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CAPITULO IIPROPIEDADES Y

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

1. CARACTERIZACION DE LOS MATERIALES• La caracterización de un material. • La caracterización de un material, esta dada por:a) Composición química.b) Estructura.c) Constitución.

• A) COMPOSICION QUIMICA.

Elemento     %   

CMnSiPSNiCrMoCuV

    0.386    0.928    0.200    0.036    0.037    0.050    0.013    0.015    0.180    0.030

TABLA 2.1 COMPOSICION QUIMICA DE UN ACERO

• B) ESTRUCTURA. De los materiales puede ser: (1) cristalina y (2) amorfa

B.1) En La estructura cristalina. Estas son :a) Cristal o Celda unidad o celdilla elemental.b) Grano o estructura micrográfica.c) Fibra o estructura macrográfica.

Fig. 2.1 CELDA UNIDAD BASICA (CRISTAL) DE LOS MATERIALES CRISTALINOS

Fig. 2.2 ESTRUCTURA MICROGRAFICA O DE GRANO DE UN METAL

B.2) En La estructura micrográfica o de grano (microestructura).

Fig. 2.3 ESTRUCTURA MACROGRAFICA DE UN ELEMENTO FORJADO

B.3) Estructura macrográfica o de fibra.

• C) CONSTITUCION.

PERLITA Y CEMENTITA FERRITA Y CEMENTITA

Fig. 2.4 CONSTITUYENTES DEL ACERO

2. REQUISITOS

• El material del cual esta fabricado el casco de la embarcación debe ser resistente a la corrosión en agua de mar.(requisito)

3. MATERIALES.• MATERIAL. 3,1 CLASES DE MATERIALES.a) Metálicos.b) Cerámicos.c) Polímeros.d) Semiconductores.e) Compuestos.

A. METALES • Metales elementales: Fe, Cu, Al, Mg, Mn, Cr, V, W• Aleaciones: Metal base + otros metales y/o no metales

• Fe y aleaciones. Aceros.

- Fe + C Aceros al carbono - Fe + C + aleantes Aceros aleados

Fundiciones: ordinarias, especiales y aleadas Ferroaleaciones.

Fig. 2.5. MATERIALES METALICOS MAS USADOS

Fig. 2.6. APLICACIONES DE ALEACIONES DE Fe - ACEROS

• Al y aleaciones. el Al se alea con Cu, Zn, Mg, Mn, Si.• Cu y aleaciones.

Cu + Zn Latones. Cu + Sn Bronces. * Ni + Cu Monel (aleación de Ni) Cu + Zn + Ni Alpaca.

• Mg y aleaciones.

FIG. 2.7 APLICACIÓN DE ALEACION DE MAGNESIO

Fig. 2.7 APLICACIONES DE ALEACIONES METALICAS

• BRONCES Y LATONES• NIPLES DE CONEXIONES PARA AIRE Y GAS INSTRUMENTOS MUSICALES

• ALEACIONES DE ALUMINIO• MONOBLOCK DE MOTOR DE COMBUSTION INTERNA AVION MILITAR

Fig. 2.9. ALEACIONES DE ALUMINIO APLICADOS EN AVIONES MILITARES Y COMERCIALES

• Ni y aleaciones.(aceros Maraging)• Ti y aleaciones.

Aleaciones para aplicaciones aeronáuticas, álabes de turbina, palas y discos del ventilador, clavos de prótesis.

• Co y Aleaciones.Aleaciones utilizadas para elementos de prótesis quirúrgicas.

• Aleaciones de Fe, Ni, Co, Ti, W.aplicaciones especiales de investigación espacial y del fondo marino.

• Aleaciones antifricción.Aleaciones complejas, empleadas para revestir cojinetes entre estos metales tenemos: Sn, Pb, Cd, Al, Cu, Sb, Ag, Ni, As.

• Metales preciosos.Tales como: Oro, plata, platino

PLATA ORO

PLATA Y COBRE PLATINO

Fig. 2.9. METALES PRECIOSOS

B. CERAMICOSA los cuales los podemos agrupar en:1. Cerámicos tradicionales.2. Cerámicos de ingenieríaB.1. Cerámicos tradicionales. (naturales)

Entre los cuales tenemos arcillas, caolín, calizas, sílice magnesia, cuarzo, feldespato, mármol, sillar, granito, cantería, piedra de huamanga.

Fig. 2.10. CERAMICOS PARA LA CONSTRUCCION DE VIVIENDAS

Fig. 2.11. CERAMICOS MENAJE UTILITARIO

B.2. Cerámicos de ingeniería. (artificiales)

Fig. 2.12. APLICACIONES DE CERAMICOS DE INGENIERIA

C. POLIMEROS

• Se agrupan en plásticos y elastómeros. • Los plásticos a su vez pueden ser:

• (a) Termoestables y (b) Termo deformables. • Entre estos tenemos los siguientes:

Caucho, Neopreno, Etileno vinil acetato (EVA),Poli etileno de baja densidad (LDPE), Poli etileno de alta densidad (HDPE), Polipropileno (PP),Poliestireno (PS), Policloruro de vinilo flexible (FPVC), Policloruro de vinilo rígido (RPVC),Poliuretano, Resinas epóxicas. Resinas alquídicas

Fig. 2.13. APLICACIONES DE POLIMEROS

D. SEMICONDUCTORES• Entre estos materiales tenemos por ejemplo: el Si, Cd, Ga, Sn, y sus compuestos químicos, tales como :El Arseniuro de galio usado como rectificador de corriente a altas temperaturas y como material para cristales láser; el Sulfuro de cadmio usado en celdas solares, el Oxido de Zinc como fósforo para pantallas de televisores y muchos otros mas para aplicaciones muy diversas.

Fig. 2.14. APLICACIONES DE MATERIALES SEMI CONDUCTORES

E. COMPUESTOS.• Entre estos materiales podemos mencionar los siguientes: mampostería, maderas reforzadas, concreto armado, fibras de carbono con resina epóxica (fabricación de flaps y alerones, en aeronaves), fibra de boro con resina epóxica (usado en fuselaje del avión invisible), kevlar, nylon, poliéster + pegamento o resina epóxica, usados en aeronáutica civil y militar, asfaltos (brea + hormigón + aditamentos) etc.

Fig. 2.15 APLICACIONES DE MATERIALES COMPUESTOS

3.2 IMPORTANCIA DE LOS MATERIALES EN INGENIERIA.

4. PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES

a) Fundición,b) Conformado con maquinas herramientas.c) Conformado por deformación plástica (en frío

y caliente).d) Soldadura.e) Pulvimetalurgia.

A. FUNDICION.

Fig. 2.16 FUNDICION

B. CONFROMADO CON MAQUINAS HERRAMIENTAS.

Fig. 2.17 MAQUINAS HERRAMIENTAS

C. CONFORMADO POR DEFORMACION PLASTICA.

Fig. 2.18. ELEMENTOS OBTENIDOS POR DEFORMACION PLASTICA EN FRIO

Fig. 2.19. FORJA

D. SOLDADURA.

Fig. 2.20. SOLDADURA

E. PULVIMETALURGIA.

FIG. 2.21 PROCESO DE FABRICACION MEDIANTE PULVIMETALUGIA

Fig. 2.22. PULVIMETALUGIA

5. TRATAMIENTOS TERMICOS• Entre estos tenemos:A. NORMALIZADO.

Fig. 2.22 HORNOS PARA TRATAMIENTOS TERMICOS

B. RECOCIDO. C. TEMPLE. D. REVENIDO.

6. TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOSA. CEMENTACION O CARBURACIÓN. adiciona

carbono.B. NITRURACION. Con el se adiciona nitrógeno.C. CIANURACION. Mediante el cual se adiciona

carbono y nitrógeno en medio líquido.

Fig. 2.23. HORNOS PARA TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS

D. CARBONITRURCION. Mediante este tratamiento se deposita carbono y nitrógeno en medio gaseoso.

E. SULFINIZACION. Polidifusión de carbono, nitrógeno y azufre.

F. BORURACION. Adición de boro al material.G. SILICIURACIÓN. Adición de silicio al material.H. CALORIZACION. Adición de Aluminio al

material.

7. TRATAMIENTOS GALVANOPLASTICOS.

A. CROMADO. Depósito de cromo.B. GALVANIZADO. Depósito de Zinc.C. CADMIADO. Depósito de cadmio.D. ANODIZADO. Depósito de aluminio.

E. COBREADO. Deposito de cobre.F. PLATEADO. Depósito de plata.G. AUREADO. Depósito de oro.H. NIQUELADO. Depósito de níquel.I. ESTAÑADO. Depósito de estaño.OTROS PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION DE LOS MATERIALES CON MATERIALES NO METALICOS.Entre estos tenemos.a) Pinturas.b) Lacas.c) Barnices.d) Polímeros.e) Compuestos químicos orgánicos.f) Chapado,

Fig. 2. 24. PLANTA DE TRATAMIENTOS DE GALVANOPLASTIA

Fig. 2.25 MATERIALES CROMADOS

Fig. 2.26 PRODUCTOS GALVANIZADOS

8. PRECISION

9. NORMAS TECNICAS• Estas son emitidas por entidades particulares o privadas, nacionales, regionales, internacionales.

9.1 TIPOS DE NORMAS TECNICAS.

• En función al área geográfica de influencia. Estas pueden ser:

a) PARTICULAR. De carácter interno, emitidas por empresas o asociaciones particulares.

b) NACIONAL. De cumplimiento dentro de un determinado país (INDECOPI – PERU).

c) REGIONAL. De cumplimiento en una determinada región de los hemisferios.

d) INTERNACIONAL. De cumplimiento en países miembros de un organismo internacional.

9.2 PRINCIPALES NORMAS DE USO EN INGENIERIA. • INDECOPI: Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la

Protección de la Propiedad Intelectual –Normas NTP (Perú)• ISO: International Standards Organization• IEC : International Electro technical Commission. • IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers. • ITU : Unión Internacional de Telecomunicaciones • IATA : International Air Transport Association • ANSI : American National Standards Institute. (USA)• DIN: Das Ist Norm. (Alemania)• UNE : Una norma Española. (España)• UNI: Ente Nazionale per l’Unificazione nell’ Industria. (Italia)• BSI : British Standards Institution. (Inglaterra)• AFNOR: Association Francaise de Normalization (Francia)• GOST : Agencia Federal para la Regulación Técnica y la Metrologia.  (Rusia)

• JIS : Japanese Standards Association (Japón)• AISI : American Iron and Steel Institute. (USA)• SAE : Society of Automotive Engineers. (USA)• ASTM: American Society for Testing Materials (USA)• ASM : American Society for Metals. (USA)• NIST : National Institute of Standards and Technology (USA)• API : American Petroleum Institute. (USA).• AWG: American Were Gage. (USA)• AWS : American Welding Society. (USA).• SAE : Society of Automotive Engineers (USA). • ASME: American Society of Mechanical Engineers (USA).• NEMA: National Electrical Manufacturers Association USA