Unidad5 Trabajo De Investigacion Romario (autoguardado).docx

SEP

SNEST

DGEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

TRABAJO DE INVESTIGACION UNIDAD 5

GRUPO:160404 Prof.: Adelfo Ortiz García

Carrera: INGENIERÍA MECATRONICA

P R E S E N T A:

Alumno: REYES LORENZO ROMARIO NL:26

CONTROL: Metepec, EstadoNO. de México, a 27 de abril de 2017

RESUMEN

00999999

El siguiente ensayo tiene como objetivo conocer más de cerca sobre el proceso de mecanizado de una pieza desde que se tornea, hasta el tipo de tratamiento adecuado que se le debe de realizar también como los materiales y herramientas que se aplican y su funcionamiento, unos de los principales puntos a consideras consiste en que la pieza debe mecanizada a fines específicos dependiendo su uso que se le da, desde el principio la pieza es sometida al torno para morderla hay que tener en cuenta que después se le un tratamiento térmico en este caso es un templado a los 830° con el fin de aumentar su dureza y sea más resistente. Para hacer todo el proceso es necesario conocer las herramientas que se utilizan como es el caso de los tipos de durómetro digital y analógico los tipos de ensayos que se utilizan para medir las durezas etc. Ya que después del torneado se mide la dureza del material con el fin de compararlas con las durezas del material templado. Otro punto muy importante es cómo utilizar los hornos para el templado ya que durante el proceso de torneado procederá con el temple con el fin de aumentar la dureza del acero y disminuir las dislocaciones no obstante se debe señalar que el proceso tarde alrededor de 5 a 6 horas desde que el horno se enciende hasta llegara a la temperatura deseada que para el templado del acero 4140 es de 830° a 860° posteriormente el horno incrementara su temperatura a 100° cada 10 minutos hasta que llega a los 300° se incrementa 10°,posteriormete la pieza se extrae del horno y se sumerge en un balde lleno de aceite para su enfriamiento y su limpieza en el torno.

INDICE

INTRODUCCION…………………………………………………5 OBJETIVOS………………………………………………………..6 INVESTIGACION………………………………………………….8 PRACTICA…………………………………………………………23

INDICE DE FIGURAS FIGURA 1.2.1 ENSYO BRINER………………………………………………….. 9 FIGURA1.2.2 MECANISMO DEL ENSAYO VIKERS…………………………. 9 FIGURA1.2.3 MECANISMO DEL ENSAYO ROCKWELL…………………….. 10 FIGURA 1.3 PARTES DEL DUROMETRO…………………………………….…11 FIGURA 2.1 HORNO ELECTRICO……………………………………………….. 12 FIGURA 2.3 HORNO ROTATIVO…………………………………………..…… 13 FIGURA 2.4 HORNOS DE CRISOL……………………………………………

13

FIGURA 2.5 HORNOS DE ARCO ELECTRICO………………………..……..

13

FIGURA 2.6 HORNOS ELECTRONICOS………………………………….…..

14

FIGURA3.6 ESTRUCTURA DEL NITRURIZADO……………………………. FIGURA 4.1 MEDIDAS DUROMETRO………………………….…………….. FIGURA 4.2MEDIDAS DE DUROMETRO…………………………………….. FIG4.4 HORNO UTILIZADA PARA EL TEMPLE……………………………..

21 23 23 24

FIG4.5 PIEZAS EN EL HORNO…………………………………………….….

24

FIG4.7 ENFRIAMIENTO EN ACEITE

……………………………….…

25

FIG4.8 ENFRIAMIENTO EN ACEITE…………………………………………

25

FIG4.6 REVISION DE TEMPERATURAS……………………………………

25

FIG 5.0 LIMPIAMIENTO DE LA PIEZA………………………………………

26

FIG 5.1 PRUEBA DE DUREZA DESPUÉS DEL TEMPLE………………..

26

INDICE DE TABLAS. TABLA1.2.3 ESCALA DE DUREZA PARA ENSAYOS ROCKWEELL………………… 10

Tabla 4.3 niveles de temperatura registrada…………………………………… 24 Tabla 6.1 dureza antes y después del temple…………………………………. 26

INDICE DE DIAGRAMAS 3.1.2 DIAGRAMA DE RECOCIDO TOTAL…………………………………16

INTRODUCCION

Uno de los perfiles del ingeniero mecatronico en el instituto tecnológico de Toluca es conocer diseñar y manejar maquinas que permitan optimizar tiempo y recursos para el bien de la sociedad, en este ensayo daremos una breve explicación de cómo se lleva a cabo una práctica de torneado y templado de un material con fines específicos para mejorar las propiedades mecánicas de este mismo Se conoce que para realizar un proceso como el que acabamos de mencionar es necesario utilizar herramientas y maquinarias adecuadas para el mismo, como es el caso del torno, es muy útil para darle la forma adecuada al acero, el horno, para poder realizar un tratamiento térmico, el templado del acero 4140. Existen varios tipos de ensayos que nos permiten conocer a certeza la dureza de un material ya sea utilizando un durómetro analógico o digital que es de los más precisos que podemos encontrar para poder realizar este tipo de trabajo. Es de gran utilidad para conocer la variación de dureza al inicio y principio del temple, un punto que es muy importante a considera es el tipo de tratamiento adecuado para nuestra pieza, por ejemplo, en el caso de un acero al bajo carbono y al incrementar la dureza del mismo tenemos que realizar un templado o normalizado, ya sea la utilidad que le vallamos a dar, la diferencia de los mismos es que en el proceso de enfriamiento se realiza con aceite, y el otro al aire libre respectivamente. Así como conocer el tipo de horno que se debe de emplear, el horno eléctrico es de gran utilidad en los templados ya que perite llegar a la temperatura de recristalización del acero que son los 850° y conocer los factores por el medio el cual se está realizando el calentamiento.

5

OBJETIVOS

El objetivo general del ensayo es comprender como se está realizando y cuáles son los pasos del tratamiento térmico que se le realiza a los aceros, así como saber y conocer más a fondo el proceso que se realiza para incrementar la dureza del mismo y las herramientas y maquinarias que se deben de utilizar para poder realizarlo con éxito

De aquí se deprenden objetivos específicos tales como;

Saber cuáles son los factores a considerar para poder realizar el temple del acero 4140

6

Definición de la corrosión La corrosion de los metales puede ser considerada como metalurgia extractiva en reversa. La metalurgia extractiva se encarga primordialmente de la recuperación de un metal de su mineral y su refinación o aleación del metal para su uso. La mayoría de los minerales de hierro contienen óxidos de hierro, y la oxidación del acero por el agua y oxígeno resultan un óxido de hierro hidratado de composición aproximada Fe2O3•H2O.

Clasificación de la corrosión La corrosión ha sido clasificada de muchas maneras. Corrosión en baja temperatura y corrosión en alta temperatura. Corrosión directa (u oxidación) y corrosión electroquímica.

Otra clasificación es: Corrosión húmeda y Corrosión seca.

La corrosión húmeda ocurre cuando un líquido está presente. Esta generalmente comprende soluciones acuosas o electrólitos. Un ejemplo común es la corrosión del acero por agua. La corrosión seca ocurre en la ausencia de una fase líquida o por encima del punto de rocío del ambiente. Vapores y gases son generalmente los corroyentes. La corrosión seca está muy a menudo asociada con altas temperaturas. Un ejemplo es el ataque de los aceros en calderas. Formas de la corrosión La corrosión se clasifica de acuerdo a la forma en la cual esta se manifiesta, esta clasificación se basa en la apariencia del metal corroído. Se han determinado ocho formas de corrosión (aunque todas ellas están más o menos interrelacionadas). Corrosión uniforme, o ataque general. Corrosión galvánica, o corrosión de dos metales. Corrosión en grieta (crevice). Corrosión por picaduras. Corrosión intergranular. Disolución selectiva, o parcial. Corrosión-erosión. Corrosión por esfuerzos.

Corrosión uniforme El ataque uniforme es la forma más común de corrosión. Esta se caracteriza normalmente por una reacción química o electroquímica que procede uniformemente sobre toda la superficie expuesta o sobre un área muy grande. El metal se adelgaza y eventualmente falla. Por ejemplo un pedazo de acero o zinc inmerso en ácido sulfúrico diluido se disolverá normalmente a una velocidad uniforme sobre toda la superficie. Una lámina de hierro mostrará el mismo grado de oxidación sobre la superficie exterior de un techo.

Esta forma de corrosión sin embargo, no es de gran preocupación, ya que la vida útil del equipo puede ser estimada con gran seguridad de manera comparativa con una prueba simple. El ataque uniforme puede ser previsto o reducido mediante: Materiales apropiados, incluyendo recubrimientos. Inhibidores, o Protección catódica.

Corrosión galvánica Generalmente existe una diferencia de potencial entre dos metales disímiles, cuando estos se encuentran inmersos en una solución corrosiva o conductiva. Si estos metales se ponen en contacto ésta diferencia de potencial produce un flujo de electrones entre ellos. A causa de las corrientes eléctricas y metales disímiles en cuestión, esta forma de corrosión es conocida como galvánica, o de dos metales. Es corrosión electroquímica, pero se restringirá el término galvánico o efectos de metales disímiles para propósitos de claridad. El metal menos resistente se vuelve anódico y el más resistente se vuelve catódico. El cátodo o metal catódico se corroe muy poco o nada en este tipo de acoplamientos. La fuerza motriz para la corriente y la corrosión es el potencial desarrollado entre los dos metales. La batería de celda seca es un buen ejemplo al respecto. El electrodo de carbón actúa como metal noble o resistente a la corrosión (el cátodo) y el cinc como el ánodo (el cual se corroe). La pasta húmeda entre los electrodos es el ambiente conductor (y corrosivo) que conduce la corriente.

Comportamiento típico de acero y cinc en ambientes acuosos.

Generalmente ambos acero y cinc se corroen por sí solos, pero cuando se unen, el cinc se corroe y el acero se protege. En casos excepcionales, tales como algunas aguas domesticas a temperaturas por encima de 82 °C, el efecto es reversible y el acero se vuelve anódico. Aparentemente los productos de corrosión sobre el cinc, en este caso, lo hacen actuar como una superficie noble hacia el acero. Efecto de distancia. Los efectos galvánicos son mayores cerca de las uniones, con ataque decreciente con el incremento de la distancia de ese punto. Efecto de área.

Una relación desfavorable de áreas consiste en un cátodo enorme y un ánodo pequeño. A mayor densidad de corriente en un área anódica, mayor la velocidad de corrosión. La figura muestra dos ejemplos del efecto de áreas. Las muestras son placas de cobre y acero remachadas con remaches de cobre, ambas expuestas en el océano durante 15 meses. A la izquierda son placas de acero con remaches de cobre; a la derecha, placas de cobre con remaches de acero. El cobre es el material más noble, o más resistente al agua de mar. Las placas de acero a la izquierda son más corroídas, pero todavía prevalece una fuerte unión. La muestra de la derecha tiene una relación desfavorable de área, y los remaches de acero están completamente corroídos.

Corrosión en grietas (cravice) Este tipo de corrosión localizada ocurre frecuentemente dentro de grietas o huecos y otras áreas de metal cubiertas expuestas a corrosivos. Este tipo de ataque está asociado con pequeños volúmenes de solución estancada causada por hoyos, superficies con sellos, uniones traslapadas, depósitos en superficies, y grietas debajo de cabezas de tornillos y remaches. Factores ambientales

Algunos ejemplos de depósitos que pueden producir este tipo de corrosión son arena, ensuciamiento, productos de corrosión, y otros sólidos. El depósito actúa como un escudo y crea una condición de estancamiento bajo este. El depósito puede además ser un producto de corrosión permeable.

El contacto entre un metal y una superficie no metálica pueden causar este tipo de corrosión, como en el caso de un sello. La figura muestra un ejemplo de corrosión por grietas en la interface sello-acero inoxidable. El interior del tubo está despreciablemente corroído. Particularmente los aceros inoxidables son susceptibles de ataque por grietas. Para favorecer un sitio de corrosión, el hueco ó grieta debe ser lo suficientemente ancho para permitir la entrada de líquido pero lo suficientemente estrecho para mantener una zona de estancamiento. Mecanismo.

El término celda de concentración de corrosión ha sido usado para determinar este tipo de ataque. Estudios más recientes han mostrado que aunque existan diferencias de iones metálicos y concentración de oxígeno durante la corrosión en hueco, estas no son las causas básicas. Para ilustrar el mecanismo básico de corrosión por gritas, consideramos una sección de placa remachada de un metal M (hierro o acero) sumergida en agua de mar aereada (pH 7) como se muestra en la figura. La reacción total comprende la disolución del metal M y la reducción de oxígeno a iones hidroxilo. Por lo tanto:

Inicialmente, estas reacciones ocurren uniformemente sobre toda la superficie, incluyendo el interior del hueco. La conservación de carga se mantiene en ambos (metal y solución). Cada electrón producido durante la formación de un ion metálico es consumido inmediatamente por la reacción de reducción de oxígeno. Además, un ion hidroxilo es producido por cada ion metálico en la solución. Después de un intervalo corto, el oxígeno dentro del hueco es disminuido por la convección restringida, de tal manera que la reducción de oxígeno cesa en esta área. Esto, no causa ningún cambio en el comportamiento de corrosión. Ya que el área dentro de un hueco es muy pequeña comparada con el área externa, la velocidad total de reducción de oxígeno se mantiene casi sin cambio. Por lo tanto, la velocidad de corrosión dentro y sin el hueco permanece igual.

Después de que el oxígeno se agota, no ocurre mayor reducción de oxígeno, sin embargo la disolución de metal M continúa como se muestra en la figura. Esto tiende a producir un exceso de carga positiva en la solución (M+), el cual es necesariamente balanceado por la migración de iones cloruro dentro del hueco:

La ecuación muestra que una solución acuosa de un cloruro metálico se disocia en un hidróxido insoluble y un ácido libre. Estos iones de cloruro e hidrógeno están presentes en el hueco como resultado de la migración e hidrólisis y consecuentemente la velocidad de disolución de M se incrementa como se indica en la figura. Este incremento en la disolución incrementa la migración, y el resultado es un proceso rápidamente acelerado, o auto catalítico.

Como la corrosión se incrementa dentro del hueco, la velocidad de reducción de oxígeno en las superficies adyacentes también se incrementa, como se muestra en la figura. Esto protege catódicamente las superficies externas. Por lo tanto durante el proceso de corrosión el ataque es localizado dentro de las áreas protegidas, mientras que el resto de la superficie sufre poco o ningún daño. Este ataque ocurre en muchos medios, generalmente es más intenso en aquellos conteniendo cloruros. Existe un tiempo de incubación asociado con el ataque en hueco. Sin embargo, una vez comenzado, este continúa a una velocidad creciente. Los metales o aleaciones que su resistencia a la corrosión depende de películas de óxidos o capas pasivas son susceptibles a corrosión en huecos. Estas películas son destruidas por las altas concentraciones de cloruros e hidrógeno.

Corrosión intergranular Los metales y aleaciones son sólidos cristalinos. Esto significa que los átomos de un metal están ordenados en un arreglo regular y repetible. Los tres arreglos cristalinos más comunes de los metales son: El hierro y el acero tienen una estructura cúbica centrada en el cuerpo, los aceros austeníticos inoxidables son cúbico centrado en las caras, y el magnesio posee una estructura de retícula hexagonal compacta. Las propiedades metálicas difieren de aquellos otros sólidos cristalinos tales como cerámicos y sales químicas. Los metales son dúctiles (pueden ser deformados plásticamente sin fracturarse) y son buenos conductores del calor y la electricidad. Estas propiedades resultan de la unión no direccional de los metales; esto significa que, cada átomo está unido a muchos de sus vecinos. De aquí, que las estructuras del cristal son simples y compactas.

Cuando un metal solidifica, los átomos, que están aleatoriamente distribuidos en el estado líquido, se ordenan por sí solos en un arreglo cristalino. Este arreglo comienza generalmente en muchos puntos en el líquido, y cuando estos bloques de cristales o granos se tocan, existe un mal emparejamiento en sus límites. Cuando el metal ha solidificado y enfriado, habrá numerosas regiones de mal emparejamiento entre cada grano. Estas regiones son llamadas límites de grano. La figura muestra esto utilizando una representación bidimensional del límite de grano.

Microstructure of Pure Iron (100X). Each dark line is boundary between grains. Each grain is a single crystal of differing orientation.

La configuración más estable del metal es su red cristalina particular, los límites de grano son áreas de alta energía y son más activas químicamente. Por lo tanto, los límites de grano generalmente son atacados ligeramente más rápido que las caras de los granos cuando son expuestas a un ambiente corrosivo. El ataque metalográfico, en muchos caso, depende de la diferencia de su reactividad química para desarrollar contraste entre los granos.

Los efectos del límite de grano son pequeños o sin consecuencia en la mayoría de las aplicaciones o usos de los metales. Si un metal se corroe, resulta en ataque uniforme ya que generalmente los límites de grano son solo ligeramente más reactivos que la matriz. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, las interfaces de los granos son más reactivas dando como resultado corrosión intergranular. La corrosión intergranular es el ataque localizado en y los límites de grano adyacentes, con relativamente pequeña corrosión de los granos. La corrosión intergranular puede ser causada por impurezas en el límite de grano, enriquecimiento de uno de los elementos aleantes, o agotamiento de alguno de esos elementos en las áreas del límite de grano. Aceros inoxidables austeníticos. Numerosas fallas de aceros inoxidables 18-8 han ocurrido por causa de corrosión intergranular. Estas suceden en ambientes en donde la aleación debe exhibir excelente resistencia a la corrosión. Cuando estos aceros son calentados aproximadamente dentro del rango de temperatura de 510 a 790 °C, estos se sensibilizan o se vuelven susceptibles a corrosión intergranular.

La teoría casi universalmente aceptada para corrosión intergranular está basada en el empobrecimiento o agotamiento de cromo en las áreas del límite de grano.

La adición de cromo en acero ordinario imparte resistencia a la corrosión del acero en muchos ambientes.

En el rango de temperatura indicado, Cr23C6 (y carbón) es virtualmente insoluble y precipita fuera de la solución sólida si el contenido de carbón es alrededor de 0.02% o mayor. El cromo por lo tanto es removido de la solución sólida, y el resultado es un metal con bajo contenido de cromo en el área adyacente a los límites de grano. El carburo de cromo en el límite de grano no es atacado. La zona disminuida en cromo cercana al límite de grano es corroída porque no es el suficientemente resistente a la corrosión para resistir el ataque en muchos ambientes corrosivos.

El acero inoxidable común 18-8, tipo 304, generalmente contiene de 0.06 a 0.08% de carbón, así que el exceso de carbón está disponible para combinarse con el cromo para precipitar el carburo. El carbón se difunde hacia el límite de grano muy fácilmente a las temperaturas de sensibilización, pero el cromo es mucho menos móvil. La superficie ya disponible en el límite de grano facilita la formación de una nueva superficie, es decir aquella de carburo de cromo.

Corrosión-erosión La corrosión-erosión es la aceleración o incremento en la velocidad de deterioro ó ataque de un metal a causa del movimiento relativo entre un fluido corrosivo y la superficie del metal. Generalmente el movimiento es bastante rápido, y efectos de desgaste mecánico o abrasión están involucrados. El metal es removido de la superficie como iones disueltos, o forma productos de corrosión sólidos que son desplazados mecánicamente de la superficie del metal. La corrosión-erosión se caracteriza en apariencia por canales, hondonadas, ondas, hoyos redondeados, y valles que generalmente exhiben un patrón direccional. La figura superior muestra una apariencia ondeada típica de una falla por corrosión-erosión. La figura muestra una ejemplificación de corrosión-erosión de un tubo de intercambiador de calor que maneja agua.

Corrosión bajo esfuerzos La corrosión influenciada por esfuerzos mecánicos ó más comúnmente conocida como StressCorrosión Cracking (SCC) se refiere al agrietamiento de los materiales causado por la presencia simultánea de esfuerzos de tensión y un medio corrosivo específico. Durante la corrosión bajo esfuerzos, el metal o aleación prácticamente no es atacado sobre la mayoría de la superficie, mientras que grietas finas progresan a través de este. El fenómeno de agrietamiento tiene consecuencia seria ya que este ocurre dentro del rango de esfuerzos típicos de diseño. Las variables importantes que afectan la corrosión bajo esfuerzos son: Temperatura. Composición de la solución. Composición del metal. Esfuerzo, y Estructura del metal.

Morfología. Las grietas dan la apariencia de una fractura mecánica frágil, cuando son el resultado de procesos de corrosión locales. Aunque la corrosión bajo esfuerzos no es estrictamente un proceso mecánico, es conveniente etiquetar el proceso y las características generales como una grieta.

Se observa corrosión bajo esfuerzos intergranular y trans-granular. El agrietamiento intergranular avanza a lo largo de los límites de grano, mientras que el agrietamiento trans-granular avanza sin preferencia aparente por los límites.

Efecto del esfuerzo. Incrementando el esfuerzo, disminuye el tiempo requerido para que ocurra el agrietamiento. Existe alguna conjetura acerca del esfuerzo mínimo requerido para prevenir agrietamiento. El esfuerzo mínimo depende de la temperatura, composición de la aleación y la composición del ambiente. La Figura ilustra la resistencia relativa a la corrosión bajo esfuerzos para aceros inoxidables comerciales en cloruro de magnesio al 42% hirviendo.

Daño por hidrogeno El daño por hidrógeno se refiere al daño mecánico de un metal causado por la presencia de, o interacción con, hidrógeno. El daño por hidrógeno puede ser clasificado en cuatro tipos distintos: Ampollamiento por hidrógeno. Fragilización por hidrógeno. Descarburización. Ataque por hidrógeno. El ampollamiento por hidrógeno resulta de la penetración de hidrógeno dentro de un metal. El resultado es deformación local y, en casos extremos, la destrucción completa de la pared del recipiente.

La fragilización por hidrógeno también es causada por penetración de hidrógeno dentro de un metal, el cual da como resultado la pérdida de ductilidad y resistencia a la tensión. El ampollamiento por hidrógeno y la fragilización por hidrógeno pueden ocurrir durante exposición a petróleo, en flujos de procesos químicos, durante las operaciones de limpieza química y soldadura, o como resultado de la corrosión. Ya que ambos efectos producen daño mecánico, fallas catastróficas pueden resultar si estas no son previstas. La descarburización, o remoción de carbón del acero, es a menudo producida por hidrógeno húmedo a altas temperaturas. La descarburización disminuye la resistencia a la tensión del acero.

El ataque por hidrógeno se refiere a la interacción entre el hidrógeno y un componente de una aleación a altas temperaturas. Un ejemplo típico es la desintegración de cobre conteniendo oxígeno en la presencia de hidrógeno. El hidrógeno atómico (H) es la única especie capaz de difundir a través del acero y otros metales. La forma molecular del hidrógeno (H2) no difunde a través de los metales. Por lo tanto, el daño por hidrógeno es producido solamente por la forma atómica del hidrógeno. Existen varias fuentes de hidrógeno atómico (atmósferas húmedas a alta temperatura, procesos de corrosión, y electrólisis). La reducción de iones hidrógeno involucra la producción de átomos de hidrógeno y la subsiguiente formación de moléculas de hidrógeno.

Protección contra la corrosión TECNOLOGÍAS DE PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN Selección de materiales Metales y aleaciones En la selección de aleaciones, existen varias combinaciones naturales metal-corrosivo. Estas combinaciones de metal y corrosivo representan generalmente la cantidad máxima de resistencia a la corrosión por la menor cantidad de dinero. Algunas de estas combinaciones naturales se listan a continuación:

Aceros inoxidables – ácido nítrico. Níquel y aleaciones e níquel – sosa cáustica. Monel – ácido fluorhídrico. Hastelloys (Clorimets) – ácido clorhídrico caliente. Plomo – ácido sulfúrico diluido. Aluminio – exposición atmosférica no manchable. Estaño – agua destilada. Titanio – soluciones oxidantes fuertes calientes. Tantalio – resistencia última. Acero – ácido sulfúrico concentrado.

Para servicio en ácido nítrico, los aceros inoxidables son considerados primero, ya que estos tienen una excelente resistencia a este medio bajo un amplio rango de condiciones de exposición. El estaño ó recubrimientos de estaño son casi siempre elegidos como contenedores ó material de tubería para agua destilada muy pura. El tantalio es resistente a la mayoría de los ácidos en todas las concentraciones y temperaturas y es usado generalmente donde se requiere corrosión mínima, tales como implantes en el cuerpo humano. Una característica importante acerca del tantalio es que posee casi exactamente la misma resistencia a la corrosión del vidrio. Ambos vidrio y tantalio son resistentes a prácticamente todos los medios excepto ácido fluorhídrico y soluciones cáusticas. Por esta razón, los fabricantes de equipo revestido con vidrio usa tapones de tantalio para sellar los defectos ya que este material asemeja la resistencia del vidrio. Existen algunas reglas generales, que pueden ser aplicadas para la resistencia de metales y aleaciones. Para un ambiente reductor o no oxidante tal como ácido libres de aire y soluciones acuosas, níquel, cobre y sus aleaciones son empleadas frecuentemente. Para condiciones oxidantes, aleaciones conteniendo cromo son usuales. Para condiciones extremadamente muy oxidantes, el titanio y sus aleaciones han mostrado tener una resistencia superior. No-metálicos. Esta categoría involucra construcción integral ó sólidos no–metálicos (principalmente auto soportable) y además placas de revestimientos ó cubiertas de espesor sustancial. Las cinco clases generales de no–metálicos son:

Hules, naturales y sintéticos. Plásticos. Cerámicos. Carbón y grafito. Madera. Los hules y plásticos (comparados con los metales y aleaciones), son más débiles, más suaves, más resistentes a los iones cloruro y ácido clorhídrico, menos resistentes a ácido sulfúrico concentrado y ácidos oxidantes tales como nítrico, menos resistentes a solventes, y tienen relativamente bajas limitaciones de temperatura (de 76 a 93 C a lo mucho). Los cerámicos poseen excelente resistencia a la corrosión y a altas temperaturas, con la principales desventajas de ser frágiles (más baja resistencia a la tensión). Los carbones muestran buena resistencia a la corrosión, conductividad eléctrica y térmica, pero son frágiles. La madera es atacada por ambientes agresivos. Recubrimientos anticorrosivos Recubrimientos metálicos y otros inorgánicos. Recubrimientos relativamente delgados de materiales metálicos e inorgánicos pueden proveer una barrera satisfactoria entre el metal y su ambiente. La función principal de tales recubrimientos es proveer una barrera efectiva. Los recubrimientos metálicos son aplicados por: Electrodepositación Termorrociado Revestido Baños calientes Deposición en fase vapor. Los inorgánicos son aplicados ó formados por: Rocío. Difusión. Conversión química. El rociado generalmente va seguido por horneado ó flameado a temperaturas elevadas. Los recubrimientos metálicos generalmente exhiben algo de formabilidad, mientras que los inorgánicos son frágiles. En ambos casos debe ser provista una barrera completa. La porosidad y otros defectos pueden originar ataque localizado acelerado en el metal base por efectos de los dos metales.

CORROSION GALVANICA Prevención.

Existe un gran número de prácticas y procedimientos que pueden ser usados para combatir o minimizar la corrosión galvánica. Estas prácticas son las siguientes:

Selección de combinaciones de metales tan cercanos como sea posible en la serie galvánica. Evitar el efecto de área desfavorable de un ánodo pequeño y cátodo grande. Aislamiento de metales disímiles siempre que sea práctico. Aplicar recubrimientos con precaución. Mantener una buena reparación de los recubrimientos, particularmente aquel sobre el sitio anódico. Agregar inhibidores, si es posible, para disminuir la agresividad del ambiente. Evitar uniones roscadas para materiales que se encuentran lejos en la serie electromotriz. Diseñar para uso y reemplazo sencillo de partes anódicas ó hacerlas más gruesas para una vida más larga. Instalar un tercer metal que sea anódico a los otros dos en el contacto galvánico. Recubrimientos anticorrosivos El espesor del recubrimiento debe ser tal que no quede expuesto metal desnudo. Es casi imposible aplicar una capa de pintura y tenerla completamente libre de porosidades y otros defectos. Se necesitan varias capas para que una porosidad en una capa sea cubierta por una película completa de otra. Para resumir, un buen trabajo de pintura consiste en una preparación de superficie adecuada, selección de un recubrimiento adecuado, y una aplicación adecuada. Existen una gran variedad de pinturas. Pinturas de asfaltos y bituminosos son con frecuencia usadas para tubería. Algunas veces una envoltura con tela se usa con el recubrimiento para refuerzo. Pinturas alquidálicas, gliptoles, concreto, plomo rojo, óxido de hierro, fenólicas, litofones, dióxido de titanio y hules clorados son unos cuantos ejemplos. Las pinturas vinílicas y epóxicas han sido adoptadas ampliamente para aplicaciones de corrosión. Inhibidores Un inhibidor es una sustancia que, cuando se agrega en pequeñas concentraciones a un ambiente, disminuye la velocidad de corrosión. En un sentido un inhibidor puede ser

considerado como un catalizador retardante. Es posible clasificar a los inhibidores por su mecanismo y composición. Inhibidores tipo adsorción. Son compuestos orgánicos los cuales se adsorben sobre la superficie del metal y suprimen la disolución del metal y las reacciones de reducción. Los inhibidores de adsorción afectan ambos procesos anódicos y catódicos, aunque en muchos casos el efecto es desigual. Típicos de esta clase de inhibidores son las aminas orgánicas. Venenos de la evolución de hidrógeno. Estas sustancias tales como iones de arsénico y antimonio, retardan la reacción de evolución de hidrógeno. Como consecuencia, estas sustancias son muy efectivas en soluciones ácidas pero son inefectivas donde otros procesos de reducción (como la reducción de oxígeno) son las reacciones catódicas controladoras. Pepenadores. Estas sustancias actúan mediante la remoción de agentes corrosivos de la solución. Ejemplo de este tipo de inhibidores son el sulfito de sodio y la hidracina, las cuales remueven oxígeno disuelto de las soluciones acuosas como se indica: 2Na2SO3 + O2 2Na2SO4 N2H4 + O2 N2 + 2H2O Estos inhibidores trabajaran efectivamente en soluciones donde la reacción catódica controladora es la reducción de oxígeno pero no serán efectivos en soluciones ácidas fuertes. Oxidantes. Dichas sustancias como sales de cromato, nitrato y férricas también actúan como inhibidores en muchos sistemas. En general estos son principalmente usados para inhibir la corrosión de metales y aleaciones que demuestren transiciones activo-pasivas, tales como hierro y sus aleaciones y aceros inoxidables. Inhibidores fase vapor. Estos son muy similares a los inhibidores orgánicos del tipo adsorción y poseen una presión de vapor muy alta. Como consecuencia, estos materiales pueden ser utilizados para inhibir corrosión atmosférica de metales sin ser puestos en contacto directo con la superficie metálica. Durante su uso, tales inhibidores son colocados en la vecindad del metal a ser protegido, y estos son transferidos por sublimación y condensación a la superficie del metal. Los inhibidores fase vapor son generalmente únicamente efectivos si se utilizan en espacios cerrados tales como el interior de paquetes ó sobre el interior de maquinaria durante su embarque. Es importante mencionar que los inhibidores son específicos en términos del metal, ambiente, temperatura, y rango de concentración. Es importante usar suficiente inhibidor, ya que muchos agentes inhibidores aceleran la corrosión, particularmente ataque localizado tal como picaduras, cuando están presentes en pequeñas concentraciones. Protección catódica Los principios de la protección catódica puede ser explicada considerando la corrosión de un metal típico M en un ambiente ácido. Las reacciones electroquímicas que ocurren son la disolución del metal y la evolución de hidrógeno gas; por ejemplo,

M Mn+ + ne 2H+ + 2e H2 La protección catódica es alcanzada mediante el suministro de electrones a la estructura metálica a ser protegida. El análisis de las ecuaciones anteriores indican que la adición de electrones a la estructura tenderán a suprimir la disolución del metal e incrementar la velocidad de evolución de hidrógeno. Si se considera que la corriente fluye de (+) a (-), como en la teoría eléctrica convencional, entonces la estructura es protegida si la corriente entra del electrólito. Inversamente, la corrosión es acelerada si la corriente pasa del metal al electrólito. Esta convención de corriente ha sido adoptada en la tecnología de protección catódica y es usada aquí por consistencia. Hay dos formas de proteger catódicamente una estructura: Mediante una fuente de energía externa, ó, Mediante un acoplamiento galvánico adecuado. Protección anódica Esta técnica fue desarrollada utilizando los principios de cinética de los electrodos y es un tanto difícil describirla sin introducir conceptos avanzados de teoría de electroquímica. Simplemente, la protección anódica está basada en la formación de una película protectora sobre metales mediante corrientes anódicas aplicadas externamente. Considerando las ecuaciones M Mn+ + ne 2H+ + 2e H2 Parece que la aplicación de una corriente anódica a una estructura debe tender a incrementar la velocidad de disolución de un metal y disminuir la velocidad de evolución de hidrógeno. Esto generalmente ocurre para metales con transiciones activo- pasivas tales como níquel, hierro, cromo, titanio, y sus aleaciones. Si se aplican corrientes anódicas cuidadosamente controladas a estos materiales, estos se pasivan y la velocidad de disolución del metal es disminuida. Para proteger anódicamente una estructura, se requiere de un dispositivo llamado potenciostato. Un potenciostato es un dispositivo electrónico que mantiene el potencial de un metal constante con respecto a un electrodo de referencia. La protección anódica puede disminuir la velocidad de corrosión sustancialmente. La tabla lista las velocidades de corrosión de aceros inoxidables austeníticos en soluciones de ácido sulfúrico conteniendo iones cloruro con y sin protección anódica. Análisis de la tabla muestra que la protección catódica causa una disminución de 100,000 veces el ataque corrosivo en algunos sistemas. Aunque la protección anódica está limitada para metales pasivos y aleaciones, la mayoría de los materiales estructurales de tecnología moderna contienen estos elementos. Por lo tanto, esta restricción no es tan importante como pareciera.

La tabla lista varios sistemas donde la protección anódica ha sido aplicada exitosamente. Las principales ventajas de la protección anódica son su aplicabilidad en ambientes extremadamente corrosivos y sus bajos requerimientos de corriente.

Comparación entre protección anódica y catódica. Cada método tiene ventajas y desventajas, y las protecciones anódica y catódica tienden a complementarse una con otra. La protección anódica puede utilizarse en corrosivos que pueden ser desde débiles a muy agresivos, mientras que la protección catódica se restringe a condiciones corrosivas moderadas debido a sus requerimientos grandes de corriente, el cual se incrementa cuando la corrosividad del medio se

incrementa. De aquí que no es práctico proteger catódicamente los metales en medios muy agresivos. Por otro lado, la protección

catódica, utiliza corrientes aplicadas muy pequeñas, y puede ser utilizada en medios corrosivos fuertes.

La protección anódica posee dos ventajas únicas. La corriente aplicada es generalmente igual a la velocidad de corrosión del sistema protegido. Por lo tanto, la protección anódica no solamente protege sino que ofrece medios para monitorear la velocidad de corrosión instantánea. Las condiciones de operación para la protección anódica pueden ser establecidas precisamente mediante mediciones de polarización en laboratorio. El concepto de protección anódica está basado en principios científicos, y ha sido aplicada exitosamente a problemas de corrosión industriales. Sin embargo, la incorporación de la protección anódica en la práctica de ingeniería de corrosión ha ocurrido muy lentamente desde su introducción. En esencia, la protección anódica representa una excepción a la regla general de que corrientes anódicas impresas o la remoción de electrones de un metal aceleran la corrosión.

CORROSION EN GRIETAS (CRAVICE) Prevención de corrosión en huecos o grietas.

Existen métodos y procedimientos para combatir o minimizar la corrosión en huecos o grietas como sigue: Usar juntas soldadas a tope en lugar de juntas atornilladas o remachadas en equipo nuevo. Cerrar los huecos en juntas de traslape con soldadura continua. Diseñar recipientes para drenaje completo; evitar las esquinas filosas y áreas de estancamiento. El drenado completo facilita el lavado y limpieza y tiende a prevenir el asentamiento de sólidos en el fondo del recipiente. Inspeccionar el equipo y remover los depósitos frecuentemente. Remover los sólidos en suspensión en el proceso ó establecer un flujo laminar, si es posible. Remover materiales de empaque húmedo durante paros largos. Proveer medios uniformes. Usar sellos “sólidos”, no absorbentes. Soldar en vez de laminado de tubos en placas de tubo.

Otros tipos de deterioro de los materiales Degradación Microbiológica y Polímeros Biodegradables El ataque por una gran variedad de insectos y microbios es una de las formas de corrosión de los polímeros de bajo peso molecular (tal como, polietileno, polipropileno y poliestireno), mientras que, los de alto peso molecular, los polímeros cristalinos y las resinas termofijas son relativamente inmunes al ataque (ver Figura 6.3.1.). Por ejemplo los poliésteres, poliuretanos, los polímeros celulósicos y el PVC plastificado, son particularmente vulnerables al ataque microbiano. Estos polímeros pueden sufrir, bajo ciertas condiciones, cisión de cadenas, generando moléculas de bajo peso molecular por radiación, ataque químico o bioquímico, hasta que estén lo suficientemente pequeños para ser comido por los microbios.

Polímeros poco Biodegradables

Figura 6.3.1. Por otro lado, el ser humano ha tomado ventaja del ataque microbiano produciendo polímeros biodegradables que ayudan a evitar la contaminación ambiental. Para esto es necesario que haya una conversión completa del biopolímero a dióxido de carbono, agua, sales inorgánicas y otros subproductos (moléculas pequeñas) producida por las bacterias al digerir los materiales poliméricos. Por ejemplo, los polímeros celulósicos son fácilmente cisionados produciendo moléculas de bajo peso molecular y son por consiguiente biodegradables. Otro ejemplo son los copolímeros de polietileno y almidón, en donde la porción del copolímero que se biodegrada es el almidón. El ataque por una gran variedad de animales y microbios es una de las formas de corrosión de los polímeros de bajo peso molecular (tal como, polietileno, polipropileno y poliestireno), mientras que, los de alto peso molecular, los polímeros cristalinos y las resinas termofijas son relativamente inmunes al ataque. Por otro lado, el ser humano ha tomado ventaja del ataque microbial produciendo polímeros biodegradables Por ejemplo los poliésteres, poliuretanos, los polímeros celulósicos y el PVC plastificado, son particularmente vulnerables al ataque microbiano. Estos polímeros pueden sufrir, bajo ciertas condiciones, cisión de cadenas, generando moléculas de bajo peso molecular por radiación,

ataque químico o bioquímico, hasta que estén lo suficientemente pequeños para ser comido por los microbios.

7

CONLUSION Desde mi punto de vista es muy importante conocer cada detalle de los procesos térmicos que se emplean para modificar la estructura del material para el uso que se le aplique. En general el presente reporte nos menciona las características más importantes que hay que tener en cuenta cuando se realizan las prácticas como las partes del durómetro para a que sirve cada una y el uso que les demos. Desde otra perspectiva conocer cómo se realizan los mecanizados y tratamientos térmicos es de gran utilidad ya que a lo largo de nuestra carrera las estaremos utilizando y creo que está bien que nos estemos familiarizando con esto. Otro aspecto muy importante del cual habla el reporte es de los tipos de hornos que se utilizan para los tratamientos térmicos, en caso de nuestra practica utilizamos los hornos eléctricos para poder llegar a hasta la temperatura de temple. Desde mi punto mi vista considero que es necesario que estemos en contacto con los tratamientos térmicos y los procesos de mecanizado porque es de gran utilidad

27