Informe3 Ciencia II

 

Coro Eduardo, Navarro Mayra, Pumisacho Gissela 08/05/2019 18/05/2019 Informe: Inform e: 3 Grupo Laboratorio: GR8 Grupo materia:GR1,GR2

´ ESCUELA POLITECNICA NACIONAL ´ ´ MECANICA FACULTAD DE INGENIERIA LABORATORIO DE CIENCIA DE MATERIALES II

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Tema Tratamiento Tratam iento termico e´ rmico del bronce al aluminio.

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Obje Objeti tivo voss Realizar un tratamiento t´ termico e´ rmico para bronces al aluminio y verificar la variaci on o´ n de las propiedades mec´ mecanicas a´ nicas y su microestructura. Analizar la transformacion o´ n martens´ martens´ıtica ıtica en la aleacion o´ n cobre-aluminio.

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Result Resultado adoss obteni obtenido dos: s:

3.1. 3.1.

Me Meta talo logr graf  af ´ıas ıas obtenidas en el laboratorio : Med Me dio de Enfr fria iami mieento

Meta Metalo log graf  raf ´ıa 10x

Metalograf´ıa ı a 1000x

Probeta Testigo Med Me dio de Enfr fria iami mieento

Meta Metalo log graf  raf ´ıa 100x

Metalograf´ıa ı a 500x

Agua

Aceite Cuadro 1: Metalograf ´ıas ıas obtenidas en el laboratorio 1

 

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3.2.

Tabla Durezas Durezas::

Medio de Enfriamie Enfriamiento nto Agua Aceite

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Probeta Testigo:80 HRB Dureza Dureza Medida Medida [HRB] [HRB] Dureza Dureza Promedi Promedio o [HRB] 102

102 106 108 104 106 Cuadro 2: Durezas de las Probetas

103 106

Datos Datos calcu calculad lados: os:

4.1.

Analisis a´ lisis metalogr´ metalografico a´ fico utilizando Metals Handbook. Handbook. Metalograf ´ıa 1000x

Metalograf ´ıa ıa Metals Handbook 

. Cuadro 3: Metalograf ´ıa ıa probeta ensayada, testigo. Descripcion: Descripci´ o´ n: En el caso de la metalograf ´ıa ıa con un aumento de 1000X, obtenida en el laboratorio, se observa que la microestructura obtenida presenta una matriz de fase alfa (parte clara) en forma de dendritas y el eutectoide alfa + gamma2 (partes oscuras). Se observa tambi´en en la fase Kappa por los precipitados de hierro y n´ n´ııquel, quel, con lo cual aparece la presencia de ferrita en la microestructura. Para el caso de la metalograf ´ııaa obtenida por parte del Metals Handbook. Vol. 9 se observa un bronce al aluminio con 11,0 porciento porciento de Al, donde se microestruct microestructura ura presenta presenta granos granos de fase mas a´ s grandes y una mayor cantidad de eutectoide que se descompone en fase beta.

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Metalograf´´ıa Metalograf ıa 100x

Metalograf´ Metalograf´ııaa Metals Handbook 

. Cuadro 4: Metalograf ´ıa ıa probeta ensayada, enfriamiento en agua. Descripcion: Descripci´ o´ n: En el caso de la metalograf ´ıa ıa con un aumento de 100X, obtenida en el laboratorio, se observa que la microestructura obtenida presenta una matriz de fase alfa (parte clara) y el eutectoide alfa + gamma2 (partes oscura) en muy escasas proporcione. Se observa tambi´en en las l as agujas aguj as o espigas martens´ m artens´ıticas, ıticas, las cuales salen del borde grano y que para el caso del agua son de un tama˜ tamano n˜ o grande, por lo cual se consigue una microestructura m´as as uniforme casi completamente martens´ıtica. ıtica. Para el caso de la metalograf ´ııaa obtenida por marte del Metals Handbook. Vol. 9 se observa un bronce al aluminio con 11,8 porciento de Al, producido bajo un enfriamiento r´ rapido a´ pido con la formaci´ formacion o´ n de agujas de martensita mezcladas con perlita y con una corrosi on o´ n por ´ por  ´acido. acido. Metalograf ´ıa ı a 100x

Meta Metalo log graf  raf ´ıa ıa Metals Handbook 

. Cuadro 5: Metalograf ´ıa ıa probeta ensayada, enfriamiento en aceite. Descripci´ ola n: metalograf ´ıa En el caso deon: ıa con un aumento de 100X, obtenida en el laboratorio, se observa que la microestructura obtenida presenta una matriz de fase alfa (parte clara) y el eutectoide alfa + gamma2 (partes oscura). Se observa tambi´ tambien e´ n las agujas o espigas martensiticas, las cuales salen del borde grano y que para el caso del aceite son de tama no n˜ o peque peque˜no. n˜ o. Para el caso de la metalograf ´ıa ıa obtenida por parte del Metals Handbook. Vol. 9 se observa una aleaci´on on del 5 porciento de Ni y 5 porciento de Fe producida bajo un enfriamiento lento,se presenta una estructura Widmanstatten laminar y es visible en un fondo de la estructura martens´ martens´ıtica ıtica (oscuro). La presencia de contornos de grano por parte de la fase alfa son muy notorios en ambas metalograf ´ıas ıas

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An´ Analisis a´ lisis de resultados:

5.1. 5.1.

Co Comp mpar arac aciion o´ n de metalograf ´ııas as de templando en los diferentes medios, tanto con la testigo como las que han sido templadas.

En la metalograf  ´ıa ıa de probeta testigo, observa la presencia de una matriz fases alfa, alfa+gamma2 y Kappa. Nolahay presencia de lase fase beta debido a la aparici´ on on de la fasedekappa. En la metalograf ´ıa ıa de la probeta enfriada en agua, se observa la presencia de una matriz de fases alfa, alfa+gamma2, aunque esta ultima en una proporci on o´ n mucho menor que la que se encuentra en la probeta testigo. Pero sobretodo se observa que predomina la presencia de martensita en forma de agujas o espiras gruesas, la cual le esta proporcionando resistencia al material. En la metalograf´ metalograf´ıa ıa de la probeta enfriada en aceite, se observan observan unos bordes de grano mas definidos, que en las anteriores probetas. Se observa tambi en e´ n la presencia de una matriz de fases alfa, alfa+gamma2, aunque esta ultima al igual que en la probeta enfriada en agua se encuentra en una proporci´on proporci o´ n menor que a en la de la probeta testigo. Existe Presencia de martensita en forma de agujas muy finas, aunque no es tan predominante como en la probeta enfriada en agua, pero de igual forma es esta la cual le esta proporcionando resistencia al material.

5.2.

Analisis a´ lisis de durezas obtenidas.

Mediante la comparaci´ comparacion o´ n de los valores de dureza obtenidos de la probeta testigo y de las probetas tratadas t´ermicamente, ermicamente, se puede evidenciar el endurecimiento. endurecimiento. El material inicialmente pose´ııaa una dureza de 80 HRB, mientras que, despu´ despues e´ s del tratamiento t´ termico e´ rmico presenta durezas promedio de 103 y 106 HRB en los medios de enfriamiento respectivos. En este ensayo se muestra que la probeta enfriada en aceite es mucho m´ mas a´ s dura pero este es un dato err oneo, o´ neo, el enfriamiento con agua deber´ deber´ııaa mostrar valores de dureza m´ mas a´ s altos ya que el proceso es mucho m as a´ s r´ rapido, a´ pido, sin embargo, en este caso no es as´ as´ı y esto se debe a errores cometidos en la elaboraci´ elaboracion o´ n del tratamiento t´ termico e´ rmico con enfriamiento en aceite.

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Aplicac Aplicaciones iones industrial industriales: es:

Debido Debi do a qu quee el bron bronce ce al alum alumin inio io pr pres esen enta ta prop propie ieda dade dess como como:: al alta ta resi resist sten enci ciaa a la tracc tracciion, o´ n, buena buena resistencia a la fatiga en altas y bajas temperaturas, entre muchas otras, es el material apropiado para el uso industrial en maquinaria. El bronce al aluminio lo encontramos en: tuber´ıa ıa petrolera, cojinetes de empuje, tuercas reguladoras, zapatas y bloques de presion, o´ n, matrices de forma, bujes y gu´ gu´ıas ıas en puentes, es decir, en general m´aquinas aquinas herramientas y maquinaria pesada. [2]

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Conc Conclu lusi sion ones es

7.1.

Con Concluc clucione ioness (Coro (Coro Eduardo Eduardo)) Para el realizar el tratamiento t´ t ermico e´ rmico del bronce al aluminio, se debe tomar en cuenta el r egie´ gimen de tratamiento t´ termico e´ rmico y el medio de enfriamiento, en este tratamiento se dar´ dara´ un un  enfasis e´ nfasis principal al medio por el cual se enfriaron las probetas, es decir aceite y agua donde se determin´o´ una dureza de mayor grado en la probeta de agua por si matriz martens´ min martens´ıtica ıtica m´ mas a´ s compacta. La velocidad de enfriamiento es un factor importante dentro del tratamiento, este ser´a funci funcion o´ n del medio en el cual se realice ya que dicho medio determinar´ determinara´ la microestructura final a obtener en las probetas, este se observa de manera muy clara en la microestructura martens´ martens´ıtica, ıtica, ya

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que, en el medio de agua, las agujas de martensita fueron grandes que en el medio de aceite. La dureza obtenida en las probetas, indico la validaci on o´ n del tratamiento dentro de la modificaci´ cion o´ n de sus propiedades.

7.2.

Con Concluc clucione ioness (Navar (Navarro ro Mayra) Mayra) Los bronces al aluminio son materiales que poseen diversas aleaciones que permiten modificar sus propiedades, otra manera de modificar propiedades, dureza principalmente, son los tratamientos t´ermicos. ermicos. En el tratamiento t´ermico ermico realizado en esta pr´actica actica se pudo modificar la dureza del material de 80 HRB a 103 HRB con enfriamiento en agua y a 106 HRB con enfriamiento en aceite. El medio de enfriamiento es un par´ par ametro a´ metro que modifica la dureza de un material tratado t ermie´ rmicamente, al comparar dos medios de enfriamiento, agua(103 HRB) y aceite (106 HRB) en este caso, se presenta distintos valores de dureza. La martensita es el componente microestructural que representa dureza, es por esto que, al observar una metalogr´ metalograafia ´ fia podemos decir directamente si una probeta ser a´ o no m´ mas a´ s dura que otra al observar la cantidad de martensita. Bas´ Basandonos a´ ndonos en esto ,se puede concluir tambi tambi´en e´ n que mientras m´ mas a´ s r apido a´ pido sea el enfriamiento, mayor ser a´ la presencia martens´ martens´ıtica. ıtica.

7.3.

Con Concluc clucione ioness (Pumisac (Pumisacho ho Gis Gissel sela) a) La transformaci´ transformacion o´ n martens´ martens´ıtica ıtica en las aleaciones cobre-aluminio varia dependiendo del medio en el que la probeta sea enfriada, ya que este par´ par ametro a´ metro es el que determina la velocidad de enfriamiento. El enfriamiento en agua, si bien es cierto permite obtener una mejor resistencia mec anica a´ nica en comparaci on o´ n a la obtenida con un enfriamiento en aceite, pero esta tambi en e´ n fomenta a la for´ n de tensiones dentro del materia, lo cual fragiliza al material. maci´o maci on La velocidad de enfriamiento modifica la dureza del material, debido a que si se realiza un enfriamiento r´ rapido a´ pido se evita la difusion o´ n de  de  atomos a´ tomos de aluminio, produciendo que esto se queden atrapados dentro de las celdas cristalinas, deform´ deformandolas a´ ndolas a su vez y elevando la dureza del material.

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Recom Recomend endaci acione oness

8.1.

Rec Recome omendac ndacione ioness (Coro (Coro Eduardo Eduardo)) Al momento de retirar las probetas de la mufla, se deben tomar las correspondientes medidas de seguridad para la manipulacion o´ n dentro de horno, se recomienda ubicarse guantes de cuero que permitan evitar cualquier tipo de quemadura en la piel.

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Una vez retiradas las probetas de la mufla, el proceso de enfriamiento debe realizarse de la manera m´ mas a´ s r´ r apido a´ pido posible, se recomienda no tener mucho tiempo a la probeta sometida al aire ya que en este caso el medio de enfriamiento a utilizar ser a´ agua y aceite. Para que se realice de manera efectiva el tratamiento t ermico e´ rmico en las probetas, estas deben estar sometidas a un movimiento giratorio continuo dentrobrusca de su respectivo mediopara de enfriamiento, donde se recomienda no soltar la probeta de manera en dicho medio evitar datos err´oneos err o´ neos de dureza.

8.2.

Rec Recome omendac ndacione ioness (Navar (Navarro ro Mayra) Mayra) Al realizar la fase de enfriamiento de un tratamiento se debe tener en cuenta que el medio tambi´ bien e´ n va calent´ calentandose, a´ ndose, es por esto, que se recomienda mover la pieza por el fluido mientras se va dando el enfriamiento para que este tambi en e´ n pueda enfriarse. Siempre que se realizan medidas de dureza se recomienda asegurarse de dejar una distancia apropiada de indentaci´ indentacion o´ n a indetacion, o´ n, para as´ as´ı asegurar que los valores medidos no se vean comprometidos por la marca anterior. En el an´ analisis a´ lisis de durezas usualmente se basa en el valor promedio obtenido de todas las durezas medidas en una probeta, por esto se recomienda eliminar el valor m´ mas a´ s alto y el m´ mas a´ s bajo antes de realizar este c´alculo. alculo.

8.3.

Rec Recome omendac ndacione ioness (Pumisa (Pumisacho cho Gis Gissela sela)) Al momento de retirar las probetas del horno, la persona que lo vaya a realizar, debe hacerlo de manera r´ rapida a´ pida y cuidadosa, adem´ ademas a´ s que debe contar con los elementos de protecci on o´ n personal necesarios, ya que el horno se encuentra a altas temperatura. En el periodo de tiempo en el que las probetas se encuentren dentro del horno, evitar abrir este constantemente, ya que este factor puede influir en la micro estructura final obtenida. El tiempo que transcurra entre sacar a las probetas del horno y llevarlas al medio de enfriamiento, debe ser el menor posible, para evitar que  que  este e´ ste sea un actor que intervenga ampliamente en las durezas obtenidas

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Bi Bibl blio iogr grafi afia a

Referencias [1] ASM ,“Metallography ,“Metallography Microstructures”, Microstructures”, Metals Handbook. Handbook. Vol. 9

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[2] UNS-C, UNS-C, Sistem Sistemaa Unific Unificado ado de Numer Numeraci´ aci´on on de la Copper Copper De Devel velopme opment nt Associati Association on (CDA), (CDA), ”Bronce al Aluminio”. Recuperado de: http://www.metalurgic http://www.metalurgicavulcan avulcano.com/uploa o.com/uploads/va— ds/va—953-=953-=sae-68-b-1487717155.pdf 

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Anexo

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