Victor Ramos

sábado, 22 de noviembre de 2008

INFORME DE LABORATORIO MODULO DE YOUNG, LEY DE HOOKE, COMPRESION, RESORTES.

Diagrama tensión - deformación: el módulo de elasticidad es la tangente en cada punto. Para materiales como el acero resulta aproximadamente constante dentro del límite elástico.

Materiales isótropos
Materiales lineales
Como se ha explicado para un material elástico lineal el módulo de elasticidad longitudinal es una constante (para valores de tensión dentro del rango de reversibilidad completa de deformaciones). En este caso su valor se define mediante el coeficiente de la tensión y de la deformación que aparecen en una barra recta estirada que esté fabricada en el material para el cual pretendemos estimar el módulo de elasticidad:
Donde:
es el módulo de elasticidad longitudinal.
es la tensión sobre la barra usada para determinar el módulo de elasticidad.
es la deformación unitaria en cualquier punto de la barra.
La ecuación anterior se puede expresar también como:
Por lo que dadas dos barras o prismas mecánicos geometrícamente idénticos pero de materiales elásticos diferentes, al someter a ambas barras a deformaciones idénticas, se inducirán mayores tensiones cuanto mayor sea el módulo de elasticidad. De modo análogo, tenemos que sometidas a la misma fuerza, la ecuación anterior rescrita como:
nos dice que las deformaciones resultan menores para la barra con mayor módulo de elasticidad. En este caso, se dice que el material es más rígido.

Materiales no lineales
Cuando se consideran ciertos materiales, como por ejemplo el cobre, donde la curva de tensión-deformación no tiene ningún tramo lineal, aparece una dificultad ya que no puede usarse la expresión anterior. Para ese tipo de materiales no lineales pueden definirse aún dos magnitudes asimilables al módulo de Young de los materiales lineales. La posibilidad más común es aproximar es definir el módulo de elasticidad secante medio, como el incremento de esfuerzo aplicado a un material y el cambio correspondiente a la deformación unitaria que experimenta en la dirección de aplicación del esfuerzo:
Donde:
es el módulo de elasticidad secante.
es la variación del esfuerzo aplicado
es la variación de la deformación unitaria
La otra posibilidad es definir el módulo de elasticidad tangente:

Aplicación en materiales anisótropos
Existen varias "extensiones" no-excluyentes del concepto. Para materiales elásticos no isótropos el módulo de Young medido según el procedimiento anterior no da valores constantes. Sin embargo, puede probarse que existen tres constantes elásticas Ex, Ey y Ez tales que el módulo de Young en cualquier dirección viene dado por:
y donde lx, ly y lz son los cosenos directores de la dirección en que medimos el módulo de Young respecto a tres direcciones ortogonales dadas.
Para materiales elásticos no lineales se define el módulo de Young aparente como la derivada de la tensión respecto a la deformación.
LA PLASTICIDAD
La plasticidad es la propiedad mecánica de un material, biológico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.
En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.
Descripción
Plasticidad e irreversibilidad
La plasticidad de los materiales está relacionada con cambios irreversibles en esos materiales. A diferencia del comportamiento elástico que es termodinámicamente reversible, un cuerpo que se deforma plásticamente experimenta cambios de entropía, como desplazamientos de las dislocaciones. En el comportamiento plástico parte de la energía mecánica se disipa internamente, en lugar de transformarse en energía potencial elástica.
Plasticidad en los metales
Cálculo plástico
El cálculo plástico se refiere al cálculo de esfuerzos, tensiones y deformaciones en ingeniería estructural de elementos que tienen un comportamiento plástico. A diferencia de los mecanismo que deben operar de manera reversible las estructuras estáticas pueden ser proyectadas para trabajar por encima del dominio elástico, lográndose con ello un aprovechamiento más completo de su capacidad resistente. Esto se debe a que una vez rebasado el dominio elástico de reversibilidad, el material sigue teniendo capacidad para resistir esfuerzos mayores aún a costa de sufrir transformaciones internas irreversibles.
La resistencia de materiales clásica es una disciplina de la ingeniería mecánica y la ingeniería estructural que estudia los sólidos deformables mediante modelos simplificados. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo.
Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerza aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Típicamente las simplificaciones geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.
Para el diseño mecánico de elementos con geometrías complicadas la resistencia de materiales suele ser insuficiente y es necesario usar técnicas basadas en la teoría de la elasticidad o la mecánica de sólidos deformables más generales. Esos problemas planteados en términos de tensiones y deformaciones pueden entonces ser resueltos de forma muy aproximada con métodos numéricos como el análisis por elementos finitos.
Diagrama esfuerzo – deformación
El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas
propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se registra
simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos valores permiten determinar el esfuerzo y la
deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo y deformación.
Los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar los materiales
dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles. Los
diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces de resistir grandes deformaciones antes de la rotura,
mientras que los frágiles presenta un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura.

Elementos de diagrama esfuerzo – deformación
En un diagrama se observa un tramo recta inicial hasta un punto denominado límite de proporcionalidad. Este
límite tiene gran importancia para la teoría de los sólidos elásticos, ya que esta se basa en el citado límite. Este límite
es el superior para un esfuerzo admisible.
Los puntos importantes del diagrama de esfuerzo deformación son:
- Límite de proporcionalidad: hasta este punto la relación entre el esfuerzo y la deformación es lineal;
- limite de elasticidad: más allá de este límite el material no recupera su forma original al ser descargado,
quedando con una deformación permanente;
- punto de cedencia: aparece en el diagrama un considerable alargamiento o cedencia sin el
correspondiente aumento de carga. Este fenómeno no se observa en los materiales frágiles;
- esfuerzo último: máxima ordenada del diagrama esfuerzo – deformación;
- punto de ruptura: cuanto el material falla.
Dado que el límite de proporcionalidad, elasticidad y punto de cedencia están tan cerca se considera para la
mayoría de los casos como el mismo punto. De manera que el material al llegar a la cedencia deja de tener un
comportamiento elástico y la relación lineal entre el esfuerzo y la deformación deja de existir (Beer y Johnston,
1993; Popov, 1996; Singer y Pytel, 1982).

Ley de elasticidad de Hooke
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En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario ε de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F:
Donde δ: alargamiento longitudinal, L: Longitud original, E: módulo de Young o módulo de elasticidad, A: sección transversal de la pieza estirada. La ley se aplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límite de elasticidad.
Esta ley recibe su nombre de Robert Hooke, físico británico contemporáneo de Isaac Newton. Ante el temor de que alguien se apoderara de su descubrimiento, Hooke lo publicó en forma de un famoso anagrama, ceiiinosssttuv, revelando su contenido un par de años más tarde. El anagrama significa Ut tensio sic vis ("como la extensión, así la fuerza").

Ley de Hooke para los resortes
La forma más común de representar matemáticamente la Ley de Hooke es mediante la ecuación del resorte, donde se relaciona la fuerza F ejercida por el resorte con la distancia adicional δ producida por alargamiento del siguiente modo:
, siendo
Donde k se llama constante del resorte (también constante de rigidez) y Δx es la separación de su extremo respecto a su longitud natural, A la sección del cilindro imaginario que envuelve al muelle y E el módulo de elasticidad del muelle (no confundir con el módulo de elasticidad del material. La energía de deformación o energía potencial elástica Uk asociada al estiramiento del resorte viene dada por la siguiente ecuación:
Es importante notar que la k antes definida depende de la longitud del muelle y de su constitución. Definiremos ahora una constante intrínseca del resorte independiente de la longitud de este y estableceremos así la ley diferencial constitutiva de un muelle. Multiplicando k por la longitud total, y llamando al producto ki o k intrínseca, se tiene:
ki = AE
donde
Llamaremos F(x) a la fuerza que soporta una sección del muelle a una distancia x del origen de coordenadas, kΔx a la constante de un pequeño trozo de muelle de longitud Δx a la misma distancia y δΔx al alargamiento de ese pequeño trozo en virtud de la aplicación de la fuerza F(x). Por la ley del muelle completo:
Tomando el límite:
que por el principio de superposición resulta:
Que es la ecuación diferencial del muelle. Si se integra para todo x, de obtiene como resultado el valor del alargamiento unitario total. Normalmente puede considerarse F(x) constante e igual a la fuerza total aplicada. Cuando F(x) no es constante y se incluye en el razonamiento la inercia de éste, se llega a la ecuación de onda unidimensional que describe los fenómenos ondulatorios (Ver: Muelle elástico). La velocidad de propagación de las vibraciones en un resorte se calcula como:
Ley de Hooke en sólidos elásticos
En la mecánica de sólidos deformables elásticos la distribución de tensiones es mucho más complicada que en un resorte o una barra estirada sólo según su eje. La deformación en el caso más general necesita ser descrita mediante un tensor de deformaciones mientras que los esfuerzos internos en el material necesitan se representados por un tensor de tensiones. Estos dos tensores están relacionados por ecuaciones lineales conocidas por ecuaciones de Hooke generalizadas o ecuaciones de Lamé-Hooke, que son las ecuaciones constitutivas que caracterizan el comportamiento de un sólido elástico lineal. Estas ecuaciones tienen la forma general:

Caso unidimensional
En el caso de un problema unidimensional donde las deformaciones o tensiones en direcciones perpendiculares a una dirección dada son irrelevantes o se pueden ignorar σ = σ11, ε = ε11, C11 = E y la ecuación anterior se reduce a:
Donde E es el módulo de elasticidad longitudinal o módulo de Young.
Caso tridimensional isótropo
Para caracterizar el comportamiento de un sólido elástico lineal e isótropo se requieren además del módulo de Young otra constante elástica, llamada coeficiente de Poisson (ν). Por otro lado, las ecuaciones de Lamé-Hooke para un sólido elástico lineal e isótropo pueden ser deducidas del teorema de Rivlin-Ericksen, que pueden escribirse en la forma:
En forma matricial, en términos del módulo de Young y el coeficiente de Poisson como:
Las relaciones inversas vienen dadas por:

Resortes de: > compresión > extesión > torsión > diversidad
Es indudable la importancia que tienen los resortes en la solución de problemas y necesidades que a diario se presentan en la vida de los usuarios y para eso existe Colresortes, una empresa dedicada a la fabricación de muelles en aceros inoxidables, medio y alto carbono ó aleados. Los resortes se usan para pesar objetos en las básculas, para almacenar energía mecánica, como en los relojes de cuerda; también se emplean para absorber impactos y reducir vibraciones, como los empleados en las suspensiones de un automóvil. La forma concreta de un resorte depende de su uso; de hecho las condiciones de servicio de los resortes son muchas veces extremadamente severas, sea por las cargas y tipos de esfuerzos que irán a soportar, sea debido a las temperaturas, medios corrosivos, vibración, etc., a que pueden estar sujetos. Consideramos generalmente dos tipos de resortes: helicoidales o en espiras y resortes semielípticos ; los primeros comprenden las siguientes subdivisiones:
RESORTES DE COMPRESIÓN
Son de bobina o espira abierta, destinados a soportar esfuerzos de compresión y choque, propiedad esta que les permite disminuir su volumen cuando se aumenta la presión ejercida sobre ellos, convirtiéndose en los dispositivos de almacenamiento de energía disponibles más eficientes; representan la configuración más común utilizados en el mercado actual.Su fabricación se realiza a partir de alambre redondo, y sus formas pueden ser: cilíndrica, de barril cónico, convexo y otros tipos de perfil.
RESORTES DE EXTENSIÓN
Se caracterizan por ser de bobina o espira cerrada, destinados a soportar esfuerzos de tracción cuando son sometidos a la acción de fuerzas opuestas que lo atraen, pueden usarse multitud de configuraciones y longitud del gancho, donde las vueltas unidas suministran la tensión inicial en el resorte para ayudar a manipular la carga y la velocidad.Sus aplicaciones varían desde pequeños equipos médicos hasta resortes de frenos para maquinaria pesada o automotores.
RESORTES DE TORSIÓN
Sus espiras son por lo general cerradas, están destinados a soportar esfuerzos laterales o deformación helicoidal cuando se le aplica un par de fuerzas paralelas de igual magnitud y sentido contrario, ofrecen resistencia a la aplicación de torque externo.Los resortes de torsión de tipo especial incluyen los de doble torsión y los que tienen un espacio entre las vueltas para minimizar la fricción.

DIVERSIDAD
Se fabrican a partir de alambre redondo, pero no tienen un cuerpo bobinado. Estos incorporan ganchos y dobleces que actúan como puntos de fijación en la aplicación.Se diseñan para cumplir funciones que van más allá de las de un resorte normal, por ejemplo, actuar como cerrojos o para mantener una parte en su posición.

PROCEDIMIENTO

ENSAYO DE COMPRESIÓN:
-Se obtuvieron dos probetas cilíndricas, una de acero y otra de bronce de 30mm de longitud y 10 mm de diámetro
- Le quitamos el cobertor a la maquina universal de ensayos mecánicos y la encendimos, le colocamos el papel y el bolígrafo en la parte de la maquina que dibuja la grafica, también seleccionamos la escala que utilizamos en el ensayo.
-Con la ayuda de tres compañeros colocamos la probeta en la maquina mientras un compañero accionaba el botón para ajustar la probeta a la maquina y quedara un poco presionada o lista para aplicarle la fuerza.
- La maquina que se utiliza para ensayos de compresión tiene la capacidad de 30000 kgf, dividida en cinco escalas una de 1200kgf, 3000kgf, 6000kgf, 12000kgf, y 30000kgf.
- Cuando se le va a aplicar la carga tuvimos que estar pendiente de la lectura del medidor
-Material bronceLimite inicial es 29.7mmLimite final es 25.9mmDiámetro inicial es 9.8mmDiámetro final es 10.5mmÁrea inicial es de 75.42mmÁrea final es 162.01mmFuerza aplicada es de 4600 kgf y es en donde el bronce rompió.Deformación unitaria: -0.127mm

Material AceroLimite inicial 29.9mmLimite final es 26mmDiámetro inicial 10mmDiámetro final 12mmÁrea inicial es de 78.53mmÁrea final es de 191.62mmFuerza aplicada es de desde 12000 kgf.Deformación unitaria: -0.130mm.

ENSAYO DE RESORTES:
- Obtuvimos tres resortes de diferentes medidas y procedimos a medir sus longitudes, sus diámetros externos, sus diámetros internos y el grosor de sus espirales.
- Procedimos a aplicarle al carga y esta carga puede ser controlada:
5 en 5 kgf.
2 en 2 kgf.
1 en 1 kgf.
0.5 en 0.5 kgf.
Utilización de la maquina:
- se debe poner en cero la medida de la maquina cada vez que se haga el ensayo de cada resorte.
- Se debe tener la precaución de que un alumno sujete el resorte otro aplicando la carga y otro leyendo la lectura.
- se tiene que tener la precaución que el resorte este en posición vertical
- El diagrama debe elaborarse con forme a los datos del resorte.

Resorte uno:Tiene longitud de: 45mm
Diámetro interno de: 19mmDiámetro externo de: 27mm
La espiral mide: 4mm

5kgf_______43mm
10kgf______41mm
15kgf______40mm
20kgf______ 38mm
25kgf______36mm
30kgf______35mm
35kgf______34mm
40kgf______33mm
45kgf______32mm
50kgf______30mm
55kgf______29mm
60kgf______28mm
65kgf______27mm
70kgf______26mm
75kgf______26mm

Grafica del bronce

Grafica del acero

CONCLUCIONES
-El acero tiene mas elasticidad que el bronce porque el bronce si ubo una ruptura y el acero no.
-Pudimos aprender a usar las maquinas del laboratorio y a comprobar el modulo de young y la ley de hooke.
RECOMENDACIONES
- Siempre usar el equipo como las gafas y los guantes para evitar acidentes o daños a nuestro cuerpo
- siempre preguntar al profesor cualquier duda que se tenga en lo que concierne a las maquinas
BIBLIOGRAFÍA
es.wikipedia.org/wiki/Aceros
www.leyesdelafisica.com/leydehooke
Teoria de la clase

jueves, 13 de noviembre de 2008

INFORME DE LABORATORIO TRATAMIENTOS TERMICOS TEMPLE

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA NACIONAL FRANCISCO MORAZAN
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE EDUCACION TECNICA INDUSTRIAL

Nombre de la asignatura: Tecnologia de materiales
Nombre del profesor: Renan Avila Morales

Practica numero 5

Nombre del alumno: Victor David Ramos Banegas
Numero de registro: 0801198107054

Tegucigalpa, M. D. C. 13 de Noviembre de 2008

INFORME DE LABORATORIO TRATAMIENTOS TERRMICOS TEMPLE

INTRODUCCION
Se conoce como tratamiento térmico el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. En este informe se resume todas las tecnicas que se utilizaron el el laboratorio del temple, el cual al cortar una probeta de acero y Luego introducirla en el horno tipo mufla a una temperatura de 700 grados centigrados la estructura del acero se vuelve mas dura.

OBJETIVOS
1- Aprender a usar un horno tipo mufla para tratamientos termicos.
2- Aprender a realizar los tratamientos termicos (Temple)

RECURSOS

Equipos y herramientas:
1. Horno tipo mufla
2. Muestra de la probeta
3. Segueta
4. Bandeja con agua
5. Bandeja con aceite
6. Tenaza universal
7. Overol
8. Guantes
9. Gafas
10. Trapo limpio
11. Lapiz
12. papel
13. papel periodico
14. Pinzas largas
15. Metro

Materiales
1. Varilla de construcsion

TEORIA RELACIONADA
1. TEMPLE
El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza que requiere para ciertos usos.Los constituyentes más duros y resistentes son las martensita y la cementita. Para lograr estos constituyentes, se sigue este proceso:
Fase 1.ª El calentamiento se hace hasta alcanzar la austenización completa en los aceros de menos de 0.9% de C; y entre la A1 Acm para los que pasan de 0.9% de C. En la figura aparece la zona adecuada de calentamiento, en función del C.
Fase 2.ª El mantenimiento debe ser suficiente para alcanzar la homogeneización entre el núcleo y la periferia. Las piezas gruesas necesitarán más tiempo que las delgadas. Si la velocidad en la fase
1.ª fue grande, hay que alargar el tiempo de permanencia de la fase2.ª
Fase3.ª La velocidad de enfriamiento debe ser tal, que no penetre la curva de enfriamiento en la S, hasta llegar a la temperatura Ms de la martensita. En la figura se muestra el gráfico del temple.El éxito del temple estriba en el conocimiento exacto de los puntos de transformación y del empleo del medio adecuado para lograr la velocidad suficiente de enfriamiento.1.1. MartemperingAsí se llama a cierto tipo de temple diferido que se realiza según el gráfico de la figura.La primera y segunda fase son iguales a las del temple con enfriamiento continuo.En la fase tercera se enfría la pieza rápidamente, sin llegar a la temperatura Ms y se la mantiene así unos momentos sin alcanzar la curva de principio de transformación. Con ello se logra una uniformidad térmica; se vuelve a enfriar seguidamente y se logra la transformación deseada: martensita. Seguidamente se enfría hasta la temperatura ambiente.1.2. Temple superficialEs un nombre que, como su mismo nombre indica, no alcanza más que a la superficie de la pieza. Se emplea para obtener piezas superficialmente duras y resilientes en el núcleo.Fase 1.ª Se calienta la pieza a gran velocidad, cuidando que sólo llegue a la temperatura de austenización el espesor deseado de la periferia.
Fase 2.ª No existe, ya que no interesa lograr la homogeneización.
Fase 3.ª Se enfría rápidamente para lograr la transformación martensítica de la periferia.
Campos de Aplicación
Toda herramienta debe poseer una dureza mayor que la de los materiales que con ellas han de trabajarse. Las piezas de maquinas sometidas a gran desgaste deben tener superficies duras. De otras piezas, por ejemplo, los resortes, se exige elasticidad.

Endurecimiento del acero
El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frágil.
Temple
Después que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura =) adecuada (ver tabla), para después enfriarla con rapidez en el mismo medio que se utilizó para endurecerla.

PROCEDIMIENTO

1. Preparación de la probeta
- Encender el horno tipo mufla
- Cortar material
- Se observa que la temperatura del horno aumenta 25 grados centígrados cada 5 minutos aproximadamente pero llega un momento como a los 650 grados centígrados en que cuenta que aumente mas la temperatura.
- Cuando la temperatura del horno esta a 300 grados centígrado se introducen la probeta en el horno tipo mufla y se vuelve a cerrar el horno para que no pierda su temperatura.
- Se tiene preparadas dos bandejas una con agua y otra con aceite en mi aso utilice aceite, también se mantiene papel periódico alrededor de las bandejas y del horno para no ensuciar el piso.
- Cuando la temperatura del horno alcanza 700 grados centígrados se apaga el horno
- Se abre el horno y se procede a sacar la probeta con una pinza larga sujetándola muy bien para que no se caiga, y luego se enfría sumergiéndola en la bandeja con aceite o con agua. El enfriamiento con agua es mas lento o brusco mientras que el enfriamiento con aceite es mas lento.
- Luego se procedió a cortar de nuevo la probeta y nos dimos cuenta que la probeta se avía endurecido mas o su resistencia era mayor.

CONCLUSIONES
- Las probetas quedaron mas duras que al principio pero las que se enfriaron con agua quedaron mas resistentes que las que se enfriaron con aceite.
- El temple es tratamiento térmico que se utiliza muchísimo en la elaboración de herramientas.
-Aprendimos a usar un horno tipo mufla.

RECOMENDACIONES
- Tener mucho cuidado al sacar las probetas del horno para no provocar algún accidenté.
- Limpiar siempre las pinzas por si quedan embarradas de aceite.

BIBLIOGRAFÍA
es.wikipedia.org/wiki/Aceros
sifunpro.tripod.com/termos.htm
Teoría de la clase

sábado, 8 de noviembre de 2008

TRATAMIENTOS TERMICO, TEMPLE, REVENIDO, RECOCIDO Y TABLAS, COLORES, HORNOS

Tratamientos Térmicos. Características Generales

En general, un Tratamiento Térmico consiste en calentar el acero hasta una cierta temperatura; mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado y luego enfriarlo, a la velocidad conveniente. El objeto de los tratamientos térmicos es cambiar las propiedades mecánicas de los metales, principalmente de los aceros.
CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Los tratamientos térmicos pueden dividirse en dos grandes grupos:
1.º Tratamientos sin cambio de composición, es decir, aquellos en cuyo tratamiento no varían los componentes.

2.º Tratamientos con cambio de composición, los que añaden nuevos elementos a sus propios componentes o cambian la proporción de los existentes. De aquí que se llamen con más propiedad Tratamientos Termoquímicos.
FASES EN TODO TRATAMIENTO TÉRMICO

En todo tratamiento térmico se distinguen tres fases:
1.ª Calentamiento hasta la temperatura adecuada.

2.ª Mantenimiento a esa temperatura hasta obtener uniformidad térmica.

3.ª Enfriamiento a la velocidad adecuada.
De acuerdo con las variantes de estas fases se obtienen los distintos tratamientos.
Explicación de cada una de estas fases:
Fase 1.ª Si en esta fase se llega a la temperatura de transformación superior, toda la estructura se convierte en austenita.Si el calentamiento es suficientemente lento, la transformación se logra a las temperaturas que aparecen en la figura siguiente.
Si el calentamiento se hace a distintas velocidades, la transformación empieza y termina tanto más tarde cuanto mayor se la velocidad, aún para el mismo acero.
Fase 2.ª Esta fase tiene por objeto lograr el equilibrio entre la temperatura del centro y la periferia y con ello la homogeneización de la estructura. Deberá ser tanto más larga cuanto más rápido haya sido el calentamiento.
Fase 3.ª Es la fase decisiva en la mayoría de los tratamientos. Para lograr el constituyente deseado hay que partir de la estructura austenítica, si queremos que haya transformación.Si el enfriamiento es lento, la temperatura de transformación y los constituyentes obtenidos son los que aparecen en la figura anterior, según la composición del acero.Si el enfriamiento se hace a distintas velocidades, el comienzo y el final de transformación es distinto, y las estructuras resultantes serán distintas aún para el mismo acero.Si esta tercera fase se hace escalonadamente, es decir, enfriando rápidamente hasta una cierta temperatura y luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo suficiente, se comprueba que también se logra la transformación. Se dice de estas transformaciones que son a temperatura constante o isotérmica. Las transformaciones isotérmicas tienen la ventaja, sobre las logradas en el enfriamiento contínuo, de que la estructura resulta muy homogénea, mientras que en el enfriamiento contínuo pueden resultar varios tipos de cristales. Uniendo los puntos de principio de transformación resulta una curva característica para cada acero. A la izquierda o por encima de ella, todo está en forma austenita.Uniendo los puntos finales de transformación se obtiene otra curva, detrás de la cual o debajo de ella toda la masa estará transformada. Estas se llaman de las "eses" por su forma característica, y al diagrama se le llama de las TTT (transformación, Tiempo, Temperatura).
Las temperaturas Ms y Mf son muy importantes y representan el principio y el final de la transformación en martensita.Con estas curvas resulta fácil comprender los efectos de los tratamientos térmicos. Variando las fases se pueden variar los resultados.
1. TEMPLE

El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza que requiere para ciertos usos.Los constituyentes más duros y resistentes son las martensita y la cementita. Para lograr estos constituyentes, se sigue este proceso:

Fase 1.ª El calentamiento se hace hasta alcanzar la austenización completa en los aceros de menos de 0.9% de C; y entre la A1 Acm para los que pasan de 0.9% de C. En la figura aparece la zona adecuada de calentamiento, en función del C.
Fase 2.ª El mantenimiento debe ser suficiente para alcanzar la homogeneización entre el núcleo y la periferia. Las piezas gruesas necesitarán más tiempo que las delgadas. Si la velocidad en la fase

1.ª fue grande, hay que alargar el tiempo de permanencia de la fase2.ª

Fase3.ª La velocidad de enfriamiento debe ser tal, que no penetre la curva de enfriamiento en la S, hasta llegar a la temperatura Ms de la martensita. En la figura se muestra el gráfico del temple.
El éxito del temple estriba en el conocimiento exacto de los puntos de transformación y del empleo del medio adecuado para lograr la velocidad suficiente de enfriamiento.
1.1. Martempering
Así se llama a cierto tipo de temple diferido que se realiza según el gráfico de la figura.
La primera y segunda fase son iguales a las del temple con enfriamiento continuo.En la fase tercera se enfría la pieza rápidamente, sin llegar a la temperatura Ms y se la mantiene así unos momentos sin alcanzar la curva de principio de transformación. Con ello se logra una uniformidad térmica; se vuelve a enfriar seguidamente y se logra la transformación deseada: martensita. Seguidamente se enfría hasta la temperatura ambiente.
1.2. Temple superficialEs un nombre que, como su mismo nombre indica, no alcanza más que a la superficie de la pieza. Se emplea para obtener piezas superficialmente duras y resilientes en el núcleo.
Fase 1.ª Se calienta la pieza a gran velocidad, cuidando que sólo llegue a la temperatura de austenización el espesor deseado de la periferia.

Fase 2.ª No existe, ya que no interesa lograr la homogeneización.

Fase 3.ª Se enfría rápidamente para lograr la transformación martensítica de la periferia.
1.3. REVENIDO

Es un tratamiento posterior al temple y que tiene por objeto:

1.º Eliminar las tensiones del temple y homogeneizar el total de la masa:

2.º transformar la martensita en estructuras parlíticas finas, menos duras pero más resilintes que la martensita.
Fase 1.ª Se calienta siempre por debajo del punto crítico A1. La temperatura alcanzada es fundamental para lograr el resultado apetecido.

Fase2.ª En general, el mantenimiento no debe ser muy largo.

Fase 3.ª Se enfría en aceite, agua o al aire; en algunos aceros esta fase es muy importante.
4. Temple-revenido isotérmico

Pueden obtenerse efectos semejantes al del temple y revenido con un solo tratamiento, que consiste en lograr la transformación de austenita a temperatura constante y próxima a la Ms, pero por encima de ella. Se alcanza así una estructura bainítica*, con buena dureza y resiliencia y se evitan peligros del temple tales como tensiones y grietas y la fragilidad del revenido. Este tratamiento se llama Austempering.* Bainítica: estructura del acero que se obtiene en transformaciones a temperatura constante. Fue BAIN, el primero en clasificarla y darle nombre.
5. Recocido

Consiste en un tratamiento térmico con el cual los metales adquieran de nuevo la ductilidad o cualidades perdidas por otros tratamientos térmicos u operaciones mecánicas. Son varios los resultados que se pueden lograr y según ellos los procesos son distintos.
5.1. Recocido de regeneración

Es el empleado para que un acero, que por distintas causas haya adquirido un grano muy grande, quede a grano normal y con pequeña dureza.
5.2. Recocido de ablandamiento

Se emplea este recocido para ablandar aceros que ya sea por mecanizado, ya sea por forja o laminación han quedado duros y difíciles de mecanizar. Con él se logran durezas más pequeñas y una maquinabilidad más fácil.
5.3. Recocido contra acritud

Se emplea este recocido para quitar acritud* a aceros pobres en carbono, cuando se han trabajado en frío, como sucede en el trefilado, estirado, embutido, etc. La acritud puede llegar a ser tal que resulte imposible continuar la operación que se realizaba sin peligro de rotura o de grietas. Es un recocido similar al de ablandamiento, pero a menor temperatura.
* Acritud: La propiedad que adquieren ciertos metales al ser deformados en frío. Con la acritud se vuelven más frágiles y difíciles de deformar.
5.4. Recocido isotérmico

Se emplea este recocido principalmente para herramientas de acero de alta aleación.1.º Se calienta y mantiene la herramienta por encima de la temperatura crítica superior.2.º Se enfría rápidamente por debajo de la A1 y próxima a ella.3.º Se mantiene a esa temperatura hasta terminar la transformación.4.º Y se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente.
5.5. Normalizado

Es un tratamiento que solamente se da a los aceros al carbono. Es similar al recocido de regeneración, pero la fase tercera se hace enfriando al aire ambiente.
2. TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOSA

este grupo pertenecen los tratamientos de cementación, nitruración y cianuración.La finalidad de todos ellos es la de obtener una capa exterior muy dura y resistente, mientras el núcleo de la pieza queda con menor dureza aunque con mayor resistencia.
2.1. Cementación

Consta este tratamiento de dos fases fundamentales:
1.ª Enriquecimiento superficial de carbono. Se logra calentando el acero a unos 900º C, en presencia de sustancias ricas en carbono y capaces de cederlo, para unirse al hierro y formar carburo de hierro. La mayor o menor penetración, desde algunas décimas hasta 2 ó 3 mm de este enriquecimiento, depende de la duración de la operación de la energía de las sustancias y de la temperatura alcanzada. La duración ser de pocos minutos y hasta de varias horas.Las sustancias cementantes pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas.

2.ª La segunda fase es el temple; con él se logra que la capa exterior adquiera gran dureza mientras el núcleo permanece sin cambios. Cuando la primera fase ha sido muy larga, se suele intercalar entre la primera y la segunda un recocido de regeneración.Los aceros empleados para cementar deben ser pobres en carbono.
2.2. Nituración

Es un procedimiento en el cual, por la absorción de nitrógeno, se obtiene una fina capa de nitruros de hierro de gran dureza. Para ello se colocan las piezas en una caja herméticamente cerrada por la que se hace circular gas amoniaco, que a 500º C cede el nitrógeno y se combina con el hierro.La operación es lenta, de 20 a 80 horas, y el espesor de la capa muy pequeño. No necesita temple posterior. El acero debe ser adecuado.
2. 3. Cianuración

Es una variante de la cementación y nituración por la que las sustancias ceden nitrógeno y carbono. Se realiza con sustancias en estado líquido y tiene la ventaja de que es muy rápido.Se obtienen pequeñas penetraciones y el temple se hace aprovechando el calor de la primera fase.
INFLUENCIA DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS

Cuando un acero está formado por un solo constituyente, sus características son las del constituyente.Cuando está formado por varios, que es lo más común, entonces sus propiedades son un promedio de las propiedades de los mismos constituyentes.Los tratamientos cambian los constituyentes de los aceros y por consiguiente cambian también sus propiedades mecánicas. En líneas generales se puede decir:
Del temple: que aumenta la dureza, la resistencia a la tracción, el límite elástico, y que disminuye la resiliencia y el alargamiento.Del recocido: que aumenta el alargamiento y la resiliencia y disminuye la resistencia y la dureza; y que el revenido: disminuye la resistencia, el límite elástico y la dureza; mientras que aumenta el alargamiento y la resiliencia. Hay que cuidar mucho la temperatura, entre los 200 y 400º C para evitar efectos contrarios en la resistencia

Tabla de temperaturas para templar acero endurecido
Color Grados F Grados C Tipos de aceros
Paja claro 430 220 Herramientas como brocas, machuelos
Paja mediano 460 240 Punzones dados y fresas
Paja obscuro 490 255 Cizallas y martillos
Morado 520 270 Árboles y cinceles para madera
Azul obscuro 570 300 Cuchillos y cinceles para acero
Azul claro 600 320 Destornilladores y resortes

HORNOS UTILIZADOS PARA LOS TRATAMIENTOS TERMICOS

El horno es el elemento principal de los tratamientos térmicos es un instrumento constituido por una caja susceptible de calentamiento y que permite el control y la regulación del tiempo, de la temperatura, de la atmósfera, y de las velocidades de calentamiento y de enfriamiento.Tipos de hornosCalentamiento: Eléctrico (por resistencia, por inducción), a Gas, a fuel Oil.Según la atmósfera reinante en el horno: Vació, Neutra (Argon, Helio, Nitrógeno), Reductora (Exogas, Endoga, Amoniaco Disociado, Hidrogeno de atmósfera sintética.Según la Solera: Discontinua, Continua, (Horizontal, Vertical).Todos nuestros hornos se caracterizan por su adecuación o adaptación a la aplicación concreta exigida. Dicha exigencia se refiere siempre a aspectos de:Comodidad y funcionalidad operativa.Dimensionado de la cámara de tratamiento paticularizando en función del tipo de piezas a tratar.Fabricación adaptada a las diversas fuentes de energía.

HORNOS PARA TEMPLES / RECOCIDO:

Se diseña para poder alcanzar unas temperatura de trabajo de 1100 ºC - 1400 ºC, máximas capaces de provocar el cambio necesario de la estructura metalografica del metal a tratar.En la versión de horno eléctrico se prevé una entrada de gas protector (generalemte nitrógeno) a la cámara de tratamiento con el fin de proteger a las piezas a tratar contra la descarburación.Cuando se trata de hornos a combustible liquido o gaseoso la regulación del circuito de combustión permite obtener en la cámara de tratamiento una atmósfera oxidante, neutra o reductora.En este caso los quemadores a instalar son básicamente de dos tipos en función del sistema de aportación del aire necesario para la combustión.Hornos según el sistema de calentamiento: El calentamiento por gas tiene como ventaja la economía y como inconveniente la dificultad del control de la temperatura.El sistema de resistencia eléctrica que aprovecha el calor generado según la ley Joule. La dispocision de la resistencia da nombre a los hornos, que son de tipo mufla o cajas.

NORMALIZADODEFINICIÓN Y GENERALIDADES

Consiste el normalizado en calentar el acero a una temperatura de 40º a 50º superior a la crítica (Ac3), y una vez que haya pasado todo el metal al estado austenítico, se deja enfriar al aire tranquilo.Representación Esquemática del Normalizadoen un diagrama TTT

Galvanizado: recubrimiento de hierro o acero con una capa de cinc como protección a la corrosión. Zn + Cu SO 4 ? cc Zn SO 4 ? + Cu

lunes, 27 de octubre de 2008

En este informe desarrollaremos los prosesos y las tecnicas de como se debe atacar una probeta y como se debe observar en el microscopio.
Las técnicas metalográficas se han desarrollado precisamente para identificar las fases presentes en los metales y en sus aleaciones, y para explicar el mecanismo de su formación. Estas fases que constituyen el agregado metálico son, generalmente, de tamaño microscópico y, para su observación y estudio, es preciso preparar debidamente la probeta. Una superficie metálica en la que se van a observar unas fases microscópicas ha de ser plana y estar pulida. Plana, porque la pequeña profundidad de foco de los sistemas ópticos de observación a grandes aumentos no permitiría enfocar la imagen simultáneamente en planos situados a distintos niveles; estar debidamente pulida para que sólo pueda aparecer en ella detalles propios de su estructura, y no circunstancias ajenas a ella que puedan enmascararla.

OBJETIVOS

1. Atacar una probeta metalografica.

2. Observar la probeta en el microscopio.

RECURSOS

Equipos y herramientas:

1. Microscopio de Metalurgia.
2. Muestra de la probeta

3. Overol
4. Bandeja con agua
5. Guantes
6. Trapo limpio
7. Lapiz
8. papel
9. Enbudo
10. baker .

Materiales
1. Acido Nital
2. Alcohol

TEORIA RELACIONADA

Antes de atacar la probeta debe desengrasarse con alcohol y secarse con aire frío o caliente.
Para el ataque, se toma la probeta con la pinza y se sumerge con la cara pulida hacia abajo en el reactivo de ataque contenido en el cristalizador. Se tiene la probeta sumergida un segundo, se extrae, se lava con alcohol, se seca y se observa al microscópio, se registra el campo observado a diferentes aumentos. Se vuelve a pulir y se repite la operación descrita anteriormente manteniendo sucesivamente la probeta sumergida durante 2, 10, 20, 40 y 80 segundos, registrando el campo observado después de cada ataque. Mediante el ataque es posible poner de manifiesto el tamaño, forma y distribución del grano (fases o microconstituyentes), las heterogeneidades en la estructura y las segregaciones.

Una superficie pulida revela ya una serie de hechos interesantes, como pueden ser grietas, inclusiones, fases (si su forma y color las hacen diferenciables), poros, etc. Pero, normalmente, la probeta hay que atacarla para "revelar" la microestructura (fases, límites de grano, impurezas, zonas deformadas, etc).
El ataque puede realizarse mediante diferentes formas, a saber: óptico, químico, electroquímico y físico.
· Ataque óptico: campo claro, campo oscuro, luz polarizada, contraste de fase y contraste por interferencia (Nomarski).
· Ataque químico: para la gran mayoría de los materiales metálicos éste el método más empleado. Puede realizarse por frotamiento ( empleando un algodón impregnado en el reactivo que se pasa sucesivamente por la superficie pulida ) o mediante inmersión de la muestra en el reactivo. Inmediatamente después del ataque la probeta debe ser lavada con agua y secada con un chorro de alcohol y aire caliente.
· Ataque electrolítico: está basado en los procesos redox.
· Ataque físico: con esta denominación se recogen los realizados por bombardeo iónico (argón), ataque térmico y la deposición de capas de interferencia.

Algunos de los reactivos de ataque son los siguientes:
Acido pícrico (picral)
4 g. de ácido pícrico cristalizado,100 cm3, de alcohol etílico al 95%
Utilizable con todos los aceros aleados, aceros especiales y fundición gris, así como para estructuras particularmente finas. Oscurece la martensita, el ataque se prolonga desde 10 segundos hasta unos cuantos minutos, si se desea un ataque más lento, se sustituye el alcohol etílico por el amílico.
Acido nítrico (nital)
4 cm3 de ácido nítrico concentrado (d= 1,4)100 cm3, de alcohol etílico al 95%
Resalta los diversos constituyentes estructurales y el contorno de los granos de los aceros no aleados. Pone en manifiesto las uniones de los granos de ferrita, la perlita se ennegrese y la cementita se mantiene blanca.
Agua regia glicerinada
10 cm3 de ácido nítrico concentrado (d = 1,4)30 cm3 de ácido clorhídrico (d = 1,19)30 cm3 de glicerina bidestilada
Pone de manifiesto las estructuras de los aceros especiales resistentes al calor y a la corrosión y de las aleaciones de Ni-Cr. Puede calentarse la probeta en agua hirviendo y también puede utilizarse el agua regia caliente.
Picrato sódico
2 g de ácido pícrico cristalizado100 cm 3 de solución acuosa de hidrato sádico a 25%
Descubre la cementita y los carburos complejos en los aceros especiales.Debe usarse la solución recién preparada e hirviendo.La duración del ataque es de unos 5 a 10 minutos.
Ferricianuro potásico alcalino
10 g. de ferricianuro potásico10 g. de hidrato sódicolOO cm3, agua destilada.
Destaca los carburos en los aceros rápidos y en los especiales resistentes al calor y la corrosión. Se utiliza recién preparada y normalmente hirviendo, la duración del ataque es de unos 5 a 10 minutos.
Ácido fluorhídrico
0,5 cm3 de ácido fluorhídrico al 40%99,5 cm3, de agua destilada.
Reactivo de uso general para mostrar la microestructura del acero. Se aplica frotando con algodón hidrófilo durante unos 15 segundos.
Ácido sulfúrico
20 cm3, de ácido sulfúrico (d = 1,84)80 cm3, de agua destilada.
Pone de manifiesto los compuestos conteniendo hierro. Se aplica sumergiendo la probeta durante 30 segundos en el reactivo a 700C, y enfriándo bruscamente en agua.
Reactivo triácido
1 cm3 ,de ácido fluorhídrico al 40%1,5 cm3, de ácido clorhídrico (d = 1.19)2,5 cm3, de ácido nítrico (d = 1,41)95 cm5. de agua destilada.
Descubre los granos de las aleaciones conteniendo cobre y de las aleaciones A1-Zn-Mg. Es muy adecuado para aleaciones tipo duraluminio y para ver la difusión del cobre en los enchapados. Se aplica por inmersión durante 5 a 20 segundos. Después del ataque se lava con agua caliente y se seca a chorro de aire. No debe eliminarse el depósito formado sobre la superficie.
Ácido fosfórico
40 cm3, de ácido fosfórico a 75%60 cm3, de agua destilada.
Pone en evidencia la microestructura del aluminio en las aleaciones Al-Mg y las Al-Zn-Mg elaboradas plásticamente. Se aplica por inmersión durante 3 a 10 minutos.
Para el ataque del cobre
Solución al 10% de persulfato amónicoSolución al 3% de agua oxigenada y amoníaco concentrado.Solución al 10% de ácido nítrico.
Para bronces y latones
50 cm3, de ácido clorhídrico;5 g. de percloruro de hierrolOO cm3, de agua destilada.
Reactivo al ácido nítrico
50 cm3, de ácido nítrico25 cm3, de ácido acético glacial25 cm3 , de agua destilada.Apropiado para el bronce de aluminio
El microscopio metalográfico está formado por: Banco óptico, aparato para la iluminación de la probeta, objetivo, ocular para la observación directa y cámara fotográfica; el principio de funcionamiento es análogo al microscopio de Le Chatelier, con un arreglo tal que permite observar la luz reflejada por la superficie opaca del metal.
El aumento total (X) del microscopio, está dado por el producto del aumento del ocular y el aumento del objetivo.
En el microscopio Neophot-2:
Aumento del objetivo: 8X 1OX 12.5X 16X 20XAumento del ocular: 2.5X 6.3X 12.5X 16X 25X 40X 50X 100X
Pulir y atacar probetas de:
-Acero 1020 y 1060 AISI bonificado.-Fundición de hierro gris, nodular y blanca.-Aluminio y bronce.

PROCEDIMIENTO

Para el ataque, se toma la probeta con la pinza y se sumerge con la cara pulida hacia abajo en el reactivo de ataque contenido en el cristalizador. Se tiene la probeta sumergida un segundo, se extrae, se lava con alcohol, se seca y se observa al microscópio, se registra el campo observado a diferentes aumentos. Se vuelve a pulir y se repite la operación descrita anteriormente manteniendo sucesivamente la probeta sumergida durante 2, 10, 20, 40 y 80 segundos, registrando el campo observado después de cada ataque. Mediante el ataque es posible poner de manifiesto el tamaño, forma y distribución del grano (fases o microconstituyentes), las heterogeneidades en la estructura y las segregaciones.

EL MICROSCOPIO METALOGRÁFICO

Se caracteriza porque la imagen observada se produce por la reflexión de los haces luminosos sobre la probeta metalográfica.

Todas las operaciones descritas en la preparación metalográfica tienen por objeto revelar, en una superficie metálica plana, sus constituyentes estructurales para ser observadas al microscopio. El microscopio es un instrumento muy útil para el metalurgista. Por eso es importante saber sacar un rendimiento óptimo de sus posibilidades. El operador debe conocer los principios ópticos de su funcionamiento, que encontrará descritos en cualquier texto de Física o, incluso, en las instrucciones del fabricante.
Básicamente está constituido por un dispositivo de iluminación, un vidrio plano o prisma de reflexión, el ocular y el objetivo.El aumento de la imagen observada viene dado por el producto de los aumentos del objetivo por los del ocular.

La máxima ampliación que se consigue con los microscopios metalográficos es, aproximadamente, de 1500 aumentos. Con el empleo de lentes bañadas en aceite puede mejorarse este límite, hasta unos 2000 aumentos. No obstante, este es la mayor magnificación que se puede conseguir con microscopía óptica, debido al tamaño de la longitud de onda de la luz visible (aprox. 4000 Å). Para aumentar la magnificación, tendremos que emplear electrones (l»0.5 Å) en vez de fotones para "iluminar" la muestra, lo que nos lleva a emplear microscopios electrónicos.

CONCLUSIONES

-Aprendimos las técnicas y los procedimientos de cómo se ataca una probeta metalografica.

-Para que una probeta se pueda observar bien en el microscopio de de estar bien pulida.

RECOMENDACIONES
- Tener mucho cuidado con los microscopios porque son aparatos muy dilicados.

- No se debe olvidar nunca el usar guantes o pinsas para retriar la probeta del reactivo.

BIBLIOGRAFÍA

www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/pulido.html

www.utp.edu.co/~publio17/prep_probeta.htm

Kehl, George; Fundamentos de la práctica metalográfica.

Teoría de la clase

domingo, 19 de octubre de 2008

EXPLICACION DEL DIAGRAMA Fe-C

La adición de elementos de aleación al hierro influye en las temperaturas a que se producen las transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos, el más importante es el carbono.
El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa unas condiciones metastables, se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.
En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritéctica. La ecuación de esta reacción puede escribirse en la forma.

La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.
La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico. y la reacción que en ella se desarrolla es:

La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento.
La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación de la reacción eutectoide que se desarrolla puede expresarse por:

En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.

jueves, 16 de octubre de 2008

INFORME DE LABORATORIO PULIDO DE PROBETA

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA NACIONAL FRANCISCO MORAZAN
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE DUCACION TECNICA INDUSTRIAL

Nombre de la asignatura: Tecnologia de materiales
Nombre del profesor: Renan Avila Morales

Practica numero 3

Nombre del alumno: Victor David Ramos Banegas
Numero de registro: 0801198107054

Tegucigalpa, M. D. C. 14 de Octubre de 2008

INFORME DE LABORATORIO PULIDO DE PROBETA

INTRODUCCION

En el resumen de esta practica se detalla brevemente el pulido d la probeta metalografica, el cual consiste con el desbaste de una de sus caras con el esmeril y su respectiva muela, o se puede realizar con una lima, después con una tinaja de agua , con un pedazo de celosía de vidrio y diferentes números de papel abrasivo o lija se lija o se pule la probeta Lo demás se resumirá a continuación.

OBJETIVOS

1. El pulido de una probeta metalográfica tiene por objeto eliminar las rayas producidas en la operación de desbaste y obtener una superficie especular
2. Obtener una superficie pulida a espejo y atacada de probetas de acero, fundiciones de hierro y no ferrosos.
3. Preparar la muestra de probeta para un estudio de metalografia microscopica.
4. Dadas las instrucciones necesarias el alumno aprenderá a lijar materiales en forma adecuada.
5. Al finalizar la practica, el alumno tendrá capacidad de manejar la maquina de pulir metales (acabado de probeta).

RECURSOS

Equipos y herramientas:
1. Esmeril con su respectiva muela
2. Muestra de la probeta
3. Bandeja con agua
4. Overol
5. Guantes
6. Trapo limpio
7. Lapiz
8. papel
9. lima
10. lija 100, 120, 150, 180, 220, 280, 320, 400, 500, y 600.
11. Pedazo de vidrio de selocia
12.Gafas
13. Alumina
14. Agua destilada.
15. Maquina pulidora

Materiales
1. Varilla de construcsion
2. Tubo PVC
3. Acrilico en polvo y liquido

TEORIA RELACIONADA

La preparación de la probeta consiste en el desbaste y el pulido.
El desbaste es la operación siguiente al corte y al montaje de la probeta y se efectúa en una desbastadora de cinta rotativa o sobre papeles abrasivos de diferentes grados, colocados sobre discos giratorios.
Al pasar de un abrasivo a otro, debe girarse la probeta 90 grados y desbastar hasta que se borren por completo las huellas del abrasivo anterior, teniendo siempre el cuidado de lavar la probeta con agua abundante. Se aconseja pasar la probeta por toda la serie de abrasivos:150, 220, 280, 320, 400, 500, y 600, pues eliminar algún abrasivo retarda la operación en vez de acelerarla.
Una presión excesiva sobre el papel abrasivo puede causar rayas profundas y difíciles de eliminar posteriormente, además se provoca una distorsión intensa sobre el metal de la superficie, alterando el aspecto de la estructura. Esta distorsión no se puede evitar completamente pero puede reducirse mediante técnicas adecuadas de desbaste y pulido.
Conviene emplear un papel nuevo para cada probeta, los papeles usados se emplean para finalidades específicas porque sus partículas abrasivas desgastadas tienden a producir distorsión del metal superficial, además si sobre un papel se ha desbastado un acero templado, pueden quedar sobre él partículas muy finas y producir rayas profundas y anchas al emplearlo después para preparar un material blando como latón o aluminio.
También debe tenerse en cuenta que la superficie opuesta de la probeta debe ser paralela para facilitar el soporte en el microscópio.

Mediante el desbaste se consigue poner al descubierto la superficie del material, eliminando todo lo que pudiera obstaculizar su examen, a la vez que se obtiene una superficie plana con pequeña rugosidad.
Consiste en frotar la superficie de la probeta, que se desea preparar, sobre una serie de papeles abrasivos, cada vez más finos. Una vez obtenido un rayado uniforme sobre un determinado papel, se debe girar la probeta 90° para facilitar el control visual del nuevo desbaste. Cada fase será completada cuando desaparezcan todas las rayas producidas por el paso por el papel abrasivo anterior.
El desbaste puede hacerse manualmente, o mediante aparatos que se denominan desbastadoras o lijadoras. Suele hacerse en húmedo, para evitar los calentamientos que pueden modoficar la estructura de la probeta. El desbaste manual se realiza en cajas de desbaste donde se colocan ordenados, de izquierda a derecha, de mayor a menor rugosidad, los papeles abrasivos (véase la figura adjunta). Los papeles abrasivos pueden ser de carburo de silicio ( SiC ) o de corindón. Existen en el comercio papeles de SiC n° 60, 120, 180, 220, 320, 500, 1000, 2400, y 4000. Este número se corresponde en modo inverso con el tamaño de partícula del abrasivo, es decir, mayor número menor tamaño de la partícula de abrasivo, y viceversa.

Al final del desbaste, deben lavarse con agua abundante tanto las probetas como las manos del operador para evitar que las partículas del abrasivo o del metal en la etapa del desbaste pase a las pulidoras lo cual los haría inservibles, además en algunos tipos de aleaciones como las de aluminio, la corriente de agua evita el ennegrecimiento de la superficie.
El pulido tiene por objeto, eliminar las rayas finas producidas en la última operación del desbaste y conseguir una superficie sin rayas y con alto pulimento a espejo.
El éxito del pulido y el tiempo empleado en la operación, depende en gran parte del cuidado con que se haya realizado el desbaste. Si una probeta tiene rayas profundas que no se han eliminado en las últimas operaciones de desbaste, no podrán ser eliminadas durante el pulido con pérdida de tiempo y trabajo.
La forma de realizar el pulido es, apoyando la cara desbastada de la probeta sobre un paño embebido con una suspensión de abrasivo y fijado a un disco que gira accionado por un motor.
Como paños pueden emplearse el paño de billar, el raso, la seda, el terciopelo, y otros que corresponden a nombres comerciales como Selvit, Gamal, Kanvas, Microcloth, etc. Como abrasivo puede usarse una suspensión acuosa de alúmina, óxido de cromo, óxido de hierro, óxido de magnesio, o para materiales muy duros una suspensión de polvo de diamante en aceite mineral. El tamaño de la partícula abrasiva en suspensión oscila entre 100 y algunas décimas de micrón.
Los discos pueden ser de bronce, aluminio o acero, con la cara superior perfectamente pulida y su velocidad de giro entre 250 y 500 r.p.m.
La presión a aplicar sobre la probeta, depende de la dureza de la aleación y debe disminuirse a medida que avanza el pulido, deberá ser tal que se logre hacer desaparecer en unos pocos minutos las rayas del último papel (600) cuidando de no excederse en la presión por el peligro de desgarramiento del paño.
Durante la operación del pulido, la probeta deberá desplazarse en la dirección del radio, desde el borde hasta el centro del disco.
Debe lavarse la probeta en un chorro de agua caliente, secar con la ayuda de un secador, sin tocar la cara pulida, enjuagarla con alcohol y secarla finalmente con aire seco o caliente. Observar en el microscópio a 100 aumentos; si persisten las rayas provenientes del desbaste en el último papel, continuar con el pulido en la forma ya descrita, todo el tiempo que sea necesario para que éstas desaparezcan.
La combinación adecuada de estas variables, permitirá alcanzar un óptimo pulido, aunque difícilmente se logre evitar algo de distorsión; para eliminar esta última, no queda otro recurso que el de ataque y pulido alternados.
La observación microscópica de la probeta pulida permite reconocer la presencia de inclusiones no metálicas como sulfuros, silicatos, aluminatos, óxidos, microporosidades. microgrietas, y grafito.

LIMPIEZA
Las probetas deben ser limpiadas después de cada paso. El método más empleado es mantener la probeta bajo un chorro de agua y frotarla con un algodón. La limpieza ultrasónica es más efectiva (10 a 30 s), aunque en ocasiones puede dañar la pieza.
Después de la limpieza se enjuagan con un chorro de alcohol y se secan rápidamente bajo un chorro de aire caliente.

PROCEDIMIENTO
Pulidos de probeta
- Grueso
- Medio
- Fino

1- Grueso: Se hace con el esmeril y con la lima

2- Medio: Se hace con lija, abrasivos: 50, 80, 100, 120, 150, 180, 200, 220, 240, 260, 280, 300, 400, 500, 600.
-Lijar en una sola dirección sin levantar la probeta de la lija hasta eliminar las huellas o rasgos de la lima o lijado anterior
- Cada ves que se cambia de abrasivos girar la probeta 90 grados
- Comenzar con el abrasivo más grueso hasta llagar al más fino
-En el transcurso del lijado mantener la humedad de la probeta.
-No regresar a la lija anterior
- Mostrar constantemente al profesor (lavada)
- Utilizar bandeja con agua, vidrio, lija y cambiar el agua constantemente
- No tocar con los dedos de las manos la probeta
- Limpiar bien la probeta
- Aplicar vaselina a la probeta cada ves que se deja de trabajar
-Guardar la probeta en un recipiente hermético

3-Fino:- Se lleva a cabo utilizando la maquinq pulidora.
- Primero se prepara la alumina se hace mezclandola con agua destilada en un recipiente y luego se tapa el recipiente,
-Se deja reposar o decantar el recipiente para que se haciente la alumina.
- El liquido que queda se rocia en el paño de la maquina pulidora con el cuidado de no saturar o empapar el paño.
- Se coloca la probeta contra el paño de la pulidora, sosteniendola firmemente teniendo cuidado de no soltarla.
- Luego de un periodo de tiempo la probeta debe de moverseen una sola direccion, hacia el centro de la pulidora y hacia afuera y asi sucesivamente.
- El acabado final se dara en el segundo plato que contenga alumina mas fina

CONCLUSIONES

-Aprendimos las técnicas y los procedimientos de cómo se pule una probeta metalografica.

RECOMENDACIONES

-Entre un tipo de lija y otro tener el cuidado de que hayan desaparecido completamente las huellas anteriores para un mejor trabajo.
- Tener el cuidado de lijar en una sola dirección.
- Mantener el área de trabajo limpia.
- Al utilizar agua en el lijado no usar mas de la necesaria.
-Cuando use la maquina pulidora, mantenga la probeta firmemente ya que si no lo hace podria ocurrir:
1) La probeta se golpiaria y llegaria a estropiarse.
2) Al tratar de atrapar la probeta que a soltado, arruinaria el paño de la pulidora.
3) Al terminar la practica, proteger la superficie pulidade la probeta con vacelina o con aceite.

BIBLIOGRAFÍA

www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/pulido.html

www.utp.edu.co/~publio17/prep_probeta.htm

Kehl, George; Fundamentos de la práctica metalográfica.

Teoría de la clase