Examen Resuelto TMC 28Noviembre2016 PDF

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TMC 2º_GIC - EXAMEN_ 28/NOVIEMBRE/2.016 (DPTO. DE INGENIERÍA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES y DEL TRANSPORTE)

0. APELLIDOS, NOMBRE: ……………………………………………………………………………………… T1. ACEROS AL C Y TRATAMIENTOS TÉRMICOS 1. ¿Qué son los aceros de bajo carbono, cuál es su microestructura e indique 3 razones por las que son los materiales metálicos más usados en construcción civil? Se incluyen en este grupo aquellos que contienen menos de 0,20 ó 0,25 % de C (microestructura con ferrita y perlita). Son los aceros mayoritariamente utilizados en construcción civil por presentar las siguientes propiedades: 1. Excelente ductilidad y tenacidad, pero relativamente baja resistencia mecánica y dureza 2. Son soldables y mecanizables 3. Son los más económicos de todos los aceros

2. Esquema básico (gráfica temperatura-tiempo) de los 4 tratamientos térmicos en masa para un acero hipoeutectoide, indicando las temperaturas críticas, etapas y el medio en que se realizan.

3. Para un acero al C (con 1% de C) en estado normalizado: 1) Indique fases y microconstituyentes Para los aceros hipereutectoides ( C > 0,77 %): Fases: ferrita y cementita (véase diagrama metaestable Fe-Fe3C) Microconstituyentes: cementita (en red) y perlita

2) ¿Qué tratamiento térmico le aplicaría con objeto de aumentar su ductilidad maquinabilidad? Recocido de globulización de la cementita

y

1.4. Tratamientos Térmicos Superficiales de los Aceros: 1) En qué casos es interesante realizarlos 1. Cuando se requiere que las piezas tengan la superficie muy dura (resistente al desgaste), y que además el núcleo de la pieza sea dúctil y tenaz, para poder soportar los choques a que están sometidas. 2. Para dificultar el crecimiento de las grietas por fatiga.

2) Indique 4 tipos de trat. térmicos superficiales Cementación, Nitruración, Carbonitruración y Temple Superficial

Pag.2 3) Tras realizar la cementación, ¿qué se entiende por capa dura o efectiva? Se denomina Capa Dura o Efectiva a la zona superficial que después del tratamiento térmico queda con una dureza superior a 55 HRC, y suele corresponder a la zona cuyo porcentaje de carbono es superior al 0,5%.

T2. FUNDICIONES FÉRREAS 1. ¿Qué ventajas presenta la morfología nodular del grafito y cómo es posible conseguirla? Cuando se presenta en forma de nódulos (funds. Nodulares y funds maleables) la disminución de la resistencia mecánica, la ductilidad y la tenacidad es menor que en el caso de las otras morfologías. Lo que motiva que, a diferencia de las fundiciones grises, el grafito aparezca en forma de nódulos casi esféricos en lugar de láminas curvadas, es la adición de pequeñas cantidades de Cerio (Ce) o de Magnesio (Mg), inmediatamente antes de la colada. Como estos dos elementos tienen una gran afinidad por el azufre (S), para que el tratamiento de esferoidización sea efectivo se debe verificar que % S < 0,015 %

2. Para una fundición gris de matriz perlítica indique: a) b) c) d)

Microconstituyentes: perlita y grafito Fases: ferrita, cementita y grafito Morfología del grafito: laminar ¿Cómo ha sido cualitativamente su velocidad de enfriamiento a través de la temperatura de transformación eutectotoide? rápida

3. El microconstituyente esteadita: a) ¿Cuándo aparece en las fundiciones? Cuando el porcentaje de fósforo (P) es superior a aproximadamente 0,10%, b) Ventajas e inconvenientes La esteadita es dura y frágil, endureciendo y fragilizando a la fundición, por lo que es necesario controlar su contenido. Sin embargo proporciona una gran resistencia al desgaste.

4. ¿A qué tipo de material designa la siguiente nomenclatura EN-GJMB-450-6? EN-GJMB-450-6, designa simbólicamente una fundición maleable americana con resistencia a tracción mínima de 450 MPa y 6% de alargamiento de rotura.

T3. ACEROS ALEADOS 1. ¿Qué se entiende habitualmente por aceros de alta y baja aleación? Mencione al menos un ejemplo de cada una de los dos tipos anteriores? Con objeto de tener una referencia sobre la proporción en que se encuentran los elementos aleantes en el acero, se suele utilizar la siguiente clasificación: - Aceros de Baja Aleación, con menos de 5% de elementos aleantes. (p.ej aceros Corten) - Aceros de Alta Aleación, poseen más de un 5% de elementos aleantes. Como ejemplos tendríamos los aceros inoxidables, aceros Hadfield, aceros de corte rápido (HSS),

…

2. ¿Cómo funciona el mecanismo de autopasivación de los aceros inoxidables? El mecanismo de protección que ejerce el cromo consiste en la formación de una película de óxidos de cromo muy adherente en la superficie del acero, que lo pasiva. Cuando esta película se rompe, se regenera de inmediato en presencia de oxígeno. Por tanto, un calificativo más apropiado que el de “inoxidables” sería el de “autopasivables”ya que a pesar de su buena resistencia a la corrosión, en determinados ambientes los aceros que denominamos inoxidables presentan una oxidación evidente.

Pag.3 3. ¿Qué dos ventajas significativas presenta el acero inoxidable AISI 316 L frente al AISI 304 ? - La presencia de Mo en el AISI 316 mejora la resistencia a corrosión por picaduras, p.ej. en medios con cloruros (Cl-) - La característica “ L”, de bajo contenido en carbono (Low Carbon), evita la corrosión intergranular, por lo que se recomienda su uso cuando las piezas vayan soldadas (las temperaturas de soldadura crean la posibilidad de formación y precipitación de carburos de Cr en los límites de grano).

4. ¿Qué ventajas presentan los aceros Corten frente a los aceros al C? ¿Qué característica presenta su nomenclatura en relación a los aceros habituales al C? La ventaja de estos aceros frente a los aceros al C es la acción protectora del óxido superficial frente a la corrosión atmosférica, con lo que en ambientes no muy agresivos no es necesario aplicar ningún otro tipo protección como pintura o galvanizado. Para la denominación de los aceros Corten se añade una W a continuación del tipo y grado del acero

5. ¿Qué fases constituyen el material conocido como widia, indicando cuál es la dúctil y cuál la frágil? Mencione alguna aplicación habitual de este tipo de material - Fases: WC (frágil) – Co (dúctil) - Aplicaciones: Brocas para taladrar materiales pétreos, cuchillas para tornos, etc

T4. METALES NO FÉRREOS 1. Para las aleaciones conocidas como Monels, indique su composición aproximada y sus principales características Las aleaciones tipo MONEL contienen aproximadamente, 66% Ni – 33% Cu. Tienen una gran resistencia a la corrosión frente a numerosos productos químicos como ácidos, álcalis, agua dulce y salada y agentes atmosféricos, características mecánicas superiores a las de los bronces y latones, y buena tenacidad y resistencia a la fatiga.

2. ¿Qué familia de aleaciones de aluminio se suele utilizar para fabricación de piezas por moldeo, como bloques de motor o llantas ligeras para ruedas? Indique el elemento de aleación principal y la denominación de la familia. El elemento de aleación es el silicio y la familia es la 4XXX

3. ¿Qué son las Superaleaciones y cuáles son los 3 elementos base de las mismas ? Las SUPERALEACIONES son aleaciones que mantienen a elevadas temperaturas (hasta unos 1100 ºC) una excelente combinación de altas propiedades de resistencia mecánica, a la oxidación y corrosión y a la termofluencia. Los elementos base son el Fe, el Co y el Ni

4. Indique 3 propiedades del Ti y cuál es su aleación más utilizada - Propiedades: Elevada resistencia específica, alta resistencia a la corrosión, biocompatible, etc - Aleación más utilizada: Ti – 6 % Al – 4% V (“Ti64”)

Pag.4 5. ¿Qué son los Bronces? y ¿En qué familia de materiales se encuadran los “Bronces al Mn”? - Se denominan Bronces a las aleaciones de Cu (Cu-Sn, Cu-Si, Cu- Al, Cu-Be, …) salvo las Cu-Zn (Latones) y las Cu-Ni (Cuproníqueles) - Los mal llamados “bronces al Mn” se encuadran dentro de los Latones especiales de alta resistencia (latones para forja)

T5 MÉTODOS DE CONFORMACIÓN

1. Conformación por Deformación Plástica 1) ¿Qué dos propiedades fundamentales deben presentar las aleaciones denominadas para forja? Las propiedades fundamentales de los materiales para conformado por deformación plástica son: 1) Límite elástico bajo 2) Ductilidad elevada (elevado alargamiento de rotura) 2) Aspectos básicos de aplicación de las técnicas de conformación en frío y en caliente - Las reducciones importantes de dimensión se hacen inicialmente con el material en caliente, y el ajuste a las dimensiones finales se realiza en frío. - Después de la deformación en frío se suele aplicar al material un recocido de recristalización, para regenerar su microestructura y eliminar su acritud y/o mejorar su conductividad eléctrica.

2. Conformación por moldeo 1) ¿Cuándo es interesante plantearse la conformación por moldeo? La conformación por moldeo permite obtener piezas de forma complicada, que sería muy caro fabricar por otros procedimientos como deformación plástica, arranque de viruta, etc. (Hay materiales con muy buena maleabilidad y, en cambio, su conformación por arranque de viruta o deformación plástica serían inadecuados). 2) Tras el proceso de moldeo, ¿qué tratamiento térmico conviene aplicar a la pieza y por qué? Conviene aplicar un recocido de homogeneización para homogeneizar el material tras el moldeo, ya que la pieza resultante de un proceso de moldeo suele presentar heterogeneidades en su microestructura .

3. Procedimientos Generales de Soldadura 1.1 Soldaduras por Fusión: 1) Con Fusión del Metal Base Métodos: Arco eléctrico, Resistencia, Llama, Láser, Otros 2) Con Fusión sólo del Metal de Aporte: Métodos: S. Fuerte (Tf> 450 ºC) y S. Blanda (T...