Identificacin de los parmetros de reconocimiento para el acero
AISI/SAE1020.
Hariel Peata Snchez, Ivn Jimnez guerreroUniversidad de crdoba,
Montera,
[email protected][email protected]
Resumen Se realiz un experimento del tipo lijar (con varias
lijas) y pulir una de las cara de una probeta de acero para obtener
las combinaciones de ferrita, perlita y cementita del acero. La
identificacin del tipo de acero se realiz con base en el anlisis de
la microestructura obtenida. Los resultados obtenidos sugieren que
el acero estudiado corresponde a un acero AISI/SAE1020 con un
porcentaje de carbn de 20%.Palabras clave acero AISI/SAE 1020,
lijado, pulido.
I. INTRODUCCIN
Los aceros son productos ferrosos con aleaciones de hierro y
carbono, con porcentajes de carbono que varan ente un 0,03% y un 2%
normalmente y algunos aceros especiales pueden alcanzar valores por
encima del 4%. Los aceros son una combinacin de una gran cantidad
de elementos que pueden perjudicar o beneficiar el producto final,
es por esta razn que las fundidoras actuales son tan cuidadosas en
la composicin qumica de sus productos. Los aceros estn conformados
por conglomerados de tomos unidos por enlaces covalentes por lo que
tiene un comportamiento fsico que se puede explicar a nivel atmico.
Si un elemento es cargado y puede recuperar su forma inicial se
conoce como deforma elstica la cual se da cuando no se rompe el
equilibrio de las fuerzas internas entre tomos y estas pueden
regresan a su punto de equilibrio. El mdulo de elasticidad a nivel
atmico est directamente relacionado con la separacin mxima entre
tomos, siendo los materiales con enlaces fuertes los que presentan
mdulos elsticos con mayor capacidad[1].
-La metalografa es ladisciplinaque estudia microscpicamente las
caractersticas estructurales de un metal o de una aleacin. Sin
duda, elmicroscopioes la herramienta ms importante del metalurgista
tanto desde el punto de vista cientfico como desde el tcnico. Es
posible determinar el tamao de grano, forma ydistribucinde varias
fases e inclusiones que tienen gran efecto sobre las propiedades
mecnicas del metal. La microestructura revelar el tratamiento
mecnico y trmico del metal y, bajo un conjunto de condiciones
dadas, podr predecirse sucomportamientoesperado [2]- [3].
Tamao de grano
El tamao de grano tiene un notable efecto en las propiedades
mecnicas del metal. Los efectos del crecimiento de grano provocados
por el tratamiento trmico son fcilmente predecibles. Latemperatura,
los elementos aleantes y eltiempode impregnacin trmica afectan el
tamao del grano.Enmetales, por lo general, es preferible un tamao
de grano pequeo que uno grande. Los metales de grano pequeo tienen
mayorresistenciaa la traccin, mayor dureza y se distorsionan menos
durante el temple, as como tambin son menos susceptibles al
agrietamiento. El grano fino es mejor paraherramientasy dados. Sin
embargo, en los aceros el grano grueso incrementa la
endurecibilidad, la cual es deseable a menudo para la carburizacin
y tambin para el acero que se someter a largosprocesosdetrabajoen
fro[1] -[4].Todos los metales experimentan crecimiento de grano a
altas temperaturas. Sin embargo, existen algunos aceros que pueden
alcanzar temperaturas relativamente altas (alrededor de 1800 F o
982 C) con muy poco crecimiento de grano, pero conforme aumenta la
temperatura, existe un rpido crecimiento de grano. Estos aceros se
conocen como aceros de grano fino. En un mismo acero puede
producirse una gama amplia de tamaos de grano.
Clasificacin de los tamaos de grano:
Existen diversosmtodospara determinar el tamao de grano, como se
ven en un microscopio. Elmtodoque se explica aqu es el que utiliza
con frecuencia los fabricantes. El tamao de grano se determina por
medio de la cuenta de los granos en cada pulgada cuadrada bajo un
aumento de 100X. La figura A es unacartaque representa el tamao
real de los granos tal como aparece cuando se aumenta su tamao
100X. El tamao de grano especificado es por lo general, el tamao de
grano austentico. Un acero que se temple apropiadamente debe
exhibir un grano fino (ver figuras 1.a y 1.b).-figura 2:a)
b)
Se muestra eldiagramade fases de la aleacin FierroCarbono, que
muestra en el eje vertical la temperatura y en el eje horizontal la
composicinqumica. En el extremo izquierdo se encuentra la
composicin 100% Fe y 0% C y en el extremo derecho se encuentra la
composicin 100% C y 0% Fe. En la figura se muestra solamente hasta
5% C y 95% Fe por ser la zona de mayorintersya que contiene los
aceros y las fundiciones de mayor uso.Este verdadero mapa de
ordenamientos cristalinos nos muestra cmo el metal al solidificar
se dispone en diversas formas. Al variar la temperatura, los
cristales ganan o pierden energa y buscan una nueva ordenacin
tratando siempre de permanecer estables.
Examen microscpico de los metales
Los detalles de la estructura de los metales no son fcilmente
visibles, pero lasestructurasde grano de los metales pueden verse
con un microscopio. Las caractersticas del metal, el tamao de grano
y el contenido de carbono pueden determinarse estudiando la
micrografa [4].
Dada el uso extensivo de los aceros tanto en Colombia como en el
mundo no es de sorprender que exista en la literatura amplia
informacin acerca de la composicin estructural del acero
mencionado. La mayor parte de dicha informacin ha sido producida
bajo condiciones controladas en ambiente de laboratorio [3].
En el presente trabajo se realiz un experimento del tipo lijar
(con varias lijas) y pulir una de las caras de una probeta de acero
para obtener las combinaciones de ferrita, perlita del acero. La
identificacin del tipo de acero se realiz con base en el anlisis de
la microestructura obtenida y la comparacin con datos e imgenes ya
existentes.
II. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
A. MATERIALES
Se trabaj en una probeta de 1,5'' de dimetro y 1,5'' de
longitud; de acero (ver Figura 2.a); Y se utilizaron lijas (nmero
80, 120, 150, 180, 220, 240, 320, 400 y 600) (ver Figura 2.b),
pulidora, oxido de aluminio (AL2O3), alcohol y NITAL.-figura 2:
B. PROCEDIMIENTO
El procedimiento se realiz en el laboratorio de ingeniera
mecnica de la universidad den Sin. El cual constaba de una pulidora
y una cmara conectada a un microscopio (de alto aumento) generadora
de imgenes en un televisor.
Primero se marc una de las caras de la probeta (para poder
identificar la direccin de lijado), despus proseguimos con el
proceso de lijado (a la cara seleccionada de la probeta), empezando
con la lija nmero 80, siguiendo con la numero 120, as sucesivamente
hasta llegar a la numero 600 (en este proceso fue necesario
humedecer la lija con agua), el tiempo aproximado de lijado con
cada tipo de lija fue aproximadamente 7 minutos (ver figura ).
Luego se procedi al acabado final con la pulidora, en este
proceso fue necesario adicionar oxido de aluminio (AL2O3) y esperar
el tiempo adecuado para poder alcanzar un acabado espejo. Acabado
este ltimo proceso, se continu con un ataque qumico, en el cual la
cara pulida de la probeta fue sumergida en NITAL durante 3
segundos, procediendo inmediatamente a sumergir la cara atacada en
alcohol para detener el ataque (ver figura 3).
Para finalizar, se llev a examinar la cara trabajada de la
probeta al microscopio, con visualizaciones con aumento entre 100x
y 1000x, el cual arrojaba una imagen a un televisor (ver figuras
4.a, 4.b, 4.c y 4.d).Figura 4.a) .
b) Aumento a xxxx.
c) Aumento a xxxxx.
d) Aumento a xxxx.
III. RESULTADO Y ANALISIS DE RESULTADO
Se realizaron a cabo observaciones de estructura para
identificar las fases presentes y evaluar el comportamiento de la
ferrita y la perlita en la muestras estudiada. Las observaciones se
llevaron a cabo usando un microscopio, variando el aumento entre
100x y 1000x.
Lo que se observ en la imagen fue una gran cantidad de ferrita
(color negro) y unos pequeos ros de perlita (color amarrillo) que
rodeaban a la ferrita como si fuera una isla (ver figura 4).
Despus de haber realizado el anlisis metalogrfico en la muestra
se pudo corroborar que el acero estudiado era un acero
AISI/SAE1020.
IV. CONCLUSION
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo fue realizado gracias a la ingeniera Kelly Oviedo.
Los autores tambin agradecen a la universidad del Sin por el apoyo
tcnico recibido y la informacin suministrada.
REFERENCIAS.
[1] William F. Smith, FUNDAMENTO DE LA CIENCIA E INGENIERIA DE
MATERIALES, 4th ed. Mxico: 2006.
[2] William D. CALLISTER, INTRODUCCION A LA CIENCIA E INGENIERIA
DE LOS MATERIALES, 7th ed. New York: Wiley, 2007.
[3]
http://www.monografias.com/trabajos67/metalografia/metalografia.shtml
