Titanio y sus aleaciones. Impurezas

Hola amigos y bienvenidos a esta nueva publicación relacionada con uno de los metales utilizados en la fabricación de implantes médicos como lo es el Titanio. En próximas publicaciones hablaremos más de este metal pero hoy vamos a hablar de las impurezas. Todos conocemos que una impureza puede afectar las propiedades mecánicas de un metal o aleación un ejemplo explicado en este blog es el caso del azufre en el acero, los otros metales tambien tienen elementos perjudiciales asi como tambien elementos que mejoran las propiedades mecánicas.

Las impurezas son constituyentes que alteran las propiedades de un material y pueden o no dar los resultados deseados. Las impurezas más comunes en las aleaciones de Titanio son el O, N, C, Fe e H y sus efectos se pueden clasificar en tres grupos

1. Aspectos positivos. Estos elementos en las proporciones correctas mejoran la resistencia y dureza de las aleaciones de Ti.
2. Aspectos negativos. Incrementando los contenidos de estos elementos se puede disminuir la ductilidad y tenacidad.
3. El caso extremo. Fragilidad y baja resistencia a fracturas y fatiga.

En algunos casos, las impurezas son agregadas intencionalmente, dependiendo de las aplicaciones

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Acero AISI 1541

Hola amigos y bienvenidos a este nuevo año deseándoles a todos éxito y prosperidad en sus proyectos en est oportunidad vamos a hablar de un acero que no conocía pero gracias a ustedes con sus dudas y consultas pude investigar acerca de el y aqui vamos a compartir sus caracteristicas

Fig. 1 Acero SAE/AISI 1541 en condición esferoidizado

El acero AISI 1541 es un acero de medio carbono que tiene una particularidad especial que su microestructura tiene una forma de esferas diseminadas en una matriz de ferrita,  su composición química es 0.36-0.44% C, 1.35-1.65% Mn, 0.04% P y 0.05% S. Las esferas  se forman por un proceso de tratamiento térmico llamado recocido de esferoidización la cual busca destruir la estructura laminar de la perlita y cementita para generar esferas las cuales mejoran la maquinabilidad del acero.

Fig. 2 Acero SAE/AISI 1541 normalizado

La figura 2 por otro lado, muestra la microetructura original del acero sin las esferas y como se puede apreciar el material presenta una microestructura de perlita y ferrita siendo la primera mucho más abundante que la ferrita lo cual a su vez puede afectar cualquier operación de maquinado ya que al intentar cortar las placas de cementita presentes estas por su fragilidad dejaran tras de sí muchas entallas la cuales son centros de concentración de esfuerzos y grietas.

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Efecto del azufre en la microestructura de un acero

¿Porqué el azufre es indeseado?

Hola amigos bienvenidos a este último artículo por este año 2024 dando las gracias por su apoyo y deseando un feliz año 2025 acompañados de sus seres queridos, bendiciones de ante mano para todos. Quiero agradecer además a la página Metallurgical Engineering por su apoyo en la difusión de artículos relacionados con la metalurgia por profesionales de diferentes partes del mundo y que sirvieron de apoyo en las publicaciones hechas en este año que se va.

Dicho esto vamos a cerrar con la pregunta que se hace en la imagen ¿Porqué el azufre es indeseable?

El azufre es un elemento que afecta las propiedades del acero y que puede estar presente en la fabricación de este o en operaciones de soldadura, en ambos casos es perjudicial ya que, forma un compuesto con el Fe llamado FeS que posee un bajo punto de fusión y es el responsable de un fenómeno denominado agrietamiento en caliente que no es mas que la aparición de una grieta durante el enfriamiento del acero.

¿Como se forma esa grieta?  Una manera sencilla de explicarlo resulta en el hecho de que el acero en estado líquido comienza a solidificar y mientras esto ocurre el azufre forma el compuesto FeS que aún se mantiene en estado líquido ya que su punto de fusión es de 988 °C, este comienza a alojarse entre los granos de Fe austenítico formados de tal manera que se generan pequeñas "Islas" y conforme la temperatura disminuye el líquido se contrae, solidifica y deja tras de sí la grieta debido a que no hay cohesión de los granos. 

Si observamos el diagrama Fe-S se puede apreciar claramente la zona en a que tanto el Fe gamma y el compuesto FeS practicamente desde los 1538 hasta los 988°C 

Esto es una amenaza para las propiedades del acero y para las soldaduras, una solución a este fenómeno es el empleo del Mn que tiene mayor afinidad con el azufre superior al Fe, otro elemento empleado es el calcio que forma un compuesto CaS que pasa a ser escoria.

La norma ASTM establecen además los criterios para la evaluación de este tipo de defectos si son detectados en una microestructura 

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Fractura por fatiga de piñon

 Hola amigos bienvenidos a este blog ya estamos terminando el 2024 y en esta ocasión les voy a mostrar esta maravillosa fotografia de una superficie de fractura.

Fig. 1 Superficie de fractura por fatiga. 

Crédito: Bhattacherjee Santu, M.Sc 

En esta imagen podemos apreciar una fractura por fatiga, este tipo de fractura ocurren cuando el material esta sometido a cargas cíclicas de tal manera que, la grieta generada avanza por el material dejando tras de sí unas marcas denominadas "marcas de playa", estas marcas nos ayuda a identificar el origen de la grieta. 

Una de las recomendaciones que se hace al momento de analizar la superficie de fracturas es conservar lo mas que se pueda la superficie para recabar toda la información que nos puede dar la pieza, fotografía, fractografía y la metalografía posterior, una superficie contaminada puede alterar la obtención de datos sin embargo, no siempre una superficie contaminada puede ser contra producente ya que hay otro fenómeno denominado corrosión fatiga en la cual un material esta sometido a cargas de fatiga y además está en un medio corrosivo de ahí que, los productos de corrosión deben ser analizados.

  

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Aleación Magnesio AZ 61 Laminada en caliente

 Hola amigos bienvenidos a este blog, he encontrado esta belleza de microestructura que voy a compartir con ustedes por cortesía de MetCesar. 

Aleación Mg AZ61 Laminada en caliente 400 °C. 

Credito: MetCesar.

El Magnesio (Estructura HCP) pertenece a un grupo de metales  llamados "Light Metals", estos metales se caracterizan por ser utilizados en aplicaciones en donde el peso es importante sin embargo, el magnesio como tal es un metal muy reactivo y una manera de aprovechar su ventaja es formando aleaciones con otros metales. Las aleaciones de magnesio se clasifican en cinco grupos 1) Mg-Al-Mn, 2) Mg-Zn-Zr, 3) Mg-Tierras raras, 4) Mg-Th-Zr y 5) Mg-Al-Li

Lo mas interesante de este tipo de aleación es que su deformación plástica ocurre por deslizamiento y maclaje y solo cuando es preparada metalográficamente se puede apreciar las líneas de maclas en los granos deformados.

Para identificar estas aleaciones la norma ASTM publicó las especificaciones B275-61 y B296-61, la primera designa la nomenclatura empleada para identificar una aleación y la segunda establece el tipo de temple usado, asi la aleación AZ61 tiene como elementos principales al aluminio (letra A) y al Zinc (letra Z), los números 6 y 1 representan el porcentaje de estos elementos en la aleación. De ahi que, la aleación Mg AZ61 contiene 6.5%Al, 0.2%Mn y 1.0%Zn, por lo general son tratadas térmicamente en atmósfera controlada para evitar la oxidación del Magnesio.

El Aluminio forma un compuesto intermetálico Mg17Al12  de tipo eutéctico mientras que el Mn puede crear precipitados de tipo MnAl, MnAl4, MnAl6 

Con esta información ustedes pueden hacer un análisis microestructural basado en:

1. La información suministrada, el material fue deformado a 400°C por lo que la microestructura debe mostrar envidencia de deformación y la hay por las maclas que se aprecian en los granos.
2. El tamaño de grano puede ser determinado empleando ASTM E112
3.  Los precipitados que se observan diseminados entre los granos, si bien pueden asumir que son compuestos intermetálicos que pueden ser identificados usando los diagramas de fases de esta aleación, una evaluación utilizando difracción de rayos X puede dar con cada uno de los compuestos presentes.
4. Complemente el análisis con ensayos de dureza, tracción y relaciones los resultados obtenidos con el proceso de deformación empleado.

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