CAT -ITM

1. TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
 Es todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, está
formado por un componente común: la materia. Normalmente,
para referimos a los objetos usamos términos como materia,
masa, peso, volumen.
 Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el
espacio.
 Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo;
 Volumen es el espacio ocupado por la masa
 Cuerpo es una porción limitada de materia

2. MATERIALES
 Son sustancias que componen cualquier cosa o producto.
 En ciencia, un material es cualquier conglomerado de
materia o masa. En ingenieria, un material es una
sustancia (elemento o comunmente compuesto quimico)
con alguna propiedad util, sea mecanica, optica, termica
o magnetica.
 Las propiedades de los materiales son consecuencia de
su estructura. Desde el punto de vista estructural hay dos
tipos de materiales, los cristalinos y los no cristalinos.

3. MATERIALES
 Cualquier desarrollo en materiales requiere un
estudio de tres factores que se encuentran
íntimamente relacionados uno con otro. Ellos son:
 las propiedades
 la estructura cristalina y
 las interacciones.

4. PROPIEDADES
1. P. FISICAS
Extensión
Impenetrabilidad
Densidad
Conductividad Calorífica o Térmica
Punto de fusión
Punto de Solidificación
Dilatación Térmica
Conductividad Eléctrica

5. PROPIEDADES
2. P. QUIMICAS
Oxidación
Corrosión

6. PROPIEDADES
3. P. MECANICAS
Resistencia
Dureza
Elasticidad
Plasticidad
Tenacidad
Fragilidad
Fluencia
Fatiga
Etc.

7. Propiedades
Resistencia a la Fatiga
Resistencia a la fatiga es la
capacidad de un metal para
soportar repetidas cargas
cíclicas sin romperse.

8. PROPIEDADES
2. P. TECNOLOGICAS
Maquinabilidad
Ductilidad
Maleabilidad
Templabilidad
Colabilidad
Soldabilidad

9. MATERIALES
 Clasificación:
1. METALES
2. CERÁMICOS
3. POLÍMEROS
4. LOS SEMICONDUCTORES
5. MATERIALES COMPUESTOS

10. MATERIALES METALICOS
 Son aquellos que están compuestos básicamente por uno
o más metales, aunque pueden contener otros
componentes.
 METALES: Son sustancias inorgánicas, formadas por
una misma clase de átomos, y que además tienen la
propiedad de mezclarse o disolverse unos con otros en
estado sólido y de este modo, se obtienen aleaciones
metálicas entre las que sobresalen los aceros.

11. METALES
Los metales se dividen en:
 Metales y aleaciones férreas: Contienen un alto
contenido de Fierro. Ej: acero
 Metales y aleaciones no férreas: Carecen de
Fierro o solo contienen cantidades muy
pequeñas. Ej: Aluminio, Cobre, Cinc, Titanio,
Níquel, latón

12. METALES
 Metales nativos: Aquellos que pueden encontrarse libres,
sin combinar, en la naturaleza. Ejemplo: Oro, Plata, Platino,
Mercurio, Cobre y el Hierro.
Obtención de los materiales metálicos
 1. La minería se encarga de la extracción de los minerales
metálicos o menas.
 2. Luego es necesario una serie de procesos físicos y
químicos para poder obtener metales en forma libre.
 3. La metalurgia es la ciencia que se ocupa del estudio de
las propiedades, las aplicaciones y los procesos de
obtención y elaboración de los materiales metálicos.

13. ESTRUCTURA DE METALES
 ESTRUCTURA DE LOS METALES
Los metales son sustancias cristalinas cuando se
encuentran en forma de sólido. Los cristales en estos
materiales (metales) se conocen por lo general como
granos.

14. ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES
1. Cúbica Simple (CS):

15. ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES
2. Cúbica de Cuerpo Centrado (CC, BCC)

16. ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES
3. Cúbicas Centrado en las Caras (CCC o FCC)

17. ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES
4. Hexagonal Compacta (HCP)

18. TAMAÑO DE GRANO

19. EXAMEN MICROSCÓPICO DE LOS METALES

20. ALEACIONES
Es una sustancia que tiene propiedades metálicas y esta
constituido por dos o mas elementos químicos, de las
cuales por los menos uno es metal.
Las aleaciones de ingeniería pueden dividirse en dos tipos:
 Aleaciones ferrosas tienen al hierro o fierro como su
principal metal de aleación.
 Aleaciones no ferrosas contienen un metal distinto del
hierro o fierro.

21. O
B
T
E
N
C
I
O
N
D
E
L
A
C
E
R
O

22. ACEROS Y FUNDICIONES

23. SEMEJANZA El acero y el hierro fundido
tienen varios ingredientes
comunes, pero el principal es
el hierro. El carbono es el
elemento que mas afecta la
dureza y fortaleza. Otros
elementos que afectan las
propiedades del hierro fundido
y del acero son manganeso,
molibdeno, cromo, níquel,
boro, etc. El fósforo, silicio y
azufre son impurezas
frecuentemente encontradas en
el acero y el hierro fundido.

24. Estructura y Composición
El acero y el hierro fundido
comparten una estructura
común, consistente de granos
que se forman cuando el
metal se solidifica durante el
proceso de refinado.
Los granos son cristales
formados al azar que forman
límites donde ellos tocan los
granos circundantes.
Cualquier impureza que sea
insoluble y permanezca
después del refinado, será
atrapada en los límites de los
granos.

25. ACERO

26. Estructura de la Celda Cristalina
BCC

30. Estructura y Composición
Clasificación según %C
% de Carbón Clasificación
0,008% Hierro Puro
0,008% a 0,8% Acero de Bajo Carbono
0,8% Acero de Medio Carbono
0,8% a 2% Acero de Alto Carbono
2% a 6,67% Hierro Fundido o Fundición

31. SAE : Society for Automotive Engineers
AISI : American Iron Steel Institute
Tipo de Acero Número (y digito)
A. Aceros al Carbono -------------------------------------- 1XXX
Carbono básico - ----------------------------------------- 10XX
Carbono básico: S: alta y P: bajo ---------------------- 11XX
Fosforizado y Sulfurizado -------------------------------- 12XX
B. Aceros al Manganeso: Mn: 1,75% -------------------- 13XX
C. Aceros al Níquel ----------------------------------------- 2XXX
D. Aceros al Níquel - Cromo ------------------------------- 3XXX
E. Aceros al Molibdeno ------------------------------------- 4XXX
F. Aceros al Cromo ------------------------------------------ 5XXX
G. Aceros Cromo – Vanadio -------------------------------- 6XXX
H. Aceros al Silicio – Manganeso -------------------------- 9XXX

33. ACEROS ALEADOS
Los elementos o agentes aleables (Al, Cr, Co, Mn, Mo, Ni, P, Si,,
Ti, W, V, etc) se añaden a los aceros para muchos propósitos, entre
los cuales los más importantes son:
•Aumentar la templabilidad
•Mejorar la resistencia a temperaturas comunes
•Mejorar las propiedades mecánicas tanto a altas como a bajas
temperaturas
•Mejorar la tenacidad a cualquier dureza o resistencia mínima
•Aumentar la resistencia al desgaste
•Aumentar la resistencia a la corrosión
•Mejorar las propiedades magnéticas

34. HIERRO FUNDIDO O FUNDICION

35. BCC o CC

37. CLASIFICACION
El hierro fundido esta
clasificado en cuatro
categorías basadas en la
estructura del grafito.
1. Hierro Gris.
2. Hierro Nodular
3. Hierro Blanco
4. Hierro Maleable.

38. Composición y Estructura
Hierro Gris

39. Composición y Estructura
Hierro Nodular

40. Composición y Estructura
Hierro Blanco

41. Composición y Estructura
Hierro Maleable

42. APLICACIONES
H ierro Fu nd id o Ace ro F und id o
P ropiedades
U sado am pliam ente y de R esistente a cargas de
bajo costo. choque.
R educe v ibración y ruido. M ás fácil de soldar que los
E s de fácil m aquinado. productos de hierro fundido.
R esistente al desga ste. M ás fuerte que el hierro
fundido.
A plicaciones
B loques de M otor C ajas de ejes

43. Gases
Oquedades
Impurezas

44. Alta temperatura
y alta presión

45. 1204 grados C
Maleable Laminado
2000 grados F

46. 1.204 grados C
2.000 grados F
3.000 Tn
Solapas o
quemaduras de
forja
Forjado

47. TRATAMIENTO TERMICO
Los tratamientos térmicos son
operaciones de calentamiento y
enfriamiento mediante las cuales se
modifican la constitución y la
estructura de los metales o
aleaciones.
Tipos de Tratamientos:
1. Recocido
2. Normalizado
3. Temple
4. Revenido
5. Austempering o Bainitizado

48. Tratamientos Térmicos
Métodos de Producción
Horno

49. TRATAMIENTO TERMICO
Existen cuatro pasos importantes que son críticos para lograr las
propiedades correctas necesarias para todo tipo de piezas
1. Seleccione el material con el contenido correcto de carbono y
aleación.
2. Seleccione el tratamiento térmico correcto.
3. Seleccione el método de enfriamiento correcto.
4. Y seleccione las temperatura de enfriamiento correcta.

50. CURVAS TTT ACERO SAE 1080
Son las representaciones de
todo el ciclo de los
tratamientos térmicos, hay que
considerar tres fases:
Temperatura de calentamiento
determinada.
Tiempo de permanencia en
ella.
Transformación por
enfriamiento hasta la
temperatura ambiente

51. Dos Pasos:
Calentamiento
Enfriamiento

52. TEMPERATURAS CRITICAS
TEMPERATURA CRITICA MINIMA
La temperatura crítica mínima
o la temperatura critica inferior
(A1). Se encuentra en los 723
grados C. Es importante
puesto que sabemos que las
piezas deben calentarse por
encima de esta temperatura
para producir los cambios
deseados en la dureza de la
pieza.

53. TEMPERATURAS CRITICAS
TEMPERATURA CRITICA MAXIMA
La temperatura crítica maxima
o la temperatura critica
superior (A3). La temperatura
critica máxima varia
dependiendo del contenido de
carbono de las piezas. Durante
el calentamiento debe usarse la
relación correcta entre la
temperatura crítica máxima y
el contenido de carbono.

54. TIEMPO DE CALENTAMIENTO
Es el tiempo durante el cual se
calienta una pieza El tiempo de
calentamiento debe seleccionarse
de manera que permita que las
secciones mas gruesas de la pieza
alcancen la temperatura deseada.
Esto asegura que ocurran los
cambios internos

55. Calentamiento Estructura celular con centro en cara
A temperatura ambiente existe una
estructura celular con cuerpo en centro
760 grados C
1400Grados F

56. Austenización o calentamiento en hornos de
temple es el mas común
-Temperatura crítica mínima
1.333F - 723C
-Temperatura crítica máxima
CAT >1.500F – 860C
CIGUENAL
- tiempo de calentamiento
1 Hora/” de espesor
1600* F (871*C)

57. Enfriamiento MARTENSITA
BCT
20 – 60 Rc

58. TEMPLE
Es un tratamiento térmico que consiste en calentar el acero por
encima de la temperatura critica superior (A3), y luego enfriarlo
rápidamente o drásticamente en un medio líquido (agua, aceite) a
gaseoso (aire forzado).
La martensita es una solución
sólida sobresaturada de
carbono atrapado en una
estructura tetragonal centrada
en el cuerpo; su aspecto
microscópico es una
estructura blanca acicular o
tipo aguja, descrito por
algunos como haz de pajitas.

59. MEDIOS DE TEMPLE
AGUA ACEITE
AIRE FORZADO

60. Agua
Blandos
semiduros
Aceite
Duros
aleaciones

61. REVENIDO
Es un tratamiento térmico que consiste en calentar el acero
previamente templado o normalizado, por debajo de la temperatura
critica mínima o inferior A1 y luego dejarlo enfriar rápidamente.
El revenido es el paso final en el
tratamiento térmico de las piezas de
fundición de hierro y de acero.
calentamos de nuevo las piezas debido
a la distorsión causada por los
esfuerzos internos que se presentan
cuando se templa. La distorsión genera
tensiones internas dentro de la pieza
endurecida. Estas tensiones pueden
causar fracturas y la pieza puede fallar
prematuramente durante el servicio.

62. PROPOSITO
Descarga controlada de átomos de carbón
< Temperatura critica mínima Cigüeñal
20 Rc
1333F - 723 C 60 Rc
48 Rc

63. EJEMPLO Los tractores de cadenas trabajan
en una amplia variedad de
condiciones difíciles y exigentes.
Las zapatas de las cadenas deben
ser fuertes. Para soportar las
fuerzas de flexión sin romperse y
resistentes al desgaste para
proporcionar una vida adecuada.
Laminadas con acero de carbono
medio, las zapatas de cadena son
endurecidas en horno, templadas y
revenidas. Esto da a las zapatas la
mejor combinación de dureza y
resistencia.

64. ENDURECIMIENTO SELECTIVO
El endurecimiento selectivo se
logra usualmente mediante un
calentamiento localizado y un
templado completo. El objetivo
es proporcionar al área
seleccionada propiedades de
dureza específica diferentes al
resto de la pieza.
Dos de las formas más comunes
para endurecer selectivamente
ciertas áreas de una pieza son el
calentamiento por llama y el
calentamiento por inducción.

65. CALENTAMIENTO POR LLAMA
El calentamiento por llama es otro
método común para endurecer
únicamente un área seleccionada de
una pieza. Consiste en calentar un
área especifica de una pieza y luego
templar. El área seleccionada tendrá
entonces propiedades de dureza
diferentes al resto de la pieza.
ARBOL DE LEVAS

66. Templado con llama directa
12 mm (0.500”)

67. CALENTAMIENTO POR INDUCCION
El proceso de calentamiento por
inducción comienza cuando la
pieza a ser calentada se coloca
cerca a de una bobina de
inducción. La corriente eléctrica
en la bobina genera una corriente
en el área de la pieza más cercana
a la bobina. La resistencia al flujo
de corriente eléctrica dentro de la
pieza ocasiona su calentamiento.
Una vez alcanzada la temperatura
requerida – y el tiempo necesario
a esa temperatura -, la pieza es
retirada de la bobina y templada.

68. Endurecimientos selectivos
Templado por inducción

69. TRATAMIENTO TERMOQUIMICO
Se denominan termoquímicos porque, aparte de las operaciones de
calentamiento y enfriamiento, modifican la composición química del
acero en la capa superficial mediante el aporte o la difusión de ciertos
elementos (carbono, nitrógeno, azufre, etc.).
Los tipos mas usados son:
1. Carburización
2. Carbonitruración y
3. Nitruración.

70. ENDURECIMIENTO DE SUPERFICIE
El endurecimiento de superficie
es el proceso de endurecer solo
una delgada capa de acero en la
superficie de la pieza. Esto
produce mayor dureza, piezas
más resistentes al desgaste con
núcleos tenaces y elásticos.

71. Endurecimiento superficial

72. CARBURIZACION La carburización es una forma de
preparar el acero para el
endurecimiento .
La carburización se logra colocando
una pieza de acero de bajo o medio
(aleados) contenido de carbono en una
atmósfera rica en carbono y
calentándola aprox. 900 grados Celsius
o más. Después de varias horas, el
carbono penetra el acero y forma una
capa de material con alto contenido de
carbono conocido como “capa o
anillo”. Este procedimiento incrementa
la dureza potencial de la capa
superficial del acero.

73. CARBURIZACION
La carburización comienza tomando una
pieza de acero de bajo contenido en
carbono. Esto se logra calentando la pieza
en una atmósfera controlada rica en
carbono, creada mediante la entrada de gas
natural dentro del horno. Cuanto más
tiempo permanezcan dentro del horno,
mayor será la cantidad de carbono
absorbida, y más profunda la formación de
la capa. Después de retirados del horno de
carburización, se templan de inmediato.
Otras piezas son enfriadas lentamente y
luego se calientan de nuevo y se templan.
Esta operación produce una estructura
granular mas fina, la cual da a las piezas
mayor resistencia a la fatiga.

74. CARBONITRURACION Este tratamiento, al igual que
la anterior, tiene por objeto
crear una capa rica en carbono
y nitrógeno, calentando el
acero entre 700 y 800 C y en
una atmósfera gaseosa formada
por una mezcla de
hidrocarburos, amoniaco y
oxido de carbono.
La carbonitruración requiere
una temperatura inferior a la
carburización, de esta manera
la distorsión de la pieza se
reduce.

75. CARBONITRURACION
En esta operación, las piezas son
calentadas durante aproximadamente
cuatro horas, luego templadas dentro
del horno. El resultado es una capa
rica en carbón y nitrógeno que es muy
dura y resistente al desgaste.
Los ejes de transmisión y otros ejes
del tren de impulsión son con
frecuencia carbonitrurados para
subministrarles una buena
profundidad de capa a menor
temperatura.

76. NITRURACION
Tratamiento termoquímico que consiste en
enriquecer la superficie del acero por medio
de la absorción del nitrógeno, calentándolo
a unos 500 oC en una corriente a gas de
amoniaco.
El nitrógeno en el gas se combina con los
elementos de aleación presentes en el acero
para formar nitruros de aleación en la
superficie. Estos nitruros de aleación son
extremadamente duros y producen
superficies fuertes y resistentes al desgaste
sin tratamiento térmico adicional.

77. NITRURACION La profundidad de superficie endurecida de
piezas nitruradas esta en el rango de 0.005
hasta un máximo de 0.015 pulgadas. Cuanto
mayor sea el endurecimiento, mas resistente al
desgaste será la pieza después del
endurecimiento
Muchos engranajes de transmisión se nitruran
para crear una superficie extremadamente
dura y resistente al desgaste. Esta corona se
endurece primero al horno y se templa para
darle resistencia y tenacidad, luego se coloca
en un horno de nitruración por varias horas.
La superficie de nitruro de aleación
endurecida ayuda también a prevenir
picaduras y astillas.

78. FABRICACION Todas las
válvulas de una
pieza y la parte
superior o
vástago de las
válvulas de
dos piezas, se
fabrican con
acero dulce con
bajo contenido de
carbono. La
línea de textura
sigue la dirección
del vástago.

79. En las válvulas de dos
piezas, la cabeza se forja
con acero inoxidable
austenítico ya que tolera
altas temperaturas.
El proceso de forjado se
va haciendo en distintas
etapas para que la línea
de textura del grano siga
la forma de la cabeza y
para que incremente, de
este modo, la resistencia
contra la formación de
grietas.

80. FABRICACION de BIELAS
Las bielas se
fabrican en su
mayoría de
aceros aleados
forjados y de
diferentes
tamaños.

81. NOMENCLATURA
Agujero para el
Tapa de Biela Cigüeñal Agujero para el
Pistón
Vástago
Asiento de cabeza
de perno Ojo de Biela
Cara de contacto entre
biela y tapa Buje de pasador
Asiento de tuerca de Biela

82. FABRICACION DEL PISTON
Conducto de Entrada del
agua de Aluminio
enfriamiento
Inserto de
Molde Fundición
Granos erráticos

83. NOMENCLATURA
Rebajos para
Tapón Térmico
Válvulas
Primera banda o Corona
Parte interior
Ranuras para Anillos de la corona
Inserto de Hierro
Segunda Fundido
Banda
Tercera Banda Refuerzo
Falda del Pistón
Perforación para el Pasador

84. ANILLOS DE COMPRESION

85. FABRICACION Y ESTRUCTURA
Hierro
Dúctil
Hierro Gris

86. CAMISAS
Presa de
Fuego
Pestaña
Superficie
Interior
Ranura
de Banda
Superficie
Exterior
Ranura
de sello
Anular

87. FABRICACION Y ESTRUCTURA
Se fabrican de
fundición gris y
vaciado en molde
de arena. Se les
quita la arena y
se limpian por
granallado,
preparándolos
para el Granos Escamas
tratamiento de Grafito
térmico

88. CIGÜEÑAL - PARTES
MEDIACAÑAS

89. Se fabrican de acero
forjado, con
tratamiento térmico al
bonificado. Para
reducir al mínimo la
fricción y el desgaste,
los muñones de los
cojinetes de
bancada y de biela
tienen superficies
resistentes al desgaste,
pulidas con acabado
muy fino.

90. El forjado mantiene la textura natural del metal que sigue el perfil de
la pieza. Esto aumenta su resistencia, impidiendo que los filetes se
agrieten bajo cargas de flexión y suministra resistencia axial
excepcional contra las cargas de torsión.

91. Principales Partes Cargadores
Cabina Brazo de
levante
Motor
Brazo de volteo
Contrapeso
Cucharón
Eje diferencial posterior
Transmisión
Eje diferencial delantero

92. Tilt Linkage
Cilindro de levante
Brazo de
levante
Alcance
Dump Clearance
Contrapeso Hinge
Cucharón

93. Partes Principales Type Tractor
Cilindro de
levante
Cabina Motor
Desgarrador Bulldozer
Cadena
Rueda Cilindro de
motriz Rueda
Rodillo Zapata inclinación
guía

94. Partes Principales Excavadoras
Cylinder of Stick Boom
Cylinder
Cutting of Boom
edge
Cabina
Stick
Cilindro del
cucharón contrapeso
End bit
Tornamesa Rueda
cucharón motriz