentes en otros planos cristalográficos. La rotación de los granos coloca otros que estaban peor orientados con respecto al esfuerzo aplicado, en posiciones con mayor posibilidad de deformación. Cada grano a medida que avanza la deformación y la rotación, se va alargando en la dirección del flujo. Al deformar el metal plásticamente cambiamos su comportamiento, pero también cambiamos su forma, este método por tanto, se utiliza no solo para cambiar las características del material, sino que desde el punto de vista de la tecnología mecánica es un proceso fundamental para la obtención de piezas. Estos procesos conocidos como de conformado plástico reciben muchos nombres según sea el proceso fundamental para la obtención de piezas. Estos procesos conocidos como de conformado plástico reciben muchos nombres según sea el proceso operativo.

En la figura se muestra un esquema de las principales técnicas de conformado: a) laminación b) Forja c) trefilado

g) plegado

d) extrusión e) embutido de chapas f) curvado o estirado de chapas

Además del cambio de forma el material presenta las siguientes características nuevas que afectan a su comportamiento:

Una mayor resistencia a una deformación posterior: Endurecimiento por deformación o acritud. Esto es debido a la resistencia al movimiento de las dislocaciones, producido por el aumento de estas que impiden su posterior movimiento bloqueándose entre ellas, o con partículas extrañas o límites de grano. La deformación de la red es una barrera al movimiento de las dislocaciones, el entrecruzamiento de planos de deslizamiento, incrementa la deformación posterior. Según esto una característica de la deformación plástica es que se necesita mayor esfuerzo para continuar deformándose, que el que se ha necesitado para iniciarse. Un estado de tensiones internas, al estar muchos átomos desplazados de sus posiciones de equilibrio. Existe un tercer efecto producido por el giro de los cristales buscando la orientación más favorable para el deslizamiento. Así mismo varía la forma de los cristales alargándose en la dirección de la deformación. En el material se ha originado una orientación preferente o textura. Mediante la textura el material ha perdido su isotropía macroscópica, presentando distintas características en una u otra dirección. En procesos como el trefilado (obtención de alambre) aparece una fuerte textura, los cristales se alargan en la dirección del alambre reorientándose.

En otros procesos la orientación es en planos, como en el laminado, el grado de textura depende de la cantidad de deformación, ésta se mide generalmente como la reducción de sección en tanto por ciento en la dirección transversal a la fuerza aplicada y se conoce como grado de deformación, y será: A 0− A f 100 A0

Las inclusiones, impurezas o partículas de segunda fase que se encuentran presentan en la estructura, también se deforman y alargan en la dirección de la deformación. Si las inclusiones o impurezas no son plásticas se romperán y colocarán a lo largo de los límites de los granos deformados. Las cavidades gaseosas se aplastan transformándose en grietas lo que disminuye la resistencia mecánica. Todo esto crea un efecto de fibra en el material aumentando su resistencia en la dirección de la misma. Debe señalarse también que los obstáculos existentes en la red como átomos extraños, límites de grano, soluciones sólidas, crean zonas de acumulación de dislocaciones y contribuyen al endurecimiento del material. Los elementos de aleación que están presentes como una nueva fase (carburos metálicos, por ejemplo) ejercen en particular una gran influencia aunque se encuentren en pequeña proporción, por constituir soluciones de discontinuidad para el deslizamiento y extender su acción de distorsión a las zonas de material próximas. 4.2 TRATAMIENTOS TÉRMICOS. Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas,

especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos. Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico. Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, residen en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman a los aceros, sin variar la composición química de los mismos. Esta propiedad debe tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química, se llama alotropía y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente, el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas (véase redes de Bravais), con una única composición química. El diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La α-ferrita, la ausentita y la δferrita son polimorfismos del hierro. En un elemento químico puro, esta propiedad se denomina alotropía. Por lo tanto, las diferentes estructuras de grano pueden modificarse, con lo cual se obtienen aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas propiedades varían de acuerdo con el tratamiento que se le dé al acero, dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de cómo se enfría el mismo. La forma que tendrá el grano y los micro constituyentes que compondrán el acero, sabiendo la composición química del mismo (esto es, porcentaje de carbono y de hierro (Fe3)) y la temperatura a la que se encuentra se puede observar en el diagrama hierro-carbono. A continuación y a modo de ejemplo, se adjunta una figura que muestra cómo varía el grano a medida que el acero se calienta primero y luego se enfría. Los micros constituyentes a los que antes se hizo referencia son, en este caso, la perlita, la ausentita y la ferrita.

En la figura que se adjunta a continuación se puede ver con mayor claridad cómo varía el grano del latón de acuerdo con la variación de temperatura en un tratamiento térmico. Esto será posible si se lleva a cabo el control del tratamiento térmico, para comprobar si el proceso cumple con todos los requisitos técnicos que se requieren en el control de calidad. Este control se realiza en todas las etapas de la producción, teniendo en cuenta el control de calidad de los materiales iniciales, el control de los procesos tecnológicos del tratamiento térmico y el control de la producción del taller de tratamiento térmico. Propiedades mecánicas del acero El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su utilización en la industria metalmecánica. Los otros principales elementos de composición son el cromo, el wolframio, el manganeso, el níquel, el vanadio, el cobalto, el molibdeno, el cobre, el azufre y el fósforo. A estos elementos químicos que forman parte del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o a la combinación de ellas, constituyentes. Los elementos constituyentes, según su porcentaje, ofrecen características específicas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etcétera. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho, depende tanto de la composición química de la aleación de los mismos como del tipo de tratamiento térmico. El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las

aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos. Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el del hierro-carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos. Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son: 

Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.



Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.



Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de autenticación (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.

UNIDAD V: MATERIALES NO METÁLICOS. 5.1 POLÌMEROS. Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples llamadas monómeros. Estos forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas. Los polímeros tienen elevadas masas moleculares, que pueden alcanzar incluso millones de UMAS. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales y el nailon, el polietileno y la baquelita de polímeros sintéticos. Los polímeros naturales son la base de algunos de los primeros materiales utilizados por el hombre: la madera y las fibras vegetales, el cuero, los tendones animales, la lana, la seda y la celulosa, etc. Se han empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia, aunque se tardó mucho en saber su composición y la forma de sintetizarlos artificialmente. La noción de macromolécula se presentó tardíamente en la historia de la química. Aunque presagiada por Wilhelm Eduard Weber, e incluso por Henri Braconnot a principios del siglo XIX, muchos investigadores las veían como agregados o micelas. El término «polímero» se utilizó por primera vez en 1866 por Marcellin Berthelot. Antes de saber gran cosa sobre ellos, comenzaron a aparecer a mediados del siglo XIX los primeros polímeros sintéticos obtenidos a partir de la modificación de los polímeros naturales con el fin de mejorar sus propiedades físicas para poder usarlos. En 1839, Charles Goodyear modificó el hule calentándolo con azufre, ya que era frágil a temperaturas bajas y pegajosas a altas temperaturas. El hule se convirtió en caucho vulcanizado, una sustancia resistente a un amplio margen de temperaturas. El nitrato de

celulosa se sintetizó accidentalmente en el año 1846 por el químico Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyat sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa. Otro acontecimiento que contribuyó al desarrollo continuo de los polímeros fue la modificación de la celulosa que permitió el surgimiento de las fibras sintéticas llamadas rayones. Posteriormente el químico belga Leo Hendrik Baekeland desarrolló en 1907 el primer polímero totalmente sintético, la baquelita, un material muy duradero que por provenir de materiales de bajo costo, como el fenol y el formaldehído, llegó a tener gran éxito durante cierto tiempo. Otros polímeros importantes se sintetizaron en los años siguientes, por ejemplo el poliestireno (PS) en 1911 o el policloruro de vinilo (PVC) en 1912. Sin embargo, con independencia de los avances en la aplicación industrial de los polímeros, no se tenía mucha información en cuanto a su estructura. En 1922, el químico alemán Hermann Staudinger comenzó a estudiar los polímeros y en 1926 expuso su hipótesis de que se trataba de largas cadenas de unidades pequeñas unidas por enlaces covalentes. Propuso las fórmulas estructurales del poliestireno y del polioximetileno, tal como se conocen actualmente, como cadenas moleculares gigantes formadas por la asociación mediante enlace covalente de ciertos grupos atómicos llamados "unidades estructurales". Este concepto se convirtió en "fundamento" de la química macromolecular solo a partir de 1930, cuando fue aceptado ampliamente y contribuyó al desarrollo de la química de los polímeros, tanto sintéticos como naturales. En 1953 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo. La idea de las macromoléculas fue apoyada y desarrollada años más tarde por Wallace Carothers, que trabajaba en la empresa DuPont desde 1928 y que estableció un gran número de nuevos polímeros: poliésteres, poliamidas, neopreno, etc. El desarrollo industrial posterior de la ciencia macromolecular se vio acelerado por la Segunda Guerra Mundial. Los Estados Unidos se vieron privados, cuando entraron en guerra, de su suministro de caucho

natural desde el sureste de Asia. Por ello pusieron en marcha un vasto programa de investigación para encontrar caucho sintético. En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Nata desarrollaron los catalizadores de Ziegler-Nata y obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963. Otro Premio Nobel de Química fue concedido por sus estudios de polímeros a Paul J. Flory en 1974. En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el desarrollo de estos polímeros), estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc. En química orgánica, la reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero. Clasificación de los polímeros según sus propiedades físicas Desde un punto de vista general se puede hablar de tres tipos de polímeros:  a) ELASTÓMEROS: Los elastómeros son aquellos polímeros que muestran un comportamiento elástico. El término, que proviene de polímero elástico, es a veces intercambiable con el término goma, que es más adecuado para referirse a vulcanizados. Cada uno de los monómeros que se unen entre sí para formar el polímero está normalmente compuesto de carbono, hidrógeno, oxígeno y/o silicio. Los elastómeros son polímeros amorfos que se encuentran sobre su temperatura de transición vítrea, de ahí esa

considerable capacidad de deformación. A temperatura ambiente las gomas son relativamente blandas y deformables. Se usan principalmente para cierres herméticos, adhesivos y partes flexibles. Comenzaron a utilizarse a finales del siglo XIX, dando lugar a aplicaciones hasta entonces imposibles (como los neumáticos de automóvil). 

b) TERMOPLÁSTICOS: Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar otros objetos, mientras que en el caso de los termoestables o termoduros, después de enfriarse la forma no cambia y arden. Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces (historial térmico), generalmente disminuyen estas propiedades. Los más usados son: el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), el polimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etileno (PET), el teflón (o politetrafluoretileno, PTFE) y el nylon (un tipo de poliamida). Se diferencian de los termoestables (baquelita, goma vulcanizada) en que éstos últimos no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearlos. Muchos de los termoplásticos conocidos pueden ser resultado de la suma de varios polímeros, como es el caso del vinilo, que es una mezcla de polietileno y polipropileno.

c) TERMOESTABLES: Los plásticos termoestables son polímeros infusibles e insolubles. La razón de tal comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. La estructura así formada toma el aspecto macroscópico de una única molécula gigantesca, cuya forma se fija permanentemente, debido a que la movilidad de las cadenas y los grados de libertad para rotación en los enlaces es prácticamente cero. Características: Los plásticos termoestables poseen algunas propiedades ventajosas respecto a los termoplásticos. Por ejemplo, mejor resistencia al impacto, a los solventes, a la premiación de gases y a las temperaturas extremas. Entre las desventajas se encuentran, generalmente, la dificultad de procesamiento, la necesidad del curado, el carácter quebradizo del material (frágil) y el no presentar reforzamiento al someterlo a tensión. Los termoestables que se presentan en resina, se puede reforzar en forma relativamente fácil con fibras, como las de fibras de vidrio, por ejemplo, formando así, los plásticos reforzados. Los termoplásticos también se pueden ocupar con esta técnica. Los elastómeros y termoplásticos están constituidos por moléculas que forman largas cadenas con poco entrecruzamiento entre sí. Cuando se calientan, se ablandan sin descomposición y pueden ser moldeados. Los termoestables se preparan generalmente a partir de sustancias semifluidas de peso molecular relativamente bajo, las cuales alcanzan, cuando se someten a procesos adecuados, un alto grado de entrecruzamiento molecular formando materiales duros, que funden con descomposición o no funden y son generalmente insolubles en los solventes más usuales.

5.2 CERAMICOS. Un material cerámico es un tipo de material inorgánico, no metálico, buen aislante, que, además, tiene la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia muy elevada. Asimismo, su módulo de Young (pendiente hasta el límite elástico que se forma en un ensayo de tracción) también elevado, además presentan un modo de rotura frágil. Todas estas propiedades, hacen que los materiales cerámicos sean imposibles de fundir y de mecanizar por medios tradicionales (fresado, torneado, brochado, etc.). Por esta razón, en las cerámicas realizamos un tratamiento de sinterización. Este proceso, por la naturaleza en la cual se crea, produce poros que pueden ser visibles a simple vista. Un ensayo a tracción, por los poros y un módulo de Young y una fragilidad elevados y al tener un enlace interatómico (iónico y/o covalente),1 es imposible de realizar. Existen materiales cerámicos cuya tensión mecánica en un ensayo de compresión puede llegar a ser superior a la tensión soportada por el acero. La razón, viene dada por la compresión de los poros/agujeros que se han creado en el material. Al comprimir estos poros, la fuerza por unidad de sección es mayor que antes del colapso de los poros.

CLASIFICACION:

No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir el cuarzo como la arena. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes: 

Arcilla cocida. De color rojizo debido al óxido de hierro de las arcillas que la componen. La temperatura de cocción es de entre 700 a 1000 °C. Si una vez cocida se recubre con óxido de estaño (similar a esmalte blanco), se denomina loza estannífera. Se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.



Loza italiana. Se fabrica con arcilla entre amarillenta y rojiza mezclada con arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de cocción varía entre 1050 a 1070 °C.



Loza inglesa. Fabricada de arcilla arenosa de la que se elimina mediante lavado el óxido de hierro y se le añade sílex (25-35 %), yeso, feldespato (bajando el punto de fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. La cocción se realiza en dos fases: 1. Cocido entre 1200 y 1300 °C. 2. Se extrae del horno y se cubre de esmalte. El resultado es análogo a las porcelanas, pero no es impermeable.



Refractarios. Se trata de arcillas cocidas porosas en cuyo interior hay unas proporciones grandes de óxido de aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1300 y los 1600 °C. El enfriamiento se debe realizar lenta y progresivamente para no producir agrietamientos ni tensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta 3000 °C. Las aplicaciones más usuales son:

Se los ha sometido a temperaturas bastante altas en las que se vitrifica completamente la arena de cuarzo. De esta manera se obtienen productos impermeables y más duros. Los más destacados: 

Gres cerámico común.- Se obtiene a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos 1300 °C. Es muy empleado en pavimentos.



Gres cerámico fino.- Obtenido a partir de arcillas refractarias (conteniendo óxidos metálicos) a las que se le añade un fundente (feldespato) con objeto de rebajar el punto de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1300 °C. Cuando está a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina. La sal reacciona con la arcilla y forma una fina capa de silico aluminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico.



Porcelana. Se obtiene a partir de una arcilla muy pura, denominada caolín, a la que se le añade fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Son elementos muy duros soliendo tener un espesor pequeño (de 2 a 4 mm), su color natural es blanco o translucido. Para que el producto se considere porcelana es necesario que sufra dos cocciones: una a una temperatura de entre 1000 y 1300 °C y otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1800 °C. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina, vajillas, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.). Según la temperatura se distinguen dos tipos: 1. “Porcelanas blandas”. Cocidas a unos 1000 °C, se sacan se les aplica esmalte y se vuelven a introducir en el horno a una temperatura de 1250 °C o más.

2. “Porcelanas duras”. Se cuecen a 1000º C, a continuación se sacan, se esmaltan, y se reintroducen en el horno a unos 1400 °C o más. Si se decoran se realiza esta operación y luego se vuelven a introducir en el horno a unos 800 °C. 

Materiales refractarios.- La norma europea DIN 51060/ISO/R 836, considera resistente al calor aquel material que se reblandece a una temperatura inferior de 1500°C; y refractario, aquel material que se reblandece con un mínimo de temperatura de 1500°C y alta refractariedad para aquel material que se reblandece a una temperatura mínima de 1800°C.

Y en general un material refractario es aquel que tiene una aplicación a temperatura por arriba de los 600 °C. Los materiales cerámicos son incandescentes si se le aplican 30W.

UNIDAD VI: CORROSION Y DETERIORO DE MATERIALES 6.1 TIPOS DE CORROSION

Clasificación de la corrosión: La corrosión ha sido clasificada de muchas maneras.  Corrosión en baja temperatura y corrosión en alta temperatura.  Corrosión directa (u oxidación) y corrosión electroquímica

Otra clasificación es:  Corrosión húmeda y Corrosión seca.

 La corrosión húmeda Ocurre cuando un líquido está presente. Esta generalmente comprende soluciones acuosas o electrólitos. Un ejemplo común es la corrosión del acero por agua.  La corrosión seca Ocurre en la ausencia de una fase líquida o por encima del punto de rocío del ambiente. Vapores y gases son generalmente los corroyentes. La corrosión seca está muy a menudo asociada con altas temperaturas. Un ejemplo es el ataque de los aceros en calderas. FORMAS DE LA CORROSIÓN La corrosión se clasifica de acuerdo a la forma en la cual esta se manifiesta, esta clasificación se basa en la apariencia del metal corroído. Se han determinado ocho formas de corrosión (aunque todas ellas están más o menos interrelacionadas).  Corrosión uniforme, o ataque general.  Corrosión galvánica, o corrosión de dos metales.  Corrosión en grieta (crevice).  Corrosión por picaduras.  Corrosión intergranular.  Disolución selectiva, o parcial.

 Corrosión-erosión.  Corrosión por esfuerzos.

 Corrosión uniforme El ataque uniforme es la forma más común de corrosión. Esta se caracteriza normalmente por una reacción química o electroquímica que procede uniformemente sobre toda la superficie expuesta o sobre un área muy grande. El metal se adelgaza y eventualmente falla. Por ejemplo un pedazo de acero o zinc inmerso en ácido sulfúrico diluido se disolverá normalmente a una velocidad uniforme sobre toda la superficie. Una lámina de hierro mostrará el mismo grado de oxidación sobre la superficie exterior de un techo. Esta forma de corrosión sin embargo, no es de gran preocupación, ya que la vida útil del equipo puede ser estimada con gran seguridad de manera comparativa con una prueba simple. El ataque uniforme puede ser previsto o reducido mediante:  Materiales apropiados, incluyendo recubrimientos.  Inhibidores  Protección catódica.  Corrosión galvánica Generalmente existe una diferencia de potencial entre dos metales disímiles, cuando estos se encuentran inmersos en una solución corrosiva o conductiva. Si estos metales se ponen en contacto ésta diferencia de potencial produce un flujo de electrones entre ellos. A causa de las corrientes eléctricas y metales disímiles en cuestión, esta forma de corrosión es conocida como galvánica, o de dos metales. Es corrosión electroquímica, pero se restringirá el término galvánico o efectos de metales disímiles para propósitos de claridad. El metal menos resistente se vuelve anódico y el más resistente se

vuelve catódico. El cátodo o metal catódico se corroe muy poco o nada en este tipo de acoplamientos. La fuerza motriz para la corriente y la corrosión es el potencial desarrollado entre los dos metales. La batería de celda seca es un buen ejemplo al respecto. El electrodo de carbón actúa como metal noble o resistente a la corrosión (el cátodo) y el cinc como el ánodo (el cual se corroe). La pasta húmeda entre los electrodos es el ambiente conductor (y corrosivo) que conduce la corriente.

Comportamiento típico de acero y cinc en ambientes acuosos.

Generalmente ambos acero y cinc se corroen por sí solos, pero cuando se unen, el cinc se corroe y el acero se protege. En casos excepcionales, tales como algunas aguas domesticas a temperaturas por encima de 82 °C, el efecto es reversible y el acero se vuelve anódico. Aparentemente los productos de corrosión sobre el cinc, en este caso, lo hacen actuar como una superficie noble hacia el acero. Efecto de distancia. Los efectos galvánicos son mayores cerca de las uniones, con ataque decreciente con el incremento de la distancia de ese punto. -Efecto de área Una relación desfavorable de áreas consiste en un cátodo enorme y un ánodo pequeño. A mayor densidad de corriente en un área anódica, mayor la velocidad de corrosión. La figura muestra dos ejemplos del efecto de áreas. Las muestras son placas de cobre y acero remachadas con remaches de cobre, ambas expuestas en el océano durante 15 meses. A la izquierda son placas de acero con remaches de cobre; a la derecha, placas de cobre con remaches de acero. El cobre es el material más noble, o más resistente al agua de mar. Las placas de acero a la izquierda son más corroídas, pero todavía prevalece una fuerte unión. La muestra de la derecha tiene una relación desfavorable de área, y los remaches de acero están completamente corroídos.

 Corrosión en grietas (cravice) Este tipo de corrosión localizada ocurre frecuentemente dentro de grietas o huecos y otras áreas de metal cubiertas expuestas a corrosivos. Este tipo de ataque está asociado con pequeños volúmenes de solución estancada causada por hoyos, superficies con sellos, uniones traslapadas, depósitos en superficies, y grietas debajo de cabezas de tornillos y remaches. -Factores ambientales. Algunos ejemplos de depósitos que pueden producir este tipo de corrosión son arena, ensuciamiento, productos de corrosión, y otros sólidos. El depósito actúa como un escudo y crea una condición de estancamiento bajo este. El depósito puede además ser un producto de corrosión permeable.

El contacto entre un metal y una superficie no metálica pueden causar este tipo de corrosión, como en el caso de un sello. La figura muestra un ejemplo de corrosión por grietas en la interface sello-acero inoxidable. El interior del tubo está despreciablemente corroído. Particularmente los aceros inoxidables son susceptibles de ataque por grietas. Para favorecer un sitio de corrosión, el hueco o grieta debe ser lo suficientemente ancho para permitir la entrada de líquido pero lo suficientemente estrecho para mantener una zona de estancamiento.

El término celda de concentración de corrosión ha sido usado para determinar este tipo de ataque. Estudios más recientes han mostrado que aunque existan diferencias de iones metálicos y concentración de oxígeno durante la corrosión en hueco, estas no son las causas básicas. Para ilustrar el mecanismo básico de corrosión por gritas, consideramos una sección de placa remachada de un metal M (hierro o acero) sumergida en agua de mar aereada (pH 7) como se muestra en la figura. La reacción total comprende la disolución del metal M y la reducción de oxígeno a iones hidroxilo. Por lo tanto:

Inicialmente, estas reacciones ocurren uniformemente sobre toda la superficie, incluyendo el interior del hueco. La conservación de carga se mantiene en ambos (metal y solución). Cada electrón producido durante la formación de un ion metálico es consumido inmediatamente por la reacción de reducción de oxígeno. Además, un ion hidroxilo es producido por cada ion metálico en la solución.

Después de un intervalo corto, el oxígeno dentro del hueco es disminuido por la convección restringida, de tal manera que la reducción de oxígeno cesa en esta área. Esto, no causa ningún cambio en el

comportamiento de corrosión. Ya que el área dentro de un hueco es muy pequeña comparada con el área externa, la velocidad total de reducción de oxígeno se mantiene casi sin cambio. Por lo tanto, la velocidad de corrosión dentro y sin el hueco permanece igual.

Después de que el oxígeno se agota, no ocurre mayor reducción de oxígeno, sin embargo la disolución de metal M continúa como se muestra en la figura. Esto tiende a producir un exceso de carga positiva en la solución (M+), el cual es necesariamente balanceado por la migración de iones cloruro dentro del hueco:

La ecuación muestra que una solución acuosa de un cloruro metálico se disocia en un hidróxido insoluble y un ácido libre. Estos iones de cloruro e hidrógeno están presentes en el hueco como resultado de la migración e hidrólisis y consecuentemente la velocidad de disolución de M se incrementa como se indica en la figura. Este incremento en la disolución incrementa la migración, y el resultado es un proceso rápidamente acelerado, o auto catalítico.

Como la corrosión se incrementa dentro del hueco, la velocidad de reducción de oxígeno en las superficies adyacentes también se incrementa, como se muestra en la figura. Esto protege catódicamente las superficies externas. Por lo tanto durante el proceso de corrosión el ataque es localizado dentro de las áreas protegidas, mientras que el resto de la superficie sufre poco o ningún daño. Este ataque ocurre en muchos medios, generalmente es más intenso en aquellos conteniendo cloruros. Existe un tiempo de incubación asociado con el ataque en hueco. Sin embargo, una vez comenzado, este continúa a una velocidad creciente. Los metales o aleaciones que su resistencia a la corrosión depende de películas de óxidos o capas pasivas son susceptibles a corrosión en huecos. Estas películas son destruidas por las altas concentraciones de cloruros e hidrógeno.

 Corrosión intergranular Los metales y aleaciones son sólidos cristalinos. Esto significa que los átomos de un metal están ordenados en un arreglo regular y repetible. Los tres arreglos cristalinos más comunes de los metales son: El hierro y el acero tienen una estructura cúbica centrada en el cuerpo, los aceros austeníticos inoxidables son cúbico centrado en las caras, y el magnesio posee una estructura de retícula hexagonal compacta. Las propiedades metálicas difieren de aquellos otros sólidos cristalinos tales como cerámicos y sales químicas. Los metales son dúctiles (pueden ser deformados plásticamente sin fracturarse) y son buenos conductores del calor y la electricidad. Estas propiedades resultan de la unión no direccional de los metales; esto significa que, cada átomo está unido a muchos de sus vecinos. De aquí, que las estructuras del cristal son simples y compactas. Cuando un metal solidifica, los átomos, que están aleatoriamente distribuidos en el estado líquido, se ordenan por sí solos en un arreglo cristalino. Este arreglo comienza generalmente en muchos puntos en el líquido, y cuando estos bloques de cristales o granos se tocan, existe un mal emparejamiento en sus límites. Cuando el metal ha solidificado y enfriado, habrá numerosas regiones de mal emparejamiento entre cada grano. Estas regiones son llamadas límites de grano. La figura muestra esto utilizando una representación bidimensional del límite de grano.

 Corrosión-erosión La corrosión-erosión es la aceleración o incremento en la velocidad de deterioro ó ataque de un metal a causa del movimiento relativo entre un fluido corrosivo y la superficie del metal. Generalmente el movimiento es bastante rápido, y efectos de desgaste mecánico o abrasión están involucrados. El metal es removido de la superficie como iones disueltos, o forma productos de corrosión sólidos que son desplazados mecánicamente de la superficie del metal. La corrosión-erosión se caracteriza en apariencia por canales, hondonadas, ondas, hoyos redondeados, y valles que generalmente exhiben un patrón direccional. La figura superior muestra una apariencia ondeada típica de una falla por corrosión-erosión. La figura muestra una ejemplificación de corrosión-erosión de un tubo de intercambiador de calor que maneja agua.

 Corrosión bajo esfuerzos La corrosión influenciada por esfuerzos mecánicos ó más comúnmente conocida como Stress-Corrosión Cracking (SCC) se refiere al agrietamiento de los materiales causado por la presencia simultánea de esfuerzos de tensión y un medio corrosivo específico. Durante la corrosión bajo esfuerzos, el metal o aleación prácticamente no es atacado sobre la mayoría de la superficie, mientras que grietas finas progresan a través de este. El fenómeno de agrietamiento tiene consecuencia seria ya que este ocurre dentro del rango de esfuerzos típicos de diseño. Las variables importantes que afectan la corrosión bajo esfuerzos son:

 Temperatura.  Composición de la solución.  Composición del metal.  Esfuerzo  Estructura del metal

6.2 PROTECCION CONTRA LA CORROSION En la selección de aleaciones, existen varias combinaciones naturales metal-corrosivo. Estas combinaciones de metal y corrosivo representan generalmente la cantidad máxima de resistencia a la corrosión por la menor cantidad de dinero. Algunas de estas combinaciones naturales se listan a continuación: Aceros inoxidables- ácido nítrico. Níquel y aleaciones e níquel- sosa cáustica. Monel - ácido fluorhídrico. Hastelloys (Clorimets) - ácido clorhídrico caliente. Plomo - ácido sulfúrico diluido. Aluminio - exposición atmosférica no manchable. Estaño - agua destilada. Titanio - soluciones oxidantes fuertes calientes. Tantalio - resistencia última.

Acero - ácido sulfúrico concentrado.  Para servicio en ácido nítrico, los aceros inoxidables son considerados primero, ya que estos tienen una excelente resistencia a este medio bajo un amplio rango de condiciones de exposición.  El estaño ó recubrimientos de estaño son casi siempre elegidos como contenedores ó material de tubería para agua destilada muy pura.  El tantalio es resistente a la mayoría de los ácidos en todas las concentraciones y temperaturas y es usado generalmente donde se requiere corrosión mínima, tales como implantes en el cuerpo humano. Una característica importante acerca del tantalio es que posee casi exactamente la misma resistencia a la corrosión del vidrio. Ambos vidrio y tantalio son resistentes a prácticamente todos los medios excepto ácido fluorhídrico y soluciones cáusticas. Por esta razón, los fabricantes de equipo revestido con vidrio usa tapones de tantalio para sellar los defectos ya que este material asemeja la resistencia del vidrio. Existen algunas reglas generales, que pueden ser aplicadas para la resistencia de metales y aleaciones.  Para un ambiente reductor o no oxidante tal como ácido libres de aire y soluciones acuosas, níquel, cobre y sus aleaciones son empleadas frecuentemente.  Para condiciones oxidantes, aleaciones conteniendo cromo son usuales.  Para condiciones extremadamente muy oxidantes, el titanio y sus aleaciones han mostrado tener una resistencia superior.

No-metálicos.

Esta categoría involucra construcción integral ó sólidos no-metálicos (principalmente auto soportable) y además placas de revestimientos ó cubiertas de espesor sustancial. Las cinco clases generales de nometálico son:  Hules, naturales y sintéticos.  Plásticos.  Cerámicos.  Carbón y grafito.  Madera. Los hules y plásticos (comparados con los metales y aleaciones), son más débiles, más suaves, más resistentes a los iones cloruro y ácido clorhídrico, menos resistentes a ácido sulfúrico concentrado y ácidos oxidantes tales como nítrico, menos resistentes a solventes, y tienen relativamente bajas limitaciones de temperatura (de 76 a 93C a lo mucho). Los cerámicos poseen excelente resistencia a la corrosión y a altas temperaturas, con la principales desventajas de ser frágiles (más baja resistencia a la tensión). Los carbones muestran buena resistencia a la corrosión, conductividad eléctrica y térmica, pero son frágiles. La madera es atacada por ambientes agresivos.

Recubrimientos anticorrosivos

Recubrimientos metálicos y otros inorgánicos. Recubrimientos relativamente delgados de materiales metálicos e inorgánicos pueden proveer una barrera satisfactoria entre el metal y su ambiente. La función principal de tales recubrimientos es proveer una barrera efectiva. Los recubrimientos metálicos son aplicados por: -Electrodepositación -Termorrociado -Revestido -Baños calientes Deposición en fase vapor. Los inorgánicos son aplicados ó formados por: - Rocío. - Difusión. -Conversión química. El rociado generalmente va seguido por horneado ó flameado a temperaturas elevadas. Los recubrimientos metálicos generalmente exhiben algo de formabilidad, mientras que los inorgánicos son frágiles. En ambos casos debe ser provista una barrera completa. La porosidad y otros defectos pueden originar ataque localizado acelerado en el metal base por efectos de los dos metales.

MEDIDAS DE PROTECCIÓN Preparación de la superficie

Es la etapa crucial en la protección del hierro. Sin una adecuada preparación no pueden esperarse resultados satisfactorios de resistencia frente a la corrosión. Por tanto es importante establecer una calidad promedio de pretratamiento en particular en trabajos de relevancia. Para ello nos podemos basar en una norma sueca STANDARD SIS que relaciona el grado de corrosión de las superficies con el grado de limpieza de las mismas. Distingue 4 grupos: 1.-Superficie con capa de laminación intacta y prácticamente sin corrosión. 2.- Superficie con principios de corrosión y donde la capa de laminación comienza a desprenderse. 3. -Superficie donde las capas de laminación han sido eliminadas por la corrosión o puede eliminarse por raspado. No se observan cavidades. 4.- Superficie donde la capa ha sido eliminada por la corrosión y se han formado cavidades a gran escala. Para las condiciones establecidas se analizan dos tipos de preparación de la superficie.  Rascado y cepillado normal.  Arenado seco. Para ambas operaciones las superficies se limpiarán para quitar aceites, grasas, etc, y las capas gruesas de óxidos se retirarán con cincel.

Rascado y cepillado normal

Se consideran dos clases:  St 2 -Cepillado minuciosos.  St 3 -Cepillado muy minucioso. Arenado seco Se consideran 4 clases:    

Sa 1 – Arenado ligero. Sa 2 – Arenado minucioso. Sa 21/2- Arenado muy minucioso. Sa 3- Arenado a metal blanco. Otra clasificación de tratamientos superficiales para eliminar los contaminantes y el óxido los podemos dividir en: Métodos químicos: se emplean desengrasantes y detergentes para eliminar la grasitud. El óxido es eliminado con soluciones ácidas conocidas como desoxidantes, debiéndose retirar el exceso de los mismos previo al pintado. Otro método muy eficaz e integral es fosfatizado. Métodos físicos: eliminar la grasitud y contaminantes mediante desengrasantes o trapeo con solvente. Para eliminar el óxido se pueden aplicar varios métodos que indicaremos en orden creciente de eficacia: * * * * * * *

lijado. cepillado manual. cepillado mecánico. granallado. picareteado. arenado húmedo. arenado seco.

Recursos contra la corrosión 1- Interrupción del circuito electroquímico.  Mediante la eliminación del contacto entre los dos metales que forman el par.  Eliminando el oxígeno disuelto en el electrolito.  Usar metales cuyo potencial electródico sea muy semejante.  Mediante catodización, es decir, cambiar las condiciones de polaridad del circuito. 2- Pasivado. Se logra mediante la transformación superficial del metal, formando una capa de óxido o sal del metal base. Esta capa debe ser impermeable para evitar la penetración del electrolito. Algunos de éstos métodos se conocen con el nombre de pavonado y anodizado. 3- Recubrimientos metálicos. Estos se aplican ampliamente en la industria y hace falta distinguir dos tipos de protección: la catódica y la anódica. - Protección catódica: El metal de recubrimiento tiene un potencial electródico mayor que el del metal base. Para asegurar una buena producción se necesita que el recubrimiento sea contínuo y no poroso. Como recubrimientos catódicos del hierro o el acero se emplean el estaño, plomo, cobre y níquel. - Protección anódica: El metal de recubrimiento posee un potencial electródico menor que el del metal base. El recubrimiento protege el metal de un modo electróquico, al formarse el par galvánico el metal de recubrimiento. - Procedimientos de ejecución:

Galvanizado: la pieza del metal base que actúa como cátodo se suspende en un baño electrolítico de solución acuosa de la sal del metal a precipitar. Las propiedades protectoras de éste procedimiento son muy eficientes y su tecnología muy simple. Difusión: Para atribuir a la capa superficial del metal gran resistencia a la formación de óxidos, dureza y resistencia al desgaste se aplica la saturación de la capa superficial con distintos metales (aluminio, cromo, silicio). El tratamiento termoquímico se denomina también recubrimiento por cementación. Pulverización: Consiste en que la superficie del metal, previamente limpiada, se pulveriza con metal fundido con ayuda de aire comprimido (pulverizador). Este recubrimiento resulta poroso y por ésta razón disminuye la calidad con respecto al galvanizado. Los materiales de recubrimiento son de zinc, cadmio y sus aleaciones. Plaqueado: consiste en la formación, sobre el metal a proteger de una capa de metal que crea una película fuerte. El hierro se plaquea con cobre y acero inoxidable. 4- Recubrimientos no metálicos. Es el tipo de producción más difundido en el cual la superficie del metal es tratada mediante pinturas. Su tecnología es simple y muy accesible teniendo como desventaja el cuarteo de la capa protectora dejando pasar la humedad. La protección se verifica de acuerdo a los siguientes mecanismos:  Efecto barrera. La película protectora tiene muy baja difusibilidad del agua y del oxígeno.  Protección galvánica: Pigmentos que actúan como ánodos de sacrificio.  Protección química: Pigmentos que se vinculan químicamente al hierro.  Mixta: Es una combinación de las anteriores. 6.3 OTROS TIPOS DE DETERIORO DE LOS MATERIALES.

Degradación Microbiológica y Polímeros Biodegradables El ataque por una gran variedad de insectos y microbios es una de las formas de corrosión de los polímeros de bajo peso molecular (tal como, polietileno, polipropileno y poliestireno), mientras que, los de alto peso molecular, los polímeros cristalinos y las resinas termofijas son relativamente inmunes al ataque. Por ejemplo los poliésteres, poliuretanos, los polímeros celulósicos y el PVC plastificado, son particularmente vulnerables al ataque microbiano. Estos polímeros pueden sufrir, bajo ciertas condiciones, cisión de cadenas, generando moléculas de bajo peso molecular por radiación, ataque químico o bioquímico, hasta que estén lo suficientemente pequeños para ser comido por los microbios.

Por otro lado, el ser humano ha tomado ventaja del ataque microbiano

produciendo polímeros biodegradables que ayudan a evitar la contaminación ambiental. Para esto es necesario que haya una conversión completa del biopolímero a dióxido de carbono, agua, sales inorgánicas y otros subproductos (moléculas pequeñas) producida por las bacterias al digerir los materiales poliméricos. Por ejemplo, los polímeros celulósicos son fácilmente cisionados produciendo moléculas de bajo peso molecular y son por consiguiente biodegradables. Otro ejemplo son los copolímeros de polietileno y almidón, en donde la porción del copolímero que se biodegrada es el almidón. El ataque por una gran variedad de animales y microbios es una de las formas de corrosión de los polímeros de bajo peso molecular (tal como, polietileno, polipropileno y poliestireno), mientras que, los de alto peso molecular, los polímeros cristalinos y las resinas termofijas son relativamente inmunes al ataque. Por otro lado, el ser humano ha tomado ventaja del ataque microbial produciendo polímeros biodegradables Por ejemplo los poliésteres, poliuretanos, los polímeros celulósicos y el PVC plastificado, son particularmente vulnerables al ataque microbiano.

Estos polímeros pueden sufrir, bajo ciertas condiciones, cisión de cadenas, generando moléculas de bajo peso molecular por radiación, ataque químico o bioquímico, hasta que estén lo suficientemente pequeños para ser comido por los microbios.