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1 TECNOLOGÍA DE MATERIALES

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3 TECNOLOGÍA DE MATERIALES José Antonio Puértolas Ráfales Ricardo Ríos Jordana Miguel Castro Corella José Manuel Casals Bustos (eds.)

4 José Antonio Puértolas Ráfales Ricardo Ríos Jordana Miguel Castro Corella José Manuel Casals Bustos (eds.) EDITORIAL SÍNTESIS, S. A. Vallehermoso, Madrid Tel.: Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir, registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o por cualquier otro, sin la autorización previa por escrito de Editorial Síntesis, S. A. Depósito Legal: M ISBN: Impreso en España - Printed in Spain

5 Relación De autores autores/editores José Antonio Puértolas Ráfales Catedrático del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica Ricardo Ríos Jordana Profesor Titular del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica Miguel Castro Corella Profesor Titular del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica José Manuel Casals Bustos Profesor Asociado del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica autores/colaboradores Murali Annaredy Director de Productos de Diseño Molflow Corporation. EE UU Luis Alberto Angurel Lambán Profesor Titular del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica Miguel Artigas Álava Profesor Titular del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica

6 6 Tecnología de materiales Antonio H. de Aza Profesor de Investigación Instituto de cerámica y vidrio (ICV-CSIC). Madrid Manuel Caballero Director de Investigación y Desarrollo Ecrimesa. Santander Javier Castany Valeri Catedrático de Universidad y Director del Taller de Ingeniería de Inyección de Plásticos T.I.I.P.- Isabel Clavería Profesora Titular del Área de Ingeniería Mecánica T.I.I.P.- Juan Cortiguera Director Gerente Ecrimesa. Santander Jesús Cuartero Salafranca Profesor Titular del Área de Ingeniería e Infraestructura de Transportes Juan Carlos Díez Moñux Profesor Titular del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica Jesús Fuentelsanz Gallego Profesor Titular del Área de Ingeniería Mecánica T.I.I.P.- Luis Gracia Villa Catedrático del Área de Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de Estructuras Ramón Guridi Irizar Director Fundiciones Urbina. Villarreal de Álava. Álava Angel Larrea Arbáizar Investigador del Área de Materiales Instituto Ciencia de Materiales de Aragón (CSIC-UZ). Zaragoza Victor López Investigador Titular CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS (CENIM-CSIC). Madrid José Manuel Marco Hernández Director de Desarrollo Ariño Duglass, S. A. Zaragoza Antonio Miravete de Marco Catedrático del Área de Ingeniería e Infraestructura de los Transportes.

7 Relación de autores 7 José Ignacio Peña Torre Profesor Titular del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica Ernesto Pérez Junquera Director del Departamento de Metalurgia Instituto Técnico de la Construcción-ITC Aragón. Utebo. Zaragoza Antonio Romero Director de Calidad Mibasinter, S. A. Ripollet, Barcelona Javier Rubín LLera Profesor Titular del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica Juan Carlos Sánchez Catalán Profesor Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia. Zaragoza Rafael Villasana Cunchillos Director de Calidad IGC. Zaragoza Anselmo Villellas Malo Profesor Titular del Área de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica

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9 ÍnDice Prólogo Bloque I: CONFORMADO DE MATERIALES METÁLICOS Capítulo 1: Procesos de fundición. Aspectos básicos J. M. Casals, R. Ríos, J. A. Puértolas, M. Castro 1.1. Introducción Clasificación de los procesos de fundición Moldeos tradicionales representativos Tecnología de colada El proceso de solidificación Defectos en las piezas moldeadas Capítulo 2: Moldeos especiales J. R. Guridi, J. M. Casals 2.1. Introducción Procesos con molde permanente Moldeo en cáscara Microfusión o moldeo a la cera perdida Moldeo con poliestireno expandido Métodos avanzados de moldeo Capítulo 3: Deformación plástica R. Ríos, A. Villellas 3.1. Introducción Conformado en caliente Laminación controlada de aceros... 63

10 10 Tecnología de materiales 3.4. Forja controlada de aceros microaleados Conformado en frío Hidroconformado Conformado superplástico Capítulo 4: Metalurgia de polvos A. Romero, R. Ríos 4.1. Introducción Polvos metálicos Aleación, mezcla y compactación de polvos Sinterización en fase sólida Otras alternativas de la metalurgia de polvos Materiales y aplicaciones pulvimetalúrgicas Capítulo 5: Moldeo por inyección de polvos metálicos M. Caballero, J. Cortiguera 5.1. Introducción Proceso Diseño de productos y aplicaciones Capítulo 6: Simulación de procesos de conformación metálica L. Gracia Villa, J. M. Franco 6.1. Introducción Fundamentos y herramientas de simulación Simulación del conformado de metales por deformación plástica Simulación en fusión y moldeo Bloque II: CONFORMADO DE MATERIALES NO METÁLICOS Capítulo 7: Extrusión de polímeros I. Clavería, J. A. Puértolas, J. Castany 7.1. Introducción Elementos del proceso Reología del proceso Parámetros en el proceso de extrusión Defectos en el producto final Tendencias

11 Índice 11 Capítulo 8: Moldeo por inyección de plásticos J. Fuentelsanz, J. Castany 8.1. Introducción Características y fases del proceso de inyección Curvas PvT Defectos en el producto final Variantes del proceso de inyección convencional Capítulo 9: Simulación numérica del moldeo por inyección M. Annaredy, J. A. Puértolas 9.1. Introducción Ventajas del CAE en el moldeo por inyección Fundamentos Aplicaciones del CAE Software de simulación de procesos Software aplicado en variantes del moldeo por inyección Capítulo 10: Soplado y otras técnicas de conformado de polímeros J. A. Puértolas, M. Castro, R. Ríos, J. M. Casals Introducción Soplado Calandrado Termoconformado Colada o fundición Espumado Moldeos específicos para termoestables Conformado de resinas termoplásticas Capítulo 11: Procesado de cerámicas J. I. Peña Introducción Beneficiado Conformado Sinterización Caracterización del grado de sinterización Cerámica tradicional

12 12 Tecnología de materiales Capítulo 12: Conformado del vidrio J. M. Marco Introducción Materias primas y fusión Procesos de conformado del vidrio Tratamientos Aplicaciones Capítulo 13: Procesado de fibras J. A. Puértolas, M. Castro, R. Ríos, J. M. Casals Introducción Procesado de fibras reforzantes Procesado de fibras textiles Capítulo 14: Conformado de materiales compuestos de matriz polimérica J. C. Sánchez, J. Cuartero, A. Miravete Introducción Procesos en molde abierto Procesos en molde cerrado Tendencias Bloque III: TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN ALEACIONES Capítulo 15: Normalizado y recocidos J. M. Casals, R. Ríos, J. A. Puértolas, M. Castro Introducción Normalizado Recocidos Capítulo 16: Transformaciones martensíticas R. Ríos, J. M. Casals, J. A. Puértolas, M. Castro Introducción Diagramas TTT y CCT Temple de aceros y fundiciones. Templabilidad Revenido en aceros Temple y revenidos de los aceros rápidos Otras transformaciones martensíticas

13 Índice 13 Capítulo 17: Tratamientos isotérmicos J. M. Casals, R. Ríos, J. A. Puértolas, M. Castro Introducción Austemperizado (Austempering) Martemperizado (Martempering) Recocido isotérmico Patentado Capítulo 18: Tratamientos de endurecimiento por precipitación R. Ríos, C. Díez Introducción Descripción del proceso de precipitación Características microestructurales Interacciones partícula-dislocación Aleaciones de aluminio Aleaciones de níquel Aleaciones de magnesio Otras aleaciones endurecibles por precipitación Bloque IV: CARACTERIZACIÓN Y ENSAYOS Capítulo 19: Normalización y certificación J. M. Casals, R. Ríos, J. A. Puértolas, M. Castro Introducción Normalización Certificación Infraestructura de la calidad y seguridad industrial Normalización para la gestión de la calidad Modelo europeo de la calidad (EFQM) Normalización y certificación en el campo de los materiales Capítulo 20: Microscopía óptica y electrónica A. Larrea Introducción Microscopía óptica Microscopía electrónica de barrido

14 14 Tecnología de materiales Microscopía electrónica de transmisión Tendencias Capítulo 21: Caracterización de materiales por difracción J. Rubín, A. Larrea Introducción Difracción en redes cristalinas Difracción de rayos X Difracción de neutrones Difracción de electrones Comparación de técnicas de difracción Capítulo 22: Ensayos mecánicos E. Pérez, R. Ríos Introducción Ensayo de tracción Ensayos de compresión Ensayo de torsión Ensayo de dureza Ensayos de tenacidad Ensayos de fatiga Ensayo de termofluencia Capítulo 23: Ensayos físicos y químicos de materiales L. A. Angurel, M. Castro Introducción Densidad y porosidad Permeabilidad Ensayos reológicos Ensayos térmicos Ensayos eléctricos, magnéticos y ópticos Técnicas espectroscópicas Ensayos de comportamiento en servicio Capítulo 24: Ensayos no destructivos J. M. Casals, J. A. Puértolas, R. Ríos, M. Castro Introducción Inspección visual Líquidos penetrantes

15 Índice Partículas magnéticas Corrientes de Eddy Ultrasonidos Emisión acústica Ensayos radiográficos y gammagráficos Holografía óptica Termografía infrarroja Bloque V: TÉCNICAS DE UNIÓN DE MATERIALES Capítulo 25: Uniones metalúrgicas R. Ríos, J.M. Casals, J.A. Puértolas, M. Castro Introducción La soldadura por fusión Soldadura débil y soldadura fuerte Soldadura por resistencia Soldadura aluminotérmica Unión por difusión Soldadura por fricción Soldadura por explosión Soldadura por llama oxiacetilénica Soldadura por láser y haz de electrones Capítulo 26: Uniones en materiales no metálicos J. A. Puértolas, M. Castro, R. Ríos, J.M. Casals Introducción Soldadura de polímeros Uniones cerámica-metal Capítulo 27: Adhesivos M. Artigas Introducción Mecanismos de la adhesión El proceso de formación de una unión con adhesivos Formulación y clasificación de los adhesivos Aspectos industriales Aplicaciones y tendencias

16 16 Tecnología de materiales Bloque VI: CORROSIÓN Y DEGRADACIÓN DE MATERIALES Capítulo 28: Oxidación en metales R. Ríos, J. A. Puértolas, J. M. Casals, M. Castro Introducción Fuerza impulsora para la oxidación Cinética de la oxidación Otros procesos de degradación metálica Protección frente a la oxidación Capítulo 29: Corrosión electroquímica R. Ríos, J. A. Puértolas, J. M. Casals, M. Castro Introducción Fuerza impulsora para la corrosión húmeda Tipos de corrosión Cinética de la corrosión electroquímica Otros tipos de corrosión en medios líquidos Protección frente a la corrosión Capítulo 30: Degradación de polímeros J. A. Puértolas, M. Castro, R. Ríos, J. M. Casals Introducción Envejecimiento físico Oxidación Biodegradación Polímeros biocompatibles erosionables Capítulo 31: Corrosión y degradación de materiales cerámicos A.de Aza Introducción Consideraciones generales Consideraciones termodinámicas Aplicación de los diagramas de equilibrio de fases a los problemas de degradación y corrosión Aspectos cinéticos Aspectos adicionales: mecanismos de corrosión Ensayos de corrosión

17 Índice 17 Bloque VII: COMPORTAMIENTO EN SERVICIO DE MATERIALES Capítulo 32: Análisis de fallos V. López, R. Ríos Introducción El proceso de análisis Clasificación de los fallos en servicio Roturas bajo carga monótona creciente o estática Roturas de fatiga Agrietamientos y rotura por corrosión o procesos que combinan la corrosión y los esfuerzos mecánicos Grietas y roturas asociadas a ciclos térmicos Grietas y roturas en componentes para trabajo a temperatura elevada Capítulo 33: Técnicas predictivas R. Ríos, R. Villasana Introducción Tipos de mantenimiento Vida consumida y vida remanente. Extensión de vida Predicciones en condiciones de termofluencia Predicciones en fatiga Control del desgaste Control de la corrosión