CMI215.2019 UNIDAD1 CLASE1

Se debe diseñar un gancho para alzar
contenedores de mineral en una mina. El
gancho debe sostener una carga de 25 000
lb.
El corte transversal indicado por “?” es la
zona mas critica, el resto del gancho está
sobrediseñado. Determine el diámetro en
esa región
material
σy (ksi)
Fe
19
Fe-0,2 % C
26
Acero inox
30
Cu
10
Cu – 30% Zn
11
Cu – 30% Ni
18
¿Por qué aumentar la resistencia mecánica?
propiedades
desempeño
costo
Costos de fabricación
• Menor masa utilizada
• Estructuras que puedan
resistir mayor esfuerzo
mecánico
• Mejorar
resistencia
a
corrosión, desgaste, etc
composición
Estructura
Procesamiento
F
σ=
A
M
Deformación
Solución
sólida
E
C
A
Partículas
2ª fase
N
I
S
M
O
S
Tratamiento
térmico
Transformación
polimórfica
Afino de
grano
dispersión
Envejecimiento
(precipitación)
La resistencia de un metal puede considerarse como la
suma de las distintas aportaciones realizadas por los
mecanismos de endurecimiento:
 y =  i +  s +  p +  d +  ss + K y d
−
1
2
Donde:
σi = tensión de fricción que se opone al movimiento de dislocaciones
σs = endurecimiento por solución sólida
σp = endurecimiento por precipitación
σd = endurecimiento por densidad de dislocaciones
σss = endurecimiento debido a presencia de subestructura
Ky = constante para cada material
d = tamaño de grano de la matriz
¿Por qué
mecánica?
aumenta
la
resistencia
Propiedades mecánicas
de
las
aleaciones
cobre- níquel.
El cobre endurece
hasta agregar 60% de
níquel y el níquel se
endurece hasta el 40%
de cobre.
material
Fe
Fe – 0,20 % C
Fe – 0,45% C
Resistencia, σy (MPa)
206
205
310
INTERSTICIOS
CELDA
Intersticios
tetraédricos
Intersticios
octaédricos
BCC
12
6
FCC
8
4
HCP
12
6
Los átomos
intersticiales
producen mas
endurecimiento que
los sustitucionales
(aproximadamente
el triple)
Para el titanio
Influencia de la microestructura
en la respuesta mecánica de las
aleaciones metálicas
PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN EL
ENDURECIMIENTO POR SOLUCION SÓLIDA
FACTOR DE TAMAÑO
RELATIVO
Observemos el efecto
de distintos elementos
de aleación sobre la
resistencia del cobre
a la cedencia.
¿Cómo
influye
tamaño atómico?
el
FACTOR DE TAMAÑO RELATIVO
Efecto de adiciones de
zinc al cobre, sobre las
propiedades
de
la
aleación endurecida por
solución.
Al aumentar la diferencia de tamaño atómico y la
cantidad de aleante, aumenta el endurecimiento por
solución sólida
Efecto de aleantes en hierro α
Efecto de la concentración
de soluto en el esfuerzo
cortante de aleaciones
base cobre.
PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN EL
ENDURECIMIENTO POR SOLUCION SÓLIDA
FACTOR DE INTERACCION CONFIGURATIVA
Los átomos de soluto normalmente
no están distribuidos de forma
simétrica bajo un patrón uniforme,
sino que se agrupan en aglomerados
irregulares
que
constituyen
ordenamientos de corto alcance.
Estos
dominios
retardan
el
deslizamiento.
FACTOR DE INTERACCION CONFIGURATIVA
El paso de la dislocación altera este ordenamiento
incrementando la energía de la red y produciendo un bajo
grado de endurecimiento.
El
ordenamiento
produce
bajas
propiedades
mecánicas
y
resistividad eléctrica,
debido a que la
distorsión de la red
es pequeña.
En los diagramas de equilibrio las regiones de
soluciones sólidas ordenadas se representan bajo
líneas puntirayadas