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Resumen Actualizado
Resumen Actualizado
Resumen Actualizado
Calmado Efervescente
Mayor calidad (porque tiene menos O) Menos calidad (porque tiene más O)
Mayor contenido de C Menor contenido de C
Se puede alear No se puede alear
Buenas propiedad mecánicas Bajas propiedades mecánicas
Mayor costo (por desoxidación) Menor costo (no se desoxida)
Mayor rechupe Menos rechupe (sopladura compensa)
Mayor peso especifico Las sopladuras se van a deformar
plásticamente con esfuerzo de compresión
Tiene más Silicio (+0.3%) Muy bajo % de Silicio
No tiene distribución homogénea: el C
aparece muy segregado
Transmisión Potencia Chaperio en general
Gasta menos energía para deformar
Quedan muchas inclusiones
Elementos Aleantes
Atributo: si favorece fabricación de Austenita o Ferrita.
1) Elementos Alfágenos: aumentan la zona de ferrita a expensas de disminuir la de austenita.
Sube la temperatura eutectoide. Cr, Mo, W. Son BCC.
2) Elementos Gammágenos: aumenta la zona de Austenita a expensas de disminuir la de
Ferrita. Baja la temperatura eutectoide. Ni, Mn, Al, Cu. Son FCC.
Elementos particulares:
1. Manganeso:
• Es gammágeno
• Estructura cristalina FCC
• Tiende a formar austenita
• Es muy barato y accesible
• Aumenta mucho la templabilidad, dureza y resistencia mecánica
• Sube el límite elástico sin disminuir alargamiento
• Se usa mucho en amortiguación y aceros para elásticos
• Neutraliza el efecto nefasto del azufre formando sulfuro de manganeso (funde
a 1400°C). Sino agrego Mn, se forma SFe que forma un eutéctico que funde a
780°C, generando fragilidad en caliente
2. Cromo
• Estructura cristalina BCC
• Es alfágeno
• Es el más popular y multifacético
• Aumenta la dureza, resistencia mecánica, templabilidad, resistencia a la
corrosión, resistencia en caliente, resistencia al desgaste (por carburos)
• Es un endurecedor muy importante y es un fuerte formador de carburos
• Con más de 12% es acero inoxidable
3. Níquel:
• Estructura cristalina FCC
• Es muy gammágeno (con más de 7% hay 100% austenita a T° amb)
• Aumenta la RC, la resistencia al impacto (afina el grano), la resistencia en
caliente
• Potencia el efecto del cromo de RC
4. Molibdeno:
• Es alfágeno
• Estructura cristalina BCC
• Fortísimo formador de carburos (gran efecto endurecedor)
• Aumento altísimo de la templabilidad
• Para aceros de herramienta de alta calidad
5. Cobre:
• Es gammágeno. Estructura FCC
• Mejora la RC
• Lo que no se disuelve queda como bolitas de Cu en el borde de grano
• Queda casi puro, es insoluble
6. Plomo:
• Es insoluble y forma pelotitas de plomo que se depositan en el BG
aumentando la fragilidad
• Bajo punto de fusión a 390°C
• Se usa para facilitar el mecanizado, gracias a la fragilidad que otorgan las
pelotitas de plomo
• Genera ablandamiento
7. Azufre:
• Fragilizar al acero para facilitar el mecanizado
8. Fósforo:
• Aumenta la fragilidad de cualquier aleación ferrosa.
• En fundiciones de hierro se agrega a propósito porque aumenta la colabilidad,
que es la capacidad del líquido para llenar un molde de forma muy compleja.
Porque el fosforo forma con el hierro un eutéctico llamado esteadita que tiene
un bajo punto de fusión (780°C)
9. Silicio:
• Aumenta la resistencia a altas temperaturas
• Junto con el Mn, sirve para aceros elásticos, aceros ballesta
• En aceros de uso eléctricos, aumenta la resistividad con un 2% Si
• Es desoxidante
10. Vanadio:
• Fenomenal formador de carburos, los más duros que hay.
• Afinador de grano
• Aumenta la resistencia al desgaste, la resistencia en caliente, la resistencia al
impacto.
• Para aceros de herramienta de cierta calidad
11. Titanio:
• Formador de carburos
• Se lo utiliza en aceros inoxidables para que forme carburo de titanio y no
carburo de cromo que es lo que genera corrosión intergranular al precipitar
• Se usa para estabilizar, evitando la corrosión intergranular
12. Wolframio:
• Es alfágeno
• Estructura cristalina BCC
• Presente entre 10-15% en aceros rápidos
• Forma carburo de wolframio, que es un gran endurecedor
• Genera fragilidad
• Punto de fusión alto
• Alta resistencia al desgaste por la formación de carburos
13. Cobalto:
• Baja la templabilidad
• Los aceros súper rápidos lo tienen presente entre 5-10%
• Aumenta mucho la resistencia en caliente
• El filo, al trabajar a alta velocidad genera mucho calor, pero como tiene tanta
resistencia en caliente, el filo no se pierde
14. Aluminio:
• Su función clásica es en los aceros para nitruración
• Fuerte desoxidante. Cuando se usa como tal, produce un efecto beneficioso:
afina el grano. Cuando termina de desoxidar, queda alúmina: más germen,
más núcleo, más grano
1. Niobio:
• 0,01%
• Sube mucho el límite elástico
• Fenomenal generador de carburos
• Evita que se forme carburos de cromo
2. Boro:
• Aumenta violentamente la templabilidad
• 0,008%
3. Selenio y Teluro:
• 0,01% c/u
• Se utiliza en aceros inoxidables para favorecer el mecanizado
Definición de herramienta
Dispositivo de tipo mecánico que tiene como objetivo dar forma a la pieza.
Hay aceros que se usan específicamente para herramientas. Estos tienen ciertas condiciones
• Aceros de alto carbono (alta dureza, alta RM, alta resistencia al desgaste)
• Tienden a ser frágiles, baja resistencia al impacto. La solución a esto es el Acero
Hadfield (12%Mn, 100% austenita a T°Amb, aumenta las propiedades mecánicas con el
trabajo)
• Los de calidad tienen todos Wolframio
• Todos son templables
Se clasifican en:
1. Aceros rápidos:
• Alto carbono
• Aceros que trabajan extrayendo viruta
• Conservan filo a elevadas temperaturas (Conservan dureza y RM en altas
temperaturas)
• Tienen gran cantidad de carburo
• El W es el clásico aleante (10-15%)
• HSS (High Speed Steel)
• Temperatura de trabajo 650°C
2. Aceros súper rápidos:
• SHSS (Súper Sigh Speed Steel)
• Tienen 5% de cobalto o más
• Potenciado los efectos de aceros rápidos
• Muy caros
3. Aceros indeformables:
• Durante el temple los cambios dimensionales son muy pequeños
• Tienen una altísima templabilidad, toma temple a una Venf baja
• Hay 3 grupos:
i. Con 3% de Mn. templable en aceite, menor calidad, más barato
ii. Con 5% de Cr, templable al aire, baja velocidad crítica, el más
indeformable
iii. Con 12% de Cr, templable al aire y aceite, los más caros, forma
muchos carburos, mejores propiedades mecánicas, es inoxidable.
4. Aceros para trabajo en caliente:
• Propiedad fundamental: altísima resistencia a la fatiga térmica, soportar ciclos
de enfriamiento y calentamiento sin agrietarse.
• Aplicaciones:
i. Sirve para fabricar matrices de todo tipo.
ii. Para inyectar a presión materiales Fe y NFe.
iii. Para estampas (matrices de conformación plástica)
iv. Troqueles: matriz de forja para acero aleado.
• Características:
i. T° de herramienta mayor a 200-250 °C. Todo acero superior a esta T°
es trabajado en caliente.
ii. Alta dureza, tenacidad y resistencia mecánica. Tiene que conservar
dichas propiedades a altas temperaturas. Elevada resistencia al
impacto y desgaste.
iii. Altísima templabilidad porque no puedo admitir que tenga una minina
grieta, por eso la velocidad de enfriamiento debe ser baja para que
haya menos tensiones.
iv. Caso especial: matriz inyección de plástico: el acero debe tener una
excelente terminación superficial.
Tratamientos termoquímicos
• Consiste en un ciclo de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento a diferentes
velocidades, tiempo de mantenimiento y temperaturas, donde además se incorporan
a la superficie de la pieza desde la atmósfera donde se produce el tratamiento,
sustancias y/o elementos que provocan un fuerte endurecimiento de la capa
superficial de la pieza, incrementando su RD, pero como la capa formada tiene un
espesor muy pequeño, el núcleo de la pieza puede conservarse dúctil, con lo cual la
pieza conserva RI
• Básicamente tienen como objetivo el endurecimiento superficial de la pieza
conservando en el resto de la masa alta RI y ductilidad en el núcleo para soportar el
impacto. Y obtener una pieza muy resistente al desgaste.
• Característica para todo tipo de tratamiento termoquímico: en todos los trat el
elemento se incorpora en un estado naciente, se logra cuando el elemento que uso
proviene de una disociación. Es este estado hay máxima reactividad.
• Se clasifican en:
a) Finales: Aquellos que cuando termina, no hay ningún tratamiento posterior
b) No finales: Necesitan de un tratamiento posterior para ir a servicio
Nitruración:
Cianuración o carbonitruración:
• Es un tratamiento no final, luego hay que hacer temple y revenido. Este último entre
170-200°C
• Es en medio líquido, baño sales fundidas. Sales cianuro de sodio, tienen carbono y
nitrógeno. El nitrógeno forma nitruro de hierro y el C carburo de hierro
• El agente activo fundamental es el cianuro de sodio.
• Hardness final entre 40-62 HRc
• Se hace entre 760-870°C
• Tarda entre 30-60min
• A mayor T y t; mayor será el espesor (siempre menor a medio mm)
• Ventaja: No es muy caro, no es difícil de controlar, es corto.
• Desventaja: Distorsiona, no es para matriz de precisión
• Aplicaciones: en aceros comunes al C, aceros de media y baja aleación, fundiciones
maleables.
Cementación:
Sulfinización:
• Es un tratamiento final
• Es muy barato
• Entre 1 y 3 horas
• 0,3 mm máx. profundidad
• En estado líquido en baño de sales fundidas 570°C aproximadamente
• Se incorpora carbono, nitrógeno y azufre
• El azufre penetra en forma de aguja, lo cual traba el deslizamiento de planos y avance
de dislocaciones
• En aceros aleados y sin alear, fundiciones, no ferrosos como latones
• Cuando termina la sulfinización, hay que enfriar con agua a 80°C para quitar sales
• Uso en: máquinas hidráulicas, automotores, cigüeñales, árbol de levas, camisas de
cilindro
Difusión
Consiste en el viaje de partículas (átomos, iones, moléculas) de una sustancia a través de otra,
o a través de sí mismo (auto difusión). Este proceso tiende a igualar las concentraciones. A
mayor temperatura, mayor será la difusión. Los 4 mecanismos de difusión son:
1. Por vacancias: El salto genera vacancia. Los sistemas buscan el estado de menor
energía libre
4. A través del borde de grano: muy difícil porque es una zona de mucho desorden
Leyes de Fick
1. La cantidad de masa que pasa de un lado del área al otro va a ser proporcional a:
a. El tiempo que transcurra
b. El gradiente de concentración
c. El área
d. La temperatura, a mayor T, mayor será la cantidad de masa, mayor capacidad
de transporte
e. Coeficiente de difusión (es función de la temperatura, y los elementos)
2. Habla del decaimiento de la velocidad de difusión. A medida que pasa el tiempo se van
igualando las concentraciones, el gradiente es menor y bajan las fuerzas impulsoras
Aceros inoxidables
Su característica es que tienen una alta RC. El azufre atenta contra estos aceros. La “Condición
de inoxibilidad” dice que el acero debe tener como mínimo un 12% de Cr porque el proceso de
autopasivación lo requiere para formar la capa superficial protectora de óxido de cromo, que es
dura, adherente, poco porosa y resistente químicamente.
En la industria hay 5 tipos de aceros inoxidables: los ferríticos, los austeníticos, los martensíticos,
los endurecibles por precipitación y los supermartensíticos.
• Ferríticos:
o Máximo 0,2%C, entre 12 y 30% de Cr y no tiene níquel
o Los de menor RM
o Intermedia RC
o No son endurecibles por tratamiento térmico, porque no hay martensita.
o Gran capacidad de conformación plástica en frio
o Uso en chapas, tubos de estructuras simples, gastronomía
o Cuanto menos carbono mejor, porque hay un fenómeno que consiste en que
el cromo tiende a formar carburos, y el problema es que con muy poco
carbono anulo mucho cromo, y en el estado químico de carburo de cromo, no
aporta resistencia a la corrosión, y puede dejar de ser acero inoxidable. Este
fenómeno genera una corrosión particular llamada intercristalina, porque se
concentra en el borde de grano. El BG queda desprotegido. Cuando ocurre se
dice que el acero está sensibilizado. O sea que se produce sensibilización
cuando se corroe el BG. Para evitar que esto suceda puedo buscar un aleante
que tenga más afinidad con el carbono para que quede el cromo libre (como el
Nb, aunque es caro, o el Titanio) o bajar el C al mínimo posible (a menor C,
más caro). Cuando se busca evitar la sensibilización se dice que el acero está
estabilizado.
• Martensíticos:
o Contenido de C: 0,15%<C<1,1%
o Contenido de Cr: 12%<Cr<17%
o No tiene níquel
o Los de menor RC
o Los de mayor RM (muy duro y frágil)
o Admiten temple, puedo obtener martensita
o Al ser muy duros por su contenido de carbono, no admiten conformación
plástica
o Uso: instrumentos de cirugía, engranajes, cuchillas, bombas de agua
• Austeníticos:
o Los más estabilizados
o Contenido de C: mínimo posible (los más caros tienen un máximo de 0,03%C)
o Contenido de Cr < 25%
o Contenido de Ni > 7% (asegura 100% de austenita)
o Los de mayor RC
o Intermedia RM
o No admite temple, no aparece martensita, no se transforma la austenita
o Se enfrían en agua (enfriamiento rápido) para que no precipiten carburos
o Uso: dado su altísima RC, en la industria química, utensilios de cocina para la
alta exigencia
Anodizado
Sobre-oxidación del aluminio, se hace por vía electrolítica y su objetivo es darle mayor espesor
a la capa de alúmina. Se aprovecha que estamos en una cuba electrolítica y se agregan aditivos
que dan como resultado una mejora en el aspecto.
La alúmina es muy dura, y tiene un punto de fusión altísimo. Hall-Heroult, dijeron que había
que romper la unión y lo lograron disolviendo la alúmina con la criolita (es un floruro doble de
sodio y aluminio). Se formó una solución liquida que tiene cationes de aluminio A+++, que
tiene bajo punto de fusión (800°C), y aplicándole un proceso de electrólisis, obtengo aluminio.
• 1xxx: Es aquella que tiene un mínimo de 99% de Al y como máximo una sumatoria de
Fe y Si menor o igual al 1%. Es el aluminio no aleado. Es el uso más general y más
barato.
• 2xxx: El principal aleante es el Cu. Es de los más duros y se usa en transporte. La RC y
soldabilidad son muy malas, se forman muchas fases, porque se agregan elementos de
aleación secundarios. Se usa la serie 5xxx como tratamiento protector de esta.
• 3xxx: El principal aleante es Mn. Lo que hace es disolverse en el Al, forma una solución
solida α, generando un efecto endurecedor porque distorsiona la estructura, aunque
es bajo. Se logra 10kgf/mm2 de resistencia a la tracción. Se usa para chaperío general
• 4xxx: El principal aleante es Si. Con 13% de Si forma con el aluminio un eutéctico,
otorgándole una excelente colabilidad y presenta muy pocos defectos de
solidificación. Y la aleación Aluminio-Silicio forma parte de la familia de los Silumines
• 5xxx: El principal aleante es Mg. Tiene una altísima RC, especialmente en atmósfera
marina, y muy buena terminación superficial. Se usa en arte. Tienen una RM y dureza
superior a la serie 3xxx. El efecto unitario endurecedor del Mg es superior al del Mn. Y
además puedo agregar más Mg que Mn
• 6xxx: El principal aleante es (Si+Mg). El intermetálico que se forma es Mg2Si. Tienen
mejores propiedades mecánicas, usos generales.
• 7xxx: El principal aleante es Zn. Es la que mejores propiedades mecánicas tiene, se usa
en aeronavegación, es muy cara. Son muy poco soldables. Es la que peor RC tiene.
Tiene muchos aleantes.
• 8xxx: Series especiales, Li, Cr, Be. Son las más modernas
• 9xxx: no habilitada
• F: bruto de colada
• O: Recocido
• H: Endurecido por conf. Plástica en frío
• T: Endurecido por tratamiento térmico
Un aluminio medio duro quiere decir que tiene un grado de conformación plástico del 50% de
la acritud
Tmáx
100%Al
2. Enfriamiento violento: se hace en agua. Se lo llama temple invertido porque en lugar
de endurecer ablanda. No le doy tiempo al intermetálico a precipitar. A T°Amb retengo
ssα (metaestable).
3. Envejecimiento(reprecipitación): precipitación finamente dividido y distribuido del
intermetálico. Obteniendo las óptimas combinaciones de fragilidad, dureza y RM.
Envejecimiento
No se puede hacer inmediatamente luego de enfriar en agua, debe haber un intervalo de
tiempo llamado período de incubación. Puede producirse de dos maneras
En casos extremos, cuando para endurecer además de tratar térmicamente tenga que
deformar plásticamente en frio, la deformación plástica en frio la voy a hacer durante el
periodo de incubación. Si la hago antes de la solubilización, el efecto endurecedor lo pierdo
porque recristaliza. Si lo hago después queda tan duro que lo más probable si lo quiero
deformar lo voy a agrietar
Soluciones:
El cobre calidad común no es apto para uso eléctrico. Si quiero para este fin, debo hacerle un
refinado electrolítico. El horno ISASMELT, es un horno chileno polifuncional que hace todo el
proceso intermedio en un paso. Logra cobre más eficazmente.
Cu++
Sol.condcutora
Gases Planta de
H2SO4 Salen
Escoria gases
Fe
|
Cu Calidad comercial Afino al fuego Cu Blister
común (Ley 99,9%) Horno de Afino (98%)
*Reverberación
*Rayos calóricos
*Sulfuros Cu,Fe
*Mucha superficie, baja altura
BM
Bronce
Es un excelente material ingenieril por su muy buena conducción térmica y eléctrica, por sus
buenas propiedades mecánicas y muy buena resistencia a la corrosión.
Es un material metálico de la familia de los no ferrosos, consistente en una aleación de base
Cu cuyo principal aleante es el estaño (Sn).
Bronces ordinarios/comunes son aquellos que contienen como aleante solamente al Sn. Y
bronces especiales son los que además de Sn contienen uno o más aleantes.
Comúnmente y de manera errónea se suele designar también como bronces a una serie de
aleaciones de base Cu que no contienen Sn. Por ejemplo, una aleación base Cu con Al como
único aleante debe designarse como cuproaluminio, cuando se lo llama vulgar y erróneamente
Bronce al aluminio. Un bronce al aluminio es en realidad una aleación de base cobre con el Sn
como principal aleante y con el Al como aleante secundario.
Análogamente ocurre con los mal llamados “Bronces al manganeso y/o al silicio” que no son
bronces sino contienen Sn.
Los bronces comunes se dividen en dos grandes familias (hasta 15% son monofásicos):
La T° de 300 grados la tomamos como T°Amb. Por encima de 16% de Sn, salvo alguna
excepción, no vamos a encontrar ningún bronce industrial, ya que por encima de eso el
alargamiento es ínfimo, y a pesar de que la dureza sube mucho la resistencia mecánica se
desploma porque se forma un intermetálico fase delta, una fase extremadamente dura, aporta
dureza, pero no aporta resistencia mecánica.
La excepción es el bronce para campanas, por un tema de sonoridad tienen 20-25% Sn. En la
realidad, los bronces no son estrictamente monofásicos, siempre aparece algo de fase
delta/épsilon.
Usos generales
• Arte
• Grifería
• Bijouterie
• Herraje
• Cerraduras y llaves
• Contactores
• Antiguamente en intercambiadores de calor
• Industria naval
Bronces aleados
• Bronces al plomo: se agrega este elemento con dos objetivos. El primero aumentar la
facilidad de mecanizado, porque el plomo es insoluble en la matriz generando bolitas
en la matriz dándole fragilidad, y la herramienta avanza con mayor facilidad. Y el
segundo y más importante es hacer aleaciones de antifricción, es decir, una aleación
que minimiza el desgaste y la pérdida de energía mecánica.
Aleaciones Cu-Berilio
No es un bronce. Aleaciones base Cu que tienen hasta 2% Be. Ventaja es que permite alcanzar
valores de resistencia mecánica elevadísimos para una aleación no ferrosa de hasta 142
Kgf/mm2, por una combinación de conformación plástica en frio y tratamiento térmico de
endurecimiento. El endurecimiento es porque se forman un montón de intermetálicos.
Además tiene otra ventaja fundamental que el acero no tiene, son pirofóbicas, es decir que no
producen chispa. Es fundamental si trabajo en una atmósfera inflamable. Se usa en diafragmas,
resortes, herramientas.
Latones
Definición: son materiales metálicos de la familia de los no ferrosos consistentes en una
aleación base Cu que tiene al Zinc (Zn) como principal aleante. Cuando el único aleante es el Zn
tenemos los Latones Comunes o Latones Ordinarios. Cuando además del Zn hay otros aleantes
estamos en presencia de Latones especiales o Latones Aleados (los principales aleantes del
latón aleado son el Pb, Sn, Mn, Al, Ni
Condición para ser considerado latón: La aleación debe contener como mínimo 3% de Zn.
Ventaja sobre el bronce: Tiene dos grandes ventajas. La primera es que el costo mucho menor
porque el Zn es más barato que el Sn, y además porque la metalurgia del bronce es mucho más
complicada. La segunda es que tiene gran capacidad de conformación plástica, especialmente
en frío.
Desventaja frente al bronce: Menores propiedades mecánicas y RC que el bronce.
Selección entre bronce y latón: En igualdad de condiciones, siempre voy a tratar primero con
un latón. Si el latón no cubre las necesidades, recién ahí voy al bronce, ya que el bronce es un
material superior, más difícil de elaborar y más caro.
Usos: Los mismos que el bronce.
Clasificación de latones
• Monofásicos: Hasta 30% de Zn, fase alfa. A medida que incremento el contenido Zn,
aumenta la dureza y RM, sino que también va a subir la capacidad de conformación
plástica.
• Bifásicos: Por encima de 30% de Zn. Sube dureza y RM, pero baja la capacidad de
conformación plástica.
o SAE70-30 (70%Cu-30%Zn): El más consumido en tonelaje y uno de los mas
baratos.
o Metal Munts: 40% de Zn, vamos a encontrar alfa y beta (α+β). Tiene una
elevada RM, buena resistencia al desgaste y aceptable RC. Se recomienda
deformación plástica en caliente. No se recomienda deformación plástica en
frio porque corremos riesgos de graves agrietamientos. Se utiliza en piezas de
maquinaria.
Colores
Los latones de bajo Zn tienen un color rojizo. A medida que aumenta el contenido de Zn se va a
tornando anaranjado, y posteriormente amarillo (15%). Pero cuando empieza a aparecer la fase
β (30%) los latones se ponen blancos.
Polímeros
Entramos al mundo de las macromoléculas. Los polímeros son cadenas de monómeros (unidad
química repetitiva que forma la cadena). El enlace químico que predomina en los polímeros es
el covalente donde no hay electrones libres, por ende, son malos conductores. También al ser
un enlace de baja energía, sus propiedades mecánicas son bajas. Su punto de fusión es bajo,
necesito poca energía para romper la unión. Las cadenas están muy separadas entre sí, por ende,
sus propiedades ópticas son altas, en su estado natural son transparentes. Su cristalinidad no
existe o es muy baja, estructura predominantemente amorfa.
Hay que tener en cuenta la T°fusión, las propiedades físico-mecánicas y la RC. Por ejemplo en
engranajes de baje potencia.
Clasificación
• Por su origen:
o Naturales: La lana, el algodón, la seda natural, cabello humano
o Artificiales: Los plásticos. Vemos 3 tipos, los termoplásticos, los
termofraguantes/termorígidos, plásticos elastómeros (familia de los cauchos)
• De acuerdo con los que sucede en la fabricación: el atributo es si me sobra o no algo
o Cuando yo fabrico un polímero de adición, formo monómeros para formar la
cadena y no sobra nada.
o En los de condensación luego de formar los polímeros, me va a sobrar un
subproducto, generalmente es agua.
En los Termoplásticos los átomos de los monómeros están unidos por enlace covalente, los
monómeros se unen entre si también por enlace covalente, pero entre cadena y cadena se
vinculan través de unión Van Der Waals. En cambio, en los termofraguantes todos los enlaces
son covalentes, es una sola molécula gigantesca. Los termofraguantes son mucho más duros y
resistentes.porque.forman.un.solo.reticulado.
Las uniones covalentes se denominan uniones primarias y las uniones de Van Der Waals se
denominan.uniones.secundarias.
Los termoplásticos pueden ser de condensación o adición. Los termofraguantes o termorígidos
son todos de condensación.
Temperaturas
La temperatura en la cual se rompen todas las uniones covalentes y el polímero deja de existir
se la llama temperatura de despolimerización (en la práctica la usaremos como sinónimo a la
T° de fusión, aunque esta no exista). La temperatura de trabajo se encuentra en el orden de un
poco más de la mitad de la mal llamada temperatura de fusión, es a la cual tengo que llevar al
polímero para poder darle forma. Los ingenieros químicos inventaron la temperatura de
transición vítrea, que es una T° que la podemos considerar para los polímeros parecida a la T°
de trabajo.
Reciclabilidad
Los termoplásticos son reciclables, y los termofraguantes no son reciclables. La causa de que
los primeros lo son, es que entre cadena y cadena hay una unión de baja energía, y si a este lo
caliento (un poco por encima de la T° de trabajo) puedo romper la unión entre cadena y cadena
y estas pueden fluir con facilidad, pero no altere al polímero en si porque la esencia de este es
la.macromolécula.
Los termorígidos no lo son porque todas las uniones son covalentes, entonces si caliento voy a
romper las uniones de los monómeros dentro de la cadena, lo despolimerizo.
Corrosión
La corrosión consiste en el ataque químico por parte de uno o más agentes del medio en la pieza
de manera continua, sistemática y permanente hasta que consume toda la masa. Este medio
corrosivo ataca cuando tiene una afinidad química con el átomo mayor a la que tiene este último
con sus compañeros del polímero, entonces rompe la unión que tiene con el polímero y se va a
combinarse con el agente de corrosión.
Radiación UV
Es una radiación de alta frecuencia y alta energía. Con el tiempo, la acción prolongada de esta
rompe las uniones covalentes, o sea, despolimeriza (las mangueras de jardín, que se dejan sin
enrollar al sol y pierden su flexibilidad, se hace frágil).
La industria de fabricación de plástico se llama industria química. Porque son la presión, los
catalizadores, energía, T° y derivados del petróleo se fabrican los plásticos
Una nueva forma clasificar a los polímeros.
Para que un elemento forme un polímero necesitas como mínimo valencia 3, por eso el C es
ideal porque tiene valencia 4. Con la molécula de etileno no puedo fabricar un polímero, a
ninguno le sobra valencia para unirse con otra. Tengo que romper la unión doble, y así se
forma una valencia de un lado y del otro, y de esta manera puedo hacer a la macromolécula.
Hidrocarburos
Las familias de los hidrocarburos contienen solamente H y C. Las familias son:
Lineales
o Etano (n=2)
o Propano (n=3)
o Butano (n=4)
▪ Propeno (n=3)
▪ Buteno (n=4)
▪ Propino (n=3)
▪ Butino (n=4)
Cíclicos
El primer átomo de la cadena termina uniéndose con el último
Alcoholes
Todos los alcoholes terminan en “ol”. Tienen al menos un oxidrilo. Le quito un H y agrego OH.
o Etanol (C2H5OH)
Radical
Te das cuenta cuando en algún lado sobran valencias, hay carga positiva o negativa. Las
funciones químicas no son sustancias, son radicales, son sinónimos. Sirven para intervenir en la
reacción parar generar sustancias. Ejemplo de radical es el ion nitrato (N𝑂3− ).
A partir de un alcano puedo obtener una función química. Si al benceno le saco un H, se
convierte en fenil, pasa a ser un radical. Si al metano le quito un H se forma un metil.
Cuando en alguna fórmula aparece este radical unido, significa que es un radical orgánico. La
función amina el N funciona con valencia 3.
−𝑁𝐻2 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑎 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑎 ; = 𝑁𝐻2 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑎
Aldehído
Aplicaciones
Su principal uso es el embalaje, como termo contraíble, como descartable (tubito adentro de las
lapiceras, cubierto descartable), como vaina de conductor de baja potencia.
Polipropileno(PP)
Tiene mejores propiedades mecánicas por el aumento del peso molecular,
y porque la resistencia que va a oponer la estructura es mayor por el
crecimiento lateral de la molécula, fomento un impedimento al
deslizamiento. A pesar del aumento del peso molecular, la densidad va a
bajar porque el volumen aumenta más que el peso, por el espacio
aumentado entre las cadenas. No tiene muy buena RC.
Densidad δ =0,90; Temperatura fusión=175-177°C; Resistencia a la
tracción=31 a 41 MPa; Alargamiento δ %=600 a 100%.
Aplicaciones
Poliestireno(PS)
Es un buen material de aislación térmica y acústica, porque las cadenas están
muy separadas y las masas están muy concentradas. Una particularidad es que
se usa como materia prima para formar otros polímeros. El aumento fenomenal
del peso molecular sumado al crecimiento lateral que provoca separación de las
cadenas resulta en un aumento de las propiedades mecánicas, del punto de
fusión y de la densidad. Es un material muy rígido, casi no tiene alargamiento.
Densidad δ =1,4 a 1,5; Temperatura fusión=200-243°C; Resistencia a la
tracción=36 a 52 MPa; Alargamiento δ %=1,2 a 2,5%
Aplicaciones
Vinilos
De la familia de vinilos el que vamos a ver es el policloruro de vinilo, conocido como PVC.
Fluorcarbonos
Poli-tetra-flúor-etileno (PTFE) – Teflón
En la cadena etilénica sustituimos los 4 H por 4 F. El factor determinante es
la presencia del F y sus características. El F es terriblemente corrosivo, tiene
un nivel de electronegatividad altísimo que forma compuestos ultra
estables, tiene una tendencia a combinarse que es fenomenal, va a romper
cualquier tipo de unión que ya exista. El teflón tiene una buena RC. Tiene un
grado de cristalinidad/linealidad importante, las macromoléculas son
bastante parejas y la estructura es bastante compacta. Es opaco y no deja pasar la luz.
Densidad δ =2,2; Temperatura fusión=327°C (muy alto como consecuencia de la fuerte energía
de las uniones entre el F y el C); Resistencia a la tracción=17 a 35 MPa; Alargamiento δ %=400 a
200%
Aplicaciones
Poli-tetra-cloro-flúor-etileno (PTCFE)
Es menos costoso que el teflón, y tiene menor calidad a medida que se
reemplaza el F por Cl.
Poli-Metil-Metacrilato (PMMA) - Acrílico
Como termina en “ato” es una sal de polietileno. El crecimiento lateral para
arriba y para abajo, hace que las macromoléculas estén muy separadas,
por lo tanto, las propiedades ópticas son fenomenales. El aumento de su
peso molecular y el crecimiento lateral genera un violento aumento de sus
propiedades mecánicas. Su alargamiento es bajo por la gran resistencia al
deslizamiento, por el crecimiento lateral. Densidad δ =1,1-1,2;
Temperatura fusión=160°C; Resistencia a la tracción=48 a 76 MPa;
Alargamiento δ %=10 a 2%
Aplicaciones
Acrilonitrilo(AN)
Para hacer el monómero quitamos un H y lo reemplazamos con un
C, y a ese C lo vínculo con una unión triple a un N. Su característica
fundamental es la flexibilidad y la estabilidad de la unión, por la
unión triple. Es un polímero muy lineal, y se trabaja como fibra.
Buenas propiedades mecánicas.
Ventaja fibra sintética sobre la natural (poliéster, nailon): El costo es muy reducido, no se
plancha, no se apelmaza, no es higroscópico.
Aplicaciones
Aplicaciones
Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno.(ABS)
Es una mejora del SAN en algunos aspectos. El butadieno es una goma artificial. Se agrega
butadieno para apaciguar el efecto de fragilidad del estireno. A más butadieno, aumenta el
alargamiento, la RI, y baja RT.
Aplicaciones
Resistencia al
impacto (Joule/cm2)
375-640 215-375 105-320
Método: IZOD
(PET)
Los aros bencénicos dan rigidez, y el etileno compensa con flexibilidad.
Aplicaciones PET
• Botella de gaseosa
• Alfombra de bajo costo
• Indumentaria como polar
• Bombas de autos
• Conectores
• Impulsores para hélices.
Aplicaciones:
• Bolígrafos
• Cierres de cremallera
• Componentes de sistema de combustible.
Poliamidas - Nylon
Proviene de la reacción de las funciones amina y un ácido orgánico. Todo lo que tiene la
función poliamida es un nylon. La amina es aportada por la hexametilendiamina. El ácido
adípico es el portante del ácido orgánico.
En la Argentina se produce un “Nylon 6”.El original es el 6/6, contiene 6 átomos de C y es
cuando el ácido es adípico. Su δ=1,13-1,15gr/cm3, su RT=76Mpa, su δ%=100-50%, su T°F=250-
225°C
Aplicaciones
Aplicaciones
Fibras Aromáticas
Dentro del grupo de poliamidas, aparecen estos
materiales en los que a las funciones amida y
acido orgánico se incorporan aros bencénicos:
Kevlar
Los productos más conocidos se conocen como Kevlar. Se usa como refuerzo de una base
como entretejido. Son anillos bencénicos intercambiados con la función poliamida. Todo esto
resulta en propiedades mecánicas espectaculares. El problema de este es que es muy caro
fabricarlo y procesarlo. Se usa como entretejido por la anisotropía. Su δ=1,44gr/cm3, su
RT=2760-3760Mpa, su δ%=4,4%
Aplicaciones
• En veleros de competición
• En chalecos antibalas
• Las garrochas
• Palos de golf de calidad
• Aeronautica y Aeroespacial
Resina fenólica
En la primera etapa tengo fenol y formaldehido por separado, reaccionan y dan el polímero.
Luego en la segunda etapa este polímero (fenolformaldehido) se hace reaccionar nuevamente
con el formaldehido formando el reticulado (Alta dureza, rigidez y resistencia, además es muy
buen aislante eléctrico). Al fenolformaldehido se lo conoce como “Bakelita”. Su δ=1,35-
1.45gr/cm3, RT=34-62Mpa, T°F=150-175°C
Aplicaciones
Resinas amínicas
En ambos se hace reaccionar dos componentes y luego se lo hace reaccionar con el
formaldehido. El formaldehido se libera de los H y no del O. Ambas tienen una gran ventaja de
elaboración porque tienen la particularidad de que son solubles en agua.
Poliéster termofraguante
Las uniones entre cadenas son covalentes. La reacción es entre un alcohol (portante oxidrilo) y
una función ácida (portante de la función ácido orgánico). El portante no es el ácido tereftálico
sino el ácido maleico, este no está saturado. La primera etapa es el etilenglicol + ácido maleico.
En la segunda etapa tengo que hacer el reticulado, el secreto es la unión doble del ácido maleico.
Lo que se agrega es estireno (2da etapa b carpeta), este se polimeriza y la unión doble se abre
y puedo formar la cadena.
Aplicaciones:
Aplicaciones PRFV
Su δ=1,7-2,1gr/cm3, RT=56-138Mpa, T°max de uso=150-177°C
Resinas Epoxi
Es el mejor adhesivo. La función epoxi la gran ventaja que tiene es que es un adhesivo
extraordinario porque trabaja como función doble. Puede desarrollar otro tipo de unión
abriendo la unión del O, y se liberan valencias (la de el mismo y la del C). Una pintura epoxi es
un soporte de pintura con la resina epoxi. Se usa como sustituto de la galvanoplastia.
Tienen lo que se llama un “Tiempo de fraguado”, es el tiempo que tardan las cadenas en
entrecruzarse. Se puede regular con un activante.
Ventajas
• No solo une polímeros, sino que también presenta una gran adhesión en superficies
metálicas
• Es muy estable térmicamente
• Tiene una excelente RC
• Excelente terminación superficial
• Reemplaza soldaduras en ciertas ocasiones
Elastómero
Tienen una gran capacidad de deformación, y además cuando la tensión desaparece vuelven a
sus dimensiones originales. Esta capacidad de recuperación elástica se debe a la distribución
geométrica de las uniones (Ángulos entre partículas 103/107°) y que tiene una muy baja T° de
transición vítrea (-48°C). Hay dos tipos
• Naturales: El caucho natural se fabrica con latex, sale de la savia del Hevea Brasiliensis
más formol. Así no se puede aprovechar, ya que es muy amorfo. Se busca darle
linealidad con el proceso de Vulcanización. Su objetivo es darle cristalinidad al caucho
para que tenga suficientes propiedades mecánicas para aprovechar sus propiedades
elásticas. Consiste en calentarlo, con algunos aditivos y S, el S entrecruza las cadenas
dándole linealidad y RM, le quita elasticidad. Hay que agregar S entre min 3% y máx
49%. Con más de 49% es un termofraguante. Su principal uso es para cualquier tipo de
gomas. Lo que se saca del árbol es el isopreno, es una sustancia que se polimeriza con
calor, formol, aditivos, y obtengo el poliisopreno (latex). Por lo mencionado antes
necesito vulcanizarlo.
• Caucho artificial: Lo necesito porque el natural es limitado. El más conocido es el
“Butadieno”. Los neumáticos son un material compuesto que tienen “SBR/Buna-S”
(Estireno Butadieno Rubber) de base, y de refuerzo muchas cosas como negro de humo
(carbón muy fino, le da RC, resistencia UV, y RM), fibra de acero inoxidable. La T° de
transición vítrea es -48°C.
o Butilo (Isobutileno + Isopreno)
o GRS (Butadieno+Estireno+Neopreno)
o Buna-N (caucho al nitrilo).
o Neopreno: Es la primera goma artificial. Su genérico es cloropreno. Es muy caro,
tiene una gran capacidad de aislación, por eso se usa en los trajes de buceo.
Uretanos
Son resinas, pero se los termina usando como elastómeros. El Uretano se forma con la función
isocianato + agua, y su cadena es el polurietano. Cuando se fabrica se le inyecta aire. Como
ejemplo espuma de goma (polurietano) en colchones, almohadas.
Materiales compuestos
Es una combinación de diferentes materiales constituyendo uno una matriz (resinas
termorígidas poliéster, epoxi, fenólica y amínica) y otro un material de refuerzo (fibras,
partículas, o combinación de ambas). La ventaja es que la combinación de estos produce una
mejora en las propiedades que no tienen ninguno de los componentes individualmente. Una
gran ventaja es la relación resistencia-peso.
Materiales Cerámicos
Son materiales de tipo inorgánico. Están formados por materiales metálicos y no metálicos
vinculados entre sí por uniones iónicas y/o covalentes, es decir, que están vinculados entre sí
por una unión química.
Características
Son excelentes aislantes porque no hay electrones libres. Resultan ser muy duros, muy frágiles
y de alto punto de fusión (buena estabilidad térmica) debido a la existencia del enlace iónico.
Son muy frágiles y tienen una muy baja capacidad de conformación plástica porque las
partículas no se pueden reemplazar unas con otras. Tienen una gran estabilidad química, gran
RC, son materiales inertes. Pueden tener zonas amorfas o zonas cristalinas. Tienen una alta
resistencia al desgaste, a la compresión, no a la tracción.
Aplicaciones
• Arcillas: Todas sin excepción son silicato de alúmina hidratados. La diferencia entre
una arcilla y otra es la proporción de agua de cristalización (La molécula de agua está
unida químicamente a la estructura), moléculas de sílice, moléculas de alúmina.
o Caolín Al2O3.2SiO2.2H2O
o Montmorrillonita Al2O3.4SiO2.H2O (Refractario)
• Arena, mica, CaCO3, MgCO3, Fe3O4, orgánicos, etc
• Fundentes
o Feldespatos sódicos
o Potásicos o cálcicos
• Cuarzo: SiO2. NO es arena.
Proceso de fabricación
1. Molienda: clasificación granulométrica
2. Mezcla de polvos: en proporciones adecuadas
3. Humectación (masa plástica): porque la liga en los cerámicos es hidráulica
4. Conformados
a. Moldeo por inyección
b. Moldeo por extrusión
5. Secado: sacamos el agua de evaporación
6. Cocción (sinterizado): se desarrollan las fuerzas que van a permitir tener un sólido
compacto.
7. Sola: sds
Concepto de Ceramización (parte de fabricación)
• Secado simple
• 500-600°C Eliminación del H2O de hidratación
• 1100-1500°C Ceramización extrema (cemento)
• T°>2000°C Electrofusión (electrodo)
Materiales refractarios
Definición según norma ASTM C-71:
Es usualmente un material no metálico que está destinado para resistir altas temperaturas, es
decir, que va a conservar sus propiedades a esas temperaturas.
Quimicamente es un sistema oxídico que es multicomponente y además es heterogenero.
Fisicammente es un agreado de partículas cristalinas que están unidas entre sí.
Mantener, almacenar, ceder calor, conducir calor, soportar cargas sólidas o líquidas a elevadas
temperaturas, contener fluidos corrosivos y evacuar fluidos.
Si estoy trabajando con escoria básica tengo que poner refractario básico, sino se empieza a
atacar con un ácido.
Se pueden presentar:
En forma de ladrillos, en forma de pasta plástica, en forma de mantas y telas aislantes
Propiedades
Caracterización: Porosidad, densidad y permeabilidad
Térmicas: Expansión térmica, conductividad térmica, capacidad calorífica
Mecánicas: resistencia a la compresión, a la flexión, al spalling (soporta los cambios de
temperatura sin descascararse), al impacto, a la abrasión
Variedad de refractario
El carbono en forma de grafito, se puede considerar un material cerámico refractario. Otra
variedad son los refractarios aislantes, que tienen una conductividad térmica muy inferior que
el resto de los refractarios, y se caracterizan por su baja densidad
Cemento
La MP para su fabricación es la cal, sílice, alúmina, óxido de hierro. Estas MP se clasifican luego
de la molienda, se hace una clasificación granulométrica, mezclamos todos los polvos en
proporciones adecuadas, y se mete todo en un horno rotatorio y entre 1400-1600°C se obtiene
lo que se llama clinker, unas pelotitas que se dejan enfriar, se muelen y de ahí sale el cemento.
Luego se agrega yeso, que es un silicato hidratado de calcio
Puedo hacer la liga a T° amb porque ya hice la ceramizacion. Y es una liga hidráulica porque se
hace con agua.
Vidrio
Se dice que es un sólido no cristalino. Es un material cerámico que se obtiene a partir de
materiales inorgánicos por enfriamiento de ellos desde una temperatura muy elevada.
La diferencia con el resto de los materiales cerámicos es que se obtiene a partir de un estado
de fusión y después del enfriamiento queda un material completamente amorfo.
Características y aplicaciones:
• Gran RC
• Gran estabilidad química (para industria química)
• Tolera muy bien el vacío, sirve para iluminación
• Alta temperatura de fusión
• Con el tiempo tiene a cristalizar
• Muy transparente (por ser amorfo)
• Es bastante duro, bastante resistente, pero es muy frágil
• Industria de la construcción, ventanas, fibra óptica, industria alimentaria
• Curva de enfriamiento (carpeta)
Tipos de óxidos
Para que haya un vidrio se tiene que formar lo que se llama cadena de vidrio. Los óxidos
formadores de cadena son SiO2 (forma Si𝑂44−) B2O3 (forma B2𝑂44−). El agregado de óxido de
boro hace que el vidrio resista el cambio térmico (vidrio conocido como Pyrex).
Los oxintermedios (PbO cristal inglés, Al2O3 da dureza), reemplazan en las cadenas a los
aniones de los óxidos formadores, pero no son capaces de formar por si solos una cadena de
vidrio.
Óxidos modificadores (K2O,Na2O,CaO), vidrio sódico cálcico, rompen la cadena, y al suceder
esto se baja violentamente el punto de fusión, menos dureza, menos calidad superficial,
menos calidad, menos transparentes. Es para poder modelarlo a menos temperatura. Uso en
vidrio de botella.