Ciencia de los metales

Asdrúbal Valencia Giraldo, Ricardo Aristizábal Sierra

• Editorial: Universidad de Antioquia
• Año: 2020
• ISBN:
  9789587149456
• Categoría: Tecnología e ingeniería
• Categoría: Ingeniería minera

"Metalurgia" es una palabra griega cuyas raíces significan "trabajo de los metales". Se le conoce como el arte y la ciencia de obtener los metales a partir de los minerales y adaptarlos a las necesidades del hombre.De acuerdo con esta definición, se puede decir que la metalurgia es un arte, pues se basa en prácticas milenarias que solo llegan a dominarse por medio de la experiencia; pero también es una ciencia, ya que sus conceptos fundamentales se deducen de principios físicos, químicos y cristalográficos.A lo largo de 26 capítulos, Ciencia de los metalesofrece un completo estudio de la metalurgia, que inicia con una breve historia de esta ciencia, luego se ocupa de las propiedades, la estructura y las transformaciones de los metales, y abarca hasta el desarrollo de los aceros avanzados y su aplicación en diferentes sectores de la economía y la industria.Se trata de un libro rico en material gráfico y de gran utilidad para un público amplio de estudiantes y profesionales de ingeniería y ciencias exactas.

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Solidificación

19.1. Introducción

Uno de los procesos esenciales que se siguen en metalurgia es proporcionarles a los materiales metálicos una forma específica —sin que, en muchas situaciones, se precisen propiedades determinantes en el material—, con el fin de adecuarlos para su utilización industrial. Una de las maneras más económicas de lograrlo es por moldeo del metal en estado líquido; de ahí la importancia práctica de la solidificación, es decir, de la transformación del estado líquido al estado sólido. En este proceso se cambia la estructura cristalina del metal. Por otro lado, en las aleaciones, la composición química del sólido que cristaliza difiere de la del líquido. Es por ello por lo que la solidificación está acompañada de micro- y macrosegregación. Estos cambios en la estructura cristalina y en la composición local son los factores básicos en todas las transformaciones de fase y, a la vez, permiten controlar las propiedades del metal.

La solidificación es quizá la transformación de fase más importante, no solo por lo que ya se anotó, sino también porque la mayoría de los metales se recuperan, se obtienen y se refinan en el estado líquido, para luego solidificarse.

Además, como la mezcla en el estado líquido se hace tanto por difusión como por convección, las aleaciones, en general, se mezclan como líquidos para obtener materiales más homogéneos. Así mismo, algunas técnicas de solidificación permiten conseguir materiales especiales, como los eutécticos dirigidos y los semiconductores.

En este capítulo solo se pretende dar una breve introducción al tema de la solidificación, sin ahondar ni en su formulación teórica ni en su aplicación práctica.

19.2. Estado líquido

Sobre el estado líquido se conoce mucho menos que acerca de los estados sólido y gaseoso. En la actualidad, la información respecto a la estructura cristalina de los metales líquidos se consigue mediante difracción de rayos X, de electrones o neutrones. Esta técnica permite obtener la función de distribución radial o correlación de par, que es una característica específica de cada líquido.

En términos generales, los metales líquidos son distribuciones aleatorias de átomos empaquetados de manera compacta, pero la relación estructural entre un átomo y sus vecinos puede fluctuar de un punto a otro en el líquido. Sin embargo, es posible concebir cualquier configuración local en el estado líquido, aunque la probabilidad de que esto ocurra depende de la energía requerida y la temperatura real del sistema.

Por otro lado, la estructura y las propiedades de los sólidos se conocen razonablemente bien. Como ejemplo comparativo, en la tabla 19.1 se muestran algunas propiedades del Cu líquido y del Cu sólido.

Tabla 19.1 Propiedades del Cu líquido y del Cu sólido a la temperatura de fusión

Propiedad	Líquido	Sólido
Densidad (g / c...