Folleto Ciencia Materiales I 2015

Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería Mecánica

Laboratorio de Metalografía, Desgaste y Falla

Laboratorio de Ciencia de Materiales I FOLLETO GUÍA DE PRÁCTICAS

Rev. Marzo 2015

Laboratorio de Ciencia de Materiales I

II

ÍNDICE DE CONTENIDO ÍNDICE DE CONTENIDO _________________________________________________________________________ II

PRÁCTICA 1 ___________________________________________________________________________________ 1

1 RECONOCIMIENTO DE MATERIALES USADOS EN INGENIERÍA Y ESTRUCTURAS CRISTALINAS __________ 1

1.1 Objetivos _____________________________________________________________________________ 1

1.2 Desarrollo Teórico de la Práctica ________________________________________________________ 1 1.2.1 Clasificación de los Materiales. ________________________________________________________ 1 1.2.2 Definiciones de Estructuras Cristalinas _________________________________________________ 1

1.3 Materiales y Equipos ___________________________________________________________________ 6 1.3.1 Materiales _________________________________________________________________________ 6 1.3.2 Herramientas y equipos _____________________________________________________________ 6

1.4 Procedimiento de la práctica ___________________________________________________________ 6

1.5 Bibliografía ___________________________________________________________________________ 7

1.6 Informe (máximo 4 páginas/2hojas) ____________________________________________________ 7

PRÁCTICA 2 ___________________________________________________________________________________ 9

2 PREPARACIÓN DE PROBETAS PARA ANÁLISIS METALOGRÁFICO __________________________________ 9

2.1 Objetivos _____________________________________________________________________________ 9

2.2 Desarrollo Teórico de la Práctica ________________________________________________________ 9 2.2.1 Introducción _______________________________________________________________________ 9 2.2.2 Operaciones para la preparación de la muestra metalográfica ______________________________ 9

2.3 Materiales y Equipos __________________________________________________________________ 12 2.3.1 Materiales ________________________________________________________________________ 12 2.3.2 Equipos y herramientas ____________________________________________________________ 12

2.4 Procedimiento de la práctica __________________________________________________________ 12

2.5 Bibliografía __________________________________________________________________________ 12

2.1 Informe (máximo 4 páginas/2 hojas) ___________________________________________________ 12

PRÁCTICA 3 __________________________________________________________________________________ 14

3 DEFORMACIÓN, ENDURECIMIENTO Y RECRISTALIZACIÓN ______________________________________ 14

3.1 Objetivos ____________________________________________________________________________ 14

3.2 Marco teórico. _______________________________________________________________________ 14 3.2.1 Tipos de deformación. ______________________________________________________________ 14 3.2.2 Endurecimiento por deformación ____________________________________________________ 17 3.2.3 Recocido de Recristalización ________________________________________________________ 17



3.5 Bibliografía __________________________________________________________________________ 21

3.6 Informe (máximo 4 páginas/2 hojas) ___________________________________________________ 22

PRÁCTICA 4 __________________________________________________________________________________ 23

4 CONSTRUCCIÓN DE DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO POR EL MÉTODO TÉRMICO ______________________ 23

4.1 Objetivos ____________________________________________________________________________ 23

4.2 Desarrollo Teórico de la Práctica _______________________________________________________ 23 4.2.1 Introducción ______________________________________________________________________ 23 4.2.2 Curvas de enfriamiento. ____________________________________________________________ 23 4.2.3 Métodos experimentales de construcción de diagramas de equilibrio. ______________________ 25 4.2.4 Tipos de diagramas ________________________________________________________________ 26


III

4.2.5 Reacciones en los diagramas de equilibrio _____________________________________________ 28

4.3 Materiales y Equipos __________________________________________________________________ 29 4.3.1 Materiales ________________________________________________________________________ 29 4.3.2 Equipos __________________________________________________________________________ 29


4.5 Bibliografía __________________________________________________________________________ 30

4.6 Informe (máximo 4 páginas/2hojas) ___________________________________________________ 31

PRÁCTICA 5 __________________________________________________________________________________ 32

5 ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACIÓN DE ALEACIONES DE ALUMINIO __________________________ 32

5.1 Objetivos ____________________________________________________________________________ 32

5.2 Desarrollo teórico de la práctica _______________________________________________________ 32 5.2.1 Endurecimiento por precipitación o envejecimiento _____________________________________ 32 5.2.2 Envejecimiento de aleaciones de aluminio _____________________________________________ 32 5.2.3 Sobrenvejecimiento ________________________________________________________________ 35 5.2.4 Efecto sobre las propiedades ________________________________________________________ 35



5.5 Bibliografía __________________________________________________________________________ 36


PRÁCTICA 6 __________________________________________________________________________________ 38

6 DIFUSIÓN: ALUMINIO – SILICIO _____________________________________________________________ 38

6.1 Objetivos ____________________________________________________________________________ 38

6.2 Desarrollo teórico de la práctica _______________________________________________________ 38 6.2.1 Difusión _________________________________________________________________________ 38 6.2.2 Ecuaciones de difusión _____________________________________________________________ 38



6.5 Bibliografía __________________________________________________________________________ 40


PRÁCTICA 7 __________________________________________________________________________________ 41

7 DIFUSIÓN: CEMENTACIÓN EN ACEROS _______________________________________________________ 41

7.1 Objetivos ____________________________________________________________________________ 41

7.2 Desarrollo teórico de la práctica _______________________________________________________ 41 7.2.1 Cementación de los aceros __________________________________________________________ 41



7.5 Bibliografía __________________________________________________________________________ 43


HOJAS DE DATOS Y COLOQUIOS _________________________________________________________________ 44


1

PRÁCTICA 1 1 RECONOCIMIENTO DE MATERIALES USADOS EN

INGENIERÍA Y ESTRUCTURAS CRISTALINAS 1.1 Objetivos

Observar el comportamiento de diferentes materiales a diversas acciones externas y relacionarlos con una propiedad en particular cada vez.

Familiarizar al estudiante con los procedimientos que se utilizan para el manejo de los Materiales.

Identificar, observar las principales estructuras cristalinas, en las que solidifican los metales, y reconocer en éstas las direcciones y planos más compactos

1.2 Desarrollo Teórico de la Práctica 1.2.1 Clasificación de los Materiales. Los materiales usados en el campo de la Ingeniería se presentan en diferentes formas, su clasificación obedece a varias consideraciones como: la estructura atómica, composición química y sus aplicaciones. La clasificación de materiales para Ingeniería Mecánica se establece en cuatrogrupos:

1. Metales 2. Cerámicos 3. Polímeros (naturales y artificiales) 4. Compuestos (dos o más de los tres materiales anteriores)

Las diferencias en las características de cada grupo dependen del tipo de enlace entre los átomos o entre las moléculas. 1.2.1.1 Tipos de Enlace Enlace Metálico: Este enlace se caracteriza porque los electrones de valencia son compartidos por más de dos átomos y no se encuentran ligados a ningún átomo en particular, dando lugar a la formación de una nube de electrones. Enlace Iónico: Surge de la atracción electrostática entre los iones con cargas opuestas. Estos iones resultan de la transferencia de uno o más electrones de valencia de un átomo electropositivo a un átomo electronegativo. Enlace Covalente: Es un enlace en el cual dos átomos del mismo elemento o de diferentes elementos comparten electrones. Enlace de Van Dar Waals: Este enlace se debe a fuerzas intermoleculares las cuales son débiles y son producto de la interacción mutua de moléculas o átomos inertes. Los materiales metálicos, están caracterizados por enlaces metálicos; los materiales cerámicos por enlaces iónicos y covalentes y por último los materiales poliméricos por enlaces covalentes y de Van Der Waals. 1.2.2 Definiciones de Estructuras Cristalinas En el estado sólido los materiales se pueden clasificar de acuerdo a la regularidad con que se sitúan los átomos unos respecto a otros, así los materiales pueden ser amorfos y cristalinos. En un material cristalino los átomos de los materiales presentan cierta permanencia de posiciones que da lugar a la formación de cristales. El agrupamiento ordenado de átomos en el espacio da lugar a una red espacial, constituida por una serie de celdillas iguales. La menor de estas celdillas, se denomina Celda Unitaria. Existen tres celdas, de entre todas las redes de Bravais, en que solidifican la mayor parte de los metales y se encuentran en la naturaleza,


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éstas son: cúbica centrada en las caras (FCC), cúbica centrada en el cuerpo (BCC), y hexagonal compacta (HCP). La estructura de un material influye sobre sus propiedades, aun cuando su composición sea la misma, es por ello que es de gran importancia el estudio de dichas estructuras. Número de átomos por celda unitaria: La cantidad de puntos de red por celda es específica, por cada punto de red en dicha celda se ubica un átomo, pero se debe tener en cuenta que estos puntos de red son compartidos con las celdas unitarias adyacentes, por lo tanto solo una cierta "porción" de ese átomo será parte de la celda unitaria.

Estructura BCC FCC HCP Número de átomos por celda 2 4 2

Número de Coordinación: se define como la cantidad de átomos vecinos más cercanos que rodean a un átomo dado y están en contacto.

Estructura BCC FCC HCP Número de

Coordinación 8 12 12

Factor de Empaquetamiento: Es la relación entre el espacio ocupado por los átomos en la celda unitaria, suponiendo que son esferas duras que tocan a sus átomos más cercanos, y el volumen de la celda unitaria.

Estructura BCC FCC HCP Factor de

Empaquetamiento 0,68 0,74 0,74

Planos Cristalográficos: son planos definidos por tres átomos no alineados, en una red cristalina, formando un plano único dentro de una celda unitaria y con la notación de Miller, sistema universalmente aceptado. Planos de Deslizamiento: Son los planos cristalográficos de mayor importancia, ya que son los de mayor densidad atómica y de mayor distancia interplanar. Su importancia radica en que el deslizamiento por deformación plástica se produce sobre estos planos. Intersticios: Son los espacios vacíos en las estructurascristalinas en los cuales pueden alojarse átomos diferentes. 1.2.2.1 Propiedades de los Materiales El estudio de los materiales se basa en las propiedades que presentan estos. Estas propiedades se pueden dividir según el punto de vista de la Ingeniería Mecánica como:


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(fatiga) cíclicas cargas a aResistenci

)(tenacidad impacto al aResistenci

Corrosión

Cavitación

Erosión

Abrasión

desgaste al aResistenci

n)penetració la a ia(resistenc Dureza

Corte

Torsión

Flexión

Compresión

Tracción

Mecánica aResistenci

Mecánicas sPropiedade

dFusibilida

térmicoChoque

idadInflamabil

físicas) las (de asTecnológic sPropiedade

Fragilidad

adMaleabilid

Ductilidad

mecánicas) las (de asTecnológic sPropiedade

Magnetismo

eléctrica dadConductivi

Térmica dadConductivi

fusión de Punto

Densidad

Físicas sPropiedade

1.2.2.1.1 PROPIEDADES MECÁNICAS 1.2.2.1.1.1 Resistencia Mecánica Resistencia a la Tracción. Se establece en base a una prueba en la cual la probeta se somete a esfuerzos normales con el objeto de cuantificar el comportamiento durante la deformación y posterior rotura, a través del ensayo normalizado de tracción. Resistencia a la Compresión. Es la resistencia que presenta un cuerpo a cambiar su forma y dimensiones ante la aplicación de esfuerzos normales de compresión. Este fenómeno puede ser analizado cuantitativamente mediante el ensayo normalizado de compresión. Resistencia a la Flexión. Es la resistencia que presentan los cuerpos a la acción de esfuerzos axiales y cortantes resultantes de la aplicación de carga en un elemento simplemente apoyado. Resistencia a la Torsión. Es la resistencia que presenta un cuerpo a la acción de esfuerzos cortantes, generados por el momento torsor aplicados en su sección transversal. Resistencia al Corte. Es la resistencia que presenta un cuerpo a la acción de esfuerzos cizallantes.

Ilustración Nº 1.1 Resistencia Mecánica.


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Ilustración Nº 1.2 Diagrama Esfuerzo - Deformación.

1.2.2.1.1.2 Dureza La dureza de un material se puede determinar por su resistencia a la penetración (rayado o indentación) producida por un material sobre otro. Escala de Dureza Mohs La resistencia al rayado se puede estimar por medio de la escala de dureza Mohs, que es un método comparativo con respecto a una serie de minerales, clasificados del 1 al 10, donde el 10 raya al 9, el 9 raya al 8 y así sucesivamente hasta el 1.

MINERAL DUREZA Talco 1 Yeso 2 Calcita 3 Fluorita 4 Apalita 5 Ortoclasa 6 Cuarzo 7 Topacio 8 Corindón 9 Diamante 10

La resistencia a la indentación se basa en la acción de un indentador. Este efecto se puede cuantificar por varios métodos, siendo los más usados: Brinell, Vickers, Rockwell y Shore. 1.2.2.1.1.3 Resistencia al Desgaste Resistencia que presenta un material a la remoción superficial de partículas. Esta remoción de partículas se denomina desgaste y es producida por diversos fenómenos como:

- Abrasión - Erosión - Cavitación - Corrosión

1.2.2.1.1.4 Resistencia al Impacto Es la cantidad de energía que es capaz de absorber un cuerpo en forma violenta antes de fracturarse. Si el material es capaz de absorber en estas condiciones, una gran cantidad de energía mediante deformación plástica se le define como tenaz.


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Ilustración Nº 1.6 Curva de Transición Dúctil-Frágil

1.2.2.1.1.5 Resistencia a cargas cíclicas (Fatiga Mecánica) La fatiga mecánica se refiere, en general, al deterioro gradual de un material que está sujeto a cargas repetidas, por ejemplo, cargas axiales de tracción - compresión que se aplican consecutivamente. Las pruebas que cuantifican esta propiedad son las de tipo dinámico. La carga más común en estos ensayos es la que realiza tracción y compresión alternadas de iguales valores numéricos, obtenidas mediante la rotación de una probeta cilíndrica liza, mientras está bajo carga de flexión. Los ciclos de carga se aplican hasta que se alcanza la falla de la probeta a un número de ciclos límite. Sin embargo, puede encontrarse un valor de esfuerzo que no producirá falla, independientemente del número de ciclos aplicados; este valor de esfuerzo se llama límite de fatiga y corresponde al parámetro más importante en la cuantificación de la resistencia a la fatiga mecánica en un material.

1.2.2.1.2 PROPIEDADES FÍSICAS Densidad La densidad absoluta de una sustancia homogénea es la relación de masa en la unidad de volumen de dicha sustancia. Punto de Fusión Es la temperatura máxima a la cual un sólido coexiste en equilibrio con su líquido a una presión dada. En elementos químicos puros el punto de fusión es definido, en cambio, en aleaciones o compuestos esta propiedad corresponde a un intervalo de temperaturas. Conductividad Térmica La conductividad térmica se puede definir como la cantidad de Calor que se puede conducir por Unidad de tiempo, a través de una unidad de área en un determinado material, cuando el gradiente de temperatura en el elemento conductor de calor es la unidad. Conductividad Eléctrica Es la facilidad que presenta un material al paso de la energía eléctrica. Magnetismo Es una propiedad que poseen los materiales para permitir el paso de líneas de flujo magnético.

1.2.2.1.3 PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (MECÁNICAS) Ductilidad Es la propiedad que tiene un material para deformarse plásticamente bajo la acción de esfuerzos axiales de tracción.


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Maleabilidad Es la facilidad que presentan ciertos materiales para deformarse plásticamente bajo la acción de esfuerzos de compresión. Fragilidad Es una propiedad mecánica inherente a los materiales muy duros los cuales no muestran capacidad para deformarse plásticamente, esto es, se rompen con poco alargamiento.

1.2.2.1.4 PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (FÍSICAS) Inflamabilidad Es la capacidad de una sustancia de combinarse con el oxígeno del aire, liberando por este efecto importantes cantidades de calor y produciendo al mismo tiempo fenómenos de incandescencia y muchas veces también llamas. Este efecto se produce con cada material a una determinada temperatura y presión Resistencia al Choque Térmico (Fatiga Térmica) Es la capacidad que tiene un cuerpo para soportar los esfuerzos térmicos provocados por cambios repentinos e intensos de temperatura. Durante el enfriamiento o calentamiento rápido, los cambios de temperatura externos se dan más rápidamente que en interior del material, esto genera gradientes de temperatura a través del cuerpo, los cuales resultan en la aparición de esfuerzos internos (al contraerse o expandirse el material) que son, por lo general, de alta magnitud y crean deformación plástica. Bajo estas condiciones, la fallase acelera por los efectos perjudiciales de la temperatura en la resistencia mecánica. Esto se conoce como falla por fatiga térmica. Una manera de prevenir el choque térmico es alterando las condiciones externas al grado de que las tasas de enfriamiento o calentamiento disminuyan y los gradientes de temperatura a través del material se reduzcan. Fusibilidad Es la capacidad que posee un sólido para cambiar al estado de agregación líquida (fundirse).

1.3 Materiales y Equipos 1.3.1 Materiales Vidrio, caucho, acrilico, aluminio, plomo, madera, PVC, acero, cobre, latón, Maquetas de celdas unitarias. 1.3.2 Herramientas y equipos Reverbero, multímetro, imán, calibrador, regla graduada, tenaza, mechero Bunsen.

1.4 Procedimiento de la práctica Para observar el comportamiento de cada una de las propiedades antes mencionadas se debe proceder de la siguiente manera: Dureza: Se utilizan muestras de aluminio, latón, acero, plomo, P.V.C, cobre. Se toman uno de los materiales y se raya a cada uno de los restantes. Realizar una escala semejante a la de dureza Mohs. Fusibilidad: Disponer de pequeñas probetas de madera, acrílico, P.V.C., caucho semi-vulcanizado de dimensiones y formas iguales. A todas éstas se las coloca sobre una placa metálica y ésta a su vez sobre un reverbero, el cual se debe prender diez minutos antes de la práctica. Tomar el tiempo de fusión de cada uno de los materiales. Conductividad térmica: Utilizar alambres de aluminio, acero de bajo carbono, bronce y cobre de diámetros y longitudes iguales. A cada uno someterles al fuego de un mechero Bunsen, procurar que la llama no sea tan intensa. Tomar la temperatura en el otro extremo de la


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probeta (que no expuesto en la llama) en intervalos de tiempo de 0, 15, 30, 60, 90 y 120 segundos. Inflamabilidad: Con la ayuda de tenazas someter al fuego el caucho vulcanizado, madera y acrílico. Tomar el tiempo en que se inició la ignición de la probeta, en intervalos de tiempo de máximo 3 minutos. Conductividad Eléctrica: Tomar muestras de caucho, madera, cobre, bronce, aluminio, acero al carbono e inoxidable; colocar en los extremos de cada material cada electrodo del multímetro y anotar su valor. Magnetismo: Utilizar planchas de acero al carbono, cobre, acero inoxidable y madera. Verificar si son atraídos por un imán y anotar el peso necesario para romper su unión. Estructuras Cristalinas

Medir los parámetros de red y radios atómicos de las celdas unitarias dadas.

1.5 Bibliografía Flinn – Trojan; “Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones”. Jastrzebski, D; “Naturaleza y Propiedades de los Materiales para Ingeniería”. Avner, Sydney; “Fundamentos de Ciencia de Materiales”.

Nota: En general se pueden incluir todos los libros de Ciencia de Materiales.

1.6 Informe (máximo 4 páginas/2hojas)

Tema Objetivos (los mismos de la práctica) Datos Obtenidos:

o Dureza: Tabla de durezas, indicando que material raya o a cada otro o Fusibilidad: Tiempo de fusión de cada material o Conductividad Térmica: Temperatura a cada intervalo de tiempo de cada

material. o Inflamabilidad: Tiempo de ignición de cada probeta. o Conductividad Eléctrica: Tabla de valores de la conductividad eléctrica,

unidades adecuadas. o Magnetismo: Tabla del peso requerido para liberar la plancha del imán

(incluido el peso de la plancha) o Cuadro de las dimensiones de los Parámetros de Red y Radios Atómicos de las

maquetas de las celdas unitarias. Preguntas, Análisis de Resultados y Consultas:

o Consulte la dureza en cualquiera de las escalas disponibles de cada material ensayado, compare en un cuadro el orden establecido durante la práctica. ¿Fueron los resultados acordes a lo experimentado?, ¿En qué casos fue complicado estimar?

o Cite ejemplos de cómo afecta la fusibilidad de los materiales ensayados en: la industria mecánica y la industria de la construcción.

o Consulte y cite dos métodos experimentales numéricos para hallar la conductividad térmica de diferentes materiales.

o En la industria mecánica siempre se trabaja con materiales inflamables y volátiles. Cite y explique dos métodos de seguridad industrial más comunes para prevenir accidentes.


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o Cite 3 aplicaciones industriales, utilizadas en ingeniería mecánica, donde se requiere elevada conductividad eléctrica de los materiales; y cite 3 aplicaciones industriales, utilizadas en ingeniería mecánica, donde se requiere elevado magnetismo de los materiales.

o Comparar el margen de error entre el parámetro de red y el radio atómico según la fórmula del modelo matemático.

o Breve historia del descubrimiento de las redes cristalinas en metales. Autores, fechas, equipos y resultados que permitieron su determinación.

Conclusiones y Recomendaciones Bibliografía.


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PRÁCTICA2

2 PREPARACIÓN DE PROBETAS PARA ANÁLISIS METALOGRÁFICO

2.1 Objetivos Conocer el proceso detallado y la justificación de cada etapa de preparación superficial

para obtener probetas aptas para un análisis metalográfico. Comprender la importancia del ataque químico de probetas y los principales reactivos

utilizados para el acero. Visualizar y describir la metalografía de la probeta preparada.

2.2 Desarrollo Teórico de la Práctica 2.2.1 Introducción De acuerdo a la ASM International (2004) la metalografía se define como:

La disciplina científica de examinar y determinar la constitución de la estructura subyacente de los componentes en metales y aleaciones principalmente, además de otros materiales. La examinación de la estructura puede realizarse en un amplio rango de escalas de longitud, o niveles de aumento; comenzando desde rangos visuales o baja magnificación (~20x) hasta magnificaciones sobre las 1´000.000x con microscopios de electrones. La Metalografía también puede incluir el estudio de la estructura cristalina con técnicas como la difracción de los rayos X. Sin embargo la herramienta del estudio metalográfico más común es el denominado “microscopio de luz” (metalográfico), que utiliza luz visible que refleja sobre la superficie y permite visualizar propiedades micro-estructurales de hasta ~0,2 μm con aumentos desde ~50x hasta 1000x. (p. 10)

Adicionalmente, la ASM (2004) señala que previo al análisis metalográfico se debe realizar una examinación macroscópica de la muestra, que revelará información importante como discontinuidades en los materiales debido a los procesos de fabricación o características superficiales como por ejemplo recubrimientos. (p.11) Con la examinación macroscópica se puede determinar un áreade interés de estudio y consecuentemente el lugar de extracción de la muestra para el posterior análisis metalográfico 2.2.2 Operaciones para la preparación de la muestra metalográfica Extracción de la muestra La muestra a ser preparada deberá ser seleccionada adecuadamente, considerando que debe ser la más representativa, según el análisis a realizarse. Las probetas deben tener un tamaño conveniente. Las probetas de manejo más cómodo son aquellas cuya altura mínima es de 12 mm y su dimensión en una de las direcciones de la superficie a pulir de 20 a25 mm. La muestra debe mantenerse fría durante la operación de corte, para evitar transformaciones estructurales. Desbaste grueso Es una operación establecida para remover la superficie deformada (rebabas y todas las rayas) debidas al corte. Esto puede lograrse presionando uniformemente la probeta sobre una desbastadora de disco provista de papel abrasivo de60 a180granos por pulgada lineal dependiendo de la necesidad (en el laboratorio se usa papel abrasivo N° 100). Durante esta operación debe mantenerse la probeta fría mediante el flujo de agua.


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Desbaste Fino El propósito de esta etapa es remover la zona deformada causada por el proceso anterior. Esto se logra bajo una selección adecuada y secuencial de abrasivos (lijas números: 120-240-320-400-600 granos/pulg). Sin embargo, cuando una zona de deformación está siendo removida, se formará una nueva zona de menor deformación, no tan severa ni profunda como la inicial, ocasionada por la acción de los granos abrasivos utilizados en esta etapa. La muestra se desliza sobre las lijas en dirección opuesta al operador de manera que se formen rayas en una sola dirección, para eliminar éstas girar la probeta 90º y realizar la misma operación. Pulido grueso El propósito de esta etapa es remover la zona de menor deformación causada por el desbaste fino. Es una operación de desbaste leve, además es la etapa más importante y crítica de toda la operación de pulido. Se emplea la pulidora de paño utilizando como abrasivo alúmina de 1 micrón en suspensión en agua.En general, con esta etapa es suficiente para obtener probetas en las que se puede realizar ensayos de microindentación, y evaluación de tamaño de grano. Pulido Fino El pulido fines la etapa final, similar al pulido grueso pero en el cual el abrasivo que se utiliza es, en general, alúmina de 0.3 micrones en suspensión con agua, además el paño que se preferiría usar es más suave. En metalografía, el objetivo es examinar una superficie que muestre una imagen precisa de la estructura en estudio, esta condición se logra al eliminar la zona de deformación en la superficie con lo que se llega a la superficie conocida como "superficie real", que es una superficie sin alteraciones (teóricamente). El pulido deja una superficie similar a la de un espejo, altamente reflejante y lisa, pero con una muy fina capa de metal deformado plásticamente por el efecto del último abrasivo utilizado en la preparación, la misma que se elimina tras el ataque químico.

Forma esquemática como se van eliminando las superficies deformadas hasta llegar a la superficie real

Ilustración Nº 2.1Forma esquemática como se van eliminando las superficies deformadas hasta llegar a la

superficie real.


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Profundidad de deformación severa.- Es una zona rugosa producida después del corte en la superficie, que se ha deformado y ha permanecido a elevadas temperaturas. Profundidad de deformación más leve.- Es una zona en la que pueden existir microfisuras debido al proceso de corte en la superficie. Profundidad de deformación menor.-Es una capa que contiene deformaciones de bajo orden de magnitud, generadas durante el desbaste fino. Visualización previa al Ataque Químico Posterior al pulido fino se realiza la visualización de la microestructura en el microscopio metalográfico. El objetivo de este estudio es revelarcon precisión la estructura del material en la superficie de una muestra o de una sección transversal de la misma. El examen a nivel mesoscópico permite visualizar elementos físicos desde 1mm hasta 100 micras. Cabe recalcar que antes a este rango de longitudes se llamaba nivel microscópico y el término mesoscópico es nuevo debido a la aparición de nuevas herramientas tecnológicas que permiten observar estructuras de menor tamaño. El fin de este estudio es revelar varias características mesoestructurales importantes, tales como:

Líneas de flujo enlos elementos forjados. Estructuras de solidificaciónenelementos fundidos. Característicasde soldadura, incluyendo la profundidad de la penetración, el tamaño de

la zona de fusión y el número de pases, el tamaño de zona afectada por el calor, y las imperfecciones de soldadura.

El tamaño generaly distribución deinclusiones. Imperfeccionesde fabricación tales como juntas frías, pliegues y costuras, en productos

forjados. Porosidad y microrechupes. Profundidady uniformidad delacapa de endurecidoen un elementos con tratamientos

superficiales. Visualización posterior al Ataque Químico El propósito del ataque químico es hacer visible al microscopio metalográfico las características estructurales del metal o aleación, mediante la aplicación de un reactivo apropiado sobre la superficie de la probeta, que somete a ésta a una acción química selectiva reaccionando exclusivamente con uno de los elementos químicos presentes en el material. La selección del reactivo de ataque se la realiza en base al tipo o clase de metal y por la estructura específica que se desea observar.

Ilustración Nº 2.1Efecto del ataque químico


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Las operaciones de ataque más comunes son: - Por inmersión: Sumergiendo la probeta en un reactivo. - Por brochado: Mediante el uso de un algodón empapado con reactivoy, se frota la probeta

sobre la superficie pulida.

2.3 Materiales y Equipos 2.3.1 Materiales

Probetas de hierro fundido y acero. Reactivos químicos. Abrasivos. Alcohol industrial.

2.3.2 Equipos y herramientas Equipo de desbaste grueso, fino y de pulido Secador Pinzas MicroscopioMetalográfico.

2.4 Procedimiento de la práctica Análisis Metalográfico

1. Extraer una muestra del material mediante corte. 2. Realizar el desbaste asentando la muestra uniformemente hasta conseguir un solo

plano en la probeta. 3. Deslizar la muestra sobre las lijas de 240-320-400 y 600 granos por pulgada en un solo

sentido para formar rayas en una sola dirección. En un procedimiento adecuado de desbaste grueso y fino se requiere eliminar imperfecciones de tamaños mayores al mínimo dado por cada lija; para lo cual se realiza un giro de la probeta de 90º realizando líneas de desbaste en un sentido opuesto.

4. Realizar el pulido grueso y fino en la pulidora giratoria con un goteo de agua y el abrasivo adecuado, alúmina del tamaño apropiado. El procedimiento adecuado es colocar la superficie paralela al paño y mover la probeta en forma circular de manera continua para que no se produzcan líneas en el sentido giratorio de las partículas abrasivas.

5. Observar en el microscopio metalográfico 6. Atacar químicamente. 7. Observar en el microscopio metalográfico.

2.5 Bibliografía Kehl, George; "Fundamentos de la Práctica Metalográfica". Avner, Sydney; "Introducción a la Metalurgia Física". ASM International Metals Handbook. Vol. 9: “Metallography & Microstructures”. 2004

2.1 Informe (máximo 4 páginas/2 hojas) Tema. Objetivos. (los mismos de la práctica) Datos Obtenidos y Datos Calculados

o Realizar un documento técnico (cuadro similar a un WPS) de la especificación de cada metalografía, donde debe constar lo siguiente: 1. Breve descripción de la muestra analizada (tipo de material, matriz observada). 2. Reactivo utilizado en el ataque químico; 3. Aumento Utilizado 4. Imagen de una Metalografía similar a cada microestructura observada en la práctica, junto con la


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descripción de la misma, que se puede encontrar en el Metals Handbook. Vol. 9: “Metallography & Microstructures” de la ASM.

Análisis de resultados o Comparar lo observado en cada metalografía de la práctica con las imágenes

consultadas en el Metals Handbook Vol. 9. Consultas

o Consultar los reactivos químicos utilizados para aceros y fundiciones; su nombre, composición química y microestructuras que revela cada uno. (Mínimo 4)

o Nuevos métodos utilizados para realizar el procedimiento de desbaste y pulido. Nombres de equipos y características. (Uno para cada proceso como mínimo)

o En base a los reactivos químicos consultados, identificar sus componentes, y de cada uno de ellos consultar la MSDS (hoja de seguridad).

Conclusiones y recomendaciones. Bibliografía.


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PRÁCTICA 3

3 DEFORMACIÓN, ENDURECIMIENTO Y RECRISTALIZACIÓN 3.1 Objetivos

Observar del cambio de las propiedades mecánicas del aluminio deformado en frío. Conocer las deformaciones microestructurales que se pueden dar en un proceso de

conformado en frío. Verificar los cambios que se dan en las propiedades mecánicas como dureza,

resistencia y ductilidad, durante el proceso de recristalización en metales deformados.

3.2 Marco teórico. 3.2.1 Tipos de deformación. La deformación plástica es el producto del desplazamiento permanente de átomos, moléculas o de grupos de estos respecto a sus posiciones originales al interior de un metal. La deformación plástica es una propiedad sobresaliente de los metales y puede realizarsepor:

1. Deslizamiento. 2. Por maclaje. 3. Por ambos mecanismos a la vez.

3.2.1.1 Deformación por deslizamiento. Este deslizamiento representa un gran desplazamiento de una parte del cristal en relación con la otra, a lo largo de planos cristalográficos. El deslizamiento se produce en los planos y direcciones con mayor densidad atómica, ya que en estas condiciones se requiere la mínima cantidad de energía. La combinación de una dirección y un plano se conoce como sistema de deslizamiento. Los metales de estructura FCC tienen doce sistemas de deslizamiento, por lo que son fáciles de deformar. En la estructura BCC cualquier plano que contiene la dirección <111>puede actuar como un plano de deslizamiento.Los metales HCP poseen un solo plano compacto (0001) el cual desliza en tres direcciones compactas <1120>. Dislocaciones. Son una perturbación lineal del arreglo atómico, que se produce por el desplazamiento de un grupo de átomos de un cristal respecto a la posición mantenida por un grupo adyacente. Estos defectos lineales determinan las magnitudes de propiedades como la resistencia mecánica y explican la deformación plástica y ductilidad de los materiales. A más de las dislocaciones que aparecen por deformación y se agrupan a lo largo de los planos de deslizamiento, existen otras dislocaciones que surgen como resultado de accidentes en formación de cristales, acción térmica intensa, transformaciones de fase, etc. Existen tres tipos de dislocaciones:

1. Dislocación en los extremos o de borde. 2. Dislocación helicoidal. 3. La combinación de estos dos tipos produce la llamada dislocación mixta.

Dislocación de Borde. Este tipo de dislocación se la puede definir como la línea que determina un plano extra de átomos.


15

Ilustración Nº 3.1 Dislocación de borde.

Dislocación Helicoidal. Puede formarse en un cristal perfecto por aplicación de un esfuerzo de cizalladura; las regiones de un cristal perfecto han sido separadas por un plano cortante. Se llama así debido a la superficie espiral formada por los planos atómicos alrededor de la línea de dislocación. Ilustración. 4.2.

Ilustración Nº 3.2Dislocación helicoidal.

Dislocación Mixta. La dislocación mixta es una combinación de las dos anteriores. Movimiento de las dislocaciones. Las dislocaciones se mueven en los cristales al aplicárseles una fuerza y terminan en el extremo del cristal. En la Ilustración. 4.3 se observa cómo se mueven las dislocaciones de borde y helicoidales. Las dislocaciones por naturaleza no pueden terminar en el interior de un cristal y son capaces de multiplicarse cuando se mueven. Las dislocaciones en su trayecto pueden encontrar obstáculos, por lo que pueden bajo ciertas circunstancias, cambiarse a otro plano de deslizamiento (deslizamiento cruzado. Estos fenómenos se ven en la Ilustración. 4.4.


16

Ilustración Nº 3.3 Dislocaciones provocadas en un cristal perfecto.

Ilustración Nº 3.4 Cambios producidos en las dislocaciones.

3.2.1.2 Deformación por maclaje El maclaje es otro mecanismo de deformación plástica, siendo uno de los principales medios de deformación, particularmente en materiales HCP. El maclaje es un movimiento de planos de átomos en la red, paralelo a un plano de simetría (de maclaje) de manera que la red se divide en dos partes simétricas, con diferente orientación. La ilustración 4.5 muestra el mecanismo de maclaje en una red FCC.


17

Ilustración Nº 3.5 Deformación por maclaje.

3.2.2 Endurecimiento por deformación Conforme aumenta el deslizamiento, la deformación se vuelve cada vez más difícil hasta que cesa. Por lo tanto un nuevo deslizamiento puede iniciarse siempre y cuando se aplique un esfuerzo mayor, es decir que el esfuerzo cortante necesario para generar un nuevo deslizamiento siempre aumenta después de una deformación plástica previa. El endurecimiento es causado por los efectos de la aplicación de esfuerzos de deformación plástica; se produce un deslizamiento en los planos más densos, produciendo dislocaciones, las cuales interactúan, se agrupan en los bordes de grano y forman un nudo de dislocaciones. Esto hace que sea más difícil el deslizamiento. A este fenómeno se llama, “endurecimiento por deformación”, “acritud” o “endurecimiento por trabajado en frío”. El endurecimiento se da por deformación plástica en frío, comúnmente: extrusión, estampado, forja, laminación, etc. Propiedades como la resistencia a la tracción, límite de elasticidad y dureza aumentan, mientras que la ductilidad disminuye con el trabajo en frío. 3.2.3 Recocido de Recristalización El proceso llamado de revenido presenta tres etapas generalmente consecutivas: recuperación, recristalización y crecimiento de grano. 3.2.3.1 Recuperación Consiste en minimizar o eliminar las tensiones internas del metal, mediante la introducción de energía en forma de calor, a temperaturas relativamente bajas cercanas al 10% del valor de la temperatura de fusión del correspondiente material. La eliminación de tensiones internas se produce debido al movimiento de átomos que se genera dentro de un grano al introducir calor, produciendo a su vez redistribución de dislocaciones lo que causa un efecto aniquilador de las mismas. En esta operación no se altera la microestructura. La dureza y la resistencia a la tensión, permanecen en el valor elevado producido por el trabajado en frío. 3.2.3.2 Recristalización Al aumentar la temperatura de revenido se observa que comienzan a formarse nuevos cristales principalmente en las zonas de mayor deformación. Los cristales así formados son al principio pequeños, pero crecen gradualmente hasta absorber toda la estructura distorsionada. Ver ilustración 3.6.


18

Ilustración Nº 3.6Efecto de la temperatura de revenido en la microestructura de los metales trabajados en frío.

Los nuevos cristales son de forma equiaxial. La recristalización es una combinación entre nucleación de granos libres de deformación y el crecimiento de éstos. La ilustración3.7 es una curva típica de recristalización, en ella se observa que hay un período de incubación para desarrollar la suficiente energía que permita iniciar la recristalización, cuya fuerza impulsora es la energía almacenada en la deformación en frío.

Ilustración Nº 3.7 Tiempo a partir del cual comienza la recristalización.

Temperatura de recristalización Es la temperatura mínima a la cual un material altamente deformado puede recristalizar totalmente en una hora. En el caso del acero la mínima temperatura para que comience el proceso de recristalización es de 400 °C, y es efectivo hasta unos 700 °C aproximadamente. Es importante reconocer que no se debe dar un cambio en la estructura cristalina, es decir no debe superar la temperatura crítica inferior del acero (A1 = 723 °C). El valor exacto de la temperatura es depende del grado de deformación, del tiempo de permanencia y del porcentaje de recristalización de la pieza.


19

Ilustración Nº 3.8Relación para el cobre entre la deformación previa y la temperatura para el inicio de recristalización.

REFERENCIA: AVNER

Por lo tanto, la temperatura de recristalización depende del grado de deformación previa del material; a mayor cantidad de deformación previa, se requiere menor temperatura para dar inicio al proceso de recristalización. Sin embargo el tiempo es inversamente proporcional a la temperatura, es decir, que se puede dar la recristalización de manera más rápida pero con una temperatura del horno mayor. Ver Ilustración. 3.8. 3.2.3.3 Crecimiento de grano El tamaño de grano es inversamente proporcional a la energía interna de los materiales, por ende granos de mayor tamaño poseen menor energía interna o tensiones internas. Para eliminar tensiones internas se requiere dar energía a los materiales, esta energía es entregada en forma de energía térmica. Es importante reconocer que a una temperatura dada existe un crecimiento de grano máximo. El crecimiento de grano devuelve una estructura reticular libre de tensiones internas, principalmente en los bordes de grano debido a las deformaciones microestructurales, las propiedades regresan a un estado muy similar a las condiciones iniciales, disminuyendo la dureza y resistencia mientras aumenta la ductilidad. Esto se puede visualizar en la figura 3.9


20

Ilustración Nº 3.9Proceso de Revenido.


21


4 alambrones de Al de 9mm de diámetro de diferente longitud. 3.3.2 Equipos y herramientas

Horno de mufla. Durómetro. Equipo de laminación. Pinzas. Sierra de arco.

3.4 Procedimiento de la práctica 1. Enumerar los alambrones. 2. Forjar uno de los extremos de cada uno de los alambrones con la finalidad de que

puedan entrar en la laminadora. 3. El alambrón 0 será el elemento que sirva como parámetro de comparación de las

propiedades iniciales; sin deformación. 4. Se hace pasar el alambrón 1 por la laminadora. 5. Se hace pasar el alambrón 2 y 3 con mayor deformación respectivamente. 6. Se corta cada uno de los alambrones en cuatro partes iguales, teniendo un total de 16

probetas. Enumerar como en la tabla 3.1. 7. Enumerar cada una de las probetas. 8. Encender el horno hasta la temperatura de recristalización de 650 °C. 9. Se seleccionan 1probetas testigo, la cual no recibe tratamiento térmico, y las otras son

tratadas térmicamente a una temperatura de recristalización que varía entre 1/3 a ½ Tfusión.

Tabla 3.1.- Numeración de probetas.

3.5 Bibliografía Moffatt, William G; "Introducción a la Ciencia de Materiales"; Tomos I y II. Reed Hill, Robert; "Principios de Metalurgia Física". Flinn-Trojan; "Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones". Jastrzebski, D; "Naturaleza y propiedades de los materiales para Ingeniería". Avner, Sydney; "Introducción a la Metalurgia Física". Bénard, J; "Metalurgia General".

Nota: En general se pueden incluir todos los libros de Ciencia de Materiales.

NÚMERO DE PROBETA

TRATAMIENTO Deformación

0 (0 %)

Deformación 1 (A %)

Deformación 2 (B %)

Deformación 3 (C %)

Sin tratamiento (Testigo)

00 10 20 30

Tratamiento 10 min

01 11 21 31

Tratamiento 15 min

02 12 22 32

Tratamiento 20 min

03 13 23 33


22

3.6 Informe (máximo 4 páginas/2 hojas) Tema Objetivos(los mismos de la práctica) Datos Obtenidos

o Tabla de Durezas para las 16 probetas; previo y posterior al tratamiento térmico de recristalización.

o Tabla de los porcentajes de deformación para cada grupo de probetas (grupo 0-4)

o Tabla del tiempo y temperatura de recristalización real de cada probeta. Datos Calculados

o Un gráfico de “Dureza vs. Porcentaje de Deformación” o Tres gráficos de “Dureza vs. Tiempo de Recristalización”, para cada nivel de

deformación y temperatura de recristalización. Análisis de Resultados (mínimo 4) Consultas

o Consulte que significa la energía libre de Gibbs desde la perspectiva de los materiales (no la perspectiva termodinámica); y cómo se relaciona esta con los posesos de conformado en frío.

o Consultar el porcentaje de deformación máximo antes de la fractura, de manera teórica y práctica, para los siguientes materiales: acero (especificar el grado SAE del acero, o su carbono equivalente), aluminio (pureza 99.9%), cobre y latón.

o Obtenga una metalografía de un elemento conformado en frío, de cualquier material; especifique sus condiciones de trabajo y microestructura.

Conclusiones y recomendaciones. Bibliografía.


23

PRÁCTICA 4

4 CONSTRUCCIÓN DEDIAGRAMAS DE EQUILIBRIO POR EL MÉTODO TÉRMICO

4.1 Objetivos Aplicar el método térmico en el levantamiento de diagramas de equilibrio para una

aleación binaria. Analizar e identificar las posibles reacciones o variaciones de fases respecto a la

temperatura que se pueden dar en las aleaciones.

4.2 Desarrollo Teórico de la Práctica 4.2.1 Introducción

Una fase se define como toda porción que puede incluir a la totalidad de un sistema, que físicamente homogénea dentro de sí misma y limitada por una superficie, de tal manera que pueda ser mecánicamente separable de cualquier otra porción. Posee las siguientes características:

Posee la misma estructura o arreglo atómico interno. Tiene la misma composición química y propiedades, o varía de manera poco

significativa. Tiene una interfaz definida con las fases circundantes.

Los diagramas de equilibrio son gráficas que muestran las fases que están presentes en un material en equilibrio con su entorno, a diferentes temperaturas incluida la ambiental. Según el número de componentes, éstos pueden ser unitarios, binarios y de orden superior. Estos son válidos sólo cuando se verifican las condiciones de equilibrio del material, es decir cuando el calentamiento o enfriamiento se llevan a cabo muy lentamente. 4.2.2 Curvas de enfriamiento. Son representaciones gráficas de las temperaturas en función del tiempo para una composición química constante en determinado material. 4.2.2.1 Metales puros. Un metal puro es aquel que siempre mantiene su composición química homogénea e invariable y que corresponde a un determinado elemento químico. En las condiciones de equilibrio presenta un punto de fusión o solidificación definido, lo cual ocurre a temperatura constante ilustración 5.1.

Figura4.1 Curva de enfriamiento de un metal puro.


24

4.2.2.2 Aleación Es un material compuesto por dos o más elementos químicos, de los cuáles uno por lo menos es un metal. Las aleaciones pueden ser homogéneas o mezclas. En el primer caso la aleación está formada por una sola fase y el segundo por varias fases. En una aleación en estado sólido pueden presentarse tres tipos de fases distintas:

1. Metal puro 2. Fase intermedia de una aleación o compuesto 3. Solución sólida

Metal puro. Se expuso anteriormente. Fase intermedia de una aleación o compuesto. Se forma por la combinación de elementos químicos, adquiriendo propiedades y características distintas a la de los elementos químicos que la originaron. Tienen curvas de enfriamiento parecidas a la de los metales puros. Los diagramas de equilibrio, presentan una composición química comprendida entre la de los elementos químicos que la originaron y una estructura cristalina por lo general distinta a la de estos. Las fases intermedias de una aleación son:

Compuestos intermetálicos. Compuestos intersticiales. Compuestos electrónicos.

Compuestos intermetálicos o de valencia.

Se forman por combinación entre metales químicamente distintos. Se combinan siguiendo las reglas de valencia química. Tienen enlace fuerte (iónico o covalente)

Compuestos intersticiales. Se forman por la combinación de entre elementos químicos de transición como el Sc, Ti, Ta, W, Fe, con el H, O, N y C, ya que estos últimos poseen átomos pequeños que se acomodan en los espacios intersticiales de la estructura cristalina del metal que hace de matriz (que está en mayor porcentaje).

Compuestos electrónicos. Son aquellos cuya combinación depende de la relación entre el número de electrones y el número de átomos. Soluciones sólidas. Son simplemente soluciones en estado sólido y están formadas por átomos de dos clases, mezclados en una misma red espacial. Hay dos tipos de soluciones sólidas:

Soluciones sólidas sustitucionales. Soluciones sólidas intersticiales.

Soluciones sólidas sustitucionales.

Se forman cuando los átomos de soluto ocupan las posiciones del metal solvente en la red espacial. Los factores que controlan la solubilidad en los sistemas de aleación son:


25

Factor de la estructura del metal: Los dos elementos deben tener el mismo tipo de estructura reticular.

Factor de tamaño relativo: Si la diferencia de radios atómicos es menor del 15% este factor es favorable; si está entre el 8 y 15%, la aleación presenta un mínimo y si esta diferencia es mayor del 15%, la formación de una solución sólida está muy limitada.

Factor de valencia relativa: Cuando el elemento de mayor valencia es el metal disolvente, la solubilidad de otros metales de menor valencia en él es muy amplia, pero si es a la inversa, la solubilidad es muy restringida.

Soluciones sólidas intersticiales.

Se obtienen cuando los átomos de soluto tienen un radio atómico pequeño y se intercalan en los espacios interatómicos de la red del solvente formada por átomos de mayor tamaño. Las soluciones sólidas intersticiales difieren de los compuestos intersticiales en que:

El número de átomos de menor tamaño que se necesita para formar el compuesto siempre mayor de los que se puede disolver en los intersticios de la red.

Los compuestos intersticiales, debido al estrecho campo de variación de su composición, pueden expresarse mediante fórmulas químicas, no ocurriendo lo mismo con las soluciones intersticiales, las cuales presentan una composición variable.

En la mayoría de las soluciones sólidas, la solidificación se lleva a cabo en un intervalo de temperaturas como indica la ilustración 5.2.

Figura4.2Curva de enfriamiento de una solución sólida.

4.2.3 Métodos experimentales de construcción de diagramas de equilibrio. 4.2.3.1 Método metalográfico. Se calientan las muestras de aleación a distintas temperaturas, manteniéndolas el tiempo necesario para que se establezca el equilibrio y enfriándolas a continuación rápidamente con


26

el objeto de que conserven la estructura que tenían a altas temperaturas. Luego se examinan en el microscopio metalográfico. Este método es de difícil aplicación, ya que las muestras sometidas a un brusco enfriamiento no siempre retienen la estructura que tenían a altas temperaturas y la interpretación correcta requiere una gran práctica. 4.2.3.2 Método de difracción de rayos X. La difracción de los rayos X permite determinar la aparición de una nueva fase por la variación que experimentan las dimensiones de la red o la aparición de una nueva estructura cristalina. Este método es muy preciso pero requiere gran experiencia en el manejo de los rayos X. 4.2.3.3 Método del análisis térmico. Se basa en la construcción de curvas de enfriamiento para cada una de las aleaciones de diferente composición. En una curva de enfriamiento se pueden determinar las temperaturas inicial y final de solidificación (puntos críticos) pero no así las correspondientes a los cambios de fase que se verifican totalmente en estado sólido, ya que el calor desprendido en estas últimas transformaciones es muy pequeño. Los puntos críticos son los correspondientes a los cambios de dirección de las curvas de enfriamiento. Trasladando estos puntos críticos a un plano de coordenadas Concentración-Temperatura y uniéndolos entre sí por líneas continuas se obtiene el diagrama. La exactitud del diagrama se incrementa con la cantidad de composiciones que se utilice. El principio de construcción se representa en la ilustración 5.3.

Figura4.3Construcción de los diagramas de fase.

4.2.4 Tipos de diagramas Los diagramas de equilibrio para aleaciones binarias más comunes son:


27

Tipo 1 Solubilidad total de dos metales en los estados sólidos y líquido.

Tipo 2 Dos metales totalmente solubles en estado líquido y totalmente insolubles en estado sólido.


28

Tipo 3 Sistema de dos metales totalmente solubles en estado líquido y parcialmente solubles en estado sólido.

Tipo 4Fases intermedias de fusión congruente.

4.2.5 Reacciones en los diagramas de equilibrio Dependiendo del cambio de fase, es decir cualquier tipo de reacción que se produzca, con el cambio de temperatura se pueden dar los siguientes casos, citando los más comunes: reacciones monotécticas, eutécticas, eutectoides, peritécticas o peritectoides.


29

Tabla 5.1. Tipos y formas de reacciones que se forman en diagramas de fase


Aleaciones Plomo - Estaño. Arena.

4.3.2 Equipos Horno de mufla. Crisoles. Termocupla. Cronómetro. Multímetro digital. Tubos pequeños de vidrio.

4.4 Procedimiento de la práctica

1. Se debe prender el horno con 15 minutos de anticipación y mantenerlo a 350º C. 2. Verificar las masas de los elementos aleantes, anotar el porcentaje en peso de cada

uno, de acuerdo a la tabla 4.1 3. Tener listos los crisoles refractarios con las respectivas aleaciones Pb-Sn. 4. De acuerdo a la composición de la aleación, regular la temperatura de tal forma que se

dé un sobrecalentamiento de 100 °C aproximadamente sobre el respectivo punto de fusión, como se muestra en la tabla 5.1.

Tabla 4.1. Porcentaje en Peso a realizar

Aleación Pb-Sn Temp. Fusión (ºC) 90% Pb 10%Sn 400

80.1 % Pb 19.2% Sn 375 60% Pb 40% Sn 350

38.1% Pb 61,9% Sn 300


30

20% Pb 80% Sn 300 2.5% Pb 97.5% Sn 350

4. Tomar un tiempo mínimo de 8 minutos con el cronómetro para que se produzca la

fusión completa de los elementos. 5. Verificar la temperatura interna del horno para cada aleación y determinar si el

sobrecalentamiento es el adecuado. 6. Retirar con precaución los crisoles utilizando las pinzas y el equipo de protección

personal adecuado. Colocarlos en la arena para su enfriamiento. 7. Medir la temperatura y el tiempo hasta que se estime la solidificación completa de las

aleaciones. 8. En caso de obtener datos no esperados (las aleaciones se oxidan y varían sus

porcentajes), repetir el procedimiento desde el paso 2.

Ilustración 5.4.- Diagrama de equilibrio del sistema Pb-Sn.

Como ayuda en la construcción del diagrama Pb-Sn experimental se debe disponer del diagrama Pb-Sn teórico.

4.5 Bibliografía Moffatt, William; "Introducción a la Ciencia de Materiales"; Tomos I y II. Cottrell, A; "Metalurgia Física". Avner, Sydney; "Introducción a la Metalurgia Física". Kehl, George; "Fundamentos de la Práctica Metalográfica". Guy, Albert; "Fundamentos de Ciencia de Materiales". Smith, William; “Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales” R, Askeland; “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”


31


Tema. Objetivos. (los mismos de la práctica) Datos Obtenidos.

o Porcentaje en Peso medido de cada elemento aleante. o Temperatura y sobrecalentamiento para cada aleación.

Datos Calculados o Graficar las curvas de enfriamiento, los puntos más importantes son el tiempo y

temperatura de inicio y fin de solidificación. o Utilizando el método de análisis térmico construya el diagrama de fases Pb-Sn.

Análisis de Resultados o Compare el diagrama obtenido con el teórico o Calcule el porcentaje de error en cada punto

Consultas y Preguntas o Consulte el diagrama Cobre-Zinc, e indique todos los tipos y número de

reacciones que se encuentran en dicho diagrama de fases. (Avner) o Consulte el diagrama de fases Aluminio-Níquel, e indique que porcentajes en

peso seleccionaría para realizar el diagrama de fases. (Smith) o Consulte el diagrama Níquel-Vanadio y justifique que método experimental de

construcción de diagramas de equilibrio utilizaría para determinarlo. o Explique en sus palabras como influyen los diagramas de fases en la selección

de materiales. Conclusiones y Recomendaciones. Bibliografía.


32

PRÁCTICA5

5 ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACIÓN DE ALEACIONES DE ALUMINIO

5.1 Objetivos Comprobar experimentalmente y contrastar con los valores teóricos la variación de la

resistencia mecánica debido a la formación de precipitados en el aluminio. Analizar las propiedades y características, además de los métodos de fabricación del

tratamiento térmico de envejecido para el aluminio.

5.2 Desarrollo teórico de la práctica 5.2.1 Endurecimiento por precipitación o envejecimiento Para el caso de aleaciones no ferrosas, el proceso para mejorar la resistencia y la dureza es el tratamiento térmico conocido como envejecimiento. En endurecimiento por precipitación está diseñado para producir una dispersión uniforme de un precipitado fino y duro en una matriz más blanda y dúctil. Para que se pueda cumplir el tratamiento térmico por precipitación se deben cumplir las siguientes condiciones:

El diagrama de fases debe desplegar una solubilidad sólida decreciente al reducirse la temperatura. En otras palabras, la aleación debe formar una sola fase al calentarse por arriba de la línea solidus y, luego, pasar a una región bifásica al enfriarse.

La matriz deberá ser relativamente blanda y dúctil, y el precipitado duro y frágil. En la mayor parte de las aleaciones endurecibles por envejecimiento, el precipitado es un compuesto intermetálico duro y frágil.

La aleación debe ser templable. Algunas aleaciones no se pueden enfriar con la suficiente rapidez para suprimir la formación del precipitado. El templado puede sin embargo, introducir esfuerzos residuales, las aleaciones de aluminio se templan en agua caliente a aproximadamente a 80ºC.

Deberá formarse un precipitado coherente. En la figura 5.1 se visualiza de mejor manera la forma y temperaturas a alcanzar en un diagrama de fase.

Figura5.1Diagrama de fase. Composición, porcentaje en peso de B.

5.2.2 Envejecimiento de aleaciones de aluminio Para que se produzca el envejecimiento, el tratamiento térmico debe constar de tres etapas: tratamiento de disolución, templado y tratamiento de precipitación o envejecimiento.


33

5.2.2.1 Tratamiento de disolución En esta etapa, la aleación se calienta sobre la línea de solvus, y se la mantiene hasta que se produce una solución sólida homogénea . Con el propósito de que una segunda fase se disuelva en la fase , punto M (ilustración. 6.1). 5.2.2.2 Templado Luego de esto se procede a enfriar bruscamente la fase para obtener una solución sobresaturada(fase únicamente), con exceso de soluto a la temperatura ambiente. El enfriamiento se lo hace por inmersión en un baño de agua fría o mediante agua pulverizada. 5.2.2.3 Tratamiento de Precipitación o Envejecimiento Al ser una solución sólida sobresaturada en estado inestable, el exceso de fase tiende a difundirse hacia numerosos sitios de nucleación donde se forma y crece un precipitado. En la figura 6.2 se muestran las variaciones de las fases donde en la disolución existe una fase homogénea. En el temple se forma una solución sólida sobresaturada. Finalmente en el envejecimiento se presenta una fase con matriz y un precipitado homogéneo .

Figura5.2. Diferentes Fases formadas en el Envejecimiento de una Aleación Al-Si. 5.2.2.4 Efecto de la Temperatura en el Envejecimiento La velocidad a la que ocurre la precipitación varía con la temperatura.En la figura 6.3, se muestra el efecto de la temperatura en las curvas de envejecimiento de una aleación susceptible de envejecimiento.

Figura5.3Efecto de la temperatura en el envejecimiento artificial.

577°C 12,6

660,452 °C


34

A baja temperatura T1, la razón de difusión es tan lenta que no hay precipitación apreciable. A la T3, el endurecimiento se presenta pronto, pero los efectos suavizantes también se aceleran, dando una dureza máxima menor que en el primer caso. T2 puede ser la óptima por que se obtiene la dureza máxima en un tiempo razonable.

Se observa que a temperaturas bajas se requieren tiempos muy largos para completar la precipitación, a temperaturas debajo de la línea de solubilidad la velocidad de precipitación es lenta.A temperaturas intermedias entre las anteriores, la precipitación es máxima y por ende el tiempo pequeño. La curva de envejecimiento es función de dos variables:

La temperatura a la cual ocurre el envejecimiento. La composición de la aleación.

Sin embargo existen aleaciones que precipitan espontáneamente a temperatura ambiente alcanzando el máximo de dureza al cabo de varios días, a éstas se las denomina aleaciones de envejecimiento natural. Las aleaciones que necesitan de un calentamiento para adquirir una dureza máxima se denominan de envejecimiento artificial.

La precipitación y por ende el envejecimiento no se suceden inmediatamente ya que necesitan de un tiempo llamado de incubación para ser detectados; en este periodo se forman núcleos estables visibles, como se muestra en la figura 6.4.

Figura 5.4. Etapas del envejecimiento artificial.

Una partícula de precipitado puede ser nucleada en dos modos básicos:

La nucleación heterogénea en la cual se puede formar en defectos reticulares internos como: dislocaciones, impurezas, etc.

La nucleación homogénea es la es la formación espontánea de núcleos a través de las

fluctuaciones de una parte de soluto, donde los átomos de soluto se agrupan en la red de la matriz para comenzar el crecimiento de una partícula de segunda fase.

La teoría del endurecimiento por precipitación no es muy clara pero se acepta que la dureza aumenta debido a la dificultad de movimiento de las dislocaciones que en su camino encuentran a las partículas de precipitación. Una dislocación al encontrar una partícula de precipitación la puede cortar o pasar formando sobre ésta un anillo de dislocación.


35

En cualquier casopuede demostrarse que se necesita un esfuerzo mayor para mover las dislocaciones a través de una red que contenga partículas de precipitado que el esfuerzo requerido en una red perfecta. En cuanto a la composición,para bajas concentraciones de soluto, la sobresaturación es pequeña, dificultando así nuclear la segunda fase, además el endurecimiento será bajo y lento. Por lo tanto a más soluto se tendrá mayor dureza en tiempo más corto, puesto que se aumenta la velocidad de nucleación (debido a la diferencia de energía entre fases) y crecimiento (debido a la mayor cantidad de soluto). 5.2.3 Sobrenvejecimiento Es el ablandamiento que resulta de un envejecimiento prolongado y está asociado con pocas partículas relativamente grandes. Como producto de esta permanencia la dureza disminuyeal aumentar el tiempo durante el cual la aleación se mantiene a una temperatura dada.En efecto, una aleación muy sobre-envejecida sería esencialmente idéntica a una aleación recocida.

Ilustración Nº 5.6Curva esquemática de envejecimiento a una temperatura determinada para una aleación

endurecible por precipitación.

5.2.4 Efecto sobre las propiedades La dureza aumenta hasta un máximo como producto de la precipitación, a una temperatura dada. Las propiedades de resistencia mecánica tienden a alcanzar valores máximos a temperaturas de precipitación bajas. En la ilustración 6.5 se puede observar como varían las propiedades en todo el proceso desde la incubación, envejecimiento y sobre-envejecimiento en función del tiempo.


36

Figura 6.5. Variación de las propiedades en el periodo de incubación, en el envejecimiento y sobre-

envejecimiento.


Probetas de aleación de aluminio. 5.3.2 Equipos y herramientas

Equipo de pulido mecánico. Secador. Pinzas. Horno de mufla. Durómetro.

5.4 Procedimiento de la práctica

1. Introducir 4 probetas de una aleación de aluminio en el horno a 500C y mantenerlas dentro durante 6 horas (tratamiento de solubilización).

2. Al término del tiempo indicado sacar las probetas del horno y enfriarlas en agua. 3. Introducir 3 de las 4 probetas en el hornoa una temperatura de 210°C. 4. Extraer cada probeta a los 30, 60 y 90 minutos respectivamente.Puedenserenfriadas en

agua o a temperatura ambiente. 5. Medir la dureza de las 4 probetas.

5.5 Bibliografía Subbarao, Chakravorty, Merriam, Ragharan, Shi-ghal; "Experiencias de Ciencia de

Materiales". Red-Hill; "Principios de Metalurgia Física". Flínn-Trojan; "Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones". R, Askeland; “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”


37

5.6 Informe (máximo 4 páginas/2hojas) Tema. Objetivos.(los mismos de la práctica) Datos Obtenidos.

o Tablas de las durezas de cada probeta en función del tiempo de permanencia para la precipitación.

Datos Calculados o Realizar un gráfico dureza vs. tiempo de envejecimiento.

Consultas o Consulte las aplicaciones de aleaciones de aluminio envejecidas. o Consulte el diagrama de fases Al-Mg, y estime una aleación de 8% de magnesio.

Diseñe los pasos a seguir para realizar un envejecido de dicha aleación: temperaturas, tiempos de permanencia en cada situación y métodos de realización.

o Consulte los efectos de un mismo tiempo de sobrenvejecido si la temperatura es mayor o menor.

Conclusiones y Recomendaciones. Bibliografía.


38

PRÁCTICA6

6 DIFUSIÓN: ALUMINIO – SILICIO 6.1 Objetivos

Familiarizar al estudiante sobre los fenómenos de difusión en metales.

6.2 Desarrollo teórico de la práctica 6.2.1 Difusión La difusión es un fenómeno de naturaleza estadística, producto del movimiento en zig – zag e impredecible de gran número de átomos produciéndose un flujo sistemático. Hay tres tipos principales de difusión: vacancia, intersticial y de intercambio de átomos. Vacancia Es el intercambio de un átomo de una posición reticular normal a una vacancia o lugar reticular vecino vacío. .(ilustración6.1a) Intersticial En este tipo de difusión los átomos se desplazan desde una posición intersticial a otra vecina desocupada. Se da por la interdifusión de átomos de radio pequeño como H, C, N, O. (ilustración6.1b). Intercambio de átomos Las ilustraciones6.1c y 6.2d indican los intercambios que pueden ocurrir entre dos o cuatro átomos respectivamente. Pero el problema físico de intercambio entre átomos compactos incrementa la barrera a la difusión.

Ilustración Nº 6.1 Los mecanismos de difusión.

La rapidez de difusión de un metal a otro se especifica por el coeficiente de difusión (cm/s), que depende especialmente de la temperatura. Se puede establecer que el coeficiente de difusión se duplica por cada 20C de aumento de la temperatura. 6.2.2 Ecuaciones de difusión Tres relaciones principales gobiernan la difusión: 1era y 2da ley de Fick, y la variación de la constante de difusión con la temperatura. 6.2.2.1 Primera ley de Fick Describe la difusión de un elemento bajo condiciones de estado estable. Ejemplo: En la ilustración6.2 se ve la pérdida de nitrógeno a través de una pared de acero de espesor x, este flujo se lo puede cuantificar así:


39

X

CDFlujoN 2

Dónde: -X

C= gradiente de concentración.

D = coeficiente de difusión, depende del material.

Ilustración Nº 6.2Indica como disminuye la concentración de N2 a través de una pared de acero de espesor x.

6.2.2.2 Segunda ley de Fick La difusión depende de la concentración y del tiempo. Ejemplo: Si colocamos una pieza con alto contenido de carbono, la superficie va a sufrir una alta difusión del carbono, mientras hacia adentro de la pieza la difusión depende del tiempo. La solución a la 2ª ley es la que se utiliza para los aspectos tecnológicos es:

tD

xf

CC

CCer

os

xs

.2

Dónde: Cs = Concentración superficial de carbono producida en forma inmediata por la atmósfera. Co = Concentración uniforme inicial de carbono a través del acero. Cx= Concentración de carbono a una distancia x de la superficie en el tiempo t. D = Coeficiente de difusión(depende del material) t = Tiempo. La cantidad “fer” se llama “función error” y se la puede hallar en tablas. 6.2.2.3 Efecto de la temperatura En la 1er y 2da ley de Fick, se observa que el material que se está difundiendo es proporcional a la difusibilidad D. Debería esperarse que D aumente con la temperatura, cuya relación obedece a la ecuación:

RT

Q

e.AD Dónde: A = Constante Q = Constante para la substancia que se está difundiendo y el solvente involucrado. R = Constante de los gases (1.987 cal/mol K) T = Temperatura absoluta (ºK)


40


Probetas de difusión de Aluminio - Silicio Propiedades del material: Composición Química: Al: 91,87% - Si: 5,44% - Cu: 1,06% - Otros: 1,63% HRB: 50

6.3.2 Equipos y herramientas Equipo de pulido metalográfico. Pinzas Secador. Microscopio metalográfico.

6.4 Procedimiento de la práctica Aluminio - Silicio. Preparar 2 probetas metalográficas de difusión de Aluminio - Silicio. Observar en el microscopio metalográfico..

6.5 Bibliografía Flinn – Trojan; "Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones". Domenico Lucchesi; "Tratamientos Térmicos". Guy, Albert; "Metalurgia Física para Ingenieros". Pascual, José; "Técnica y Práctica del Tratamiento Térmico de los Metales Ferrosos".

6.6 Informe (máximo 4 páginas/2hojas) Tema. Objetivos.(los mismos de la práctica) Datos Obtenidos y calculados: Realizar un documento técnico (cuadro similar a un

WPS) de la especificación de cada metalografía, donde debe constar lo siguiente: 1. Breve descripción de la muestra analizada (tipo de material, matriz observada, elementos aleantes). 2. Reactivo utilizado en el ataque químico; 3. Aumento Utilizado 4. Imagen de una Metalografía similar a cada microestructura observada en la práctica, junto con la descripción de la misma, que se puede encontrar en el Metals Handbook. Vol. 9: “Metallography & Microstructures” de la ASM

Consultas o Diga las ventajas y desventajas de un tratamiento superficial por difusión frente

a un tratamiento térmico de templado-revenido y frente a un recubrimiento superficial.

Análisis de resultados o Comparar lo observado en cada metalografía de la práctica con las imágenes

consultadas en el Metals Handbook Vol. 9. Conclusiones y Recomendaciones. Bibliografía.


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PRÁCTICA 7

7 DIFUSIÓN: CEMENTACIÓN EN ACEROS 7.1 Objetivos

Familiarizar al estudiante sobre los fenómenos de difusión en metales.

7.2 Desarrollo teórico de la práctica 7.2.1 Cementación de los aceros Es un tratamiento aplicable únicamente a aceros de bajo carbono (0.007% a 0.12% de C), donde se realiza una carburación superficial, calentando la probeta en presencia de un cementador hasta una temperatura superior a la crítica. La cementación es una de las aplicaciones industriales de la difusión.. Con la cementación aumenta la dureza superficial ya que seforma carburo de hierro Fe3C, mientras que el núcleo no se carburiza conservando su tenacidad y su dureza.Se puede conseguir la cementación por medio de cementantes sólidos, líquidos y gaseosos. Cementación sólida La cementación sólida se realiza con cementante de “carbón” que está compuesto por un 60% de carbón vegetal y un 40% de carbonato de bario (BaCO3). Este último se descompone por el calor como la mayoría de los carbonatos, y en presencia del carbón vegetal la temperatura del horno es disminuida, siendo las relaciones:

32

23

3

BaCOBaOCO

COCFeCO2

CO2BaOBaCO

Para evitar el excesivo consumo por combustión del carbón vegetal, se suele agregar carbón coque, quedando el cementante en las siguientes proporciones: 40% BaCO3, 40% carbón vegetal, 20% carbón coque.

Ilustración Nº 6.3Relación entre el tiempo, temperatura y profundidad, en la cementación.

Las probetas se cubren totalmente de polvo cementante en cajas especiales de acero para luego ser introducidas en hornos. Una vez transcurrido el tiempo que se considere necesario para que, por difusión del carbono en la austenita, la capa cementante alcance el espesor deseado, la pieza se retira del horno y se deja enfriar.


42

Ilustración Nº 76.4 Etapas del proceso de cementado.

Temperatura de cementación En general, lLa temperatura de cementación varía entre los 840 ºC y 950 ºC (ver ilustración76.3) y deberá ser tal, que dé lugar a la formación de hierro , ya que éste disuelve fácilmente el carbono. Profundidad de cementación La profundidad de cementación varía normalmente entre 0.3 y 1.5 mm, pudiendo llegar hasta los 3.5 mm (ver ilustración76.3). Duración La duración de la operación depende de la profundidad y temperatura (ver ilustración76.3)

Tratamiento después de la cementación Después de la cementación las piezas presentan una estructura cristalina de grano grueso; por la lotanto conviene darles un normalizado a 900ºC para afinar el tamaño del grano, seguido de un temple a 780ºC, y por último, un revenido apropiado (ver ilustración76.4)

Ilustración Nº 76.4Distribución del carbón sobre la superficie hacia el interior.


Probetas de acero cementado. Reactivos químicos.


43

7.3.2 Equipos y herramientas Equipo de pulido metalográfico. Pinzas Secador. Microscopio metalográfico.

7.4 Procedimiento de la práctica Cementación de aceros. Preparar 2 probetas metalográficas de acero cementado. Atacar con nital 2%. Observar en el microscopio metalográfico. Determinar aproximadamente el espesor de la capa cementada.

7.5 Bibliografía Flinn – Trojan; "Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones". Domenico Lucchesi; "Tratamientos Térmicos". Guy, Albert; "Metalurgia Física para Ingenieros". Pascual, José; "Técnica y Práctica del Tratamiento Térmico de los Metales Ferrosos".


Tema. Objetivos.(los mismos de la práctica) Datos Obtenidos y Datos Calculados: Realizar un documento técnico (cuadro similar a

un WPS) de la especificación de cada metalografía, donde debe constar lo siguiente: 1. Breve descripción de la muestra analizada (tipo de material, matriz observada). 2. Reactivo utilizado en el ataque químico; 3. Aumento Utilizado 4. Imagen de una Metalografía similar a cada microestructura observada en la práctica, junto con la descripción de la misma, que se puede encontrar en el Metals Handbook. Vol. 9: “Metallography & Microstructures” de la ASM

Consultas o Diga las ventajas y desventajas de un tratamiento superficial por difusión frente

a un tratamiento térmico de templado-revenido y frente a un recubrimiento superficial.

Consultas o Comparar lo observado en cada metalografía de la práctica con las imágenes

consultadas en el Metals Handbook Vol. 9. Conclusiones y Recomendaciones. Bibliografía.


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HOJAS DE DATOS Y COLOQUIOS Hoja de Datos Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº1: Reconocimiento de materiales usados en la ingeniería y estructuras metálicas. Grupo: ……… Estudiantes: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Conductividad Térmica Tiempo de Exposición

Material Tinicial [ºC] T [ºC]

Conductividad Eléctrica

Material Longitud [mm] Diámetro [mm] Resistencia [Ω]

Dureza (Escala Mohs)

Fusibilidad

Material Orden

Magnetismo

Material Orden Material Magnetismo

Estructura

Diámetro [mm] Lado [mm]

Parámetro de la red ao [mm]

M1

M2 M3 Mprom

BCC

FCC

HCP ao

co


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Coloquio Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº1: Reconocimiento de materiales usados en la ingeniería y estructuras metálicas. Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Hoja de Datos


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Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº2: Estructuras Cristalinas. Grupo: ……… Estudiante 1: …………………………………………………… Estudiante 2: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Estructura

Diámetro [mm] Lado [mm]

Parámetro de la red ao [mm]

M1

M2 M3 Mprom

BCC

FCC

HC ao co


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Hoja de Datos Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 2 Preparación de probetas para Análisis Metalográfico. Grupo: ……… Estudiantes: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Probeta Nº1 Probeta Nº 2

Descripción de la metalografía Descripción de la metalografía

Reactivo Aumento Reactivo Aumento

Probeta Nº 3 Probeta Nº 4


48

Descripción de la metalografía Descripción de la metalografía

Reactivo Aumento Reactivo Aumento


49

Coloquio Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 2: Preparación de probetas para Análisis Metalográfico. Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….


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Hoja de Datos Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 3: Deformación, endurecimiento y recristalización. Grupo: ……… Estudiantes: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Probeta Avance de

rodillos [vueltas]

Ø1 [mm] Ø2 [mm] a [mm] b [mm]

N1 N2 N3 N4

Dureza Escala Identador Carga

Tratamiento Temperatura


Tiempo Tiempo Dureza Dureza

Probeta M1 M2 M3 Mpromedio Probeta M1 M2 M3 Mpromedio 11 12 21 22 31 32

41 42



Tiempo Tiempo Dureza Dureza

Probeta M1 M2 M3 Mpromedio Probeta M1 M2 M3 Mpromedio 13 14 23 24 33 34

43 44


51

Coloquio Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 3: Deformación, endurecimiento y recristalización. Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….


52

Hoja de Datos Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 4: Construcción de diagramas de equilibrio por el método térmico. Grupo: ……… Estudiantes: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Crisol I Crisol II Crisol III Crisol IV

T [ºC] t [s] T [ºC] t [s] T [ºC] t [s] T [ºC] t [s] 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36


53

Crisol V Crisol VI

T [ºC] t [s] T [ºC] t [s] 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36


54

Coloquio Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 4: Construcción de diagramas de equilibrio por el método térmico. Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización:……………………………………….


55

Hoja de Datos Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 5: Endurecimiento por precipitación de aleaciones de aluminio. Grupo: ……… Estudiantes: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Temperatura del tratamiento

Probeta t

[min]

Dureza Escala: Identador: Carga:

Dureza Promedio

N1 testigo

N2

N3

N4


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Coloquio Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 5: Endurecimiento por precipitación de aleaciones de aluminio. Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….


57

Hoja de Datos Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 6: Difusión: Cobre-Silicio. Grupo: ……… Estudiantes: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Identificación de la Probeta

Tratamiento Aumento

Ataque Químico

Espesor [mm]

Microestructura


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Coloquio Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 6: Cobre-Silicio. Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización:…………………………………….


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Hoja de Datos Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 7: Difusión: Cementación de aceros. Grupo: ……… Estudiantes: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Identificación de la Probeta

Tratamiento Aumento

Ataque Químico

Espesor [mm]

Microestructura


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Coloquio Laboratorio de Ciencia de Materiales Práctica Nº 7: Difusión: Cementación de Aceros. Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización:…………………………………….

Documents

Folleto Ciencia Materiales I 2015