Ensayo de Fatiga: Las piezas, al estar sometidas a esfuerzos variables en magnitud y sentido que se repiten con cierta frecuencia, pueden romperse incluso con esfuerzos inferiores al del límite elástico, en un tiempo suficiente (fatiga). Las leyes son:

1. Las piezas pueden romperse a esfuerzos bajos si se repiten un número suficiente de veces.
2. Para que no se produzca la rotura, la carga máxima y la mínima debe ser inferior a un determinado valor llamado límite de fatiga.

Los ensayos más habituales son los de flexión rotativa y torsión.

Ensayos de Plegado: Estudia la plasticidad del material metálico, doblando las probetas en condiciones normales, observando si aparecen grietas o no en la parte exterior de la curva, donde los esfuerzos son muy elevados.

Ensayo de Embutición: Consiste en conocer el comportamiento de las planchas de chapa mediante la embutición, midiendo la penetración en mm del punzón o vástago hasta la aparición de la primera grieta.

Tipos de Disoluciones Sólidas:

• Solución por Sustitución: Los átomos de disolvente y soluto tienen estructura cristalina similar y ambos forman parte del edificio cristalino al reemplazarse átomos del disolvente por átomos del soluto.
• Solución por Inserción: Se presenta cuando los átomos de soluto son muy pequeños comparados con los átomos del disolvente y se colocan en el interior de la red cristalina del disolvente. Si los átomos que se insertan en la red son más grandes, se presentan huecos y se deforma, formándose un aumento del límite elástico.

Solidificación: La formación de los cristales tiene lugar mediante este proceso, en determinadas condiciones y a una temperatura más baja a la de fusión.

Etapas:

1. Nucleación: Formación de núcleos estables en masa fundida, mediante el subenfriamiento.
2. Cristalización: O crecimiento del núcleo en el espacio (dendritas).
3. Formación del Grano: Los cristales anteriores van dando a su vez origen a una estructura granular que se junta con la que proviene de otro lugar en los límites de grano. Si es más pequeño, interesa más por las mejores propiedades mecánicas.

Explicación Diagrama Fe-C: El líquido se comienza a solidificar a una temperatura perteneciente al final de la solidificación. En primer lugar, el hierro está en estado puro a temperatura de solidificación. Después representa la aleación eutéctica con proporción al C 4,3% compuesta por austenita y cementita. Luego está en el punto en la máxima solubilidad del carbono en hierro, en proporción con el 1.76% de C. Existe un punto eutectoide en el que la austenita se transforma en perlita (0.89%C). Por último, está en el límite al 6.67% de C (cementita pura).

Motores Térmicos. Clasificación: Un motor térmico es una máquina que tiene como misión transformar energía térmica en energía mecánica que sea directamente utilizable para producir trabajo.

1. Motores de Combustión Externa: Son aquellos que al quemar el combustible, el calor es transportado por un fluido intermedio, el cual produce una energía mecánica a través de una máquina alternativa o rotativa.
2. Motores de Combustión Interna: La combustión se produce en el interior de los motores, aprovechando el calor al máximo, no como en los de combustión externa que se pierde gran parte de energía. El combustible es generado en una cámara interna y los gases generados pasan directamente a producir movimiento en los mecanismos del motor (ej.: alternativos, rotativos, de chorro).

Motor Alternativo de Combustión Externa: Una máquina de vapor consiste en un cilindro que tiene en su interior un émbolo o pistón, que divide al cilindro en dos zonas. El cilindro se mueve alternativamente gracias al vapor que llega de la caldera, transformando su movimiento lineal en rotatorio por un sistema biela-manivela con un volante de inercia. Por encima del cilindro se desplaza en dirección horizontal un distribuidor que también está unido al volante, aunque su dirección de movimiento es siempre en sentido opuesto al del émbolo.

Motor Rotativo: Turbina de gas. Los principales elementos son:

• Compresor: Se suelen emplear de tipo axial y radial, aprovechando el gran caudal de aire que pueden suministrar. Las diferentes etapas del compresor comprimen cada vez más aire, transformando la energía cinética del aire en energía de presión.
• Cámara de Combustión: Es el lugar donde llega el aire comprimido, al que se le inyecta combustible pulverizado mediante los inyectores. El diseño de las cámaras impide que en la combustión se utilice todo el aire, para que una parte se caliente con los gases (se enfrían) y así se lanza por las toberas hasta los álabes, produciendo energía cinética.
• Turbina: El gas es lanzado con energía cinética contra los álabes del rotor y en diferentes etapas, pierde su energía cinética para transformarse en mecánica, que es aprovechada para mover el propio compresor y, por ejemplo, un alternador que genere energía eléctrica.

Cobre: Tiene buena conductividad eléctrica y térmica. Buena resistencia a la corrosión, es muy dúctil y maleable, con una resistencia mecánica elevada y se utiliza para hacer hilo eléctrico, tuberías y recipientes de industria química y farmacéutica.

Estaño: Tiene un bajo punto de fusión y buena resistencia a la corrosión. Se aplica en la soldadura blanda y hojalata.

Plomo: Posee una elevada densidad, buena resistencia a la corrosión, es muy blando y maleable, y tóxico. Se aplica como protección contra los rayos X y radiación, y antes se aplicaba para hacer tuberías.

Cinc: Es resistente a la corrosión y tiene una baja temperatura de fusión. Se aplica en el recubrimiento del acero (chapa galvanizada).

Cromo: Buena resistencia a la corrosión. Se aplica en los recubrimientos de acero (cromado) y aleante para obtener aceros inoxidables.

Níquel: Tiene buena resistencia a la corrosión, se usa para el recubrimiento del acero (niquelado) y como aleante para obtener aceros inoxidables.

Wolframio: Elevado punto de fusión, se aplica para hacer filamentos de lámparas incandescentes y aleante para obtener aceros rápidos.

Aluminio: Tiene una baja densidad, buena resistencia a la corrosión, buena conductividad eléctrica y térmica, elevada afinidad por el oxígeno, es blando, maleable y dúctil, tiene una baja resistencia a la tracción y se aplica en aleaciones de aluminio muy útiles por su ligereza para piezas que requieran poco peso, hilo electrónico, carpintería de aluminio, latas…

Titanio: Sus propiedades son de alta relación resistencia mecánica/peso y excelente resistencia a la corrosión. Se aplica a herramientas de corte, álabes de las turbinas y sustitutos para los huesos.

Magnesio: Densidad más baja que el aluminio y se aplica en aleaciones ultraligeras para aeronáutica y automoción.

Tratamientos Térmicos y Superficiales: Los tratamientos térmicos son procesos donde únicamente se utiliza la temperatura como magnitud variable modificadora de la microestructura y constitución de los metales y aleaciones, pero sin variar su composición química. Estos tratamientos se utilizan para mejorar las condiciones de los metales y aleaciones.

Temple: Es un tratamiento térmico que consiste en el enfriamiento rápido y continuo en un medio adecuado de temple. El temple se utiliza para conseguir de un acero aleado una estructura de martensita, dependiendo de las propiedades químicas y un parámetro llamado templabilidad, que es la aptitud de la aleación para endurecerse por formación de martensita como consecuencia de un tratamiento térmico.

Martensita: Cuando un acero se encuentra a temperatura de austenización, su estructura interna se transforma en austenita. Si se enfría rápidamente, no da tiempo al acero a combinarse la reordenación atómica (FCC a BCC). FCC admite más C. Y como al enfriarlo rápidamente no le da tiempo a pasar de una red a otra, pasando directamente a la tetragonal centrada en cuerpo, produciéndose cierta dureza que dependerá del tiempo de enfriamiento. Todo el C que hay en la austenita puede pasar con el enfriamiento rápido a C retenido en la red BCC, que admite como máximo 0.0025%. Se alarga, permitiendo admitir mucha más cantidad de carbono, quedando BCT sin que quede tiempo para salir de la red.

Recocido: Tratamiento térmico de un material que consiste en calentar un material durante un tiempo determinado y posteriormente enfriarlo lentamente. Tiene como finalidad suprimir los defectos del temple. Las variables son el tiempo y la temperatura. Los objetivos son: eliminar tensiones, aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad, y conseguir una microestructura específica.

1. Calentarlo a una temperatura específica.
2. Mantenerlo a una temperatura durante un cierto tiempo.
3. Enfriarlo lentamente hasta una temperatura ambiente y a una velocidad constante.

Revenido: Es un tratamiento que sigue al temple con objeto de eliminar la fragilidad y las tensiones ocasionadas. Consiste en un calentamiento de las piezas templadas a una temperatura inferior para lograr que la martensita se transforme en una estructura más estable. El proceso termina con un enfriamiento más bien rápido.

Tratamientos Termoquímicos: Recibir las partes con materia rica en carbono (cementante) durante varias horas a altas temperaturas (900º). Esta se aplica a piezas que deben ser resistentes al desgaste y a los golpes, es decir, que poseen una dureza superficial y resiliencia interior.

Nitruración: Es un tratamiento de endurecimiento superficial aplicado a ciertos aceros y fundiciones. Se obtienen durezas muy altas. Los aceros son superficialmente muy duros y resistentes a la corrosión.

Corrosión: Consiste en el deterioro de un metal a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera general, pueden tenerse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable. La velocidad de la corrosión por oxidación dependerá de la temperatura, de la salinidad del flujo en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión.

Corrosión Uniforme Oxidación: Cuando se coloca un metal en un electrolito (puede ser aire húmedo), puede verse al microscopio que unas zonas actúan como cátodo y otras como ánodo, repartiéndose al azar y cambiando, lo que da lugar a una corrosión uniforme incluso sin contacto con otro metal.

Corrosión Galvánica: Tiene lugar al poner próximos dos metales o aleaciones distintas que están expuestos a un electrolito. El metal menos noble o más activo en el ambiente del electrolito es el que se corroe.

Corrosión por Aireación Diferencial: Los elementos de un mismo metal que disponen de grietas y rendijas en las cuales penetra la suciedad y la humedad, con lo que las zonas exteriores quedan bien aireadas y los interiores pierden oxidación al no poder restablecerse.

Corrosión por Picaduras: Penetra desde la superficie al interior, pues una pequeña grieta donde se inicia una oxidación va profundizando al quedarse sin electrones y combinarse con el ion Fe+ y OH-.

Corrosión Intergranular: Sucede cuando en los límites de los metales ha precipitado una segunda fase en la que se forma una celda galvánica. En el acero, la ferrita es anódica respecto de la cementita, con lo que se produce una circulación de electrones.

Corrosión Selectiva: Se trata de que el material se corroe, siendo preferentemente uno de los que forman parte de una aleación monofásica. Es el caso de la corrosión del Zn del latón; en la zona desonada solo queda el cobre poroso con un color rojizo.

Corrosión por Erosión: No es una corrosión propiamente dicha, pues en realidad consiste en eliminar una capa protectora de óxido que se forma en los metales.

Corrosión por Tensiones: Un esfuerzo externo o una tensión interna hace que puedan existir pequeñas grietas. Estas fisuras provocan que las zonas con menor concentración de oxígeno que el exterior hagan de ánodo y comience la corrosión.

Protección Contra la Corrosión:

• Inhibidores: Cuando los recipientes han de ser totalmente cerrados, se utilizan sustancias que atacan al oxígeno y lo eliminan, bien, tomando una capa protectora.
• Recubrimientos Protectores: Tratan de aislar el ánodo y el cátodo. Son:
  • Al exponer dos metales a la humedad se acelera la corrosión. Se recubre el acero con Mg, Al, Zn o Cd, se acelera la corrosión de estos, pero si se hace con Sn, Cu, Ni o Al, sucede lo que en este último caso; el recubrimiento debe quedar bien adherido para evitar puntos de corrosión.
• Orgánico: Son las pinturas.
• Con Reacción Superficial: Se produce una reacción química con la superficie. Es una transformación química al reaccionar con el agente externo, no es una capa.

Oxidación: Combinación de un metal con el oxígeno (corrosión seca). El óxido aparece en la capa del metal en la superficie y se producen los siguientes casos:

• La capa de óxido ocupa menos volumen que el metal, por lo que la capa de óxido es porosa y la oxidación continúa.
• La capa de óxido ocupa el mismo volumen que la capa con la que se formó, siendo la capa de oxidación adherente e impermeable, sin grietas, sin que la oxidación pueda continuar.
• La capa ocupa menos volumen que la capa con la que se formó, formándose una capa protectora con tensiones que hacen que resquebraje y se desprenda, continuando la oxidación.