📌 4.1.4. - 4.2.3 Propiedades mecánicas, Estructura cristalina y amorfa, Redes cristalinas, Índice de Miller,
🔹 4.1.4. Propiedades mecánicas.
Dureza: la dureza es una característica de los materiales que indica la resistencia de la sustancia a ser rayada o perforada.
Tenacidad: Capacidad que tiene un material para no romperse ni deformarse cuando se le aplica una fuerza.
Plasticidad: indica la posibilidad de una sustancia de deformarse cuando se le aplica una fuerza y conservar la nueva forma adoptada.
Elasticidad: la elasticidad es la capacidad de una sustancia de recuperar su forma que tenía antes cuando deja de estar sometido a una fuerza de deformación. El límite elástico determina si al someter el material a determinadas fuerzas exteriores va a deformarse permanentemente o si al retirar las fuerzas vuelve a su forma original.
Ductilidad: Capacidad de un material para deformarse en frío romperse.
Maleabilidad: Capacidad de una sustancia de deformarse plásticamente sin romperse.
¿Cómo elegir el material apropiado?.
La elección del material (hierro fundido, aluminio, acero, cobre, ...) y el proceso de fabricación (fundición, forja, estampado, extrusión, ...) depende en una primera aproximación a 4 grupos de criterios; técnicos (intrínsecamente ligadas a la materia), económica (cargos recurrentes y no recurrentes), la tecnología (en relación con el proceso de transformación o montaje) y el ecodiseño. La elección final es a menudo el resultado de un compromiso entre estos diferentes criterios.
Los criterios técnicos
Pueden incluir, dependiendo de la CdC de la pieza, y las limitaciones en el funcionamiento:
Las propiedades mecánicas (Rm, Rp0.2, elongación, fatiga límite de resistencia)
Operación de mantenimiento en caliente (220 ° C, 400 ° C, ...) en continuo o pico
La densidad (búsqueda de alivio)
La resistencia al desgaste
De conductividad o de difusión térmica (o eléctrico)
La resistencia a la corrosión (niebla salina para automóvil)
Los criterios económicos
En virtud de los criterios económicos, podemos integrar de manera más general, el control de los suministros de la disponibilidad de las fuentes y de la evolución previsible de los precios.
Por tanto, es necesario tener en cuenta lo siguiente:
El precio es importante (y su posible evolución)
La facilidad de encontrar un proveedor (fuente) con el proceso y el material seleccionado
Los costos recurrentes (proceso VA) y los costes no recurrentes (prototipo, equipo de serie, de desarrollo inicial, las muestras iniciales) y la vida del utillaje
Otros costes indirectos (envasado, transporte, ..., control de calidad)
Criterios tecnológicos
Los criterios tecnológicos relacionados con el medio ambiente de la pieza afectan a la facilidad de aplicación del subconjunto.
El conjunto (junto con otros materiales)
La maquinabilidad o la posibilidad de deformación (frío o caliente)
La posibilidad de automatización del proceso de fabricación
La subsiguiente tratamientos térmicos o tratamientos superficiales (anti-corrosión, ...)
Los criterios de diseño ecológico
Estos criterios son más recientes (y relacionado con el concepto de desarrollo sostenible) y por lo tanto más difícil de evaluar fallo relevante y objetiva de datos fiables y camino de vuelta y teniendo en cuenta el impacto en todo el ciclo de vida del producto.
Estos criterios pueden incluir:
El impacto en términos de emisiones de CO2 (gas de efecto invernadero o, más en general) del proceso de éxito material y el (la integración de la producción primaria, transporte, ...)
El impacto en términos de facilidad de reciclaje o la facilidad de desmontaje al final de su vida útil
El agotamiento (o no) del material de reserva mundial y la posibilidad de encontrar fácilmente materiales alternativos para realizar la misma función
Impacto societal.
🔹 4.2.1. Estructura cristalina.
Una estructura cristalina es cualquier estructura de iones, moléculas o átomos que se mantienen juntos en una disposición tridimensional ordenada. Simplemente, la estructura cristalina se puede considerar como una pequeña caja con átomos, moléculas o iones ubicados en áreas específicas de la caja. Los átomos dentro de esta caja representan el grupo más pequeño de átomos repetidos en toda la molécula. Eso significa que cada átomo que se encuentra en la caja pequeña continúa repitiéndose una y otra vez en la misma conectividad en todo el compuesto.
🔹 4.2.1. Estructura amorfa.
Los sólidos amorfos son aquellos que no poseen una estructura ordenada de largo alcance. Son lo opuesto a lo que se conoce por un sólido cristalino. Sus partículas se asocian de un modo desordenado, parecido al de los líquidos, pero con la fuerza suficiente para que cohesionen en una estructura sólida. Este carácter amorfo es más común de lo que se pudiera pensar; es de hecho, uno de los estados posibles que puede adoptar la materia condensada. Con esto se entiende que cualquier compuesto capaz de solidificar y, por ende, cristalizar, puede asimismo aglomerarse de manera desordenada si las condiciones experimentales lo permiten.
🔹 4.2.2. Redes cristalinas
La estructura cristalina se refiere a la forma en la que están organizados o empaquetados los átomos, iones o moléculas en los sólidos cristalinos tales como los diamantes, la sal (cloruro de sodio) o el azúcar (sacarosa).
Los sólidos cristalinos están formados redes tridimensionales de unas unidades idénticas denominadas celdas unitarias. Estas se asemejan a pequeños bloques de construcción idénticos (como legos) que se unen entre sí para formar los cristales que podemos ver a simple vista.
La estructura cristalina consiste en una descripción de la forma de esta celda unitaria y de la posición exacta que tiene cada átomo dentro de dicha celda.
Para entender mejor mira el siguiente video:
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🔹 4.2.3. Índice de Miller.
El índice de Miller es una notación usada en cristalografía para describir la orientación de planos y direcciones dentro de una celda unitaria de un cristal. Es una herramienta fundamental para entender la estructura interna de los materiales cristalinos.
Los índices de Miller de un plano cristalográfico están definidos como los recíprocos de las intersecciones que el plano determina con los ejes (x, y, z) de nuestro sistema de ejes coordenados. Para obtener los índices de Miller de un plano primero determinamos la intersección de este con los ejes. Una vez obtenidos los números, se hallan sus inversos y los multiplicamos por el mínimo común múltiplo (A). Un plano queda así representado por la forma (h, k, l):
h = A/m; k = A/n; l = A/p
Se deduce que si un plano es paralelo a uno de los ejes, lo corta en el infinito, y su índice será cero. Si lo cortara en la parte negativa, el índice será negativo, lo cual se indicará con un guion sobre dicho índice. Si el plano pasa por el origen se desplazará a una posición equivalente en la celda.
En el caso de que se tengan planos de redes equivalentes, relacionadas por la simetría del sistema cristalino, se le llamara Familia de Planos y se encierran entre llaves {h, k, l}.
Para determinar los índices de una dirección cristalográfica cualquiera, se traza por el origen una paralela a esta. Sobre ella se toma el nudo (A) arbitrario de coordenadas (x, y, z), tal que sea múltiplo de las aristas (a, b, c) del cubo:
x = r·a; y = s·b; z = t·c
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