¿De qué depende la difusión?

Mecanismo de difusión (por vacantes o intersticial)/Estructura cristalina del disolvente/Temperatura: si no hay E.Térmica suficiente, no hay difusión/Imperfecciones cristalinas (tipo y densidad): vacantes, deslongaciones, límites de grano. 1º ley de Fick de la difusión atómica. En condiciones estacionarias, el flujo de especies químicas (nº de átomos que atraviesan una unidad de área en una unidad de tiempo = a la vel. a la q ocurre la difusión) es directamente proporcional al gradiente de concentración. J=-D*(dC/dx).

Mecanismos de difusión atómica. ¿Qué mecanismo es el más rápido? ¿Por qué?

Difusión por vacante o sustitucional: cambio de un átomo desde una posición reticular normal a una vacante (lugar reticular vecino vacío). El mov. de los átomos va en sentido opuesto al de las vacantes (los átomos y las vacantes intercambian posiciones). Necesita una elevada Energía Térmica que produce calor y eleva la E.Activación y el nº de vacantes. Difusión intersticial: cambio de un átomo desde una posición intersticial a otra vecina desocupada. Tiene lugar por interdifusión de solutos (H, N, C, O) con átomos muy pequeños, (aunque las impurezas intersticiales también pueden difundir). En la mayoría de las aleaciones, la difusión intersticial ocurre más rápidamente que la sustitucional, ya que los átomos intersticiales son mucho más pequeños que los átomos de la matriz (que son los que ocupan las vacantes) y, por tanto, tienen mayor movilidad. Además, hay más posiciones intersticiales vacías que vacantes, lo que hace que la probabilidad de movimiento atómico intersticial sea mayor que la difusión por vacante.

Define «carburización´´.

Tratamiento termoquímico que consiste en introducir el material de acero (con bajo contenido carbono) en una caja de material carbonáceo, y calentarlo a 900-927ºC durante 4-6h. En este tiempo, el carbono que hay en la caja penetra en la superficie de la pieza que queremos endurecer. Cuanto más tiempo se deje dentro, mayor será la capa dura que se crea. Una vez que la pieza tenga la Tº adecuada, se enfría rápidamente en agua. Para evitar deformaciones y bajar la tensión superficial, dejamos que la pieza se enfríe en el interior de la caja y la volvemos a calentar a 800-845ºC; y es entonces cuando la enfriamos por inmersión. El espesor normal de la capa endurecida es de 0,38mm, aunque puede llegar a 0,4.

Explica por qué la solidificación de una aleación eutéctica forma una microestructura formada por capas alternas de las 2 fases sólidas.

Tomamos como ejemplo la aleación eutéctica binaria Pb-Sn. La microestructura formada por capas alternas de 2 fases sólidas (α y β) en este caso se debe a la redistribución de los átomos durante el crecimiento laminar del microconstituyente Pb-Sn. Los átomos de Sn en el líquido difunden de manera preferencial hacia las placas de la fase β, y los átomos de Pb se difunden hacia las placas α.

Describir el proceso de segregación, ¿Cómo se elimina?

La segregación es la distribución no uniforme de los dos elementos que forman un cristal, debida a la solidificación fuera de aleaciones isomorfas. La región central de cada grano es la primera que ha solidificado y es la única en el elemento de alta Tº de fusión, mientras que la concentración del elemento de baja Tº de fusión va aumentando desde el centro hasta el límite de grano. Esta estructura se llama «Nucleada´´, y da lugar a propiedades inferiores a las óptimas. Si las muestras moldeadas por tratamiento térmico de homogeneización, que se realiza calentando la aleación (de composición conocida) a una Tº inferior al punto solidus. Durante este proceso la difusión atómica genera granos de composición homogénea.

Diferencia de aceros usados para el casco y los empleados para los ejes y la maquinaria.

Casco. Estructura: Aceros de bajo carbono (%<0,25) microestructura=»ferrita+perlita.» Procesado: endurecibles por + en frío, mecanizables y soldables. Propiedades: relativamente blandos y poco resistentes. Gran ductilidad y tenacidad. Baratos. Se producen en grandes cantidades.

Eje y maquinaria. Estructura: Aceros de alto carbono (0,6<%C<1,4) Elementos aleantes que se combinan con el C para formar carburos muy duros y resistentes al desgaste. Procesado: Normalmente usados revenidos y templados, para mejorar sus prop. mecánicas. Propiedades: Son los + duros y resistentes, son los menos dúctiles, son resistentes al desgaste.

Pasos del proceso de selección de materiales.

1. Traducir requerimientos de diseño: expresa en forma de funciones, requisitos, objetivos y variables de diseño.
2. Cribar usando requerimientos: Eliminan los materiales que no cumplen la función o no pueden ser procesados para hacer el trabajo.
3. Hacer ranking usando los objetivos: encontrar los materiales (y sus procesamientos) que mejor puedan hacer el trabajo.
4. Buscar información de soporte: investigar el histórico de los candidatos con + puntos en el ranking = Documentación.

Principales limitaciones de las aleaciones férreas.

Densidad relativamente elevada->Se puede sustituir por titanio Conductividad eléctrica relativamente baja-> Aluminio Susceptibles a la corrosión en algunos medios comunes-> cobre o bronce.

Principales diferencias entre la trans. bainítica y la martensita.

Bainita: Existe difusión, Es un microconstituyente sin estructura β. Martensita: No existe difusión, Es una fase.

¿Sería posible obtener martensita revenida a partir de acero eutectoide completamente perlítico? ¿Cómo?

Sí sería posible. Habría que someter la perlita a un temple (enfriamiento muy rápido) para obtener la martensita revenida, formándose así una martensita BTC (tetragonal centrada en el cuerpo).

Principales diferencias entre trans. Perlítica y Martensítica.

Perlítica: Enfriamiento muy lento de la austenita produciendo perlita. Se produce a lo largo de un amplio intervalo de Tº (siempre > 450ºC) Martensita: Enfriamiento muy rápido de la austenita produciendo martensita. La austenita que no se transforma en perlita a Tº altas, se transforma en martensita a Tºs bajas (siempre < 220ºC).

Ordenar de mayor ductilidad a mayor fragilidad.

Sabemos que las microestructuras más dúctiles serán aquellas que se den a mayor Tº. (-porcentaje de C)

Etapas de solidificación de un material metálico.

1)Nucleación: formación de partículas muy pequeñas (núcleos) estables en el metal líquido. Los núcleos actúan como plantillas en las que los cristales crecen. 1.a)N.Homogénea: los átomos para formar los núcleos son proporcionados por el propio metal fundido: cuando se baja la Tº del mismo por debajo de su pto de fusión se comienzan a formar núcleos. Requiere un gran subenfriamiento (80-300ºC). Para que un núcleo estable pueda pasar a cristal, debe alcanzar un tamaño crítico. 1.b)N.Heterogénea: la nucleación tiene lugar sobre la superficie del recipiente o impurezas insolubles. Requiere un subenfriamiento muy pequeño (0,1-10ºC). 2)Crecimiento de los núcleos hasta formar cristales: La forma de crecimiento de un sólido en un líquido depende del gradiente de Tº. El nº de lugares de nucleación disponibles para el metal en proceso de enfriamiento afectará a la estructura granular del metal sólido producido: -pocos puntos de nucleación: Est. de grano gruesa y tosca