CONCEPTOS TECNOLOGICOS y METALURGIA EXTRACTIVATECNOLOGIATecnologael conjunto de conocimientos tcnicos, ordenados cientficamente, que permiten disear y crear bienes o servicios que facilitan la adaptacin al medio y satisfacer las necesidades de las personas.Mediante la aplicacin del conocimiento cientfico y organizndolo a las tareas prcticas por medio de sistemas ordenados que incluyen las personas, las organizaciones, los organismos vivientes y las mquinas.CLASIFICACIN DE LOS MATERIALESMATERIALES METLICOS.-El estudio de los metales a partir del mineral, su beneficio y la alteracin de sus estructuras para obtener ciertas cualidades o propiedades son parte de la metalurgia, a la cual la podemos dividir en tres categoras:1.- Extraccin y beneficio de minerales para convertirlos en metal.2.- Mejoramiento de los metales y la produccin de aleaciones para satisfacer Las necesidades de la industria.3.- El tratamiento trmico de los metales y aleaciones para mejorar sus cualidades.

Los metales de acuerdo con criterios tcnicos los podemos dividir por las siguientes caractersticas.Densidad:Metales ligeros y metales pesados limite ~ 4,5 gr/cm3Punto de Fusin:Metales de bajo punto de fusin (por debajo de los 10000C) Metales de punto de fusin medio (entre 1000 y 20000C) Metales de punto de fusin alto (por encima de 20000C)Estabilidad Qumica:Metales Nobles por Ej. Oro, Plata, Platino Metales no Nobles como: Hierro, Zinc, Aluminio, etc.Significado para la Industria:Metales Frreos y Metales no FrreosElaboracin:(Obtencin de brutos, conformacin, separacin y ensamblaje) Materiales Fundibles y Materiales Maleables.PROCESOS METALRGICOSLos procesos metalrgicos constan de dos operaciones: la concentracin, que consiste en separar el metal o compuesto metlico del material residual que lo acompaa en el mineral, y el refinado, en el que se trata de producir el metal en un estado puro o casi puro, adecuado para su empleo. Tanto para la concentracin como para el refinado se emplean tres tipos de procesos: mecnicos, qumicos y elctricos. En la mayora de los casos se usa una combinacin de los tres.Los procesos metalrgicos comprenden las siguientes fases: Obtencin del metal a partir del mineral que lo contiene en estado natural, separndolo de laganga. Elafino, enriquecimiento o purificacin: eliminacin de las impurezas que quedan en el metal. Elaboracin de aleaciones. Otros tratamientos del metal para facilitar su uso.Operaciones bsicas de obtencin de metales: Operaciones fsicas:triturado,molido,filtrado(a presin o al vaco),centrifugado,decantado,flotacin,disolucin,destilacin,secado, precipitacin fsica. Operaciones qumicas: tostacin, oxidacin, reduccin,hidrometalurgia, electrlisis, hidrlisis, lixiviacin mediante reacciones cido-base, precipitacin qumica, electrodeposicin, cianuracin.PROCESO DE CONFORMACIONConformacin por MoldeoMoldeo en ArenaMoldeo en CoquillaConformado o deformacin plsticaLaminacinForjaExtrusinEstiradoEstampadoTrefiladoMETALURGIA EXTRACTIVAEs la tecnologa de la extraccin de metales a partir de sus menas y la refinacin de los mismos para su posterior tratamientoMena: Es el mineral cuya explotacin presenta inters. En general, es un trmino que se refiere a minerales metlicos y que designa al mineral del que se extrae el elemento qumico de inters.Ganga: Comprende a los minerales que acompaan a la mena, pero que no presentan inters minero en el momento de la explotacin.El material que se obtiene de la explotacin de una mina est generalmente compuesto de una mezcla de minerales de diferentes especies, algunos de los cuales constituyenel objeto de la explotacin, y de material ptreo y sin valor inmediato, constituido por los minerales estriles que se encuentran dentro de un yacimiento mismo (cuarzo, calcita, arcilla, feldespato, dolomita, etc.) y roca proveniente de las cajaso paredes que limitan el yacimiento y que por efecto de los disparos se desprendeny es imposible evitar que se junten al mineral. Esta mezclade sustancias minerales valiosas y estriles, en diversas proporciones, tienen que ser tratadas en alguna forma para separar aquello que no sirve, de los minerales que son tiles; para ello se recurre a las operaciones dePREPARACIN(Trituracin, molienda, clasificacin)CONCENTRACINDe minerales, que permite obtenerproductos de alto contenido de elementos valiosos, que sern procesados en fundiciones y refineraspara obtener metales elementos de alta pureza.TRITURACIN O CHANCADO.El chancado es una operacin unitaria o grupo de operaciones unitarias en el procesamiento de minerales, cuya funcin es la reduccin de grandes trozos de rocas a fragmentos pequeos. La chancadora es la primera etapa de la reduccin de tamaos, generalmente trabaja en seco y se realiza en dos o tres etapas que son: chancadora primaria, secundaria y ocasionalmente terciaria. Las chancadoras se disean de modo que reduzcan las rocas, de tal manera que todos los fragmentos sean menores que el tamao establecido.Hay cuatro maneras bsicas de reducir el tamao del material que son: impacto, atriccin (friccin), deslizamiento y compresin.1.- ImpactoSe refiere a un golpe instantneo de un objeto movindose contra otro; ambos pueden estar movindose en cuyo caso nos encontramos ante un impacto dinmico.2.- AtriccinEl trmino es aplicado para la reduccin de material, por medio de friccin entre dos superficies duras.3.- DeslizamientoLa reduccin de tamao por deslizamiento, consiste en cortar por hendiduras el material.4.- CompresinEn las chancadoras mayormente intervienen fuerzas de compresin, como su nombre lo indica la chancadora por compresin es hecha entre dos superficies, generalmente usan este mtodo las chancadoras de quijada y las giratorias.CONCENTRACINEs la separacin de los minerales valiosos de los estriles, para obtener un alto contenido de la parte valiosa que puede ser comercializado en el procesamiento de las fundiciones. La concentracin puede realizarse por cualquiera de los siguientes mtodos:a)FlotacinSu aplicacin se basa en la diferenciaentre las propiedades superficiales de las partculas. Es el mtodo ms importante de concentracin y tiene aplicacinen la obtencin de concentrados de sulfuros fundamentalmente, de carbonatos, silicatos, xidos, fosfatos y carbones.b)GravimetraConsiste en la separacin slido slido utilizando la diferencia entre las gravedades especficas de los minerales. Se utiliza especialmente en la concentracin de minerales de oro, estao, tungsteno, plata, plomo y otros.c)MagnetismoMtodo de concentracin que utiliza la diferencia entre las susceptibilidades magnticas de los minerales,d)ElectrostticaSe aplica a casos especficos de minerales que pueden ser separados debido a sus propiedades conductoras de electricidad.e)Escogido pallaqueoEs el mtodo ms antiguo de concentracin y consistecomo su nombre lo indica en el escogido a mano mediante la ayuda de aparatos, de un mineral valioso aprovechando su diferenciacin en color, brillo, fluorescencia, etc. de los minerales estriles.SINTERIZACIONTratamiento trmico de un polvo o compacto a temperatura inferior a la de fusin del principal constituyente, con el propsito de aumentar su resistencia a travs de la unin de las partculas.Las fases principales que comprenden el proceso son: elaboracin de la materia prima (polvos o granos elementales), mezcla de componentes,conformado de la materia prima mediante presin y temperatura y acabado de las piezasTOSTACIONLa tostacin, por cualquiera de los diferentes mtodos tcnico es indispensable en casos de ciertos minerales o concentrados para prepararlos previamente a la lixiviacin. La tostacin puede hacerse variar, segn sea necesario para producir un sulfato, un xido, reducir el contenido de xido, producir un cloruro, o bien una combinacin de estos resultados.Se ha diseado equipo especial para controlar con precisin las reacciones de la tostacin, las cuales son complejas en ocasionesFUSIONLa fusin es un proceso fsico que consiste en el cambio de estado de la materia del estado slido al estado lquido por la accin del calor. Cuando se calienta un slido, se transfiere energa a los tomos que vibran con ms rapidez a medida que gana energa.El proceso de fusin es el mismo que el defundicin, pero este trmino se aplica generalmente a sustancias como los metales, que se licuan a altas temperaturas, y a slidos cristalinos. Cuando una sustancia se encuentra a su temperatura de fusin, el calor que se suministra es absorbido por la sustancia durante su transformacin, y no produce variacin de su temperatura. Este calor adicional se conoce como calor de fusin. El trmino fusin se aplica tambin al proceso de calentar una mezcla de slidos para obtener una disolucin lquida simple, como en el caso de las aleaciones.Sabemos que los slidos tienenestructura cristalina, esto es, sus tomos estn colocados de forma regular en determinados puntos, siguiendo las tres dimensiones del espacio. Estos tomos pueden vibrar en torno a su posicin de equilibrio y si su temperatura aumenta, la amplitud de sus vibraciones crece, ya que la energa que reciben se emplea en aumentar su velocidad. Puede llegar un momento que los enlaces que los retenan en sus posiciones se rompan, desaparezca la distribucin regular o lo que es lo mismo la estructura cristalina y se inicie el paso al estado lquido, es decir la fusinAFINOEl conjunto de operaciones de oxidacin y reduccin recibe el nombre de AFINO.Afinar el acero esEl conjunto de operaciones de oxidacin y reduccin recibe el nombre de AFINO.Afinar el acero esEl conjunto de operaciones de oxidacin y reduccin recibe el nombre de AFINO.Afinar el acero esLIMPIARLO.-Que es reducir las sustancias acompaantes como el Azufre, Silicio, Manganeso y Fosforo.RECARBURARLO.-Que es fijar el contenido correcto de carbonoALEARLO.-Que es aadir elementos de aleacin

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESPROPIEDADES DE LOS MATERIALESLos materiales son sustancias que, a causa de sus propiedades, resultan de utilidad para la fabricacin de estructuras, maquinaria y otros productos.Existen materiales de muy diversos tipos que, de forma muy regular, se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:Metales y aleaciones: hierro y acero, aluminio, cobre, nquel, titn, etc., y sus aleaciones.Polmeros: gran desarrollo potencial. Comnmente llamados plsticos.Cermicos y vidrios: vidrios, cementos, hormigones, etc.Materiales compuestos: mezcla de materiales: madera, fibra de vidrio, fibra de carbono, polmeros rellenos.Propiedades de los materialesLas propiedades de un material determinado se pueden clasificar en tres grupos diferentes:Propiedades qumicas.Propiedades fsicas.Propiedades mecnicasPROPIEDADES FISICAS1. peso especificoAbsoluto o relativo, el primero es el peso de la unidad de volumen de un cuerpo homogneo y el peso especfico relativo es la relacin entre el peso de un cuerpo y el peso de igual volumen de una sustancia tomada como referencia

2. Punto de fusindescribe la temperatura en la cual un material o elemento pasa del estado slido a lquido

3. Dilatacin trmicamide cuanto se puede deformar un material con respecto a un diferencial de T, puede causarcontraccin o dilatacin.

PROPIEDADES MECANICAS

1. ResistenciaCapacidadde soportar una carga externa2. DurezaQue es la resistencia que pone un cuerpo a la penetracin de otro cuerpo duro, estos no se pueden marcar ni rayar.3. PlasticidadCapacidadde deformacin permanente de un metal sin que llegue a romperse

4. ElasticidadCapacidadde un material de volver a sus dimensiones normales despus de haber cesado la carga

5. Tenacidadla resistencia a la rotura por esfuerzos de impactos que deforman el metal.

6. FragilidadPropiedad que expresa lafaltade plasticidad y por tanto de tenacidad los materiales frgiles se rompen en el lmite elstico

7. ResilienciaEs la resistencia de un metal a su rotura por choque y se determina por medio del ensayo de Charpy

8. FluenciaPropiedades de algunos metales de deformarse lenta y espontneamente bajo la accin de su propio peso o de cargas muy pequeas

9. FatigaEsta propiedad se utiliza para medir materiales que van a estar sometidos a accin de cargas peridicas.

10. MaleabilidadEs la caracterstica de los metales que permite la obtencin de laminas muy delgadas.

ENSAYOS MECANICOSComo ensayos mecnicos tenemos los siguientes tipos.

Empezamos indicando que como Ensayo Mecnico veremos el de la dureza.Y decimos que la dureza de un material es la resistencia que opone a la penetracin de un cuerpo ms duro.Esta resistencia se determina introduciendo un cuerpode forma esfrica, cnica o piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en el cuerpo a ensayar.La prueba ms conocida de las pruebas de dureza es la prueba Brinell, aqu se aplica una esfera de acero endurecido, pero esta esfera no es arbitraria si no que depende del material a Ensayar, contra la superficie de la pieza de prueba bajo una carga normal adecuada al dimetro de la impresin se la mide y el nmero (HB) de dureza se encuentra segn la siguiente frmula.

rea de la superficie de impresin es:

DondeD=dimetro de la esfera yd =dimetro de la ImpresinDe donde podemos decir:

Al escoger las fuerzas de medicin ha de tenerse en cuenta que el dimetro de la Impresin de la bolaest entre los 0,2 a 0,7 del dimetro D de la bola.Tambin podemos determinar la dureza con la siguiente frmula:

F= Valor numrico de la Fuerza N.A= Valor numrico de la Superficie de la huella en mm2

a= 30 Hierro dulce, acero, acero fundido, fundicin maleablea= 10 Metales ligerosa= 5 Aluminioa=2,5 Metales Antifriccina=1,25 Plomoel dimetro de la bolapuede ser de2,5-5o 10 mm.Ejemplo:Determinemos la dureza en una aleacin de cobre:Si tenemos una Bola de ensayo de D = 5 mm., ysi el grado de carga a = 10Calcularamos primero la Fuerza F.Si el dimetro de la huella es de 1,6 mm. Cul ser la dureza?

A =R2A = 3,14 x (0,8)2A= 2,009Con la primera frmula tomamos Escaln de carga 250 y podemos calcular con la frmula:

Dureza Rockwell (HR)Esta dureza la determinamos en Aceros Templados, el cuerpo de penetracin es un cono de dimetro de 120 GRADOS y se lo designa HRC esta dureza lo registra directamente la mquina bajo los siguientes parmetros:1.- Debe iniciarse el ensayo con una fuerza previa para luego aplicar la fuerza del ensayo.a.- Una carga de 10 Kg la cual produce una penetracin que se toma como referencia.b.- Luego se aplica una carga entre 60 a 100Kg si se trata de la Bola de acero (HRB) y de 150 Kg si se trata del cono de diamante (HRC).Para luego obtener la dureza por la diferencia de huellas.

Dureza Vickers (HV).-Eneste caso se emplea como cuerpo de penetracin una pirmide cuadrangular de diamante, la huella formada vista desde la parte de arribaes un cuadrado.Este procedimiento de determinar la dureza Vickers la utilizamos para aceros nitrurados y cementados en su capa externa, as como piezas de paredes delgadas de acero o metales no frreos para determinar la dureza Vickers utilizamos la siguiente frmula:

Ejemplo:Una huella de ensayo tiene una diagonal como valor medio entre ambas diagonales de 0,44 mm, si se le aplica una Fuerza de F = 30N Cul ser la dureza?

HV =287Los Ensayos de Resistencia pueden ser:

DIAGRAMA ESFUERZO DEFORMACIONTodos los materiales metlicos tienen una combinacin decomportamientoelstico yplsticoen mayor o menor proporcin.Todo cuerpo al soportar unafuerzaaplicada trata de deformarse en el sentido de aplicacin de la fuerza. En el caso del ensayo de traccin, la fuerza se aplica endireccindel eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en direccin de su longitud y se encoger en el sentido o plano perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformacin ocurren simultneamente enel ensayo, los dos conceptos son completamente distintos.Veremos el ensayo de materiales o resistencia a la traccin.Y as tenemos que la resistencia y propiedades de deformacin de los materiales son: Rm=Resistencia a la traccin ReL = Lmite de fluenciaRp= Lmite de alargamiento A= Alargamiento de rotura.Veamos entonces:Fuerza y Alargamiento.-Y as tenemos que bajo la accin de la fuerza F la probeta de traccin se alarga de la longitud inicial Loa la longitud L.El alargamiento L es la diferencia entre la longitud L y la longitud Lo. L= L-LoTensin y Coeficiente de Alargamiento.-As tenemos que en el material de la probeta sometida a traccin se producen tensiones.Si se divide la fuerza de traccin F por la Seccin inicial Sose obtiene la tensin.

Si se relaciona el alargamiento L con la longitud inicial Loresulta el coeficiente de Alargamientode la probeta y esta la expresamos en porcentaje.

en %En el primer intervalo el dealargamiento elstico(e)el materialvuelve siempre a sulongitud inicial Louna vez que se suprime la fuerza, si se sigue alargando la probeta el alargamiento aumenta en mayor medida que las tensiones o sea que el material pasa del estado elstico al plstico llamndose a este intervalo.Alargamiento no proporcional.-(p)en este intervalo se produce un alargamiento permanente (r) ya que al cesar la carga la probeta no vuelve a su longitud primitiva sino que queda conel alargamiento L.Por ltimo tenemos l:Alargamiento de rotura y resistencia a la traccin.-El alargamiento de rotura A es la variacin permanente de longitud lrreferida a la longitud inicial despus de la rotura de la probeta.De ah que tenemos que la resistencia a la traccin es la tensin que resulta de la fuerza mxima Fmreferida a la seccin inicialSo

Aen %

Ejemplo:L = 204 mmLo= 200 mmF = 5000 NSo= 50 mm2L = L LoL = 204 -200 = 4 mm

=100 N/mm2

=2%

Si Fm= 12000 Nlr= 40mm

A= 20%

Rm= 600 N/mm2

PROPIEDADES DE LOS METALESPROPIEDADES TRMICASDilatacin trmica o dilatabilidad: La mayora de los materiales aumentan de tamao (se dilatan) al aumentar la temperatura. La magnitud que define el grado de dilatacin de un cuerpo es el coeficiente de dilatacin () que nos da una idea del cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando cambia la temperatura del material.

De la formula L = LO. t

DondeL = L - Lot = t - toDonde:Lo=Longitud inicial (mm)L = Longitudfinal(mm)to= Temperatura inicial ( C)t = Temperatura final ( C) = Coeficiente de dilatacin lineal (C 1)Entonces:L = Variacin de longitud (mm)t = Variacin de temperatura (C)Despejando:L = LO. t L = Lo. tPor lo tanto: = C-1

Finalmente tenemos que:

Aluminio (Al)Lo= 705 mmL = 706,08to= 23Ct = 88 CL = 1,08 mmt = 65C

Calculos

L = Lo. tPara aluminio 1,08 mm = 705 mm. 65C = 2,36 x 10-5C-1

Calor especfico: Se define como la cantidad de calor que necesita una unidad de masa para elevar su temperatura un grado. En el sistema internacional se mide en J/kgK (K = grados Kelvin, 0C = 273,15 K), aunque es ms frecuente medirlo en cal/gC.Q = cantidad de calorm = masac = calor especificot = temperatura finalto= temperatura inicial

calor especfico:

QC = m ( t to)He aqu una tabla con algunos calores especficos

Cunto calor se necesita para elevar la temperatura de 20 kg de hierro de 10Chasta 90oC?Q = m.c( t to)Q= (20) (450) (90 10) = 720.000 JoulesPROPIEDADES ELECTRICASLa resistencia elctricase puede definir como: la oposicin que presenta un conductor al paso de la corriente elctrica o al flujo de electrones.Entre los factores que influyen en la resistencia elctrica estn:1.- Naturaleza del conductor.2.- Longitud del conductor3.- Seccin o rea de seccin transversal.La resistencia elctrica de un conductor es directamente proporcional a su longitudle inversamente proporcional a su rea de seccin transversalA. Estas magnitudes estn relacionadas entre s a travs de una constante de material denominada resistividad elctrica().

l R = ADonde R = resistencia del material en ohm (). = resistividad del material en ohm-metro (-m.)l= longitud del conductor en metros.A= rea o seccin transversal del conductor en m2.Determinar la resistencia elctrica de un alambre de cobre de 2 km de longitud y 0.8 mm2 de rea de seccin transversal a 0C si su resistividad es de 1.72 x 10-8-m. l R = A

1.72 x 10-8-m(2000 m) R = 0,8 x 10-6m2R = 43

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS METALESESTRUCTURAS CRISTALINAS DE LOS METALESLa primera clasificacin que se puede hacer de materiales en estado slido, es enfuncinde cmo es la disposicin de los tomos o iones que lo forman. Si estos tomos o iones se colocan ordenadamente siguiendo unmodeloque se repite en las tres direcciones del espacio, se dice que el material es cristalino. Si los tomos o iones se disponen de un modo totalmente aleatorio, sin seguir ningn tipo de secuencia de ordenamiento, estaramos ante un material no cristalino amorfo. En el siguiente esquema se indican los materiales slidos cristalinos y los no cristalinos.En el caso de los materiales cristalinos, existe un ordenamiento atmico (o inico) de largo alcance que puede ser estudiado con mayor o menor dificultad. Ahora bien, realmente necesitamos estudiar los materiales a nivel atmico?Para responder a esta cuestin, podemos estudiar las principales propiedades de dos materiales tan conocidos como son el grafito y el diamante. El grafito es uno de los materiales ms blandos (tiene un ndice de dureza entre 1y 2 en laescalaMohs), es opaco (suele tenercolornegro), es un buen lubricante en estado slido y conduce bien laelectricidad. Por contra, el diamante es el material ms duro que existe (10 en la escala Mohs), es transparente, muy abrasivo y un buen aislante elctrico.Como vemos, son dos materiales cuyas principales propiedades son antagnicas. Pero, si pensamos en sus componentes, nos damos cuenta que tanto uno como el otro estn formados nicamente por carbono. Entonces, a qu se debe que tengan propiedades tan dispares? La respuesta est en el diferente modo que tienen los tomos de carbono de enlazarse y ordenarse cuando forman grafito y cuando forman diamante; es decir, el grafito y el diamante tienen distintas estructuras cristalinas. SLIDOS AMORFOSSon todos aquellos slidos en los cuales sus partculas constituyentes presentan atracciones lo suficientemente eficaces como para impedir que la sustancia fluya, resultando una estructura rgida y ms o menos dura.No presentan una disposicin interna ordenada por lo tanto no tienen ningn patrn determinado. Tambin se les denomina vidrios lquidos sobreenfriados.A temperaturas altas los amorfos se transforman en lquidos y sus partculas constituyentes tienen libertad de movimiento, al disminuir lentamente la temperatura, la energa cintica de las partculas se va haciendo tan baja que se puede producir un acomodamiento entre ellas; pero si el enfriamiento se produce rpidamente y por debajo del punto de fusin (sobreenfiramento), se origina, como resultado de las menores vibraciones, una contraccin trmica que no permite el ordenamiento de las partculas aumentando la viscosidad que ya no es posible apreciar flujo y la sustancia adquiere las caractersticas de un slido: rigidez, dureza, forma y volumen definidos, etc. Como ejemplos cabe resaltar: el asfalto, ceras, la brea, vidrio y la mayora de los polmeros.Cuando un slido amorfo se quiebra produce caras y bordes irregulares y al fundirse lo hace en un rango de temperaturas cambiando lentamente del estado slido al estado lquido.SLIDOS CRISTALINOSLos slidos cristalinos estn constituidos por minsculos cristales individuales cada uno con forma geomtrica y poseen la caracterstica de que al romperse producen caras y planos definidos, al igual presentan puntos de fusin definidos. Como ejemplos podemos destacar: el NaCl, la sacarosa, metales y aleaciones, y tambin algunos cermicos.Los tomos o iones de un slido se ordenan en una disposicin que se repite en tres dimensiones, forman un slido del que se dice tiene una estructura cristalina, se dice tambin que es un slido cristalino o un material cristalino.REDES CRISTALINA DE LOS METALESLos lquidos tienen una ordenacin atmica irregular son grupos amorfos, (sin forma) toman la forma del recipiente que loscontiene.Los metales han de tener DUREZA y RESISTENCIA adecuadas a su empleo, ser lo suficientemente elsticos y poseer, en determinadas condiciones, una gran capacidad de dilatacin. Este se lo puede conseguir mediante los correspondientes tratamientos. Para comprender las propiedades de los materiales es preciso conocer la estructura de los metales.En Estado Slido, Los Metales Son Cristalinos

Esto quiere decir que estn formados de cristales y que son los cristales?Partculas de forma regular y que estos siendo observados por el microscopio se observan corte de figuras geomtricas.La Textura Metlica Est Compuesta De Muchas Cristalitas (Granos)

Los cristales se obstaculizan unos a otros formando grandes conjuntos llamados granos o cristalitas. La imagen visible de los granos se llama textura.LA MALEABILIDAD DELOS METALES DEPENDE DE LA ESTRUCTURA RETICULAR

Existiendo 2 sistemas de estructura reticular: la cbica y la hexagonal. Y as tenemos que la forma de los cristales depende de cmo se acomodan los iones del grano al pasar del estado lquido al slido, y esta unin puede dar un cubo (sistema cbico) o columnas Hexagonales (sistema Hexagonal).

SISTEMA CUBICO SISTEMA HEXAGONAL

Tienen una red espacial cbica centrada: Hierro(por debajo de 910oC Cromo Volframio Molibdeno Tantalio NiobioRed cbica centrada en las caras: Hierro (por encima de 910oC Cobre NquelRed hexagonal compacta: Cinc MagnesioEstructuras cristalinas de elementos metlicos a 25C y 1atm

En la Tabla aparecen dos estructuras no comentadas hasta ahora: la cbica centrada en el cuerpo y la cbica primitiva. Estas son dos estructuras menos compactas que las dos anteriores. La estructura cbica centrada en el cuerpo presenta como celda unidad un cubo formado por ocho esferas con una novena esfera en el centro del cuboUna estructura an menos frecuente es la cbica primitiva, cuya celda unidad coincide con la anterior exceptuando la esfera del centro del cubo, tan slo la presenta el Po a presin y temperatura ambientes.Con estas cuatro estructuras se pueden explicar la inmensa mayora de las estructuras que presentan los metales, pues en muchos casos las estructuras reales son mezclas de las mismas.En la Tabla aparecen dos estructuras no comentadas hasta ahora: la cbica centrada en el cuerpo y la cbica primitiva. Estas son dos estructuras menos compactas que las dos anteriores. La estructura cbica centrada en el cuerpo presenta como celda unidad un cubo formado por ocho esferas con una novena esfera en el centro del cuboUna estructura an menos frecuente es la cbica primitiva, cuya celda unidad coincide con la anterior exceptuando la esfera del centro del cubo, tan slo la presenta el Po a presin y temperatura ambientes.Con estas cuatro estructuras se pueden explicar la inmensa mayora de las estructuras que presentan los metales, pues en muchos casos las estructuras reales son mezclas de las mismas.

Estructura cubica centrada en el cuerpoy Estructura cubica Primitiva

PROCESO DE CRISTALIZACINEn los metales yaleacioneslquidas, calentados considerablemente por encima de su punto de fusin, los tomos se agrupan a azar, de modo irregular y son portadores de elevada energa y movimiento. A medida que el lquido se enfra y se acerca al punto de solidificacin, la energa de algunos tomos puede haber disminuido y con ello su movilidad dentro de la masa, de tal forma que pueden ocupar, respecto a los otros, una posicin ms orientada, lo que se asemeja a su disposicin en el metal slido.Una vez alcanzada la temperatura de solidificacin, estos grupos aislados de tomos pueden haber quedado ya orientados y enlazados como el cristal elemental, adquiriendo una estructura rgida de orientacin los unos respecto a los otros. Los tomos vecinos pueden, una vez perdida la energa trmica necesaria, irse agregando al cristal elemental formado, formando nuevos cristales elementales unidos y comenzar dentro de la masa lquida a formar redes cristalinas en crecimiento. Estos cristales en crecimiento, cuando alcanzan cierto tamao se convierten enncleos de cristalizacin, y a su alrededor comienza a tejerse la red cristalina, a medida que mas y mas tomos van perdiendo energa con el enfriamiento.

Como la formacin de los ncleos de cristalizacin puede comenzar indistintamente en cualquier parte de la masa lquida, los cristales pueden comenzar a crecer en mltiples lugares simultneamente.EL POLIMORFISMO DE LOS METALESSe define polimorfismo como la capacidad de adoptar distintas formas cristalinas, bajo distintas condiciones de presin y temperatura. As, por ejemplo, el hierro presenta distintas transiciones en fase slida conforme se va calentando. Una caracterstica general es que las fases ms compactas suelen ser las termodinmicamente ms favorables a temperaturas bajas, mientras que las menos compactas lo sern a altas temperaturas.Los polimorfos de los metales se suelen denominar (con excepciones) con las letras griegas , , conforme aumenta la temperatura. Incluso algunos metales revierten a la forma estable a baja temperatura cuando alcanzan temperaturas ms altas. El hierro presenta las siguientes transiciones: a-Fe (cbico centrado en cuerpo) es estable hasta 906 C, cuando se convierte en g-Fe(cbico compacto), el cual a su vez retorna a a-Fe a los 1401 C, y se mantiene en esta forma hasta que funde a los 1530 C. La forma b (hexagonal compacta) aparece bajo alta presin. Otro ejemplo de polimorfismo es el del estao. A temperatura ambiente el polimorfo estable es el estao blanco b-Sn, que se convierte en estao gris, a-Sn, por debajo de 14.2 C.DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO O DE FASESDesde el punto de vista estructural, unafasede un material, es una parte homognea del mismo que difiere de las dems en su composicin, estado o estructura. Al conjunto de las representaciones de los estados posibles se denominadiagrama de fases.Reglade las fases de GibbsLaecuacin o regla de Gibbs nos permite calcular el nmero de fases que pueden existir en equilibrio en cualquier sistema.f +N=C + 2f=Es el nmero de fases presentes en el punto de anlisis.N=Grados de libertad, es decir, el nmero de variables (presin, temperatura o composicin en sistemas con ms de un componente) que se pueden modificar sin que varen las fases del sistema.C=Es el nmero de componentes del sistema.Diagramasde equilibrio en las aleaciones

Sise trata de una aleacin de dos metales (A y B), se representa la temperatura en ordenadas y la composicin en abscisas. En los diagramas de fases las disoluciones slidas se suelen representar por las primeras letras del alfabeto griego.Lneade lquidus:esla lnea superior del diagrama; representa el inicio de la solidificacin y marca la transicin entre la fase lquida y la fase liquida + slida.Lneade slidus:esla lnea inferior del diagrama; representa la transicin entre la fase lquida + slido y la fase slida.Reglade la palancaEnel diagrama anterior, el punto D se encuentra en un estado bifsico en el que coexisten una fase slida y otra lquida L. La composicin qumica del slido y lquido puede determinarse por la reglade la horizontal,trazando una horizontal que pase por el punto D y que corte las lneas de fase, determinndose Cy CL.Sillamamos WLal tanto por uno que tenemos de masa lquida en el punto D y Wal tanto por uno que tenemos de la masa slida en el mismo puntopodemos determinar dichas masas mediante unas ecuaciones, aplicando lo que se conoce comoreglade la palanca.C0=Concentracin del elemento A o B correspondiente al punto D.CL=Concentracin del lquido correspondiente al elemento A o B.C=Concentracin del slido correspondiente al elemento A o B.Siutilizamos concentraciones del elemento A, las ecuaciones correspondientes aWyWLson:

PROBLEMADibujeun diagrama de equilibrio entre dos componentes cualquiera, A y B, solubles completamente en estado slido, que solidifiquen, en su estado puro, a las temperaturas de 1000 y 1300 C, respectivamente.Enla regin bifsica site un punto a la composicin del 45 % del componente A y a la temperatura de 1100 C.Sepide:a)Identifique las fases presentes en dicho punto.b)Determine la composicin de las mismas.c)Razone su grado de libertad o varianza del sistema, en la zona donde se ha situado el punto anteriormente citado.Enla grfica de la izquierda se observan las curvas de enfriamiento de los dos componentes en funcin del tiempo. Si los consideramos puros, las curvas de enfriamiento tendrn una forma similar a la indicada en la grfica, donde los trazos horizontales de cada una de ellas representan los cambios de estado, que se producen a temperatura constante.Enla grfica de la derecha se observa el diagrama de fases para los componentes A y B, obtenido a partir de la grfica de enfriamiento.

a.Endicho punto nos encontramos presentes las fases deSlido + Lquido.b.Denominando porWyWLa las composiciones de las fases slida y lquida respectivamente.

W= 58,3%

WL= 41,6 %Siendof + N = C + 2f=fases = 2 L + N=Grados de libertadC=Componentes = 2 (AyB)N = C + 2 - f =2 + 2 - 2N = 2Se pueden cambiar la composicin C y la temperatura T sin romper el equilibrio.