ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE MECANICA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE MATERIALES

INFORME N 2

CARACTERIXACION DEL ACERO AL CARBONO MEDICIN DEL TAMAO DE GRANO, DUREZA E IDENTIFICACIN DE INCLUSIONES REALIZADO POR: German Saquinga CODIGO: 6080Riobamba 23 de octubre del 20141. RESUMEN:

En la presente practica con la probeta anteriormente utilizada se tomo una foto de la microestructura para determinar el tamao de grano segn la norma ASTM E112; por medio de las plantillas observadas con el microscopio (mtodo de comparacin); este tamao de grano se compar con los resultados obtenidos en los mtodos de interseccin y planimtrico consiguiendo valores parecidos, los cuales corresponden a un tamao de grano aproximadamente de 6, adems se identific el tipo de inclusiones sobre la seccin longitudinal presentes en el acero probamente AISI 1018 que corresponden a inclusiones de tipo D 1 ,B 2, D 2 .A la vez se determin la dureza del material atraves de las norma ASTM E92 que corresponde a la dureza Vickers, en donde muestra la particularidad del procedimiento para una mejor obtencin del resultado.2. INTRODUCCION2.1 Ensayo de durezaLa dureza es la oposicin que ofrecen los materiales a la deformacin plstica, para su medicin existen varias clasificaciones, pero como factor comn cada una de ellas utiliza un identador, que es el que va a ser introducido en la probeta, el identador siempre debe ser de un material mas duro a la del metal a analizar.Los tipos principales de dureza son:

- Dureza vickers ASTM E92- Dureza Brinell ASTM E10- Dureza Rockwell ASTM E18En la prctica se realiz nicamente la dureza Vickers.

2.1.2 DUREZA VICKERS:

En esta prueba se utiliza un identador piramidal de diamante en base cuadrada con un ngulo de 136 entre caras opuestas. La carga de ensayo est entre 1 y 120 kg. Este mtodo resulta muy til cuando el ensayo Brinell resulta inservible por el material de la probeta. Como resultado de la aplicacin de la carga ser un cuadrado del cual la longitud diagonal del cuadrado es medida mediante un microscopio. La dureza Vickers puede calcularse mediante la ecuacin:

L = carga aplicada en kg.

d = longitud de la diagonal del cuadrado en mm

2.2 TAMAO DE GRANO

Los metales tienen cristales en su microestructura que se forman durante el proceso de enfriamiento del acero, a estos lo conocemos como granos.

Estos granos forman una parte muy importante dentro de lo que es caracterstica del material, ya que influyen de gran manera en las propiedades mecnicas que tiene dicho metal, si es ms fino aumenta la resistencia mecnica, y cuando tienda a ser ms grande por lo contrario la resistencia mecnica baja.

Es posible controlar el tamao de grano como es, la introduccin de elementos aleantes al metal, como tambin tratar de no tener impurezas que no sean solubles en el acero.

Segn la norma ASTM la designacin del tamao de grano consta de la siguiente nomenclatura:

-grano grueso cuando G < 5 (dimetro de grano 62 micras)

- grano fino cuando G > 7 (dimetro de grano 32 micras)

2.3 MEDICIN DEL TAMAO DE GRANO

Para esta medicin se rige a la norma ASTM E112, en la cual

Nos indica los procedimientos para realizar esta prctica. En un inicio recomienda utilizar foto tomadas a 75x o 100x, pero para minimizar errores existen particularidades que se debe tomar en cuenta para cada procedimiento recomendado.

2.3.1 Mtodo de ComparacinLa muestra luego de ser preparada mediante la norma ASTM E3 (corte, pulido grueso, pulido fino y ataque qumico) se analiza la imagen de la microestructura a una ampliacin de 100x, luego se compara sta con una serie de patrones estndar preestablecidos, segn la norma ASTM E112-63, el resultado que coincida con la comparacin mostrar el tamao de grano correspondiente al subndice del patrn. Este mtodo es conveniente cuando los granos se muestren simtricos.

Mediante la frmula puede obtenerse el nmero de tamao de grano:

N = 2n-1

Donde;

N = nmero de granos observados / pulg2n = nmero de tamao de grano

Tabla 1. Intervalos de tamao de grano de la ASTM

FIg.2Fuente: AVNER, Introduccin a la metalurgia fsica, 1142.3.2 Mtodo de InterseccinUna interseccin es un segmento de la lnea de ensayo que pasa sobre un grano. Una interseccin es un punto donde la lnea de ensayo es cortada por un borde de grano. Cualquiera de los dos puede contarse con idnticos resultados en un material monofsico. Cuando se cuentan intersecciones, los segmentos al final de la lnea de ensayo que penetran dentro de un grano, son anotados como media interseccin. Cuando se cuentan intersecciones, los puntos extremos de la lnea de ensayo no son intersecciones y no son contados excepto cuando tocan exactamente un borde de grano, entonces debe anotarse interseccin. Una interseccin coincidente con la unin de tres granos debe anotarse como 1 1/2.

Numero de granos por mm

2.3.3 Mtodo planmetroEn este mtodo se traza sobre la fotografa de la microestructura un rea conocida como una circunferencia o un cuadrado donde al menos se encuentren 50 granos dentro de esta rea que debe considerarse como 5000mm2. La suma de todos los granos incluidos ms la mitad de los granos intersecados por la lnea da el nmero equivalente. Como se conoce la amplificacin de la muestra se puede determinar el nmero de granos por milmetro cuadrado, multiplicando este nmero de granos por el factor de amplificacin que corresponda

2.3 INCLUSIONES

Las inclusiones son impurezas presentes en el acero. Estas impurezas son de varios tipos y se presentan de varias maneras, entre las ms comunes tenemos:

Atipo sulfuros

Btipo almina

Ctipo silicato

Dtipo xido globular

Cada tipo de inclusin que va desde la A hasta la D, como ya antes se mencion; tienen cada una de ellas numeraciones que van de: , 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5.

Cada una de estas numeraciones nos indica el tamao o la cantidad de inclusiones presentes en el acero.

3. EXPERIMENTACIN3.1 Equipos y materiales

Probeta de Acero AISI 1018.

Mquina de Durezas.

Portalijas.

Lijas 240, 320, 400, 600, 1200 y 2000.

Nital 4 y 2 para ataque qumico.

Alcohol.

Solucin de xido de aluminio (almina)

Microscopio metalogrfico con cmara. Lente Graduado3.2 Procedimiento

3.2.1Tamao de grano

Con el seguimiento de la norma ASTM E3 se realiza el procedimiento, ya que la probeta utilizada en la prctica anterior solo se necesita tomar la foto de la microestructura para determinar el tamao de grano y hacer sus respectivas comparaciones.3.2.2 Inclusiones

En la misma probeta utilizada anteriormente

- Se realiza el mismo procedimiento anterior segn la norma ASTM E3 pero en este caso se realiza un corte de seccin longitudinal.

-Sobre esta seccin se realiza el lijado y el pulido

- No necesita ataque qumico - Por ltimo se toma fotos en el microscopio una vez calibrado a 100x.200x y 500x - Se compara con la norma ASTM E-45-97 el tipo de inclusiones que corresponda.

3.2.3 Ensayo de dureza Vickers

- Luego del anlisis microestructural se coloca la probeta en la maquina durometro observando que las caras de la probeta sean pararlelas entre si.

- Se elije el identador respectivo en este caso la pirmide de diamante.

- Se aplica una carga de 980N

- Se deja caer la carga sobre la superficie del material

- en la pantalla se observa que llegue hasta la carga aplicada y se le encera.

- Se le aplica la carga por 15 segundos

- Retirar la carga aplicada

- Observar la huella en el microscopio

- Medir la huella

- Calcular la dureza mediante la formula

4. ANLISIS DE RESULTADOS4.1ANLISIS DE INCLUSIONES

Al comparar las inclusiones obtenidas en la superficie del tubo cuadrado de corte longitudinal (en este caso se tom tres muestras, las ms representativas) con las Normas ASTM E-45-97 Morfologa de las Inclusiones en el Acero, obtuvimos inclusiones de tipo:

Fig.3 Fotografia de un acero AISI 1018 Fig.4 Inclusion tipo D 1

Tomada longitudinal a 100x Oxido Globular

Fuente: Laboratorio de Materiales Fuente: ASTM E-45-97 Morfologia de las inclusiones en el acero,pg. 18 Fig.5 Fotografia de un acero AISI 1018 Fig.6 Inclusion tipo B 2 Alumina

Tomada en otro sentido a 100x Fuente: ASTM E-45-97 Morfologa

Fuente: Laboratorio de Materiales de las inclusiones en el acero, pag. 9 Fig.7 Fotografia de un acero AISI 1018 Fig.8 Inclusion tipo D 2

Tomada en otra posicin a 100x Oxido GlobularFuente: Laboratorio de Materiales Fuente: ASTM E-45-97

Morfologa de las inclusiones

En el acero, pag. 194.2ANLISIS DEL TAMAO DE GRANO4.2.1 Mtodo de Comparacin:

Fig.9 fotografia de un acero AISI 1018Fuente: Laboratorio de MaterialesComo lo describe la teora, en ste mtodo debe compararse la muestra con una serie de rejillas que estn numeradas con tamaos de granos diferentes.En el laboratorio se compar la muestra del tubo cuadrado de corte transversal con las diferentes rejillas, y observamos que la muestra se asemejaba mucho con la rejilla de tamao de grano 6.

Claculo del grano autenitico

Con ayuda de la fotografa ampliada a 500X determinamos N que es igual 10 granos/pulg2

Con lo que podemos decir que el tamao de grano de la probeta es aproximadamente 6.

4.2.2 Metodo Planimetrico

Fig.10 Fotografia de un acero AISI 1018 tomada a 500x

Fuente: Laboratorio de Materiales

Segn la norma ASTM, tabla 5, el multiplicador de Jeffries a 500X es igual a 50Numero de granos observardos:

dentro del circulo= 30 intersecados = 12Calculo de tamao de grano

4.2.3 Mtodo de interseccin:

Fig.11 Fotografia de un acero AISI 1018 tomada a 500x

Metodo planimetricoFuente: Laboratorio de materiales

Tabla 5. Lecturas de Nmeros de Granos

LneaL1L2L3L4promedio

horizontal1620191873

vertical 1114171456

Clculos

4.3 ANLISIS DE LA DUREZA

Dureza Brinell:

L Carga aplicada en Kg. = 100d longitud de la diagonal del cuadrado en mm.

Para la longitud de la huella se realiza un promedio de las mediciones: 1.17 y 1.

HB= 157,49Anlisis de dureza por medio de la micro estructura:

Fig.12Fotografia tomado a 200x de un acero AISI 1018Fuente: Laboratorio de materiales %P = 23%

% = 77%

Mediante la relacin de fases:

HB==

HB= 138.

Existe diferencia entre los valores calculados mediante la frmula de la dureza Brinell con los que se obtienen mediante la micro estructura, esto se debe a que la superficie no estaba totalmente paralela con la cara opuesta y la huella pudo haber salido ms grande de lo que debera haber salido. 5. CONCLUSIONES

Las inclusiones que se observaron en la probeta de acero AISI 1018 fueron de tipo D 1 , B2 y de tipo D 2.

El anlisis metalogrfico indica un tamao de grano aproximadamente 6 El tamao de grano por los mtodos de interseccin y planimetrico variaron esto se debe a que no se contaron exactamente los granos. La dureza de la probeta corresponde aproximadamente a HB157.

6. REFERENCIAS S.H. AVNER, Introduccin a la Metalurgia Fsica, Editorial McGraw-Hill, (segunda edicin), Mxico, Mxico 1979, PP. 112-115, 38-47, 114.

SMITH W,: Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de Materiales, 151-154. Editorial McGraw-Hill, (cuarta edicin), Madrid, Espaa, P.217. ASTM E-112 ASTM E 92. ASTM E-45-9Fig. 1 S.H AVNER, Introduccin a la metalurgia fsica, segunda Edicin, editorial McGrawHill, Mxico 1979, p 45

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