Assajos i Tractaments de Materials Metàl·lics

Introducció

Metal·lografia

Estudia l'estructura dels materials metàl·lics per relacionar les seves propietats.

Assajos de materials

Comproven les propietats i característiques dels materials.

Conformació

(Plegat, embutit, forja) coneixement de la capacitat del material per parlar del seu pes.

Característiques

• Químiques
• Estructura
• Tèrmiques

Mecàniques

Assajos destructius (duresa, tenacitat).

Defectes

Verificació d'errades que redueixen les propietats i característiques.

Objectius dels assajos

• Determinar propietats per estudiar aplicacions.
• Fer controls de qualitat en fabricació.
• Estudis de nous materials.
• Desenvolupar nous processos de fabricació.
• Determinar tractaments i composicions.

Assajos metal·logràfics (conformació)

• Conèixer l'estructura macrogràfica i microgràfica.
• Mostres per microscopi: esquerdes, forma, mida i disposició de fibres.

Fases

1. Presa de mostres: Mostra de 25 mm d'ample x 50 mm de llarg i 10 mm d'espessor.
2. Desbast: Reduir irregularitats amb gra decreixent.
3. Polit de les mostres: Reduir irregularitats després del desbast amb draps abrasius i després netejar i assecar.
4. Atac microgràfic: Atacar impureses i el gra per canviar l'aspecte i els constituents per canviar el color.
5. Observació amb equips apropiats: Microscopi electrònic (×30.000).

Assajos de propietats mecàniques (estàtics)

Duresa

• Ratllat: Mètode Mohs i escala de duresa, capacitat per tallar l'element anterior.
• Penetració: Crear empremta a través d'un penetrador en forma (bola, con, piràmide).
  • Mètode Brinell (MBS)
  • Rockwell (HRX)
  • Vickers (HU)

Tracció

1. Secció de la proveta.
2. Esforç de tracció.
3. Extracció de la proveta en el límit elàstic.
4. Pes després de la ruptura.

Compressió

Càrrega superada fins a l'aparició d'esquerdes o defectes.

Flexió

Tensió, tracció i compressió. Es mesura la "fletxa" que suporta el material fins a la ruptura.

Torsió

Tensió de torsió en secció rodona fins a trencar.

Cissallament

Per xavetes, esparrecs o cargols.

Fatiga

Resistència de les peces durant el funcionament normal. Tipus: Voladis (xapes i planxes fines), subjecta un extrem i tiba de l'altre.

Assajos de propietats mecàniques (dinàmics)

Assajos de Fatiga

Proveta giratòria: Gir de revolució amb pes.

Resiliència

Comprovació del nivell de tenacitat o fragilitat dels elements mitjançant xocs (pèndol i caiguda).

Plegat

• Simple
• Doble
• Alternatiu

Embotició

• Simple
• Profunda per vas i eixamplament de forat.

Forja

• Estirat
• Recalcat
• Punxonat
• Tall

Tractaments

Objectiu: Protegir els materials en front la corrosió o el desgast mitjançant la modificació de la seva microestructura i composició química.

• Tèrmics
• Termoquímics
• Mecànics
• Electrolisis

Tractaments tèrmics

Aportació de calor per modificar les característiques i propietats dels acers. Forns de gasoil, combustibles de gasos (gas natural, butà o propà) i elèctrics.

Trempat

Escalfament → refredament → Revingut. Augmenta la duresa de l'acer i la fragilitat.

Revingut

• Estat inicial
• Duració
• Temperatura

Recuit

• Estovar l'acer a 700° per regenerar l'estructura.
• Eliminar l'acer a 300-500°C.

Normalitzat

• Eliminar tensions.
• Només acers al carboni.
• Varietat especial de recuit.

Tractaments mecànics

En calent (forja): Afinament del gra, eliminació de defectes interns i formació de fibres.

En fred: Deformacions en fred: canvi d'estructura, augment de la duresa i resistència a la tracció i disminució de la plasticitat i tenacitat.

Tractaments termoquímics

• Cimentació: Aportació de carboni.
• Nitruració: Aportació de nitrogen i més duresa (vàlvules).
• Nitruració per plasma: Cal trempar i revenir les peces abans de nitrurar.
• Carbonitruració: Difusió de carboni i nitrogen a 900°.
• Cianuració: ("cimentació + nitruració") però en un bany de sals a 500°C.
• Sulfinització: Escalfar l'acer en banys de sals, gran duresa.

Tractaments superficials

Protegeixen la superfície dels components de metalls de l'oxidació i la corrosió.

• Cromat: Galvanitzat, electrolisi i resistència a la corrosió.
• Crom dur: Capa de 0,1 mm, resistència al desgast (arbre de lleves, coixinets...).
• Niquelat: Bany electrolític i níquel.
• Zincat (galvanitzat): Bany electrolític i cobrir metall amb un altre.
• Courejat: Bany electrolític i millor conductivitat.
• Anoditzat: Bany electrolític, sobre alumini, capa d'òxid d'alumini.