Corrosión y sus Tipos

La velocidad de corrosión se define como la cantidad de masa de material que se deteriora mediante una reacción por unidad de tiempo. Existen varios tipos de corrosión:

• Corrosión uniforme: Ocurre cuando un metal se coloca en un electrolito.
• Corrosión galvánica: Proceso electroquímico en el que un metal se corroe al estar en contacto con un metal diferente (más noble) en un medio húmedo.
• Picaduras: La corrosión penetra desde la superficie hacia el interior del material.
• Corrosión por erosión: Se produce cuando un fluido que circula sobre el metal lo desgasta.

Constitución del Acero (Fe-C)

El acero está compuesto por diferentes fases:

• Ferrita: Solución de carbono en hierro. Cristaliza en una estructura BCC (cúbica centrada en el cuerpo). Se considera hierro puro y es la más blanda y dúctil de los aceros.
• Cementita: La fase más dura y frágil, cristaliza en redes ortorrómbicas.
• Perlita: Estructura laminar que se forma si el enfriamiento es lento, y más borrosa si es brusco.
• Austenita: Solución sólida por inserción de carbono en hierro. Cristaliza en una estructura FCC (cúbica centrada en las caras). Es la más densa de los aceros.
• Martensita: La segunda fase más dura. Es una solución sólida sobreestructurada de carbono en hierro. Se obtiene por enfriamiento rápido, tiene forma de aguja y cristaliza en un sistema tetragonal.

Tratamientos Térmicos

Los tratamientos térmicos son procesos donde se utiliza la temperatura como variable para modificar la estructura y constitución de los metales.

Temple

El temple consiste en un enfriamiento rápido y continuo en un medio adecuado, como agua o aceite. La templabilidad es la capacidad de un acero para transformarse en martensita durante el temple.

Ensayo de Templabilidad: Ensayo Jominy

El ensayo de Jominy se realiza de la siguiente manera:

1. Una probeta normalizada se lleva a la temperatura de austenización el tiempo necesario para alcanzarla.
2. Se saca del horno y se aplica un chorro de agua en un extremo con caudal y temperatura constantes, de manera que la temperatura disminuye a lo largo de la probeta.
3. Cuando se enfría a temperatura ambiente, se desbasta una tira de 0.4mm de espesor y se determina la dureza a lo largo de los primeros 50mm.

Factores que Influyen en el Temple

• Composición del acero: Influye el contenido de carbono.
• Temperatura de calentamiento: Depende del contenido de carbono y elementos de aleación.
• Tiempo de calentamiento: Relacionado con la masa de la pieza.
• Velocidad de enfriamiento: El factor más importante, depende del medio de temple.
• Medio de temple: Condiciona la velocidad de enfriamiento.
• Tamaño y geometría de la pieza: Cuanto más grande, más tiempo.

Medios de Temple

Los medios más utilizados son agua, aceite y aire:

• Agua: Enfriamiento rápido, se consiguen temples fuertes y se utiliza para templar acero. El agua no debe rebasar los 30 °C.
• Aceite: Enfriamiento más lento, se consiguen temples más suaves que se emplean para aceros aleados.

Otros Tratamientos Térmicos

• Recocido: Consiste en calentar el material hasta una temperatura, mantenerla el tiempo conveniente y enfriarlo lentamente hasta alcanzar la temperatura ambiente. El objetivo es eliminar defectos del temple.
• Normalizado: Afina y consigue un acabado más uniforme en los aceros.
• Revenido: Elimina la fragilidad y las tensiones.

Estructura Atómica y Enlaces Químicos

El átomo es una estructura formada por la agrupación de partículas elementales (protones, neutrones, electrones). Los isótopos son átomos con el mismo número de protones pero distinto número de neutrones; los isótonos tienen el mismo número de neutrones pero distinto número de protones; y los isóbaros tienen el mismo número másico.

Estructura Electrónica

• Electropositivos: Metálicos, ceden electrones para producir iones positivos o cationes.
• Electronegativos: No metálicos, aceptan electrones para producir iones negativos o aniones.

La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer electrones. Los elementos más electronegativos son los metales alcalinos.

Tipos de Enlaces

• Iónicos: Transfieren electrones desde átomos de elementos positivos a elementos negativos.
• Covalentes: Cada átomo contribuye con un electrón a la formación del par de electrones de enlace.
• Metálicos: Unión de átomos positivos, compartiendo electrones entre los átomos.
• Moleculares:
  • Dipolo permanente: Enlaces intermoleculares débiles con dipolos permanentes.
  • Dipolo inducido: Se forman entre átomos un dipolo eléctrico muy débil.

Propiedades de los Materiales

• Elasticidad: Capacidad de regresar a su estado original al deformarlo.
• Plasticidad: Capacidad para deformarse sin llegar a la rotura.
• Cohesión: Resistencia de los átomos a separarse.
• Dureza: Capacidad para ser rayado.
• Tenacidad: Resistencia a la rotura.
• Fragilidad: Opuesto a la tenacidad.
• Fatiga: Resistencia a esfuerzos repetitivos.
• Resiliencia: Energía absorbida en un impacto.

Ensayo de Fatiga

El ensayo de fatiga se realiza cuando una pieza se somete a cargas constantes inferiores a la carga de rotura.

Leyes de la Fatiga

1. Las piezas metálicas se rompen cuando se someten a esfuerzos unitarios inferiores a su límite de carga, e incluso elástico.
2. Es necesario que la diferencia entre la carga máxima y mínima sea inferior al límite de fatiga.

El ensayo más habitual es el de flexión.

Análisis del Diagrama de Tracción

El diagrama de tracción muestra diferentes zonas:

• Zona elástica (0,2): Los materiales recuperan su longitud inicial después de la deformación.
• Zona plástica (2,4): Se rebasa el límite elástico, de forma que el material ya no recupera su forma original.
  • Zona (0,1): Es una recta, por lo cual hay relación entre la tensión y el alargamiento. Es la zona donde trabajan los materiales.
  • Zona no proporcional (1,2): Las deformaciones y tensiones no son proporcionales, no es aconsejable para trabajar los materiales.
• Zona límite de rotura (2,3): Similar a la anterior, con la diferencia de que los materiales no tienen comportamiento elástico porque se deforman. El punto (3) es el límite de rotura, a partir de ese punto el material se rompe.
• Zona de rotura (3,4): Aunque la tensión disminuya, el material se sigue alargando hasta romperse en el punto (4).

Corrosión: Proceso de Oxidación

La corrosión es la tendencia general que tienen los metales a buscar su forma de estabilidad por la acción destructora del oxígeno. La oxidación es el proceso electroquímico en el que los átomos metálicos pierden electrones.