lunes, 24 de julio de 2023

Metalurgia y Civilización

 Cuando un estudiante inicia su carrera en el campo de la metalurgia debe entender que la historia humana ha estado sumamente relacionada con el manejo de los metales. Para llevarlo a contexto las civilizaciones prehistóricas empleaban la piedra como herramienta de trabajo, para la caza y como arma de defensa o ataque.

Con el uso del cobre, los seres humanos dieron un salto abismal pasando de la edad de piedra hasta los metales, fijense que grandes imperios se alzaron en zonas donde el metal de cobre era abundante, pero el cobre en si en sus propiedades es un metal maleable y tiene sus limitaciones. En algún punto de la historia el ser humano mezcló este metal con otro llamado estaño y de ahi, surgió una aleación denominada bronce y cuyas propiedades de resistencia superaban al propio cobre y al estaño.

Si hacemos una pausa y analizamos el impacto de los metales en la aparición de los imperios, podran notar que reinos en todo el mundo florecieron en zonas mineras, un ejemplo lo pueden decir los amigos peruanos ya que tuvieron el imperio Inca que estaba ubicado en zonas de mineria de Cobre.

Aquí estimado estudiante usted puede imaginarse que los metales son herramientas muy valiosas para los pueblos y usted no solo debe entender sus propiedades y aplicaciones, debe entender el impacto que tienen en la economía y en la sociedad. Actualmente, se puede consultar los precios de los metales como por ejemplo, el Oro en Kitco.com o en la bolsa de valores por ejemplo London metal Exchange que cotiza el precio de las materias primas.

En este curso, ustedes van a comprender que la metalurgia y la ciencia de los materiales van más allá de conocer solo las propiedades de un metal y como realizar mejoras para un fin específico, usted como estudiante debe entender que  hay un horizonte que involucra mercados financieros, impacto social y cultural, politica global e impacto ambiental. 

Para un estudiante que mire este post y sea de un pais minero, ¿Que impacto ha tenido la mineria en el desarrollo de su país? Peru y Chile con la mineria de Cobre, Bolivia con la mineria de Litio, Venezuela con la mineria de Hierro y podemos mencionar muchos países más.

 La metalurgia no solo es conocer los metales, sus propiedades y aplicaciones ustedes deben entender el impacto que ha tenido el uso de los metales en la civilización en el pasado y su influencia en el presente, no solo comercial sino tambien a nivel estratégico, un ejemplo sencillo se puede ver en un pais cuya economia florece y se puede apreciar por el nivel de construcción de obras y en el consumo de acero y eso impacta en el precio del metal y en el precio del mineral de Hierro.

Por el lado de la ciencia de los materiales se puede ver como el impacto ambiental está requiriendo nuevos materiales amigables con el medio ambiente y el desafío esta estimados estudiantes en crear  una linea de investigación que busque desarrollar productos biodegrabables o reciclables.

Les deseo un exito en esta carrera que han escogido la cual es muy hermosa y con milenios de historia y desarrollo, ya ustedes comprenden que los metales y sus aleaciones han sido parte de la humanidad no solo en el pasado sino tambien el ahora. En el proximo tema hablaremos de los metales y sus propiedades.

Hasta la próxima


Sobre el autor

Fernando Medina es un ingeniero metalúrgico egresado de la Unexpo vice rectorado Puerto Ordaz en Venezuela, con 20 años de experiencia en investigación y docencia universitaria trabajó como investigador de fallas en el centro de corrosión y biomateriales de la Unexpo, como analista e investigador en el centro de soldadura y ensayos mecánicos en la misma  universidad. Fue profesor asistente del IUTPC Puerto Cabello y autor de dos libros en Amazon relacionados con análisis microestructural y análisis de falla.

sábado, 20 de mayo de 2023

Análisis de Falla.

 Los análisis de fallas se realizan cuando se desea conocer las razones por las cuales un material, equipo, estructura, sistema deja de realizar las funciones para lo cual fue diseñado. La falla puede ser o no catastrófica, esto quiere decir que puede ser detectada y resuelta antes de que ocurra el evento sin embargo, cuando es catastrófica pueden ocurrir diferentes situaciones que van desde victimas del accidente hasta pérdida de prestigio de una empresa y esto último es lo que muchas corporaciones deben cuidarse.

En mi experiencia con este tipo de situaciones he visto casos interesantes de falla en la industria petrolera, en implantes médicos, en la industria eléctrica y en la minería. Una de las cosas más interesantes en este campo es que el trabajo en equipo es vital, conocer los estandares de la industria y la comunicación es fundamental para llevar a cabo con éxito la investigación.

A mis alumnos les recordaba en la universidad, que iban a salir de ese curso como jefes de equipos de análisis de falla y más alla del aporte técnico debian aprender el aporte comunicacional y social de tal manera que, la investigación no solo resuelva un caso de falla sino que tambien pueda crear conciencia de la importancia de tener analistas de fallas en las empresas.

jueves, 17 de noviembre de 2022

Acero Perlítico

 Hola amigos un saludo y bienvenidos de nuevo aquí, les dejo una hermosa imagen de un acero perlítico que es uno de los aceros a nivel microestructural mas resistente y que separa a los aceros hipoeutectoide de los aceros hipereutectoide. El contenido aproximado de carbono de este acero es variado y en algunas fuentes pueden dar valores de 0.8 %C un poco más o menos pero eso queda a criterio de la fuente consultada.




lunes, 18 de abril de 2022

Acero ASTM A216, grado WCA

 Hola amigos y bienvenidos de vuelta a este espacio académico, en esta oportunidad vamos a observar una interesante microestructura de este acero cuya composición química es 0.21 %C, 0.6 % Mn y 0.49% Si. Se le realizó un tratamiento térmico de austenizado a una temperatura aproximada de 925 °C por 6 horas y enfriada al aire, la pieza por otro lado, tiene un espesor de 6 in.

Con apenas esta información y con la figura adjunta podemos analizar la imagen, dejando abierto los comentarios para que ustedes aporten en el aprendizaje. Empecemos primero que en el enunciado mencionan el tipo de enfriamiento al ver la imagen podemos observar los granos de ferrita y perlita, a simple vista se ven granos finos pero eso se puede verificar determinando el tamaño de grano. Otro indicador es su dureza que aunque no es una herramienta propia de la microscopia optica, si puede servirnos para comprobar el medio de enfriamiento empleado.

Pero tambien en la imagen hay algo adicional que se los voy a dejar para que ustedes indique que es lo mas llamativo que nos regala la imagen.

Feliz día


Fig. 1 Acero ASTM A216. Imagen a 100X, reactivo empleado Nital 

jueves, 19 de agosto de 2021

¿Qué son los aceros aleados? ¿Cuál es su importancia?

 

Fig. 1 Acero SAE 4140


Hola amigos bienvenidos a este espacio nuevamente, hoy hablaremos de los aceros aleados y quizás ustedes han oído en sus clases o en el laboratorio estos aceros 4340 o 4140. Pues bien estas son las nomenclaturas que definen un tipo de acero especial, los llamados aceros de baja aleación. El término baja aleación se refiere a que el porcentaje de elementos aleantes no superan el 8 % (en otras fuentes consultadas se dice 5%) pero, ¿a que se refiere con elementos aleantes? El acero tiene en su composición además del Fe y C otros elementos tales como Mn y Si, estos últimos empleados en la desoxidación del acero pero si agregamos Cr, Ni, Mo, V, Ti y aumentamos los contenidos de Mn y Si podemos obtener un acero de baja aleación.

Los contenidos de Ni y Cr son bajos ya que si se incrementan podemos tener un acero inoxidable y eso puede ser tema de otra publicación, aquí nos enfocaremos en estos elementos porque ellos tienen una influencia interesante en el acero. Si miramos el diagrama Fe-C podemos observar las zonas bien definidas de Ferrita, Perlita y Austenita e incluso si observamos la curva TTT de un acero de bajo carbono podemos determinar a que velocidad de enfriamiento y temperatura la transformación martensítica ocurrirá.

Si dejamos el acero sin estos elementos aleantes, la resistencia propia de el podrá cubrir ciertas aplicaciones estructurales pero si deseamos mayor resistencia un acero C-Mn no puede suplir esa necesidad de ahí que, al agregar estos elementos aleantes buscamos

  1. Mejorar la resistencia del acero
  2. Mejorar la resistencia a la corrosión
  3. Mejorar la resistencia a altas o bajas temperaturas
  4. Mejorar la resistencia al desgaste
  5. Aumentar la templabilidad
 Esto es lo que encontramos en la bibliografía de cual es el efecto de incrementar los contenidos de elementos aleantes en el acero pero vamos ahora a aplicar la metalurgia física de este material. Cuando incrementamos el contenido de elementos aleantes, la primera señal que se refleja en el acero es la dureza y la resistencia, eso se debe a que aparecen compuestos intermediarios que pueden disolverse en la matriz o precipitan generando un incremento en la resistencia. Estos compuestos pueden observarse en el microscopio y para mayores detalles de su morfología y su composición puede usarse difracción de rayos X.

Fig. 2 Compuestos en la matriz del acero

Como pueden apreciar en la figura 2 los compuestos son del tipo MC esto quiere decir que el metal (M) forma un compuesto intermediario con el carbono (C) que puede tener varias configuraciones químicas por ejemplo Cr23C6 o Mn6C. El efecto inmediato de estos compuestos se aprecia como dije antes en la dureza y resistencia pero existe otra influencia bien marcada y es de importancia para ustedes que estén cursando la asignatura tratamientos térmicos y los diagramas TTT y es que los elementos aleantes modifican el diagrama TTT permitiendo a un acero C-Mn que no se puede templar desplazar su curva a la derecha para así tener una zona en donde la martensita puede obtenerse. 


Fig. 3 Curvas TTT de aceros al carbono


La figura 3 muestra como influyen los elementos aleantes en la curva TTT de un acero de bajo carbono, a medida que el acero aumenta su contenido de aleantes, este modifica su curva TTT desplazándola  a la derecha y permitiendo que el acero pueda ser templado.

Como conclusión final los aceros de baja aleación permiten mejorar las propiedades mecánicas del acero en comparación con un acero estructural, esto se debe a la solución o precipitación de carburos que incrementan la resistencia y a la vez los elementos aleantes desplazan la curva TTT del acero permitiendo la templabilidad y la obtención de una microestructura martensítica en un material que en condiciones normales no tendría este tipo de estructura.

¿Que piensan ustedes de estos aceros y han realizado preparación metalografíca de algunos? Déjame tus comentarios y comparte tu experiencia 


Fuentes Consultadas

  1. ASM Metals Handbook: Metallography and Microstructure, Vol. 9, ASM International, Materials Park ASM International. Park, Ohio, 2004.
  2. Avner S., (1988). Introducción a la Metalurgia. Segunda edición. Estados Unidos: editorial McGrau-Hill.