El documento describe cinco técnicas principales de endurecimiento de metales: 1) endurecimiento por límite de grano, que involucra restringir el movimiento de dislocaciones en los bordes de grano; 2) deformación, que produce alargamiento de granos y aumenta la dureza; 3) solución sólida, que involucra incorporar átomos de soluto en la estructura cristalina del solvente; 4) precipitación, que crea un sólido a partir de una solución mediante la adición de un precipitante; y 5) transformaciones

1. Caracas Julio 2023
Instituto Universitario de Tecnología “Antonio José de Sucre”
Carrera: Tecnología Mecánica Mención: Mantenimiento
Materia: Metalurgia.
Profesor: HENRY RAMÌREZ
Alumno: Jhon Casanova

2. ¿ En que Consiste?
El mecanismo de endurecimiento posee una fuerte relación con el movimiento de
dislocaciones. Esta relación dislocaciones-prop Mecánicas, es la que condicionara el
endurecimiento, la capacidad del metal para deformarse plásticamente depende de
la capacidad de las dislocaciones para moverse. Las técnicas de endurecimiento se
basa en la restricción e impedimento del movimiento de las dislocaciones, dotando
al material de mas dureza y resistencia
existen cinco técnicas principales
Endurecimiento por limite de
grano
Deformación Solución solidad Precipitación Transformaciones
Martensiticas

3. Endurecimiento por limite de grano
También denominado “de Hall-Petch” es
consecuencia de que los bordes de grano actúan
como una barrera infranqueable para el
movimiento de las dislocaciones, y que el
número de dislocaciones dentro de un grano,
afecta a cómo éstas pueden trasmitir su efecto a
granos vecinos a través de los bordes. El tamaño
de grano de un material depende del
tratamiento térmico posterior a la deformación
plástica, o bien de la velocidad de solidificación.
Constantes de Hall–Petch5
Material σ0 [MPa] k [MPa m1/2
]
Cobre 25 0.12
Titanio 80 0.40
Acero dulce 70 0.74
Ni3Al 300 1.7
Existe una relación inversa entre el límite elástico delta y el tamaño
de grano elevado a alguna potencia, x
donde k es el coeficiente de refuerzo y tanto k como x son
específicos del material. Suponiendo una distribución de tamaño
de grano monodispersa estrecha en un material policristalino,
cuanto menor sea el tamaño de grano, menor será la tensión de
repulsión que recibe una dislocación del límite de grano y mayor
será la tensión aplicada necesaria para propagar las dislocaciones a
través del material.

4. Deformación
Cuando deformamos un metal en frio se produce un alargamiento de los
granos de la dirección de la deformación.
También se produce el endurecimiento por deformación en frío que se
conoce como acritud. Además, disminuyen la ductilidad y la tenacidad y
aumenta la resistividad eléctrica.
DEFORMACIÓN EN FRÍO
Fisuras en el extremo de tubos sin costura
laminados en frío producidas por una excesiva
reducción en frío

5. Un tratamiento térmico es aplicar al material en estado
solido uno o mas ciclos térmicos con el objetico de obtener
una cierta combinación de propiedades para su
procesamiento o su uso.
Ciclo térmico: es la variación de la temperatura del material
entre limites determinados en función del tiempo.
Etapa de calentamiento
Etapa de igualación de temperatura o de
mantenimiento de temperatura
Etapa de enfriamiento

6. ¿Por qué se produce el Endurecimiento por
Deformación en frio?
Dentro del material se producen una serie de
cambios con el aumento de la deformación:
• Se generan defectos de frenkel.
• Se produce un aumento de la cantidad de
dislocaciones a medida de aumenta la
deformación .
• En el centro del grano se forma una madeja de
dislocaciones.
• Se genera el anclaje de las dislocaciones

7. Solución solida
Una solución sólida es una solución en
estado sólido de uno o más solutos en un
solvente. El soluto puede incorporarse
dentro de la estructura cristalina del
disolvente bien mediante sustitución,
reemplazando cada átomo del disolvente
por un átomo del soluto (y formará una
solución sólida sustitucional), o bien de
forma intersticial, encajándose los átomos
de soluto dentro del espacio que hay entre
los átomos del disolvente. Ambos tipos de
solución sólida afectan a las propiedades
del material ya que distorsionan, aunque
sea poco, la estructura cristalina y porque
perturban la homogeneidad física y
eléctrica del material disolvente.
El diagrama de fases de la figura muestra
una aleación de dos metales que forman
una solución sólida a todas las
concentraciones relativas de las dos
especies. En este caso, la fase pura de
ambos es de idéntica estructura
cristalina, y las propiedades similares de
los dos elementos permite sustituciones
parciales en toda la amplia gama de
concentraciones relativas de los dos
metales.
Las soluciones sólidas tienen importantes
aplicaciones comerciales e industriales, tales
como la obtención de mezclas que pueden
tener propiedades superiores a las de los
materiales puros. Muchas aleaciones de
metales son soluciones sólidas. Incluso
pequeñas cantidades de soluto pueden
afectar a las propiedades físicas y eléctricas
del solvente.
Diagrama de fases mostrando soluciones
sólidas en todo el rango de
concentraciones relativas.
Tipos
Sustitucional: El átomo o ion del soluto, ocupa el lugar
de los átomos o iones del solvente.
Intersticial: El átomo o ion del soluto se coloca en el
intersticio de la celda unitaria del solvente.

8. Precipitación
La precipitación es la creación de un sólido a partir
de una solución. Cuando la reacción ocurre en una
solución líquida, el sólido formado se llama
'precipitado'. La sustancia química que hace que se
forme el sólido se llama 'precipitante'. Sin suficiente
fuerza gravitatoria (sedimentación) para unir las
partículas sólidas, el precipitado permanece en
suspensión. Después de la sedimentación,
especialmente cuando se usa una centrífugadora
para presionarla en una masa compacta, el
precipitado puede denominarse "gránulo". La
precipitación se puede utilizar como medio. El
líquido libre de precipitados que queda por encima
del sólido se llama "sobrenadante". Los polvos
derivados de la precipitación también se conocen
históricamente como 'flores'. Cuando el sólido
aparece en forma de fibras de celulosa que han sido
sometidas a un procesamiento químico, el proceso
a menudo se denomina regeneración.
Etapas del proceso de precipitación, de izquierda a derecha: solución
sobresaturada, suspensión y solución saturada con precipitado en la parte
inferior.
Las reacciones de precipitación se pueden
usar para hacer pigmentos, eliminar sales del
agua en el tratamiento del agua y en el
análisis inorgánico cualitativo clásico.
La precipitación también es útil para aislar los
productos de una reacción durante el
tratamiento. Idealmente, el producto de la
reacción es insoluble en el disolvente de
reacción. Por lo tanto, precipita a medida que
se forma, preferiblemente formando cristales
puros. Un ejemplo de esto sería la síntesis de
porfirinas en ácido propiónico a reflujo. Al
enfriar la mezcla de reacción a temperatura
ambiente, precipitan los cristales de la
porfirina y se recogen por filtración
En la metalurgia, la precipitación de una
solución sólida también es una forma útil de
fortalecer las aleaciones; Este proceso se
conoce como fortalecimiento de la solución
sólida
Colores de precipitados
Muchos compuestos que contienen iones metálicos
producen precipitados con colores distintivos. Los
siguientes son colores típicos para varios metales. Sin
embargo, muchos de estos compuestos pueden
producir colores muy diferentes a los enumerados.

9. Transformaciones
Martensita
La Martensita es una fase metaestable de los aceros,
producto de la transformación de fases sin difusión
(infiltración de partículas ajenas al material
procesado) desde la austenita a una velocidad de
enfriamiento rápida para que no se produzcan las
transformaciones en que se necesita difusión, como
por ejemplo la formación de cementita.
Por extensión se suelen denominar transformaciones
martensiticas a todas las transformaciones en que se
forman fases en que no se produce difusión.
Se llama martensita en honor al metalúrgico alemán
Adolf Martens (1850-1914).
La transformación martensítica no sólo ocurre en el
acero, sino que otros sistemas de aleación se
caracterizan por experimentar transformaciones sin
difusión.
Ya que la transformación martensítica no implica
difusión, ocurre casi instantáneamente; los granos
martensíticos se nuclean y crecen a velocidad muy alta:
a la velocidad del sonido dentro de la matriz
austenítica. De este modo, a efectos prácticos, la
velocidad de transformación de la austenita es
independiente del tiempo.
El enfriamiento rápido (o temple) del acero
austenizado, hasta temperatura próxima a la
ambiental, origina otro microconstituyente
denominado martensita, que resulta como una
estructura de no equilibrio de la transformación
sin difusión de la austenita. Se puede considerar
un producto de transformación competitivo con
la perlita o la bainita. La transformación
martensítica tiene lugar a velocidades de temple
muy rápidas que dificultan la difusión del
carbono. Si hubiera difusión se formarían las
fases ferrita y cementita.
Martensita en un acero con un 0,4% de
carbono (AISI 4140)
Acero con 0,35% de carbono templado en agua
desde 870 °C
Los aceros con microestructura martensítica
son los más duros y mecánicamente
resistentes, pero también los más frágiles y
menos dúctiles. La dureza de estos aceros
depende del contenido en carbono; La
martensita es una fase que proviene de la
ferrita gamma (centrada en caras) que al
enfriar no puede alojar el carbono disuelto
en los intersticios y transforma a una
estructura tetragonal.