Fundamentos de la Ciencia de Materiales: Solidificación, Cerámicos y Fases del Acero
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Mecanismos de Crecimiento Durante la Solidificación
El proceso de solidificación implica la eliminación del calor latente de fusión y la formación de estructuras cristalinas.
Crecimiento Planar
Durante la solidificación, el calor latente de fusión es eliminado por conducción desde la interfase sólido-líquido a través del sólido y hacia los alrededores. Cualquier pequeña protuberancia que empiece a crecer en la interfase estará rodeada de líquido con una temperatura mayor a la de solidificación. El crecimiento de la protuberancia se detendrá hasta que el resto de la interfase la alcance.
Crecimiento Dendrítico
Cuando la nucleación es débil, el líquido se subenfría antes de que se forme el sólido. Bajo estas condiciones, una protuberancia sólida pequeña, llamada dendrita, se forma y crece en la interfase.
Clasificación y Características de los Materiales Cerámicos
A continuación, se describen los principales tipos de cerámicos y sus características distintivas:
Vidrios
Basados en el sílice, son sólidos no cristalinos, frágiles y tienen la capacidad de transmitir la luz visible.
Vitrocerámicos
Materiales cristalinos que se conforman inicialmente como vidrios y luego se desvitrifican para producir una estructura de granos finos y sin porosidad.
Arcilla
Se encuentran en la naturaleza en gran abundancia. Se conforman con facilidad al mezclarlos con agua y después se secan o se cuecen.
Cerámicas Refractarias
Soportan altas temperaturas, lo que les permite producir un gran aislamiento térmico.
Cerámicas Abrasivas
Se utilizan para desgastar o cortar, ya que poseen una gran dureza.
Cementos
Incluyen el cemento, el yeso y la caliza. Al mezclarlos con agua, forman una pasta que fragua y endurece.
Cerámicas Avanzadas
Son materiales cerámicos creados para numerosas funciones específicas en la fabricación de productos y piezas de alta tecnología.
Fases Microestructurales del Hierro y el Acero
Las siguientes son las principales fases que se encuentran en las aleaciones de hierro-carbono:
Austenita
Es una forma de ordenamiento distinta de los átomos de hierro y carbono. Está formada por una disolución sólida de carbono en hierro, lo que supone un porcentaje máximo de carbono (C) del 2,11 %.
Ferrita (α)
En metalurgia, es una de las estructuras moleculares del hierro. Cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y posee propiedades magnéticas.
Cementita (Carburo de Hierro)
Se produce por efecto del exceso de carbono sobre el límite de solubilidad. La cementita es extremadamente dura y frágil, lo que impide su uso en operaciones de laminado o forja debido a su dificultad para ajustarse a las concentraciones de esfuerzos.
Perlita
Es la microestructura eutectoide formada por capas alternas (lamelares) de las dos fases: α-ferrita y cementita.