INGENIERIA EN MATERIALES
TRATAMIENTO TÉRMICO PARA LATON 7030
TRABAJO
EQUIPO:
JUAREZ DELGADO JUAN PABLO LOPEZ MARTINEZ LILIANA SARAI
03-NOV-2006
LATON 7030 Composición química :
Resistencia a la tensión (Ts) 71,3 KSI Elongación (YS) 62,5 KSI E 18,7% HRB 79,0
Cobre 69,92% Fierro 0,013% Plomo 0,001% Zinc el resto
Latones
Los latones son aleaciones de cobre con zinc, sin embargo algunas veces se añaden otros elementos para hacer que la aleación posea unas u otras propiedades. El zinc con el cobre forma una serie de fases en forma de soluciones sólidas y compuestos electrónicos. Latón, aleación de cobre y cinc. El latón es más duro que el cobre, es dúctil y puede forjarse en planchas finas. Antiguamente se llamaba latón a cualquier aleación de cobre, en especial la realizada con estaño. Es posible que el latón de los tiempos antiguos estuviera hecho con cobre y estaño. La aleación actual comenzó a usarse hacia el siglo XVI. Su maleabilidad varía según la composición y la temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades mínimas. Algunos tipos de latón son maleables únicamente en frío, otros sólo en caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de esta aleación se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión. Para obtener latón, se mezcla el cinc con el cobre en crisoles o en un horno de reverbero o de cubilote. Los lingotes se laminan en frío. Las barras o planchas pueden laminarse en varillas o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambre. Existen varios tipos de latones como son los latones α, los latones β y los latones α+β.
Una parte del diagrama de equilibrio del sistema Cu-Zn muestra que en los límites con concentración de Zn igual a 32% a 905°C y 39% de Zn, para un enfriamiento completo, se forma la solución sólida de zinc en cobre (fase α con retículo cúbico de caras centradas). A 905°C, en los límites con concentración del 32 al 39% de Zn, se verifica una transformación peritéctica y se forma la fase ß, que representa la solución sólida a base del compuesto electrónico Cu-Zn de red cristalina cúbica centrada. La fase ß cristaliza también directamente a partir de la aleación líquida en los límites del 39 al 55% de Zn. En la práctica se aplican latones de dos tipos: los latones α monofásicos con 39% de Zn y latones α + ß bifásicos con un contenido de 39 a 45% de Zn. El latón α monofásico posee una alta tenacidad y una buena maquinabilidad en frío. Bajo el nombre "Latón" se comprenden todas las aleaciones de un color amarillo de Cobre y Zinc. Las diferentes aleaciones que existen en el mercado se emplean según el uso que se le dé. Las aleaciones de un color rojizo o parecido al oro que contienen más de 65% de cobre se denominan "TUMBAGA", y las aleaciones que contienen además de cobre y zinc, por ejemplo, plomo, manganeso, etc., se denominan "LATON ESPECIAL". En los latones las propiedades mecánicas en estado precristalizado resulta notablemente Influenciadas por el tamaño del grano lo que entraña a veces confusiones con los estados que tiene una actitud parcial. De las adiciones que afinas el grano se dice así mismo, que aumenta la temperatura de recritalizacion. Los latones de cobre cinc están compuestos por una serie de aleaciones de cobre con adiciones de cinc entre el 5 y el 40% el cobre forma soluciones sólidas de sustitución con cinc asta aproximadamente un 35%, como se indica en la región de la fase totalmente alfa del diagrama de fases Cu-Zn. PROPIEDADES MECANICAS DE LATON 70-30
Aleación composición
Resistencia Condición A tracción Kg/mm2
Limite elástico Kg/mm2
Alargamiento Dureza %
Aleación hechurada monofásica
C 71500 70 Cu, 30 Zn
Recocida
30.9
14.1
40
37 RB
DIAGRAMA DE FASES DEL LATON 70-30
EL diagrama de fases del latón está formado por un agregado cristalino de dos o más metales. La estructura queda conformada por diferentes microconstituyentes o fases como son: -Cristales simples o de componentes puros, cristalizados separadamente donde cada cristal contiene un solo componente. En este caso la aleación llamada eutéctica es una mezcla íntima de cristales formada cada uno de ellos de un solo componente puro. Estas aleaciones son de poca aplicación práctica debido a sus bajas propiedades mecánicas. Por su baja temperatura de fusión, se emplean casi exclusivamente para los latones. El ejemplo típico lo constituye la aleación plomo estaño empleada en la soldadura de láminas de cinc, cobre y latón. -Cristales de elementos compuestos. Estos cristales están formados por compuestos químicos de los componentes donde no es posible distinguir separadamente los componentes originales como en el carburo de hierro que le aporta dureza a los aceros que lo contienen. -Cristales de solución sólida. Llamada así por semejanza con las soluciones líquidas. Están formados por una solución sólida de los componentes puros o por uno de ellos y un compuesto químico de ambos. Se forman debido a la solubilidad de los componentes en el estado sólido. Cuando los cristales de solución sólida se forman con enfriamiento muy lento, tienen estructuras muy homogéneas y de buenas propiedades mecánicas para emplearlos en la construcción de partes de máquinas. Las propiedades de las aleaciones dependen de su composición y del tamaño, forma y distribución de sus fases o microconstituyentes. La adición de un componente aunque sea en muy pequeñas proporciones, incluso menos de 1% pueden modificar intensamente las propiedades de dicha aleación. El recocido de regeneración para eliminar los efectos del endurecimiento causados por el trabajo en frío, que resulta del incremento en el número de dislocaciones, el cual se llama endurecimiento por deformación o endurecimiento por trabajo en frío. La mejor combinación de resistencia y ductilidad en el latón 70 Cu-30Zn. Las tres etapas del recocido de regeneración. Recuperación: es
un tratamiento térmico de baja temperatura diseñado para reducir los esfuerzos residuales. La microestructuras contiene granos deformados que contienen a su vez un gran número de dislocaciones en forma de red. Cuando calentamos al metal a temperaturas levemente elevadas las dislocaciones se mueven y se desarreglan, mientras que los esfuerzos residuales se reducen y finalmente se eliminan.
recristalización: ocurre
por la nucleación y el crecimiento de nuevos granos que contienen pocas dislocaciones. Cuando el metal es calentado por encima de la temperatura de recristalización aproximadamente 0.4 veces la temperatura absoluta de fusión del metal, la recuperación rápida elimina los efectos residuales y produce la estructura de dislocaciones poligonizadas. a temperaturas de recocido aun mayores, tanto la recuperación como la recristalización ocurren rápidamente, producido la estructura recristalizada de grano fino. Sin embargo, la energía asociada con la excesiva área del borde del grano, sumada a la energía de las dislocaciones atrapada en los bordes, hace a la estructura fina inestable a temperaturas altas. Para reducir esta energía los granos empiezan a crecer y ciertos granos eliminan a los más pequeños. Este fenómeno se llama crecimiento de grano. Crecimiento de grano:
DIAGRAMA DE FASES DEL LATON 70-30
Latones α (Zn= 5 a 35%). La fase α se deforma fácilmente en frío y en caliente.
Se ha visto que el zinc aumenta un poco la resistencia a la tracción del cobre en estado recocido y un poco mas en estado de acritud. Por consiguiente, al ser el precio del cinc inferior
al del cobre, se pueden obtener con la fase α una gama de de aleaciones que se prestan a la deformación en frío tan bien como el cobre y proporcionan, económicamente, objetos dotados de una resistencia mecánica y una resistencia ala corrosión generalmente satisfactorias. Cuando se da acritud a los latones α, son sometidos a tensiones mecánicas externas tienen lugar en ellos una rotura ínter cristalina a temperatura ordinaria denominada corrosión bajo tensiones. La microestrutura de los latones de la fase alfa monofasicos cosas de una solución sólido alfa las aleaciones de cobre estaño que se denomina con propiedad bronces de estaño pero que también a veces se conocen como bronces de fósforo, se producen por aleación de alrededor de un 1-10% estaño con cobre para formar aleaciones reforzadas por solución sólida. Tamaño de grano
El tamaño de grano de recristalizacion viene definido sobre todo por la temperatura y el tiempo de calentamiento durante el recocido. Para conformaciones pequeñas conviene un tamaño de grano de 15µ aproximadamente, obtenido con un recocido de ½ hora entre 400 y 500°C. Para embuticiones medias un tamaño de grano de 25 µ aproximadamente con un recocido de ½ hora entre 500 y 500 °C. Para trabajos mas difíciles un ta maño de grano de 50 µ aproximadamente con un recocido de ½ hora entre 600 y 700 °C. Para las embuticiones mas difíciles y chapas gruesas, un tamaño de grano de 100 µ aproximadamente con un recocido de ½ hora entre 700 y 750 °C. La importancia de la acritud que tienen el material, el tiempo y la temperatura intervienen evidentemente para definir el tamaño de grano de recristalización. Las adiciones que se pueden introducir, así como las impurezas involuntarias, tienen una acción específica sobre los latones α: Aluminio: aumenta la resistencia mecánica de la solución sólida α, al mismo tiempo que la resistencia a la abrasión en aguas de circulación rápida y que contienen impurezas sólidas. Hierro: pequeñas adiciones de este elemento elevan la temperatura de ablandamiento y de recocido y estabilizan un tamaño de grano pequeño de recristalización.
Níquel: afina igualmente el grano. Interviene en la composición de los latones especiales de alta resistencia. Fósforo: proporciona un considerable aumento de la duración de vida y del alargamiento, disminuye la tendencia ala corrosión bajo tensiones y amplia el dominio de temperaturas de deformación en caliente sin fragilidad excesiva. Magnesio: el magnesio aumenta también la resistencia de las juntas de los granos, pero incrementa simultáneamente la resistencia a la fluencia viscosa. Silicio: se añade como desoxidante, junto con el manganeso, en las varillas de metal de aportación para soldadura fuerte. Estaño: es usado para el latón naval es muy compacto y dúctil.
REPORTE DE TRATAMIENTO TERMICO NORMALIZADO PARA EL LATON 7030
PROCEDIMIENTO :
Cortar 4 probetas de aproximadamente 0.5cm de ancho con un diámetro de ½’’ para realizar las mediciones adecuadas. Tomar dos probetas para cada medición y tratamiento, dejando una de las mismas como testigo. Realizar las mediciones de condiciones iniciales y hacer el tratamiento de normalizado. Realizar todas las etapas requeridas para los tratamientos como medición de dureza, pulido, ataque a la pieza con reactivo especificado, toma de micrografía. Realizar una tabla de resultados especificando las etapas necesarias de los tratamientos. Concluir con las observaciones del tratamiento(os) y dar un punto de vista acerca de los mismos y sus posibles mejoras o desventajas.
OBJETIVO :
Mejorar las propiedades de tenacidad, resistencia, dureza y ductibilidad para el latón 7030. Poder interpretar la practica con la mayor precisión.
REACTIVOS DE ATAQUE :
17% Ácido Fosfórico 17% Ácido Acético 66% Ácido Nítrico
CONDICIONES INICIALES
FOTO
NORMALIZADO
TABLA DE RESULTADOS
PROBETA
CONDICIONES INICIALES
DUREZA HRB
78 HRB
TAMAÑO DE GRANO 2
TEMPERATURA Y TIEMPO DE PERMANENCIA
NORMALIZADO
66 HRB
4
460 ° DURANTE 45 min.
CONCLUSION Y OBSERVACIONES
Al realizar el tratamiento de normalizado se espera aumentar la dureza y resistencia a la tensión y por tanto mejorar su ductibilidad ; pero nuestro latón no respondió a esos parámetros, es decir, aumento su tamaño de grano y por tanto su dureza disminuyo y estas condiciones dan un sistema microestructural inestable a nuestro material. Si hubiésemos aplicado un tratamiento de recocido también tendríamos una menor dureza; pero de acuerdo a la etapa de recristalización de este tratamiento, el tamaño de grano sería mas fino y obtendríamos un sistema microestructural estable. Todo lo anterior se da de acuerdo a las diferentes condiciones de cada tratamiento térmico
