“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
5to LABORATORIO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES II LABORATORIO DE OXIDACIÓN Y CORROSIÓN
CURSO: Ciencia de los materiales II (MC-114) PROFESOR: LUIS JOSE SECCIÓN: C ALUMNOS: Huaman Yupanqui, Hanover Pedro
20121189A
Ramos Domínguez, Álvaro Jesús
20122552B
Coaquira Ordoñez, Luis Bryan
20112686F
De la Cruz Depaz ,Angel Francisco
20122536G
Paredes Rúa ,Ricardo Martin
2014-2
20122538J
OBJETIVO
Observar las reacciones de oxidación y reducción de algunos metales o iones metálicos Conociendo los resultados comprender el análisis de lo que es el poder relativo del agente oxidante y el poder relativo de los iones metálicos como agentes oxidante Analizar la morfología del material después de que se realice el proceso de oxidación en él y compararlo con la morfología del material sin el proceso de oxidación.
FUNDAMENTO
TEÓRICO
La corrosión es un proceso importante donde ocurre las reacciones de
oxidación y reducción y se define como el proceso de deterioro y perdida del material, debido al ataque químico la, corrosión implica cambios químicos como electrónicos. El proceso de corrosión se basa en formación de pilas electroquímicas, en
la superficie metálica mediante los enlaces se ayuda o fuerza a los electrones del metal a salir del mismo, salvando el obstáculo que representa la atracción mediante de cationes y aniones para la continuacion de la corrosión La velocidad y extensión de la corrosión depende de las propiedades del metal y e la naturaleza del medio ambiente. Las condiciones que influyen fundamentalmente en la corrosión son: humedad pH, concentraciones e oxigeno y el Ion metalico, conductividad, ausencia de un inhibidor Si han desarrollado diversos métodos para proteger a los metales de la corrosión, para prevenir la formación de oxido, tales como o
PASIVACION.- consiste en dejar inactiva la superficie de cierto metal
como el hierro, en el cual se formara una capa de igual oxido como el acido nítrico concentrado. la oxidación del hierro disminuye si se realiza una aleación con determinados metales como: cromo y níquel para formar acero inoxidable, la capa de oxido de cromo que se forma protege al hierro de la corrosión. o
PROTECCION CATODICA.- es un proceso en el cual el metal va a ser
protegido de la corrosión y se convierte en el cátodo de una celda electroquímica.
EQUIPOS
E INSTRUMENTOS
UTILIZADOS a. HORNO ELÉCTRICO
b. ELEMENTOS DE SEGURIDAD (GUANTES, PINZA Y CASCO)
c. BALANZA ELECTRONICA
d. VERNIER CALIPER
e. PROBETA DE ACERO Y COBRE
DESCRIPCIÓN
DEL PROCEDIMIENTO
a.- Se obtuvieron muestras del material en estudio. b.- Hacer el desbaste de las muestras con ayuda de las lijas. c.- Llevar las muestras al horno durante tiempos de 30min, 60min y 90min.
d.- Analizar su morfología
DATOS,
CALCULOS Y RESULTADOS
BRONCE
DIAMETRO ALTURA(mm) (mm) PROBETA #01
12,635
PROBETA #02
12,545
PROBETA #03
12,59
PROBETA #04
12,585
MASA INICIAL (gr)
13,105 16,55
18,135
19,915
TIEMPO DE MASA FINAL OXIDACION A 800ºc (gr) (HORAS)
PROBETA #01
136.540
136.289
1
PROBETA #02
174.937
174.228
2
PROBETA #03
189.466
188.505
3
PROBETA #04
207.566
206.200
4
DENSIDAD(gr/mm3) Area(mm2) Espesor(mm) 0,0831
770,9572
0,0039
0,0855
899,4639
0,0092
0,0839
966,2713
0,0119
0,0838
1036,1644
0,0157
0.018 0.016 0.014 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 0
1
2
3
4
5
COBRE
DIAMETRO(mm)
ALTURA (mm)
PROBETA #01
12,69
14,105
PROBETA #02
12,665
20,9
PROBETA #03
12,675
21,65
PROBETA #04
12,46
21,625
MASA MASA INICIAL (gr) FINAL (gr)
PROBETA #01
158.638
156.650
TIEMPO DE OXIDACION A 800ºc (HORAS) 1
PROBETA #02
233.749
228.640
2
PROBETA #03
242.679
235.737
3
PROBETA #04
246.176
238.137
4
DENSIDAD(gr/mm3) Area(mm2) Espesor(mm) 0,0889
815
0,0274
0,085
1083,5341
0,0555
0,0888
1114,4535
0,0701
0,0934
1090,3629
0,0789
0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0
1
2
3
4
5
ACERO DE BAJO CARBONO
DIAMETRO(mm) ALTURA(mm) PROBETA #01
12,52
16,17
PROBETA #02
12,57
18,38
PROBETA #03
12,59
20,595
PROBETA #04
12,565
21,465
TIEMPO DE OXIDACION A 800ºc (HORAS)
MASA MASA INICIAL (gr) FINAL (gr)
PROBETA #01
156.780
156.327
1
PROBETA #02
175.309
173.647
2
PROBETA #03
198.892
196.409
3
PROBETA #04
206.327
203.480
4
DENSIDAD(gr/mm3) AREA(mm2) ESPESOR(mm) 0,0788
882,2334
0,0065
0,0769
974,0164
0,0222
0,0776
1063,5708
0,0301
0,0775
1095,3079
0,0335
0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0
1
2
3
4
5
CUESTIONARIO 1. ¿En qué casos la oxidación presenta un comportamiento de tipo lineal?
Se presenta un comportamiento lineal cuando se dan las condiciones isotérmicas y una presión de oxigeno constante, se da generalmente en los metales alcalinos, alcalinotérreos y tierras raras. El oxígeno puede atravesar la capa de óxido (discontinua), y atacar directamente el metal Este comportamiento lineal es típico de materiales cuya capa de óxido es porosa, o cuya relación P.B. es muy diferente de 1, es decir en materiales en que la velocidad de oxidación no se ve influida por la presencia de la capa de óxido, ya que éste se agrieta o se desprende.
2. El hierro por encima de los 500 ºC presenta un oxido complejo, debido a sus varias valencias. Sabiendo que se forman los óxidos: FeO, Fe2O3 y Fe3O4, indicar esquemáticamente sus ubicaciones en una capa de óxido.
En el hierro la oxidación compleja se da debido a la perdida de los electrones por lo que en el FeO el hierro pierde +2 electrones, en el Fe3O4 es de +8/3 y en el Fe2O3 es de +3,por lo cual las ubicaciones en una capa de óxido es de la siguiente manera:
3. Un cilindro metálico sólido con un diámetro inicial de 12.65 mm, una altura de 18.58 mm y una masa inicial de 20.5798 gramos es introducido en un horno a 850 ºC durante tres horas. Su masa final es de 19.6932 gramos. Determinar el espesor del material perdido por oxidación.
SOLUCION DATOS:
-Hallando el volumen de la masa inicial:
=12.65 mm
* = (=125.6776
=18.58 mm
* = . = (125.6776)(18.58)=2335.0898 |
=20.5798 gr
-Hallando la :
=19.6932 gr
* = =8.813 x
= ¿?
-Ahora: = ¿?
e = -
=
=
=2.234.56
-Se considera: = =2234.56= =17.78 mm e= - =18.58 mm -17.78 mm e=0.8
4. Un depósito abierto de acero que contiene un electrolito corrosivo sufre una pérdida de material de 2 gramos/metro cuadrado por día. Calcule la perdida expresada en mdd. 1 mdd = 1 miligramo/decímetro cuadrado por día. Calcule el sobre espesor de las paredes y fondo de dicho depósito para que dure sin perforarse al menos 10 años. Considerar la densidad del acero 7,87 gr/cm3.
-Calculando la pérdida en mdd.
-Calculando el espesor en 10 años.
e
= =
5. Se quiere utilizar un determinado tipo de acero para la fabricación de tanques que almacenaran un líquido corrosivo. Para ello se expusieron probetas de este acero a la acción de este líquido corrosivo y se observó una pérdida media de 30 miligramos/decímetro cuadrado por día. Determinar si el acero seleccionado es el adecuado. Un material se considera bastante resistente y puede utilizarse si su velocidad de corrosión es menor o igual a 1 mm/año.
Considerando una superficie de 1 m^2
El volumen de esta masa será
Entonces es bastante resistente por lo tanto se puede utilizar
CONCLUSIONES
Y
RECOMENDACIONES
Para que se realice la corrosión necesariamente deben existir las condiciones necesarias: -Una ambiente húmedo acido o básico. -Elementos oxidantes y reductores que actúen como cátodo y ánodo -Cierta concentración de sales o elementos inertes que actúen como puente salino.
Existe técnicas como la pasivación, para utilizar la oxidación en contra de ella misma.
La corrosión es un desgaste del material, es significa que cubre un costo en el presupuesto que se realice para el mantenimiento del material. Por eso debe minimizarse la oxidación, para ello se tienen muchas técnicas anticorrosivas.
Las cantidades de óxido formado por la corrosión son medibles, para poder estudiarlas y hacer un análisis sobre ello.
En el caso de los aceros, al oxidarse se forma más de una capa de óxido de la misma manera en los demás metales también forman capas múltiples.
El espesor de la capa de óxido aumenta con el tiempo. En el caso de la velocidad de corrosión existen dos tipos: constante y la decreciente. Al principio es constante por que el material esta sin protección de ninguna capa de óxido.
BIBLIOGRAFÍA
APUNTES DE LA CLASE DE LABORATORIO
SMITH WILLIAM. “Fundamentos de ciencia e Ingeniería de Materiales”.
Ed. Mc. Graw- Hill.Edición 2003.
AvnerSydney “Introducción a la Metalografía Física.
Edit. Mc, Graw Hill 1985. México
http://ginersg.org/TECNOLOGIA/T.Industrial%20II/Oxidaci%C3%B3n%20 y%20corrosi%C3%B3n.pdf
http://depa.pquim.unam.mx/labcorr/libro/OXIDACIONALTATEMPERATURA.
