Avance Nº3 Metalurgia.docx

Universidad Nacional Autónoma de Honduras Metalurgia IM-212 Facultad de Ingeniería Avance Nº3 Laboratorio de Metalurgia Sección Viernes 11:00-13:00 Instructora: Madison Arita Catedrático: Ing. Fredi Domiciano Yánez Mschado Integrantes: Brian Enrique Antúnez Rivera

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Gustavo Adolfo Cardona Pérez

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Ensayo de Chispas Al someter la pieza de acero al contacto con la piedra esmeril, se producen chispas que por las características de su forma y destello permiten conocer de una forma aproximada su composición química. Con este ensayo se determina si el contenido de carbono en la pieza es o no considerable. Con esto, se puede clasificar la pieza como perteneciente a un grupo determinado de aceros. El ensayo se hace con más precisión si se obscurece el local y se compara conjuntamente con la pieza de composición chispa conocida.

Tratamiento Térmico Un tratamiento térmico es un proceso mediante el cual, bajo condiciones controladas y conociendo la estructura del material a tratar, se controlan las condiciones de calentamiento y enfriamiento del material para mejorar sus propiedades, según sea la aplicación del mismo. Dentro del laboratorio sometimos cuatro piezas de un mismo material a cuatro tratamientos térmicos diferentes, dejando una quinta pieza como muestra estándar.

Temple El temple es un tratamiento térmico que se utiliza para aumentar los niveles de dureza en las aleaciones de hierro y consiste en elevar la temperatura del material (esta temperatura varía según la composición del material), una vez elevada la temperatura se somete a un enfriamiento rápido.

Revenido El revenido es un tratamiento térmico que se le aplica a una pieza previamente templada. Consiste en elevar nuevamente la temperatura de la pieza, a una temperatura por debajo del punto crítico con el fin de reducir la fragilidad que presentan las piezas tras el temple (el revenido no depende de la velocidad de enfriamiento).

Recocido Es un tratamiento térmico que se aplica con el fin de ablandar un material metálico, para recuperar su estructura o eliminar tensiones residuales. El tratamiento consiente en calentar el material hasta llevarlo a una temperatura determinada, para luego someterlo a un enfriamiento lento, generalmente, apagando el horno y dejando que su temperatura disminuya con la pieza en el interior hasta llegar a la temperatura ambiente.

Normalizado Es un tratamiento térmico que se emplea en aleaciones de hierro para reparar la estructura, después de haber sido forjadas o sobrecalentadas y enfriadas en malas condiciones, generalmente, se usa para eliminar las propiedades obtenidas en una pieza, después de un tratamiento térmico anterior. Consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 grados arriba de la temperatura crítica y mantener esa temperatura el tiempo suficiente para conseguir una transformación completa en austenita (perlita y ferrita). Finalmente, se deja enfriar a temperatura ambiente para obtener una estructura uniforme

Metalografías Es una rama de la ciencia relativa al estudio de la constitución, estructura y aleaciones de los metales a través de los estudios metalográficos se estipula la relación que existe entre la composición, estructura y propiedades. Selección y corte de muestra: Una vez teniendo el material hay que seleccionarlo y cortarlo en forma específica, tratando de lograr superficies planas sin deformaciones. Con un corte abrasivo húmedo se logra un buen desempeño. Generalmente se hacen dos cortes, uno longitudinal y otro transversal para darse cuenta de la estructura del material, usualmente los materiales blandos se cortan con discos duros y viceversa. Preparación de la muestra; Nos aseguramos de obtener muestras representativas y que no presenten alteraciones por deformaciones en la extracción o corte. Con embutición permitimos manejar las muestras para su preparación. Si el calor afecta la muestra utilizamos embutición en frio, sino resinas de curado a presión y temperatura, si queremos observar los bordes entonces seleccionamos resinas conductoras para microscopia electrónica. Lijado: Eliminamos las irregularidades superficiales dejando un rallado muy fino unidireccional, se utilizan discos giratorios de CSi (Adecuado para el rectificado fino de metales duros y herramientas dotadas de metal duro, fundición gris, aluminio, vidrio, cerámica, girando en platos y con agua refrigerante). Utilizar dos etapas de lijado con tamaños de granillas sucesivamente más finos.

Pulido: Consiste en lapear la superficie de la muestra eliminando cualquier raya, se trata de frotar la muestra girando en direcciones aleatorias sobre un paño que contiene un abrasivo de granulometría extremadamente fina con un lubricante que facilita la acción del abrasivo sobre la muestra. El abrasivo no debe reaccionar con la superficie, se adecua a la dureza de la superficie a pulir, y con una presión suave elimina cualquier raya. La presión uniforme, para evitar biselado o facetado, se puede aplicar a mano o con sistemas automáticos o semiautomáticos.

Ataque Químico: El propósito del ataque químico es hacer visibles las características estructurales del metal o aleación. El proceso debe ser tal que queden claramente diferenciadas las partes de la micro estructura. Esto se logra mediante un reactivo apropiado que somete a la superficie pulida a una acción química. Los reactivos adecuados para el ataque metalográfico se componen de ácidos orgánicos o disueltos en disolventes apropiados.

Material y Equipo Utilizado 1. Esmeril 2. Horno Eléctrico 3. Pinzas Largas 4. Piezas de Acero 5. Guantes de Protección 6. Recipiente con Aceite 7. Lijas (80, 100, 150, 180, 240, 320, 400, 600, 1000, 1500, 2000) 8. Apoyo para Lijar 9. Pulidoras 10.Alúmina 11.Campana Reguladora de Humedad 12.Segueta 13.Algodón 14.Alcohol

Procedimiento Experimental Selección y corte de las Piezas  Empezamos cortando 5 piezas con un aproximado de 2.5cm para un cómodo agarre al momento de ligar las piezas. El corte de estas se hizo con una segueta Nº 8.  Al haber cortado las 5 piezas, procedimos a marcarlas. Se debe tratar que la marca distinga fácilmente las piezas de las de otros grupos ya que ese es el objetivo. Poder identificar sus piezas de las de otros grupos.  Nivelar las piezas para empezar a corregir los trazos que les hicimos a estas con la segueta. Empezamos usando el esmeril, pero luego procedimos a terminarlas con la lija. Desde un inicio uno debe prestar bastante atención a los detalles para identificar porque lado de pieza se trabajaría, eso puede disminuir el trabajo o empeorarlo dependiendo del estado de la cara que se escoja trabajar. Ensayo Chispa Por medio del ensayo chispa se conocerá el porcentaje de carbono de las piezas con las cuales se trabaja. Por medio de la observación se podrán determinar características de la chispa. Esas características son muy sutiles y no deben despreciarse ya que ello es lo que hace la diferencia a la hora de determinar el porcentaje de carbono. Algunas de esas características son: las ramificaciones de la chispa, longitud que tiene el cometa, el tamaño de la explosión, entre otras. Se debe trabajar ordenadamente y tratar de mantener la presión constante entre pieza y pieza para llevar una secuencia más clara.

Tratamientos Térmicos  Primeramente, amarramos nuestras piezas de temple y revenido con un alambre para introducirlas al horno, el cual ya lo teníamos preparado con una temperatura de 831 grados Celsius, mantuvimos las piezas por un tiempo aproximado de 30 minutos.  Procedimos a extraer las piezas amarradas para poder sumergirlas en aceite lo más rápido posible ya que al sacar las piezas del horno pierden calor rápidamente y entre más nos tardemos, las propiedades de dureza cambiarían entre un largo pequeño a uno mayor, de esta manera le hicimos el temple a esta pieza. Se introdujo nuevamente la pieza en el horno para el revenido, se extrajo y se sumergio en agua.  Al finalizaron con las piezas de temple y revenido, se prepararó el horno a 740 grados Celsius, y se introdujeron las piezas de normalizado y recocido al horno las cuales se mantuvieron en un tiempo aproximado de 30 minutos. Despues de transcurrido este tiempo se extrajo la pieza normalizada y se dejó que se enfriara a temperatura ambiente. Finalmente, se dejó la pieza de recocido en el horno para que esta se enfriara junto al horno.

Lijado Se nos instruyó el procedimiento de lijado y las características a las cuales debíamos prestarle atención y al mismo tiempo aprender a corregir. Entre ellas el movimiento de las muñecas, la presión necesaria para el lijado. Si se tiene experiencia de este proceso se podría avanzar más rápido, pero para alguien que no tiene experiencia le tomará un tiempo poder corregir todos sus errores. Las primeras semanas son de un proceso lento ya que debido los desperfectos profundos de las piezas y errores sean dobles caras, líneas curvas, etc. pero con el tiempo uno obtiene experiencia y empieza a avanzar progresivamente a mayor ritmo. Paños Los paños son una serie de pasos para eliminar las líneas superficiales de las piezas. Este proceso se divide en tres paños, el primer de 1µm, el segundo paño de 0.3µm y el ultimo de 0.05µm. La labor del primer paño es eliminar las líneas de lija 2000, la del segundo paño es eliminar las líneas del primer paño y la labor del tercer paño es eliminar las líneas del primer paño y dejar una superficie tipo espejo. En cada paño se utiliza una solución de alumina, cada paño tiene su propia solución y lo que varía es el tamaño de la partícula de alumina. Al momento de emplear los paños lo que se debe evitar es mantener la pieza estática, siempre debe mantenerse en movimiento sea de círculos o de infinito. Al momento de realizar presión se debe mantener lo suficientemente para que la pieza no se barra, pero no con tanta fuerza que la pieza se raye. Ataque Químico El ataque químico consiste en revelar la estructura de grano que tiene la pieza luego del tratamiento térmico. El ataque químico tiene una metodología simple, se sumerge superficialmente la pieza en el agente reaccionante (En este caso ácido nítrico al 2%), por un tiempo muy corto, se lava inmediatamente y se seca. Luego se procede a ver la estructura en el microscopio.

Cálculo y Análisis de Resultados  Ubicar el esmeril en un cuarto oscuro para poder apreciar con mayor precisión la chispa de las piezas.  Proceder a colocar el equipo de protección y tomar las medidas de seguridad requeridas.  Realizar la prueba de chispa con la barra de acero a analizar y comparar con la chispa de las muestras conocidas, para determinar cuál es similar.  Ubicar la muestra en el cuadro de identificación para conocer el porcentaje de carbono. Tratamiento Térmico Estándar Temple Temple y Revenido Normalizado Recocido

Temp. Ideal de Trabajo °C

Temp. Real de Trabajo °C

Medio de Enfriamiento

840ºC - 860ºC 460°C- 680°C

831 740

aceite agua

825°C-850°C 860°C-880°C

831 740

ambiente horno

Determinamos que nuestra barra posee 0.34% de carbono.

Metalografías: Pieza No. 1 Estanadar (uso: / fuente: Varilla de acero corrugado para construcción)

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Pieza estándar, la muestra contiene un porcentaje de carbono de 0.35% observamos que en esta muestra los granos son de mayor tamaño y tiene una agrupación aleatoria debido a que su estructura no sufrió ningún cambio ya que no se realizó ningún tratamiento térmico. Pieza No. 2 Temple (uso: / fuente: Varilla de acero corrugado para construcción)

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Pieza con Temple, la muestra contiene un porcentaje de carbono de 0.34% podemos distinguir una superficie cristalina y fraccionada en esta estructura, los granos son muy finos y muy agrupados, se puede notar las áreas de grises y blancos, los cuales representan respectivamente la martensita y ferrita.

Pieza No. 3 Recocido (uso: / fuente: Varilla de acero corrugado para construcción)

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Pieza con Recocido la muestra contiene un porcentaje de carbono de 0.34% Se Observa Perlita laminar fina (oscura) y ferrita (blanca)

Observación: Las Piezas de Revenido y Normalizado no fueron incluidas en este avance debido a que no pudimos terminarlas el viernes pasado.

Bibliografía Cacer, J. (s.f.). Ciencia y Tecnología de los Materiales. Obtenido de https://jmcacer.webs.ull.es/CTMat/Practicas%20Laboratorio_archivos/dureza.pdf Desconocido. (Diciembre de 2011). Metalografía. Obtenido de http://campusvirtual.edu.uy/archivos/mecanicageneral/Curso%20de%20END%20y%20Mantenimiento%20Predictivo%20%20Diciembre%202011/Ensayos%20superficiales/Metalografia-utu.pdf Jaravito. (s.f.). TRATAMIENTOS TERMICOS. Obtenido de http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/1537_tratamientostermicosr2.pdf Moya, J. (s.f.). Metalografía. Obtenido de Preparación de porbetas: http://web.fi.uba.ar/~jmoya/Metalografia.pdf Ornelas, F. G. (s.f.). Analisis de Aceros Por Microcospía óptica. Obtenido de https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/12065/ANALISISACERO.pdf Palma, L. (s.f.). ENSAYOS DE DUREZA. Obtenido de https://lapalma88.files.wordpress.com/2011/10/ensayos-de-dureza_a.pdf Ureña, A. G. (s.f.). Ensayo Metalográfico. Obtenido de https://es.slideshare.net/ander967/p3-emetalogrficoandergutierrezurea