Preguntas y Respuestas sobre Ciencia de los Materiales
Estructura Cristalina, Propiedades Mecánicas y Tratamientos Térmicos
3. Número de átomos por punto reticular, estructura cristalina y número de átomos dentro de cada estructura:
- (A) Estructura FCC con seis iones por punto reticular. La celda unidad contiene 24 átomos.
- (B) Estructura FCC con cinco iones por punto reticular. La celda unidad contiene 6 átomos.
- (C) Estructura FCC con dos iones por punto reticular. La celda unidad contiene 8 átomos.
6. Polimorfismo y ejemplos:
El polimorfismo es el fenómeno por el cual un sólido puede presentar más de una estructura cristalina dependiendo de la temperatura y la presión. Ejemplos: alúmina-alfa, alúmina-beta.
7. Comportamiento de dislocaciones bajo tensión cortante:
Si se aplica una tensión cortante al cristal como se indica en la figura, las dislocaciones se juntan y aparecen escalones en ambos lados.
8. Diferencia de dureza entre polímeros y diamante:
A pesar de que ambos poseen enlaces covalentes, los polímeros tienen baja dureza y el diamante una dureza muy alta debido a la estructura y disposición de los enlaces. En el diamante, los átomos de carbono forman una red tridimensional con enlaces covalentes fuertes y en los polímeros, las cadenas moleculares se unen por fuerzas intermoleculares más débiles.
10. Isotropía en materiales policristalinos:
Los materiales policristalinos habitualmente muestran propiedades isotrópicas porque se forman granos con orientación al azar que crecen poco a poco desde el estado líquido al solidificarse.
11. Endurecimiento de un metal por deformación en frío:
Un metal se endurece al deformarlo en frío porque aumenta la densidad de dislocaciones, lo que disminuye las distancias entre ellas y dificulta su movimiento.
12. Aumento del tamaño de grano a elevadas temperaturas:
A elevadas temperaturas se produce un aumento del tamaño de grano debido a la recristalización, donde los granos se reestructuran y se juntan formando granos más grandes. Esto reduce la resistencia y ductilidad del material.
15. Mayor ductilidad de metales FCC:
Aunque los metales BCC y FCC tienen sistemas de deslizamiento similares, los metales FCC son más dúctiles porque tienen un mayor número de planos de deslizamiento (FCC: 3 direcciones, BCC: 2 direcciones).
16. Mayor dureza en metales con grano pequeño:
Los metales con tamaño de grano más pequeño son más duros porque tienen un mayor área total de límite de grano, lo que impide el movimiento de las dislocaciones.
17. Definiciones de resiliencia, tenacidad y ductilidad:
- Resiliencia: Capacidad de un material para absorber energía elástica cuando es deformado.
- Tenacidad: Medida de la capacidad de un material para absorber energía antes de la fractura.
- Ductilidad: Medida del grado de deformación plástica que puede ser soportada hasta la fractura.
18. Ferrita eutectoide vs. ferrita proeutectoide en acero hipoeutectoide:
La ferrita proeutectoide se forma antes de la reacción eutectoide, mientras que la ferrita eutectoide se forma durante la reacción eutectoide. El contenido de carbono en un acero hipoeutectoide varía entre 0.022% y 0.77% C. La ferrita proeutectoide tiene menor contenido de carbono que la ferrita eutectoide.
22. Esferoidita, obtención y comparación con perlita:
La esferoidita consiste en esferas de cementita embebidas en una matriz de ferrita. Se obtiene calentando la perlita o bainita por debajo de la temperatura eutectoide durante 18-24 horas. La esferoidita es menos dura y resistente que la perlita debido a la menor superficie de límite de fase, lo que facilita la deformación plástica.
23. Martensita revenida:
La martensita revenida se compone de ferrita y cementita. Se obtiene mediante el revenido, un tratamiento térmico que consiste en calentar el acero martensítico (obtenido por temple) por debajo de la temperatura eutectoide para permitir la difusión del carbono y reducir la dureza y fragilidad.
24. Influencia de aleantes en la dureza del acero:
Sí, la adición de aleantes como Cr, Mo, V y Ni modifica la dureza del acero al cambiar la temperatura de transformación y la concentración de carbono.
25. Microestructuras en aleación Fe-C eutectoide tras transformación isotérmica:
Perlita 100%.
26. Dureza y velocidad de enfriamiento de un acero con ferrita y perlita gruesa:
La dureza de un acero con ferrita y perlita gruesa es menor que la de la perlita fina debido a la mayor área total del límite de grano. La velocidad de enfriamiento es más baja para permitir la formación de perlita gruesa.
27. Templabilidad vs. dureza:
La templabilidad es una medida de la profundidad a la cual una aleación específica puede endurecerse por temple. No es lo mismo que la dureza, que es la resistencia de un material a ser rayado. La templabilidad está relacionada con la capacidad de formar martensita, mientras que la dureza se refiere a la resistencia a la deformación plástica localizada.