Ciencia e ingeniería de Materiales
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA Guía de Prácticas del Curso: CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES.
PRACTICA Nº2 ENSAYO DE CHISPA
OBJETIVOS Al culminar la presente práctica práctica el alumno estará capacitado para: para:
Identificar mediante el ensayo de la chispa, de modo modo simple y aproximado, el tipo de acero que se ensaya Usar de modo seguro seguro y adecuadamente las maquinas y el equipo necesarios.
RECURSOS
Ciencia e ingeniería de Materiales Al someter la pieza de acero al contacto con la piedra esmeril, se producen chispas que por las características de su forma y color permiten conocer de una forma aproximada su composición química. Con este ensayo se determina si el contenido de carbono en la pieza es o no considerable. Con esto, se puede clasificar la pieza como perteneciente a un grupo determinado de aceros. El ensayo se hace con más precisión si se obscurece el local y se esmerila conjuntamente con la pieza una barra de composición conocida.
2. RECONOCIMIENTO DEL ACERO En el caso de acero dulce, las chispas que se despiden son de color amarillo oro, en forma de líneas y gotas alargadas. Presenta poca chispa.
En el caso del acero duro, las chispas son de color amarillo claro muy luminosos, las chispas son abundantes y en forma de estrellitas
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4. CUADRO DE IDENTIFICACION DE LOS ACEROS SEGUN LA CHISPA FORMAS DE LOS RAYOS LUMINOSO S A
B
C D
CHISPAS
ESPINILLAS INCANDECENT ES DE CARBONO
COLOR
MATERIA L
Largas y Muy poco rectas con brillo intenso. Largas y Algunos pequeños rectas con brillo intenso. Largas con Bastantes. ramificacione s. Cortas con Abundantes y
Amarillo paja.
Hierro de forja.
Amarillo paja.
Hierro fundido.
Blanco.
Acero de herramienta s. Acero con
Blanco
Ciencia e ingeniería de Materiales movimiento.
5. Observar cuidadosamente los tipos de chispa; principalmente su forma y color. 6. Tomar datos de cada muestra. 7. Comparar con chart de chispas y determinar el tipo de material.
EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Determinar el tipo de material a través del ensayo de la chispa en los distintos materiales de prueba.
Ciencia e ingeniería de Materiales e) Ninguna de las anteriores. 2. ¿Qué características debemos observar en la chispa? a) Color, longitud, amplitud, cantidad y tipo de explosiones. b) Color, longitud, amplitud, cantidad explosiones. c) Color, longitud, amplitud, tipo de explosiones. d) Color, longitud, cantidad y tipo de explosiones. e) Ninguna de las anteriores. 3. Normalmente en un acero un alto contenido de carbono se puede identificar en la chispa cuando: a) La chispa es alargada. b) La chispa es corta. c) La chispa tiene pocas explosiones. d) La chispa tiene muchas explosiones. e) No es determinable. 4. ¿Qué consideraciones de seguridad se necesita tomar en cuenta para el ensayo de la chispa? 5. ¿Qué factores influyen en la determinación del tipo de chispa?
GLOSARIO
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FORMA DE LAS CHISPAS Ramillete con espinas, y puntas de lanza color rojo
IM GENES DE CHISPAS
TIPO DE ACERO Acero templado y revenido
AISI-Standard 4140
Composición en % 0,42 C 1,1 Cr 0,2 Mo
Líneas continuas, algunas espinas, formado por estallidos de Carbono
Acero endurecido
Líneas continuas, más espinas se formaron por estallidos de Carbono
Acero al carbono para herramientas
1045
0,45 C 0,3 Si 0,7 Mn
Muchos estallidos de Carbono que empiezan al pie del haz, muchos ramos
Acero al carbono para herramientas
W1
1,05 C 0,2 Si 0,2 Mn
Antes de los estallidos de Carbono se incrementa la luz en el flujo primario. Muchos ramos pequeños
Acero aleado con Mn-Si
S4
0,60 C 1,0 Si 1,1 Mn 0,3 Cr
Flujo de líneas amarilla, aclarando en el centro, formando espinas en los extremos
Acero para herramientas aleado Mn
02
0,90 C 2,0 Mn 0,4 Cr 0,1 V
Pocos estallidos finos de Carbono seguidos por club liso luminoso
Acero para herramientas aleado W
S1
Un flujo delgado y lineal, el cuadro de la chispa vivo, líneas discontinuas en las cabezas
Acero para herramientas aleado Cr-W
O1
0,60 C 0,6 Si 1,1 Cr 0,2 V 2,0 W 1,05 C 1,0 Mn 1,0 Cr 1,2 W
UCSM
0,21 C 1,3 Mn 1,2 Cr
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Haz corto Templado: con pocos Endurecido: con muchos ramos luminosos
Acero para herramientas aleado con Cr carbono alto, ledeburita alta
D2
1,55 C 12,0 Cr 0,7 Mo 1,0 V
El flujo de líneas continuas, alguno los estallidos de carbono, línea coloreada de naranja en la cabeza
Acero para trabajo en caliente, alta aleación
H13
El flujo de líneas rojo oscuro con brillo en la punta de la lanza, pocas espinas
Acero de alta velocidad
M2
Líneas del flujo rojas, punteadas oscuras con brillos en las cabezas de la línea
Acero de alta velocidad
T42
Haz corto con espina como los estallidos de carbono
Acero inoxidable
420
0,40 C 1,0 Si 5,3 Cr 1,4 Mo 1,0 V 0,90 C 4,1 Cr 5,0 Mo 1,9 V 6,4 W 1.23 C 4,1 Cr 3,8 Mo 3,3 V 10,0 W 10,5 Co 0,40 C 13,0 Cr
Flujo continuo, línea sin los estallidos de carbono
Acero inoxidable
304
UCSM
<0,07 C 18,5 Cr 9,0 Ni
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Anexo 2.ELEMENTOS DE ALEACION EN LOS ACEROS Aluminio - Al : EL Aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. El Aluminio también reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros. Azufre - S : El Azufre se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difícil es de soldar pueden causar porosidad en las soldaduras. Carbono - C : El Carbón - Carbono es el elemento de aleación mas efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría mas rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero. Boro - B : El Boro logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero esta totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto marcado en el endurecimiento del acero, ya que ta mbién se combina con el carbono para formar los carburos que dan al a cero características de revestimiento duro. Cobalto - Co : El Cobalto es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la capacidad de endurecimiento. Cromo - Cr : El Cromo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento. Asi mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión. El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y debido a su capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc. Fósforo - P : Fósforo se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el Azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos t ipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.
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Manganeso - Mn : El Manganeso es uno de los elementos fundamentales e indispensables, esta presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de austenita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento. Molibdeno - Mo : El Molibdeno también es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la profundidad de endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. El Molibdeno es el elemento mas efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por templado. Los aceros inoxidables austeíticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión. Nitrógeno - N : El Nitrógeno puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la f ormación de austenita. Níquel Ni : Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la resistencia a la corrosión. El Níquel ofrece propiedades únicas para soldar Fundición. Plomo - Pb : El Plomo es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se añade plomo a muchos t ipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad. Titanio - Ti : Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras. Tungsteno - W : El Tungsteno se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura. Vanadio - V : El Vanadio facilita la formación de grano pequeño y reduce la perdida de resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de endurecimiento.
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