Conceptos Clave en Materiales

1. Clasificación de los Vidrios Cerámicos

Respuesta: Los vidrios cerámicos se clasifican a su vez en:

• Vidrios de Silicato: Líquido-líquido subenfriado, vidrio, cristalino (densidad).
• Vidrios de Silicato Modificados: Al agregar sodio, se reducen las temperaturas para obtener vidrio y se modifican sus propiedades.

2. Deformaciones en Cerámicos a Altas Temperaturas

Respuesta:

Flujo Viscoso del Vidrio

Un vidrio se deforma por flujo viscoso si la temperatura es suficientemente alta. La aplicación de un esfuerzo cortante hace que un líquido fluya a una velocidad que varía con la posición. Cuando el líquido está cerca de donde se aplica el esfuerzo cortante, el líquido fluye con rapidez; si está más lejos de este punto, lo hará con mayor lentitud. Conforme se reduce la temperatura, se incrementa la viscosidad y el vidrio se hace más difícil de deformar.

3. Clasificación del Acero

Respuesta:

Aceros al Carbono

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de Manganeso, el 0,60% de Silicio y el 0,60% de Cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil y la mayor parte de las estructuras de construcción de acero.

Aceros Aleados

Estos aceros contienen una proporción determinada de Vanadio, Molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de Manganeso, Silicio y Cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte.

Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes

Esta familia es la más reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales, ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación.

Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas de lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas.

Aceros Inoxidables

Los aceros inoxidables contienen Cromo, Níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. En arquitectura se emplean a veces con fines decorativos. Se utilizan también para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales.

Aceros de Herramientas

Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado de máquinas empleadas en diversas operaciones de fabricación. Contienen Volframio, Molibdeno y otros elementos de aleación, que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad.

4. Propiedades y Características del Zinc

Respuesta:

Propiedades del Zinc

• Densidad: 7.14 kg/Dm³
• Punto de Fusión: 419 ⁰C
• Resistividad: 0.057 Ω-mm²/m
• Resistencia a la Tracción:
  • Piezas moldeadas: 3 kg/mm²
  • Piezas forjadas: 20 kg/mm²
• Alargamiento: 20%

Características Fundamentales del Zinc

• Color blanco azulado.
• Es muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y en el agua, pero poco resistente al ataque de ácidos y sales.
• Tiene el mayor coeficiente de dilatación térmica de los metales.
• A temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100 y 150 ⁰C es muy maleable.

5. Clasificación de los Refuerzos

Respuesta: En lo que a los refuerzos se refiere, los hay de dos tipos:

• Fibras: elementos en forma de hilo.
• Cargas: el resto, utilizadas en elementos de poca responsabilidad estructural.

Tal y como se ha resaltado, los materiales compuestos más utilizados son los de matriz orgánica y refuerzos en forma de fibras.

6. ¿Qué es la Termofluencia?

Respuesta: La Termofluencia o deformación gradual en los metales y en las cerámicas, es un proceso por el que un material se alarga a través del tiempo bajo una carga aplicada y condiciones de temperatura diferente a la ambiente (27 ⁰C).

Es un proceso activado por la temperatura, y esto significa que la rapidez de alargamiento, para determinado valor de esfuerzo, aumenta mucho con la temperatura.

La termofluencia es extremadamente sensible a la microestructura del material.

7. Importancia de la Mecánica de la Fractura

Respuesta:

• Permite Seleccionar Materiales: Conociendo a (longitud de grieta) y el esfuerzo aplicado (representado aquí como σ), se puede seleccionar un material que tenga un K_IC (tenacidad a la fractura) grande para que impida que a no crezca.
• Permite Diseñar un Componente: Conociendo a y habiendo seleccionado el material, se puede calcular el esfuerzo σ que puede resistir el componente.

8. Propiedades Obtenidas en la Zona Plástica

Respuesta:

• Tenacidad
• Ductilidad