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Ejercicios de Metalurgia: Composición, Templabilidad y Envejecimiento de Aceros, Lecture notes of Metallurgy

Una serie de ejercicios relacionados con la metalurgia de los aceros, explorando la composición, la templabilidad y el envejecimiento de estos materiales. Se abordan conceptos como la formación de compuestos en los aceros, la influencia de elementos aleantes en la estabilidad de las fases, la templabilidad y la dureza, la prueba de templabilidad de jominy, el envejecimiento natural y artificial, la descomposición de soluciones sólidas sobresaturadas, las zonas gp, las curvas de envejecimiento, los precipitados coherentes e incoherentes, y las estructuras de descomposición en aleaciones al-4% cu. Además, se explora la extracción del óxido de aluminio del mineral de bauxita y la obtención de aluminio metálico.

Typology: Lecture notes

2023/2024

Uploaded on 10/25/2024

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1) ¿Qué compuestos forma el aluminio en los aceros?
El aluminio en los aceros forma compuestos como la ferrita y la cementita, sin la
formación de carburos. Además, los elementos aleantes que se disuelven solo en
la ferrita y en la cementita sin la formación de carburos ejercen un efecto
cuantitativo en los procesos de transformación.
2) mencione dos elementos que estabilizan la austenita en los aceros.
El cromo (Cr) y el níquel (Ni) son dos elementos que estabilizan la austenita en los
aceros.
3) Mencione cuatro elementos que estabilizan la ferrita en los aceros.
El molibdeno (Mo), el cromo (Cr), el quel (Ni) y el silicio (Si) son cuatro
elementos que estabilizan la ferrita en los aceros.
4) ¿Qué elementos elevan la temperatura eutectoide del diagrama de fases
FeFe3C?
El cromo (Cr), el molibdeno (Mo), el manganeso (Mn) y el wolframio (W) son
elementos que elevan la temperatura eutectoide del diagrama de fases Fe-Fe3C.
5) Defina la templabilidad de un acero. Defina la dureza de un acero.
La templabilidad de un acero se refiere a su capacidad para endurecerse en
profundidad después de un tratamiento térmico, como el temple. Por otro lado, la
dureza de un acero es una medida de su resistencia a la deformación plástica, es
decir, a su capacidad para resistir la penetración, la abrasión, el rayado, entre
otros.
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  1. ¿Qué compuestos forma el aluminio en los aceros? El aluminio en los aceros forma compuestos como la ferrita y la cementita, sin la formación de carburos. Además, los elementos aleantes que se disuelven solo en la ferrita y en la cementita sin la formación de carburos ejercen un efecto cuantitativo en los procesos de transformación.
  2. mencione dos elementos que estabilizan la austenita en los aceros. El cromo (Cr) y el níquel (Ni) son dos elementos que estabilizan la austenita en los aceros.
  3. Mencione cuatro elementos que estabilizan la ferrita en los aceros. El molibdeno (Mo), el cromo (Cr), el níquel (Ni) y el silicio (Si) son cuatro elementos que estabilizan la ferrita en los aceros.
  4. ¿Qué elementos elevan la temperatura eutectoide del diagrama de fases FeFe3C? El cromo (Cr), el molibdeno (Mo), el manganeso (Mn) y el wolframio (W) son elementos que elevan la temperatura eutectoide del diagrama de fases Fe-Fe3C.
  5. Defina la templabilidad de un acero. Defina la dureza de un acero. La templabilidad de un acero se refiere a su capacidad para endurecerse en profundidad después de un tratamiento térmico, como el temple. Por otro lado, la dureza de un acero es una medida de su resistencia a la deformación plástica, es decir, a su capacidad para resistir la penetración, la abrasión, el rayado, entre otros.
  1. Describa la prueba de templabilidad de Jominy. La prueba de templabilidad de Jominy es un método para evaluar la templabilidad de un acero. Consiste en calentar un extremo de una probeta cilíndrica de acero hasta que esté completamente austenizada y luego enfriar rápidamente el extremo calentado rociándolo con agua. Después de enfriar, se mide la dureza a lo largo de la longitud de la probeta, lo que proporciona información sobre la capacidad del acero para endurecerse en profundidad.
  2. Explique de qué manera se obtienen los datos para trazar la curva de templabilidad de Jominy y cómo se construye dicha curva. Los datos para trazar la curva de templabilidad de Jominy se obtienen midiendo la dureza a lo largo de la longitud de la probeta Jominy después de enfriarla rápidamente rociándola con agua. La probeta se coloca verticalmente en un dispositivo de enfriamiento y se rocía con agua en un extremo, lo que produce un gradiente de enfriamiento a lo largo de la longitud de la probeta. Luego, se realizan mediciones de dureza en intervalos regulares a lo largo de la probeta. La curva de templabilidad de Jominy se construye trazando un gráfico que muestra la dureza en función de la distancia desde el extremo enfriado. Esta curva proporciona información sobre la capacidad del acero para endurecerse en profundidad.
  3. ¿Cuál es la utilidad industrial de las curvas de templabilidad de Jominy Estas curvas proporcionan información crucial sobre la capacidad de un acero para endurecerse en profundidad después del temple, lo que es fundamental para determinar su idoneidad para aplicaciones que requieren alta dureza en la

aleación, lo que lleva a la formación de precipitados para reducir la energía libre del sistema.

  1. ¿Cuál es el primer producto de descomposición de una aleación templable por precipitación en el estado de solución sólida sobresaturada, después de ser envejecida a baja temperatura? El primer producto de descomposición suele ser la formación de precipitados de tamaño nanométrico. Estos precipitados pueden ser de naturaleza intermetálica o de compuestos de aleación, y su formación contribuye a la mejora de las propiedades mecánicas del material, como la resistencia y la dureza.
  2. ¿Qué son las zonas GP? Las zonas GP "zonas de transformación gamma-prima", son regiones en aleaciones de níquel y cobalto que contienen precipitados de la fase gamma-prima (γ'). Estos precipitados son de naturaleza intermetálica y se forman durante el envejecimiento a alta temperatura de las aleaciones de níquel y cobalto.
  3. ¿Por qué el precipitado de equilibrio no se forma directamente a partir de la solución sólida sobresaturada de una aleación templable por precipitación si la temperatura de envejecimiento es baja? ¿Cómo se puede formar el precipitado de equilibrio a partir de la solución sólida sobresaturada? El precipitado de equilibrio no se forma directamente a partir de la solución sólida debido a la limitada movilidad de los átomos en la red cristalina a temperaturas más bajas. La formación del precipitado de equilibrio a partir de la solución sólida sobresaturada a baja temperatura requiere un período de tiempo más prolongado debido a la difusión lenta de los átomos necesaria para la nucleación y el crecimiento de los precipitados.
  1. ¿Qué es una curva de envejecimiento para una aleación templable por precipitación? Esta curva es un gráfico que muestra la evolución de las propiedades de la aleación en función del tiempo y la temperatura durante el proceso de envejecimiento. Esta curva representa cómo cambian las propiedades mecánicas y térmicas de la aleación a medida que se somete a diferentes condiciones de envejecimiento.
  2. ¿Qué tipos de precipitados se desarrollan en una aleación considerablemente poco envejecida a bajas temperaturas? ¿Qué tipos se desarrollan cuando está excesivamente envejecida? En esta aleación, es común que se desarrollen precipitados de tamaño nanométrico, como la fase gamma-prima (γ'). Estos precipitados suelen ser finos y dispersos, lo que contribuye al endurecimiento de la aleación. Cuando una aleación está excesivamente envejecida, es probable que se desarrollen precipitados de mayor tamaño y aglomeración, lo que puede afectar negativamente las propiedades mecánicas de la aleación.
  3. ¿Cuál es la diferencia entre un precipitado coherente y uno incoherente? Un precipitado coherente es aquel que mantiene una coincidencia cristalina con la matriz de la aleación, lo que significa que comparte la misma estructura cristalina y orientación cristalográfica. Un precipitado incoherente es aquel que no mantiene una coincidencia cristalina con la matriz de la aleación, lo que resulta en la generación de tensiones y distorsiones en la red cristalina circundante.

Buena conductividad térmica y eléctrica: El aluminio es un buen conductor de calor y electricidad. Maleabilidad y facilidad de conformado: El aluminio es maleable y se puede conformar en una variedad de formas. Reciclabilidad: El aluminio es altamente reciclable.

  1. ¿Cómo se extrae el óxido de aluminio del mineral de bauxita? ¿Cómo se extrae aluminio del óxido de aluminio puro? El óxido de aluminio se extrae del mineral de bauxita mediante un proceso llamado el proceso Bayer. En este proceso, la bauxita se tritura y se trata con hidróxido de sodio en autoclaves a alta presión y temperatura. Esto disuelve el óxido de aluminio, dejando atrás otros componentes no deseados. Luego, el óxido de aluminio disuelto se precipita y se purifica para obtener alúmina, que es el óxido de aluminio puro. Una vez que se obtiene la alúmina, el aluminio se extrae mediante el proceso Hall- Héroult. En este proceso, la alúmina se disuelve en criolita fundida y se somete a electrólisis. La electrólisis separa el aluminio del oxígeno, lo que resulta en la obtención de aluminio metálico. Este aluminio metálico se utiliza para fabricar una amplia gama de productos, desde componentes de aviones hasta envases de alimentos.