Guias de Prácticas Ciencia de Materiales II.2

I

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE METALOGRAFÌA, DESGASTE Y FALLA

Guía de Prácticas Ciencia de materiales II Laboratorio de Ciencia de Materiales II

Ciencia de Materiales II Periodo 2017-A

Ing. Carlos Díaz Jefe del Laboratorio [email protected] Jefe de Laboratorio

[email protected]

Guía de Prácticas

Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería Mecánica Laboratorio de Metalografía Desgaste y Falla 022976300 / 3010 Planta Baja del Ex ICB-Ed. 14 Varios Autores Cuarta edición 2017

Ing. Carlos Díaz Jefe del Laboratorio [email protected] Jefe de Laboratorio

[email protected]

Guía de Prácticas

Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería Mecánica Laboratorio de Metalografía Desgaste y Falla 022976300 / 3010 Planta Baja del Ex ICB-Ed. 14 Varios Autores Cuarta edición 2017

PRESENTACIÓN PRESENTACIÓN DEL L ABORATORIO DE METALOGRAFÍA METAL OGRAFÍA DESGASTE Y FALLA FAL LA ............ ............ 4 SERVICIOS PRESTADOS PRESTA DOS ........................................................................................................... 4 TIPOS DE ENSAYOS QUE SE REAL IZAN ................................................................................. ................................................................................. 5 EQUIPOS PRINCIPALES: PRINCIPAL ES: ................................................................... ............................................................................................................ ......................................... 6 LINEAMIENTOS Y NORMAS DE SEGURIDAD DEL LABORATORIO .................................... 11 PRÁCTICA Nº 1 .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 16 TEMA: ANÁLISIS METALOGRÁFICO EN ALEACIONES FERROSAS .................................. 16 PRÁCTICA Nº 2 .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 20 TEMA: ENSAYO CHARPY. .............................................................. ........................................................................................................ .......................................... 20 PRÁCTICA Nº 3 ........................................................ ......................................................................................................................... ................................................................. 25 TEMA: ENSAYO JOMINY (TEMPLABILIDAD DE LOS ACEROS). ......................................... 25 PRÁCTICA Nº 4 .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 31 TEMA: TRATAMIENTO TÉRMICO DEL BRONCE AL ALUMINIO. ......................................... 31 PRÁCTICA Nº 5 .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 39 TEMA: MATERIALES COMPUESTOS: POLÍMEROS REFORZADOS CON FIBRAS. ........... 39 PRÁCTICA Nº 6 .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 45 TEMA: TEMPLADO TEMPL ADO DE VIDRIO. ............................................................................................... 45

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REVI EVISI N N˚04

DATOS GENERALES DEL LABORATORIO

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ÚLTIMA REVISIÓN 16/01/2017

PRESENTACIÓN PRESENTACIÓN DEL DEL L ABORATORIO DE METALOGRAFÍA DESGASTE Y FALL A El laboratorio de Metalografía, Desgaste y Falla es un laboratorio de carácter docente donde se realizan actividades de investigación y desarrollo en áreas relacionadas con la ciencia e ingeniería de materiales metálicos. Adicionalmente este laboratorio apoya a la formación de estudiantes a nivel de pre grado y pos grado perteneciente a la Facultad de Ingeniería Mecánica y estudiantes de otras facultades y universidades. La misión del laboratorio consiste en efectuar y promover actividades de investigación, formación, capacitación y prestación de servicios profesionales científico - teórico- práctico de excelencia, en temas referentes a desgaste, falla, corrosión, composición química de elementos mecánicos y entre otros servicios relacionados al campo de materiales metálico; en base a la experiencia adquirida en trabajos para la industria realizados en el laboratorio. La visión del laboratorio, se orienta a contribuir a la comunidad politécnica y en especial a los estudiantes de pre grado de los diferentes semestres perecientes a la facultad de Ingeniería Mecánica en el desarrollo profesional con conocimientos relacionados a los temas de Metalografía, Desgaste y Falla de los diferentes elementos mecánicos. Además seguir cumpliendo y mejorando las exigencias de la industria Nacional e Internacional mediante la emisión de resultados confiables y garantizados en las actividades realizadas y consolidarse como referente nacional en la investigación básica y aplicada en materiales metálicos. SERVICIOS PRESTADOS El laboratorio presta servicios científico- técnicos de excelencia relacionados con el análisis, caracterización y evaluación de materiales metálicos. Entre los servicios ser vicios que ofrece el laboratorio se puede mencionar: 

  

Análisis de Falla de elementos metálicos Medición de Espesor de Galvanizado Análisis de Corrosión Calificación de Soldadura



  

Caracterización de Material de elementos metálicos Análisis metalográfico Mapeo de Durezas Adherencia de Pintura

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TIPOS DE ENSAYOS QUE SE REALIZAN

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REVISI N N˚04 ÚLTIMA REVISIÓN 16/01/2017

EQUIPOS PRINCIPALES: 1. Microscop io Metalográfico Invertido GX41 y MEJI

1.1.1 Propósito del Equipo El microscopio metalográfico invertido GX41, es un equipo portátil diseñado específicamente para la evaluación rápida y confiable de muestras metalográficas. El equipo permite evaluar las propiedades metalúrgicas de las probetas y compararlas con las especificaciones de fabricación. 1.1.2 Principios de Operación 1. Encender el microscopio desde el botón I/O el cual se encuentra ubicado en la parte inferior izquierda. 2. Encender la computadora y abrir el programa Stream Essentials. 3. Colocar la probeta metalográfica sobre el porta-objetos. 4. Seleccionar el lente con el aumento al cual se desea observar: 50X (rojo), 100X (amarillo), 500X (azul), 1000X (blanco).

5.

Enfocar la muestra girando la perilla frontal grande, acercando o girando el objetivo.

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6. Ajustar la intensidad de la luz girando la perilla pequeña del lado izquierdo.

7. Retirar la muestra, y bajar la intensidad de la luz 2. Desbastadora

1.1.3 Propósito del Equipo La desbastadora es un equipo cuya finalidad es rebajar o eliminar porciones grandes de material mediante una lija de grano muy grueso. Esto es ya que se debe desbastar la pieza o probeta hasta un tamaño manejable, con sus caras paralelas y eliminando las aristas vivas para facilitar el trabajo de pulido grueso y fino.

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1.1.4 Principios de Operación La desbastadora funciona mediante un disco rotativo accionado por un motor. Sobre el disco de bronce se coloca la lija que se desea utilizar. Para que pueda funcionar el motor debe existir una conexión eléctrica a 110 V. Adicionalmente es importante que exista un enfriamiento con agua, por lo que una conexión flexible alimentada con agua de la red existe a la entrada, y un desagüe para su desalojo. 3. Pulido ras de Paño

1.1.5 Propósito del Equipo Las pulidoras es un equipo cuya finalidad es dar un acabado en el orden de los micrómetros las probetas, de tal manera que revelen su microestructura al observarlas en un microscopio. Para esto se requiere abrasivo pequeño de tipo alúmina y un paño. Este es el segundo y último paso de pulido para revelar la microestructura. 1.1.6 Principios de Operación La desbastadora funciona mediante un disco rotativo accionado por un motor. Sobre el disco de bronce se coloca un paño de franela sujeto con un anillo. Para que pueda funcionar el motor debe existir una conexión eléctrica a 110 V. Adicionalmente es importante que exista un enfriamiento con agua, por lo que una conexión flexible alimentada con agua de la red existe a la entrada, y un desagüe para su desalojo.

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4. Pulidoras de Lijas

1.1.7 Propósito del Equipo Las pulidoras gruesas utilizan lijas de grano medio y de grano fino para dar un acabado con rugosidades pequeñas. Esto es porque se debe pulir la pieza o probeta hasta un acabado lo menor posible en lo permitido por abrasivos de este tipo. Su finalidad última es observar su microestructura en el microscopio, pero consiste de dos pasos y este es el primero. 1.1.8 Principios de Operación Son de uso manual, y su función es sujetar solamente por fricción las lijas. Adicionalmente existe una entrada de agua la cual se encuentra en la parte superior (pendiente de aproximadamente 10°), y es de manera equidistante. La función del agua es enfriar al material y limpiar la superficie de las virutas. 5. Micro-durómetro 1. Panel frontal 2. Perilla para la elevación de la mesa 3. Columna de sujeción 4. Mesa X-Y 5. Lentes objetivos (10x-40x) 6. Indentador Vickers/Knoob 7. Perilla de medición derecha 8. Perilla de medición izquierda 9. Botón para realizar medición 10. Ocular 10x 11. Agujero para instalación de cámara

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1.1.9 Propósito del Equipo El micro- durómetro “DUROLINE-M” permite la micro indentación y medición de du reza de varios materiales de uso ingenieril. La dureza se mide en escala Vickers y Knoop. 1.1.10Principios de Operación El equipo realiza una micro-indentación sobre una muestra a partir de la cual se obtiene un valor de dureza. El valor de dureza registrado se encuentra relacionado con la carga de prueba aplicada sobre la muestra y la geometría de la indentación dejada sobre el material.

6. Cámara de corro sión salina

1.1.11Propósito del Equipo La cámara de corrosión salina permite la evaluación de la resistencia a la corrosión de recubrimientos y materiales. 1.1.12Principios de Operación El ensayo se realiza en base a normas internacionales en las cuales se especifica la posición en la que se deben colocar las muestras y el ciclo que deberán soportar. Dentro de la cámara se crea un ambiente extremadamente corrosivo mediante la atomización o evaporación de agua salina. Una vez finalizado el ciclo de prueba los resultados se evalúan de acuerdo a normas o a requerimientos del cliente.

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LINEAMIENTOS Y NORMAS DE SEGURIDAD DEL L ABORATORIO LINEAMIENTOS DEL LABORATORIO 1. Ingresar puntualmente al laboratorio. Pasado los 10 minutos del inicio de la clase NO se le permitirá ingresar al estudiante y el informe será entregado en la oficina. 2. Las personas que no realizaron la práctica en el horario respectivo deberán hacer solicitud dirigida al Jefe de Laboratorio, conjuntamente con la justificación del Departamento de Bienestar Estudiantil. En caso de no presentar esa justificación el estudiante será sancionado con el 50% de la calificación de la práctica (la solicitud será entregado al coordinador respectivo de cada grupo). 3. La fecha máxima para la recuperación de la práctica atrasada será de 7 días, después de la fecha en la que se debía realizar la práctica. 4. La recepción de los informes será 8 días después de haber realizado la práctica en el mismo horario del laboratorio, caso contrario posterior a la fecha tendrá una sanción de un punto menos, por cada día de retraso (cuenta sábado y domingo). 5. Evaluación de la práctica: Preparatorio

2 pts.

Coloquio

3 pts.

Informe escrito

5 pts. 6. Llevar el equipamiento necesario y obligatorio, para la realización de las prácticas caso contrario el estudiante será retirado de la práctica (obligatorio: mandil u overol y guantes). 7. Mantener un buen comportamiento durante el desarrollo de la práctica, estudiante será retirado del laboratorio por mal comportamiento y tendrá cero en la práctica. 8. Cuidar los bienes del laboratorio: 

En el caso de pérdida de una herramienta, el estudiante deberá pagar una de igual o mayor valor.



En el caso de daño, el grupo o los grupos, que se encuentre realizando la práctica deberán correr con los gastos de los arreglos respectivos.

9. Mantener celular APAGADO o en silencio durante el desarrollo de las prácticas. 10. Todo aquel informe copiado idéntico y/o parcialmente será sancionado con cero (para los todos los estudiantes que se encuentren involucrados). 11. Terminada la práctica dejar todo en orden (mesa, banco, etc.) y salir en orden del laboratorio.

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NORMAS GENERALES DE SEGURIDAD PARA EL LAB ORATORIO PROTOCOLO DE ALARMA Y COMUNICACIONES PARA EMERGENCIAS Detección de la Emergencia. El personal encargado del laboratorio debe verificar el grado de emergencia y encender la alarma (proceso de ubicación de alarma). Las únicas personas autorizadas para activar la alarma son las personas que laboran en el lugar. Conocida la Emergencia, el personal autorizado, emitirá la señal de ALERTA. ALERTA:

Pulsador (actualmente se utiliza la viva voz)

Duración:

30 segundos

Grados de emergencia y determinación de actuación En el momento de la contingencia se pueden presentar 3 grados de emergencia, de acuerdo a los cuales se debe actuar: Grado I. Emergencia en Fase Inicial o Conato: Dar aviso al encargado o máxima autoridad y poner en ejecución las actividades del plan de autoprotección, y evacuar al personal que se encuentre en el área afectada. Grado II. Emergencia Sectorial o Parcial: Dar aviso al encargado o máxima autoridad, quien decidirá si se debe activar la alarma, poner en ejecución el Plan de autoprotección, evacuar el piso afectado y llamar a las Entidades de Apoyo. Grado III. Emergencia General: Dar aviso al encargado o máxima autoridad, activar la alarma, poner en ejecución el plan de autoprotección y evacuar a todo el personal que se encuentra en el Empresa, llamar a las entidades de apoyo. Otros medios de comunicación En el laboratorio se cuenta con el personal el cual posee celulares y en el caso de recibir la señal de alarma llamaran de inmediato a los grupos u organismos de emergencia. PROTOCOLOS DE INTERVENCIÓN ANTE EMERGENCIAS Coordinación interinstitucional

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Instituci ones u Organizaciones de ayuda en caso de activación d e Emergencias NOMBRE/ENTIDAD

N ° TELEFÓNICO

NOMBRE/ENTIDAD

N ° TELEFÓNICO

Bomberos

102

Hospital Eugenio Espejo

2230-212 / 2507-907

Policía Nacional

101

Hospital Vozandes

Cruz Roja

131

Hospital Pablo Arturo Suárez

2262-142 2598-101

Procedimientos de actuación durante la emergencia 

EN EL CASO DE UNA EMERGENCIA DE INCENDIO

Suspender cualquier actividad que se encuentre realizando, desconectar y si es posible eliminar la corriente eléctrica en el lugar donde ocurra la emergencia, alejar del lugar de la emergencia elementos peligrosos. No tomar decisiones precipitadas. La persona que descubre el fuego, debe ponerse a salvo, y lo que debe hacer en primer lugar es avisar. Cuando se avisa se debe decir quién llama, a qué ha ocurrido y dónde ha ocurrido el incidente. A continuación, si está capacitada para actuar y no pone en peligro su integridad física, puede hacer frente al incendio con los medios de extinción más adecuados. 

ELECTROCUCIÓN

Desconectar la alimentación eléctrica del aparato causante del accidente, no suministrar alimentos, ni bebidas al accidentado. 

LLAMA EN LA BOCA DE UNA BOTELLA

Cerrar el grifo (si es posible) de inmediato (antes de apagar la llama), si no es posible cerrar el grifo de inmediato y se prevé que se podrá cerrar una vez apagada la llama, se utilizará extintor de polvo para extinguir el fuego y enfriar el grifo para poder cerrarlo. Si no puede cerrar el grifo, habrá que evaluar, según la situación si es preferible apagar la llama (y dejar que vaya saliendo gas) o bien dejar que el gas se vaya quemando (alejar de la llama cualquier material que pueda incendiarse). Activar el plan de emergencia. VERTIDOS/DERRAMES DE LÍQUIDOS O SÓLIDOS En general, en caso de vertido o derrame: Actuar rápidamente, evitar la evaporación del 

producto, utilizar equipo de protección individual adecuado. 

FUGAS DE GASES 

Fugas de gases asfixiantes, corrosivos, irritantes o tóxicos: Evacuación inmediata del laboratorio

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


Fugas de gases inflamables eliminar inmediatamente cualquier foco de ignición y cortar (mediante un interruptor externo), la energía eléctrica del laboratorio, ventilar bien el laboratorio.

MANEJO DE SUSTANCIAS QUÍMICAS Evitar realizar las operaciones con ácidos y elementos químicos peligrosos, al igual que en el 

caso de incendio, lo más importante es protegerse a uno mismo, a continuación se ha de avisar y si es posible se puede intervenir. Nunca trate de administrar líquidos, ni de provocar el vómito a un paciente inconsciente. Medidas a tomar ante: 

Inhalación: Respirar aire fresco, en caso necesario, aplicar respiración asistida (para algunos productos, como el ácido cianhídrico, el socorrista deberá auto protegerse). En caso necesario, aplicar oxígeno.



Salpicaduras en ojos/piel: Lavarse con agua durante 15 minutos, usar ducha de seguridad/lavaojos de emergencia, quitarse la ropa y objetos salpicados, no neutralizar, acudir al médico de inmediato y mostrarle la etiqueta y/o la ficha de datos de seguridad del producto.



Quemaduras térmicas: Lavar abundantemente con agua fría para enfriar la zona quemada, no quitar la ropa pegada a la piel, tapar la parte quemada con ropa limpia, acudir al médico de inmediato, no aplicar pomadas, ni grasa, ni desinfectantes, no dar bebidas ni alimentos, no dejar solo al accidentado.



Intoxicación digestiva: Acudir al médico de inmediato y mostrarle la etiqueta/ficha de datos de seguridad, no provocar el vómito ni dar de beber nada si el accidentado presenta convulsiones o está inconsciente, no provocar el vómito si el producto es corrosivo o inflamable, en general, dar a beber abundante agua, indicaciones generales, en caso de INGESTIÓN de productos químicos:

PROCEDIMINTOS DE SEGURIDAD PARA EVITAR ACCIDENTES EN EL LABORATORIO 

No fumar, comer o beber dentro del laboratorio.

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

Utilizar mandil.



Utilizar calzado cerrado.



Guardar las prendas de abrigo y los objetos personales en su mochila y no ingresar con estos al laboratorio, dejarlos en el recibidor del laboratorio.



Procurar no andar de un lado para otro sin motivo y sobre todo, no correr dentro del laboratorio.



Disponer sobre la mesa sólo los libros y cuadernos que sean necesarios.



En caso de producirse un accidente, quemadura o lesión, comunicar inmediatamente al profesor o personal a cargo.



Recordar dónde está situado el botiquín.



Mantener el área de trabajo limpia y ordenada.



No utilizar ninguna herramienta o máquina sin conocer su uso, funcionamiento y normas de seguridad específicas.



Informar al profesor del material roto o averiado.



Al acabar la práctica, limpiar y ordenar el material utilizado.



En caso de las mujeres recogido el cabello

Utilizar el equipo de seguridad de acuerdo a la práctica que se encuentre realizando (gafas de seguridad transparentes, guantes térmicos y normales, entre otros).

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PRACTICA 1 ANALISIS METALOGRAFICO EN ALEACIONES FERROSAS

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Práctica Nº 1 1 ANÁLISIS METALOGRÁFICO EN ALEACIONES FERROSAS 1.1

Objetivos: 



1.2

Realizar el análisis metalográfico de una probeta de un material ferroso extraída de un elemento de aplicación específica, en base a las normas de la ASTM E-112 y ASTM A247. Relacionar la microestructura de la probeta seleccionada con sus propiedades y características. Revisió n teórica

1.2.1 Análisis metalográfico El análisis metalográfico es un método que permite conocer las características microestructurales de un material. Al efectuar una investigación sobre una muestra representativa de un material, un modo altamente efectivo para conocer las características intrínsecas del mismo es mediante la interpretación de la información que revela un análisis metalográfico. La microestructura revela las propiedades con las que la pieza bajo estudio cuenta en determinada condición y, por tanto, el desempeño funcional esperado. La metalografía consiste en el estudio de la constitución y estructura de los metales y aleaciones. La información que puede cubrir el análisis metalográfico va más allá, se pueden revelar datos sobre los tratamientos mecánicos sufridos por el material, como por ejemplo si el material del que se extrajo la probeta fue laminado o forjado; también se podría revelar si el material tiene un tratamiento térmico. Las probetas pueden ser extraídas, en términos generales, de cortes transversales o longitudinales de los elementos, con las siguientes consideraciones acerca de la información que se podría llegar a obtener:

CORTE TRANSVERSAL Naturaleza del material. Aleantes. Tratamiento térmico al que se ha sido sometido el material. Matriz metálica. Homogeneidad. Segregaciones. Inclusiones. Proceso de fabricación. Defectos del material.

CORTE LONGITUDINAL Proceso de fabricación. Tratamiento térmico al que ha sido sometido el material. Inclusiones. Defectos del material.

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transversal. Fotografía 1.2 Corte longitudinal. Fotografía 1.1Corte Metalografía de una acero ferrítico- Metalografía de un acero laminado en caliente terminado en frío, se perlítico, no tratado térmicamente[1] observa la perlita alineada en la dirección de laminación (EPN-LDM 100x). La interpretación correcta de esta información de la microestructura del material, puede llevar a la deducción de ciertas propiedades mecánicas y de forma consecuente se podrá hacer un acercamiento a las aplicaciones más adecuadas para el mismo. El examen de la microestructura es muy útil para determinar si un metal o aleación satisface las especificaciones en relación a trabajos mecánicos anteriores o normas, tratamientos térmicos y composición general. La microestructura es un instrumento para analizar las fallas metalográficas y para controlar procesos industriales. Una vez comprendido el objetivo del análisis metalográfico y su método, en la presente práctica se relacionará la microestructura de distintos materiales ferrosos con sus aplicaciones y, determinará cómo influyen los materiales aleantes y tratamientos térmicos sobre las: características, propiedades y posibles aplicaciones del material. Los estudiantes deberán obtener una metalografía de una probeta extraída de un elemento escogido por cada grupo de trabajo, del cual se deberá conocer su procedencia, aplicación y posible composición; de tal forma, que con la información obtenida se pueda realizar un trabajo preparatorio en el que se va a investigar el material posible, su metalografía, propiedades y aplicaciones para posteriormente comparar este trabajo preparatorio con la metalografía realizada en el laboratorio.

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•

Corte longitudinal o transversal de la probeta.

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Desbaste grueso de la superficie a ser estudiada.

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Desbaste fino: lija de 240, 320, 400, 600

•

Pulido grueso: Alúmina 1 µ m

•

Pulido fino: Alúmina 0,3µ m

•

Ataque químico.

•

Observación microscópica de la muestra


Ilustración 1.3 Procedimiento para realizar una m etalografía. Fuente: Propia Con los resultados de la investigación y comparación se habrá obtenido la información necesaria para poder realizar el análisis de resultados y concluir el trabajo. 1.3

Materiales y equip os.

1.3.1

Materiales

Probetas de elementos mecánicos de metales ferrosos Reactivos Imágenes de análisis Metalográficos

  

1.3.2  

1.3.3

Equipo Equipo para preparación de probetas metalográficas Microscopio metalográfico Instrucciones

1. Observar en el microscopio varias probetas de aleaciones ferrosas e identificar sus microestructuras con ayuda de los ayudantes de laboratorio. 2. Anotar los datos del elemento a analizar 3. Realizar el ataque químico de la probeta del elemento analizar. 4. Observar en el microscopio la probeta del elemento a analizar, identificar sus microestructuras, de ser el caso, identificar tamaño de grano, tipo, tamaño y forma del grafito. 1.4

Referencias.

[1] Rescatado de http://farm5.static.flickr.com [2] ASM ,Metals Handbook. Vol. 9: “Metallography & Microstructures” [3] AVNER, Sydney; “Introducción a la Metalurgia Físic a”

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1.5


Preparatorio. (Máximo dos páginas) Consultar el alcance (scope) de las normas a utilizar en las prácticas: ASTM A247 -

1.5.1

ASTM E112. Consulte la influencia del tamaño de grano en las principales propiedades mecánicas

1.5.2

de un material. Consulte en qué consiste la relación Hall-Petch

1.5.3 1.6

Activid ades por desarrollar. (Máximo 4 páginas/2 hojas) Tema Objetivos (los mismos de la práctica) Resultados obtenidos y Calculados: Características del elemento mecánico, y propiedades del material del cual se o está realizando el análisis. Realizar un documento técnico (cuadro similar a un WPS) de la especificación o de cada metalografía, donde debe constar lo siguiente: Imagen metalográfica junto con la descripción de la muestra analizada (tipo de o

  

material, matriz observada, tamaño de grano según ASTM E112 -de ser el caso, tipo-tamaño y forma del grafito -según corresponda- en el caso de tener una fundición según ASTM A247, etc.); 2. Reactivo utilizado en el ataque químico; 3. Aumento Utilizado 4. Imagen de una Metalografía similar a cada microestructura observada en la práctica, junto con la descripción de la misma, que se puede encontrar en el Metals Handbook. Vol. 9: “Metallography & Microstructures” de la ASM. 

Análisis de resultados: Comparar lo observado en cada metalografía de la práctica con las imágenes o consultadas en el Metals Handbook Vol. 9. o

En base a la metalografía obtenida relacionar las propiedades de la microestructura observada con las propiedades del elemento mecánico del cual se extrajo la probeta en análisis.



Aplicaciones industriales: Consultar en qué consiste el ensayo de réplica metalográfica y su aplicación en la o industria.

 

Conclusiones y Recomendaciones Bibliografía consultada

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PRACTICA 2 ENSAYO CHARPY

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Práctica Nº 2 2. ENSAYO CHARPY. 2.1

Objetivos: 

2.2

Observar el comportamiento del acero A-36 a diferentes temperaturas bajo carga de impacto. Revisión teóri ca.

El ensayo Charpy mide la tenacidad relativa de un material, es decir, su capacidad de absorber energía de forma violenta antes de fracturarse. Los ensayos Charpy e Izod se encuentran normalizados bajo la norma ASTM E23. Los ensayos de impacto, son ensayos dinámicos, que están destinados a observar el efecto de una carga de impacto que produzca un esfuerzo sobre una probeta normalizada. Un ensayo de impacto es un ensayo dinámico en el cual por efecto de un golpe se rompe una probeta normalizada y se mide la energía absorbida al romperse dicha probeta. La probeta utilizada en el ensayo Charpy es una pieza de medidas 10x10x55mm ranurada con una muesca en V (Ilustración 2.1), en este ensayo la probeta está apoyada como una viga simple. La ranura de la probeta es un concentrador de esfuerzos geométrico por este motivo gran parte de la energía absorbida se acumula en la superficie inmediatamente adjunta a la ranura.

Ilustración 2.1Probeta normalizada para ensayo Charpy. [1] Resumiendo, el ensayo Charpy medirá la cantidad de energía absorbida antes de la rotura por una probeta normalizada mediante un ensayo de impacto a una temperatura dada, generalmente esta temperatura también estará normalizada. En la mayoría de los casos el ensayo Charpy se realizará bajo la Norma ASTM E23 pero puede cambiar si se encuentra citada bajo otra norma que rija: la cantidad de ensayos, la temperatura de ensayo, el lugar de extracción de las probetas y los parámetros de la cantidad de energía que deberían absorber las probetas. Por ejemplo, la Norma API 5L para tuberías de línea de petróleo, determina un ensayo Charpy en probetas extraídas de las tuberías dependiendo del conformado de la tubería, en el que se realizarán varios ensayos a temperatura ambiente. Existen otras normas en las que se especifican ensayos a temperaturas bajo cero grados centígrados, la temperatura como variable del ensayo Charpy es muy importante. Existen aceros que pueden ser muy sensibles a la variación de la temperatura inclusive en el rango ambiental. Este comportamiento es muy importante debido a que la resistencia en general del material puede disminuir considerablemente llegando a fallar bajo relativamente pequeñas cargas de impacto, este fenómeno fue ampliamente estudiado a raíz de la falla de varias embarcaciones de la Armada Estadounidense que navegaban en aguas a bajas temperaturas. Se puede hacer un análisis comparativo variando la temperatura del ensayo de tal forma que se registren varios valores de energía absorbida conforme varía la temperatura, de esta forma se

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puede estudiar el comportamiento del acero y determinar una zona de transición donde el comportamiento del material pase de dúctil a frágil. El péndulo del ensayo Charpy es una máquina bastante simple desde el punto de vista mecánico. Los aspectos principales de una máquina de impacto pendular y de un solo impacto son: una masa móvil, un yunque y apoyo sobre el cual se coloca la probeta y un medio para cuantificar la energía residual de la masa móvil (Ilustración 2.2). La norma ASTM E23 indica que el extremo de la masa pendular debe presentar un ancho de aproximadamente de 4mm, redondeada con un radio de 8mm y debe pesar 29,7kg. En el caso del ensayo de impacto Izod se usará la misma máquina y la diferencia se encuentra en la forma de apoyar la probeta en el yunque, en el caso del ensayo Izod será colocada en cantiliver. El péndulo es elevado hasta su posición más alta y sostenido por un tope ajustado para dar una altura de caída constante para todos los ensayos. Se suelta el péndulo para conseguir fracturar la probeta al momento de impactar la masa que está colocada en el extremo del brazo contra la probeta. La energía absorbida por la probeta, Ea, se determina a través de la diferencia entre la energía potencial del péndulo antes y después del impacto. Se deberá determinar la posición inicial de la masa, dada por el ángulo α y la posición final a la que llega el martillo después de impactar la probeta de igual forma definida por un ángulo (β), a continuación se consideraría la ecuación siguiente para el cálculo de la energía absorbida durante la prueba: Ea=MgL [cos(β)-cos(α)]

Ilustración 2.2 Máquina universal para ensayo de impacto; posición de probetas para ensayo Izod y Charpy. [2]

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Lógicamente, estas variables se encuentran predeterminadas en las máquinas universales de ensayo de impacto bajo la norma ASTM E23; la masa, la longitud de brazo, y la posición inicial del martillo. La única variable que quedaría por encontrar sería la posición final del péndulo, pero la máquina, provista de un elemento de cuantificación de la energía, evitará este proceso de cálculo mostrado directamente la energía absorbida por la probeta.

Ilustración 2.3Ejemplo de Curva de transición dúctil – frágil para un acero. [3] En el ensayo Charpy al mantener constante el material y variar la temperatura se pueden obtener, dos tipos de fractura: dúctil o frágil. Cada una de ellas dependientes directamente de la cantidad de energía que puedan absorber la probeta antes de la rotura. Además este comportamiento es propio o característico de cada material a pesar de que sea relativo en mayor o menor medida de la temperatura. No existe un criterio único para determinar cuantitativamente cuando una fractura es dúctil o frágil, pero se dice que el comportamiento dúctil es caracterizado por una absorción de energía mayor que la requerida para que un material se fracture frágilmente.

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Adicionalmente, el comportamiento dúctil tiene asociado altos niveles de deformación plástica en los materiales, una fractura frágil mostrará, en cambio, muy poca deformación plástica y una superficie llana de rotura. La transición de la falla de dúctil a frágil usualmente se lleva a cabo en un rango de temperaturas atmosféricas debido al efecto de la ranura de las probetas y de la rápida velocidad de deformación para reducir la deformación plástica. En los materiales puros, la transición dúctil-frágil debe ocurrir a una temperatura determinada, sin embargo para muchos materiales esta transición ocurre en un rango amplio de temperaturas el cual está dado por la composición específica de cada material. Arriba de alguna temperatura crítica las fracturas son dúctiles, con una absorción de energía que puede ascender muchas veces la del rango de fracturas frágiles. Entre estas temperaturas queda la que ha sido denominada “rango de temperaturas de transición” en la cual el carácter de la fractura puede ser mixto este rango puede ser muy corto o brusco para algunos aceros o puede alcanzar una gran amplitud para otros (Ilustración 2.3), en este caso mucho dependerá de la composición química, tratamientos térmicos o procesos de fabricación a los que haya sido sometido el material.

2.3


2.3.1   

2.3.2

Materiales. 7 Probetas para ensayo Charpy 2 lt. de alcohol industrial 1 kg de hielo seco Equipo

Máquina universal para ensayo de impacto Pinzas auto-centrantes Termocupla Calentador eléctrico

   

2.4

Instrucciones. 1. Preparar 7 probetas para ensayo Charpy, según Norma ASTM-E23. 2. Preparar la máquina universal para ensayo de impacto. 3. Hacer una medida de energía remanente, sin carga, en la máquina de ensayo de impacto. 4. Colocar en un recipiente el alcohol industrial con el hielo seco. 5. Colocar 4 probetas dentro del recipiente con el alcohol y el hielo seco, hasta que alcancen los -50⁰C. 6. Con las pinzas auto-centrantes colocar una probeta en la máquina de ensayo de impacto. 7. Medir la temperatura de la probeta ya colocada en la máquina, una vez comprobada la temperatura de ensayo (-50⁰C, -30⁰C, -15⁰C, 0⁰C, 10⁰C, T amb y 50⁰C en cada caso) se tienen 5 segundos para efectuar el mismo. 8. Tomar la medida en la escala de la máquina. 9. Graficar y medir el área de la sección transversal de rotura. 10. Repetir los pasos 6, 7, 8 y 9 para las probetas N2, N3, N4, N5. 11. Calentar la probeta N5 hasta los 50⁰C usando el calentador eléctrico.

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12. Repetir los pasos 7, 8 y 9. 13. Repetir los pasos 7, 8 y 9 para la probeta a temperatura ambiente. 2.5

Referencias

[1] ASTM, Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials E23-12c, num 25, pp 2. [2]http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/sub-paginas/Materiales/ensayos.html [3] http://www.monografias.com/trabajos46/fracturas-mecanicas/fracturas-mecanicas2.shtml [4] SMITH, William; “Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales” [5] CALLISTER, William, " Materials Science and Engineering: An Introduction" [6]http://www.sv.vt.edu/classes/MSE2094_NoteBook/97ClassProj/anal/yue/energy.html 2.6

Preparatorio 1. Descripción del ensayo de impacto. 2. Descripción del ensayo Charpy (Ver Norma ASTM E-23). 2.1. Geometría 2.2. Instrucciones. 2.3. Equipo necesario 3. ¿Qué es la temperatura de transición y sus efectos en los materiales? 4. Influencia de la temperatura en la fractura de un material. 5. Características y propiedades de materiales dúctiles y frágiles. 6. Características generales de una fractura dúctil y frágil.

2.7

Activid ades por desarrollar Tema Objetivos Resultados obtenidos Tabla de Resultados obtenidos Temperatura y Energía. o Fotografías de la zona de fractura. o Datos Calculados Gráfica: Energía Vs. Temperatura o Cálculo de porcentajes de deformación utilizando las áreas obtenidas desde las o fotografías. Análisis de resultados Aplicaciones industriales Conclusiones y recomendaciones (Nombre estudiante 1) Conclusiones y recomendaciones (Nombre estudiante 2) Bibliografía consultada

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PRACTICA 3 ENSAYO JOMINY (TEMPLABILIDAD DE LOS ACEROS)

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Práctica Nº 3 3.1 ENSAYO JOMINY (TEMPLABILIDAD DE LOS ACEROS) 3.2

Objetivo: 



3.3

Realizar el ensayo Jominy de templabilidad en un acero por medio del uso del equipo disponible en el laboratorio con el fin de verificar la variación de sus propiedades mecánicas y su microestructura. Analizar la transformación martensítica de los aceros Revisión teóri ca.

La templabilidad de un acero es la propiedad que determina la profundidad y distribución de la microestructura producida por temple y es utilizada para describir la habilidad de una aleación para ser endurecida por la formación de martensita como resultado de un tratamiento térmico, lo que se manifiesta en la dureza alcanzada en el material tratado. La martensita (Fotografía 3.1) se puede definir como una estructura cristalina metaestable formada por una solución sólida intersticial sobresaturada de carbono, fuertemente distorsionada con una base tetragonal de cuerpo centrado.

Fotografía 3.1Estructur a Martensita. [1] La transformación martensítica es el producto de un tratamiento térmico con velocidades de enfriamiento altas, en dicho tratamiento el acero será llevado hasta la temperatura de austenización, esta temperatura de austenización variará con el contenido de carbono (como se puede analizar en el Diagrama de Equilibrio Fe-C). La austenita (Fotografía 3.2) es una solución sólida intersticial de carbono e n hierro γ, posee una estructura CCC y mucha mayor solubilidad en estado sólido, la máxima solubilidad en estado sólido del carbono en la austenita es del 2,08% a 1148ºC y disminuye a un 0,8% a 723ºC [5]

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Fotografía 3.2Estruc tura Aus tenita. [2] Hasta este punto, las transformaciones alotrópicas sufridas por el material se han llevado a cabo de forma lenta, permitiendo que por medio de un proceso de difusión los átomos puedan movilizarse y organizarse en su estructura dependiendo de la cantidad de energía que contenga. La energía que el material va a contener será provista por la mufla en la que se llevará a cabo el tratamiento térmico en su parte inicial (calentamiento), la mufla proveerá la cantidad de energía suficiente en forma de calor como para que se inicie el proceso de difusión de los átomos del acero. Una vez que todo el material ha sufrido la transformación alotrópica y ha alcanzado la microestructura austenítica (CCC) se procederá a un enfriamiento rápido, templado en agua, para alcanzar una velocidad alta de enfriamiento. En el momento de realizar el templado, segunda parte del tratamiento, la velocidad de enfriamiento alta no permitirá que se lleve a cabo el proceso de difusión, produciendo la sobresaturación del carbono en el hierro. Estos átomos intersticiales de carbono retenidos en sus posiciones de “alta temperatura” producen la distorsión de la celda unitaria quedando está en una formación tetragonal de cuerpo centrado y dando a la martensita su característica alargada y puntiaguda. La estructura al interior de estas formaciones alargadas está densamente poblada por dislocaciones. Con contenidos de carbono superiores al 1% de carbono la martensita estará cubriendo la totalidad del material en forma de láminas [5]. Tómese en cuenta que el factor importante de la transformación martensítica radica en el aumento de solubilidad del hierro γ (CCC) y en el enfriamiento, es la velocidad del mismo la que no permite que el proceso de difusión se desarrolle impidiendo que los átomos retomen posiciones en una microestructura de equilibrio. Entonces, la disminución de la solubilidad en la transformación alotr ópica a hierro α (BCC) es la que determina la distorsión de la red cristalina propia de la martensita cuando los átomos de carbono quedan retenidos en una red de menor solubilidad. Retomando el concepto de templabilidad, entonces se puede concluir que la facilidad con la que se formará la martensita dependerá de factores como: la velocidad del enfriamiento en el templado y de la cantidad de carbono, el tamaño de grano austenítico y los elementos de aleación. La velocidad de enfriamiento La velocidad de enfriamiento es determinante al momento de obtener una estructura martensítica, para cada acero y sus diversas composiciones, se deberá asegurar el sobrepasar la velocidad de enfriamiento crítica a partir de la cual velocidad superiores logren conseguir estructuras únicamente martensíticas, una gran cantidad de información se puede obtener de las curvas de tratamiento térmico en las cuales se podrá determinar la velocidad mínima de enfriamiento para la obtención de diferentes estructuras en el templado. El tamaño d e grano de la austenita

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Un grano muy fino tiene mucha área de borde de grano que facilita la nucleación de ferrita y perlita, disminuyendo la templabilidad del acero. Por otra parte, un grano grande de austenita no es deseable porque reduce la ductilidad final del acero y aumenta la tendencia al agrietamiento en el temple, así pues, no es buena práctica hacer crecer el grano de la austenita. El aumento del cont enido de carbono Un incremento del contenido de carbono (C) en un acero aumenta fuertemente su dureza y su templabilidad. Sin embargo, un alto porcentaje de C no siempre es deseable con fines de conseguir un buen material en referencia a las propiedades mecánicas. Un contenido de carbono superior al 1% de carbono producirá en el material una altísima cantidad de dislocaciones que darían una dureza elevada pero también una alta fragilidad. Elementos de aleación Los elementos de aleación tratarán de evitar la transformación de la austenita a otras microestructuras como la bainita o la perlita. Un procedimiento estándar que es ampliamente utilizado para determinar la templabilidad es el ensayo Jominy [7,8]. El proceso del ensayo Jominy especificado bajo norma ASTM A255, consiste en colocar la probeta estandarizada (Ilustración 3.) en un horno durante media hora a la temperatura de austenitización correspondiente.

Ilustración Jominy.[3]

3.3

Dispositivo

Para posteriormente realizar un procedimiento de templado diferenciado, mediante el dispositivo Jominy (Ilustración 4.3). Una vez extraída la probeta del horno, no puede transcurrir más de 5seg para que la misma sea colocada en el dispositivo de Jominy. Una vez colocada la probeta se dejará correr el agua durante 10 minutos, previamente se deberá probar la altura del chorro de agua para cumplir con la estandarización especificada en la Ilustración 3.; para este propósito la máquina de ensayo Jominy debe estar prevista de dos válvulas una de globo y una de compuerta, con la válvula de compuerta se predeterminará el flujo de agua de tal forma que la válvula de globo abierta en totalidad permita que el chorro alcance la altura debida.

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Al rociar agua en la cara inferior de la probeta, esta actúa como superficie templante que enfría la probeta longitudinalmente hacia su extremo superior sólo por conducción, obteniéndose así una gradación de velocidades de enfriamiento desde la máxima, en el extremo templado, a la mínima en el opuesto [7]. Luego, la elaboración de un mapeo de durezas a lo largo de la probeta permitirá extraer una curva de templabilidad del material que se ha probado.

Ilustración 3.4 Probeta estándar para ensayo Jominy.[9]

Ilustración 3.5Chorro de agua estandarizado. [10]

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Ilustración 3.6 Gráfico obtenido del ensayo Jominy para un acero 1050. Materiales y equip os.

3.4 3.4.1 

3.4.2

Materiales Probeta estandarizada de acero para el ensayo Jominy Equipos

Mufla Dispositivo Jominy Durómetro Calibrador Equipo de seguridad para manejo de la mufla y elementos de alta temperatura.

    

3.4.3

Instrucciones.

1. Preparar 1 probeta para ensayo Jominy, que será sometida al tratamiento térmico. 2. Encender la mufla, calentar y luego mantener las probetas a 870oC (temperatura de austenización) durante media hora. 3. Extraer la probeta de la mufla y colocarla en el dispositivo Jominy (esta acción no debe sobrepasar los 5seg). 4. Realizar lecturas de dureza, como se indica: cada 3,5mm los primeros 50mm y cada 5mm hasta alcanzar el otro extremo de la probeta. 5. Llenar la hoja de datos.

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REVISI N N˚04


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3.5   

3.6


Recomendaciones Regular el funcionamiento del chorro de agua en el dispositivo Jominy. Retirar y movilizar con precaución las probetas de la mufla hacia el dispositivo. Ubicar de manera adecuada la probeta asegurando que solo la cara inferior sea rociada con el chorro de agua. Referencias

[1] Fuente: http://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/martensi.html [2] Fuente: http://www.utp.edu.co/~publio17/aceros.htm [3] SMITH, William; “Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales” [4] SCHAFFER, James; “Ciencia y diseño de ingeniería de los materiales” [5] ASTM, Norma ASTM A 255, para ensayo Jominy de templabilidad [6] http://www.youtube.com/watch?v=qW0aUbTWtVM [7] CURVAS TTT PARA TRATAMIENTOS ISOTÉRMICOS Y DE ENFRIAMIENTO CONTINUO. [8] GONZALES, Oswaldo; “Templabilidad, Ensayo Jominy” [9] ASTM 255 (2010) Standard Test Methods for Determining Hardenability of Steel. [10] http://www.techniques-ingenieur.fr/glossaire/jominy 3.7

Preparatorio. (Máximo dos páginas) 1. Consulta el alcance (scope) de la norma ASTM A255 2. ¿Qué es la descarburación de los aceros? 3. De acuerdo a la composición química del acero Bohler K-455 (acero que se utilizará en la práctica), cuál es la temperatura de austenitización según la norma ASTM A255.

4

Activid ades por desarrollar (máximo 4 páginas/2 hojas) Tema Objetivos (los mismos de la práctica) Resultados obtenidos 3.1 Régimen de tratamiento térmico o Tabla Dureza y Distancia. o Dimensiones de la probeta utilizada o Datos calculados Curva: Dureza – Distancia del extremo templado o Análisis de resultados 5.1 Explique qué factores influyeron en la dureza obtenida después del ensayo o realizado, y como los controlaría. Análisis de durezas obtenidas en la probeta o Aplicaciones industriales Conclusiones y Recomendaciones Bibliografía consultada

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PRACTICA 4 TRATAMIENTO TERMICO DEL BRONCE AL ALUMINIO


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Práctica Nº 4 4.1 TRATAMIENTO TÉRMICO DEL BRONCE AL ALUMINIO 4.2

Objetivo:  

4.3

Realizar un tratamiento térmico para bronces al aluminio y verificar la variación de las propiedades mecánicas y su microestructura. Analizar la transformación martensítica en la aleación cobre-aluminio. Revisión teóri ca. Los bronces al Aluminio (Fotografía 4.1) son un tipo de bronce en los que el aluminio es el principal metal de aleación. La variedad de bronces al aluminio de diferentes composiciones que han encontrado uso en la industria son los que contienen entre 5% al 11% en peso de aluminio.

Fotog rafía 4.1 Alubronce, Cu 90%, Al 10%. [5] Otros agentes de aleación tales como el hierro, níquel, manganeso y silicio también pueden ser añadidos para conseguir diversas propiedades mejoradas. Los bronces al aluminio son muy valorados por su buenas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión en comparación con otras aleaciones de bronce. Estas aleaciones presentan bajas tasas de corrosión en exposiciones a la intemperie, además de bajos índices de oxidación a altas temperaturas, y una muy destacable baja reactividad a los compuestos sulfurosos de los gases de escape y otros productos de la combustión. También son resistentes a la corrosión en ambientes salinos incluso, en exposición directa al agua de mar. La buena resistencia a la corrosión de los bronces al aluminio recae en el componente de aluminio de las aleaciones, que reacciona con el oxígeno atmosférico para formar una capa superficial de alúmina delgada y dura superficial (óxido de aluminio), que actúa como una barrera a la corrosión. Otra notable propiedad de los bronces de aluminio son sus efectos biostáticos . El componente de cobre de la aleación impide la colonización de organismos marinos, incluyendo algas, líquenes, percebes y mejillones, y, por tanto, puede ser preferible al uso de aceros inoxidables o de otro tipo de aleaciones no cúpricas en aplicaciones en las que se quiera evitar ese tipo de colonización de organismos. Dentro de la selección de materiales es importante el estudio de las aplicaciones de materiales que no son comunes mediante su tratamiento adecuado, en este orden, elementos de bronce al aluminio con la composición y tratamiento térmico adecuados pueden sustituir a materiales como los aceros en aplicaciones específicas, constituyendo esta una tarea de selección e ingeniería de materiales. En el siguiente cuadro (Tabla 4.1) se enumeran las aleaciones de bronce aluminio forjado estándar bajo las denominaciones ISO 428.

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Los porcentajes indican la composición proporcional de la aleación en peso. El cobre es el resto por el peso y no consta en la lista:

Aleación

Aluminio

Hierro

Níquel

Manganeso

Zinc Arsénico

CuAl 5

4.0% - 6.5% 0.5% máx. 0.8% máx. 0.5% máx.

0.5% máx.

CuAl 8

7.0% - 9.0% 0.5% máx. 0.8% máx. 0.5% máx.

0.5% máx.

1.5% 3.5%

CuAl 8Fe3

6.5% - 8.5%

CuAl 9Mn 2

8.0% 10.0%

CuAl 10Fe3

8.5% 11.0%

2.0% 4.0%

CuAl 10Fe5Ni 15

8.5% 11.5%

2.0% 6.0%

1.0% máx. 0.8% máx.

1.5% máx. 0.8% máx. 1.5% - 3.0% 1.0% máx. 2.0% máx. 4.0% 6.0%

2.0% máx.

0.4% máx.

0.5% máx. 0.5% máx. 0.5% máx. 0.5% máx.

Tabla 4.1 Denominaciones ISO 428 para aleaciones Bronce Aluminio.[5] 4.3.1

Tratamiento térmico de los bronc es al aluminio

El principal tratamiento térmico que se realiza a las aleaciones no ferrosas es el endurecimiento por envejecimiento o precipitación, en el cual se trata de reforzar la aleación con la creación de una dispersión densa y fina de partículas precipitadas en una matriz de metal deformable, estás partículas precipitadas actuarán como obstáculos del movimiento de las dislocaciones y de esta forma reforzarán la aleación. Para que una aleación bimetálica pueda endurecerse por medio del tratamiento de precipitación debe cumplir ciertas características, para una composición dada de un sistema debe existir una solución sólida terminal que tenga una solubilidad en estado sólido decreciente a medida que la temperatura disminuya. El diagrama de fases de la Ilustración 4. muestra un sistema de aleación Aluminio Cobre, en el extremo donde el aluminio ocupa al menos el 90% en peso. En el diagrama se puede observar entre los puntos A y B, la línea de decrecimiento de la solubilidad sólida del sistema y su decrecimiento conforme a la disminución de la temperatura. En este caso el tratamiento de envejecimiento es aplicable. Pero qué sucede cuando se quiere mejorar las propiedades de una aleación para la que su composición no muestra la disminución de la solubilidad parcial en estado sólido conforme disminuye la temperatura. Entonces, se debe analizar el diagrama de equilibrio para tratar de aplicar un tratamiento térmico que adecuado para el sistema y la composición de la aleación. En la Ilustración se observa el diagrama de equilibrio para dicho sistema de aleación cobre-aluminio, en el cual el aluminio es el elemento de menor contenido en peso. Como se puede observar en la Ilustración , entre los punto A y B, como la solubilidad sólida no decrece conforme decrece la temperatura, claramente, no se podría realizar el tratamiento de precipitación para mejorar las propiedades de dicho material.

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A

B

Ilustración 4.2 Diagrama de fases Aluminio Cobre, para altos contenidos de aluminio. Los bronces al aluminio que contienen hasta un 9,5% de Al, representan una solución sólida α y son monofásicos (Ilustración ), siendo α una solución sólida. Los bronces con un gran contenido de aluminio están compuestos de una mezcla de fases α + γ2 (γ2 es una combinación electrónica Cu32Al19). Para composiciones por debajo del 8% de aluminio la estructura permanece esencialmente la misma del cobre y está formada por una solución sólida α, estas aleaciones son notables por alta ductilidad y su relativa plasticidad en estado recocido. Para el caso de los contenidos de aluminio de entre el 8% al 13% aproximadamente se puede realizar un tratamiento térmico de templado, con el fin de conseguir una microestructura martensítica (Fotografía 3.1). Por extensión se denominan estructuras martensíticas a todas las fases que se producen a raíz de una transformación sin difusión en materiales metálicos. El criterio de la transformación martensítica se extiende a varias aleaciones bimetálicas en las cuales de forma similar que en los aceros el tratamiento implicará un aumento de temperatura del material de tal forma que suceda la transformación alotrópica. Para los bronces al aluminio se elevará la temperatura para conseguir una solución sólida monofásica β o una solución sólida bifásica α + β, dependiendo del contenido de aluminio de la aleación. La solución monofásica importante en este proceso es β, debido a su aumento de la solubilidad del aluminio en el cobre, de tal forma que β se pue de definir como una solución sólida sobresaturada.

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Fotog rafía 4.2 Microestructura de la aleación mostrando la fase α y γ2 y precipitados intermetálicos de diferentes morfologías. [6]

Fotog rafía 4.3 Microestructura de la probeta enfriada desde 965°C, mostrando Martensita (fase β) y parte de la fase α en los bordes de grano. [6] El siguiente paso del proceso será el enfriamiento rápido del material con el fin de evitar la transformación alotrópica en el enfriamiento, no permitiendo el proceso de difusión, entonces, los átomos de aluminio quedarán retenidos en sus posiciones de “alta temperatura” generando en el enfriamiento una distorsión de la red cristalina, que dará como resultado en la aleación tratada térmicamente una mejora en ciertas propiedades mecánicas como el aumento de la dureza.

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Como se había analizado, depende de la composición de aluminio la formación de la solución sólida β que será la que genere la formación martensítica. El resultado después del tratamiento térmico también variará conforme a este contenido de aluminio y se puede observar en el diagrama de equilibrio de la Ilustración . Por ejemplo, se podría tomar una composición de aluminio 9,5% al calentar a 950ºC el material debería llegar de α a α + β al templar el material deberíamos obtener una solución sólida bifásica α + martensítica β; para el caso de tratar un aleación con composición de aluminio de 12% y calentarla a 950ºC obtendremos una solución sólida β en su totalidad y en el templado posterior obtendremos una estructura totalmente martensítica β. Así, se puede concluir que la formación de cierta cantidad de microestructura martensítica β, que será la que mejore las propiedades del material, dependerán únicamente de la cantidad de aluminio que contenga la aleación, pero la cantidad de distorsión que se pueda crear en la red será dependiente de la velocidad de enfriamiento y este factor también variará las propiedades del material tratado.

A

B Ilustración 4.4 Diagrama de estado Cu - Al en función del contenido de Al. [7] El aluminio de un contenido hasta de un 10% aumenta el límite de rotura del cobre (aumento de la resistencia a la tracción) y aumenta su dureza; el alargamiento relativo crece cuando su contenido es de hasta un 4 – 5% y si el contenido de aluminio es mayor cae violentamente (Ilustración ). Esto está relacionado con la formación de una fase quebradiza γ´. Semejante carácter de la variación de las propiedades determina el empleo y la tecnología de tratamiento de los bronces de aluminio. Los bronces con un contenido de un 6 – 8% de Al, se trabajan por presión en estado caliente y en frío. La deformación en frío aumenta considerablemente la resistencia, como se puede observar en la Tabla 4.2. Los bronces que contienen un 8 – 10% de Al, se pueden trabajar por

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presión solamente a altas temperaturas. Al mismo tiempo estos bronces poseen altas propiedades de fundición y se emplean para las fundiciones perfiladas. Los bronces al aluminio son resistentes a la corrosión. El hierro que se agrega a los bronces al aluminio, hace la estructura más fina y aumenta sensiblemente las propiedades mecánicas. Los bronces del tipo Br.Azh 9 –4 son sometidos a tratamiento térmico, propiamente a normalizado con un calentamiento hasta 650 oC o a temple a 950oC en agua. Este tratamiento térmico aumenta la resistencia mecánica y la dureza del material, si el enfriamiento fuera lento, inferior a 2⁰C/min, la resistencia en general y la dureza disminuyen notablemente. Los bronces al aluminio poseen propiedades mecánicas más altas y han encontrado amplio empleo en la industria (Tabla 4.2). La adición de níquel hace más elevadas las propiedades mecánicas a altas temperaturas. Los bronces al aluminio son más comúnmente usados en aplicaciones en las que su resistencia a la corrosión hace preferible a otros materiales de ingeniería. Estas aplicaciones incluyen casquillos de la articulación y componentes del tren de aterrizaje de las aeronaves, componentes del motor (especialmente para los buques de navegación marítima), cierres en la arquitectura naval, y las hélices del buque. Otras aplicaciones destacables podrían enumerarse alrededor de su alta dureza después del tratamiento térmico. Bronce

Estado del material

σr MN/m 2

(kgf/mm 2) 280(28) 380(38) 800(80) 400(40) 500(50) 550(55)

δ, %

Destinación

Función en coquilla 55 Br. A5 Laminado y recocido 65 Cintas, tiras, fundición Deformación en frío 4,0 Fundición en tierra 10 Fundición en coquilla 12 Redondos, piezas forjadas, Br. AZh9-4 Redondos 15 piezas fundidas perfiladas prensados Fundición en coquilla 600(60) 6 Redondos, tubos, piezas Br. AZhN10Redondos 650(65) 5 forjadas, piezas fundidas 4-4 prensados perfiladas Tabla 4.2Propiedades mecánicas y destinación de los bronces al aluminio. [1] 4.4

Referencias [1] LATJIN, Yu; “Metalografía y tratamiento térmico de los metales”, MIR, 1977 [2] MORRAL; “Metalurgía general”, Tomo 2; 1985 [3] MORELA, Pere; “Tratamiento térmico de los metales”, 1991 [4] AVNER; “Introducción a la metalurgia física”; 1980 [5]http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium_bronze [6] IQBAL,J., AHMED, F., HASAN, F. (2008). Development of Microstructure in SiliconAluminum-Bronze. Disponible en: http://www.uet.edu.pk. File: pdf. [7] GLAESER,W., (1996). Material of Tribology. En ELSEVIER. pp 55.

4.5


4.5.1

Materiales.

3 Probetas de bronce al aluminio Reactivo químico (cloruro férrico) Alcohol

  

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4.5.2


Equipo

Mufla Termómetro Microscopio metalográfico Equipo de pulido metalográfico Secador Pinzas

     

4.6

Instrucciones. 1. Extraer 3 probetas de bronce al aluminio, dos para tratamiento térmico y una para probeta testigo. 2. Introducir dos probetas en la mufla, durante 30 min a 950⁰C. 3. Preparar los medios de enfriamiento para el templado. 4. Al término del tiempo de tratamiento térmico sacar las probetas y enfriar en los dos envases las probetas de tal forma que se pueda obtener velocidades de enfriamiento distintas en función de la cantidad del medio de enfriamiento. 5. Extraer las probetas y prepararlas para el análisis metalográfico. 6. Prepara la probeta testigo para el análisis metalográfico. 7. Realizar la medición de dureza sobre las probetas tratadas térmicamente. 8. Realizar la medición de durezas sobre la probeta sin tratamiento térmico. 9. Observar la microestructura de las probetas tratadas térmicamente y de la probeta testigo. 10. Llenar la hoja de datos.

4.7

Preparatorio  

 



4.8

¿Qué es un bronce al aluminio? ¿Cuál es la composición química y propiedades mecánicas del bronce al aluminio AB2 (bronce al aluminio naval)? ¿A qué tratamientos térmicos se le puede someter al bronce al aluminio? ¿Qué medios de enfriamiento son recomendados para templar bronce al aluminio? ¿Qué cualidades hacen que estos medios sean recomendados? ¿Qué velocidad de enfriamiento poseen estos medios? ¿En qué afecta el medio y tiempo de enfriamiento en la realización del temple al bronce al aluminio? Activid ades por desarrollar

Tema Objetivos Resultados obtenidos 3.1 Metalografías obtenidas en el laboratorio o Datos calculados 4.1 Análisis metalográfico utilizando Metals Handbook. o

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   


Análisis de resultados Comparación de metalografías de templando en los diferentes medios, tanto con o la testigo como las que han sido templadas. Aplicaciones industriales Conclusiones y Recomendaciones (Nombre estudiante 1) Conclusiones y Recomendaciones (Nombre estudiante 2) Bibliografía consultada

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PRACTICA 5 MATERIALES COMPUESTOS: POLIMEROS REFORZADOS CON FIBRAS

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Práctica Nº 5 5.1 MATERIALES COMPUESTOS: POLÍMEROS REFORZADOS CON FIBRAS 5.2

Objetivos:   



5.3

Conocer el proceso de polimerización de las resinas poliéster. Elaborar un material polimérico reforzado con fibras. Observar las propiedades mecánicas de un material compuesto reforzado con fibras y la variación de las mismas con respecto a la geometría de las fibras de refuerzo dentro de la matriz polimérica. Observar la variación de la reacción exotérmica de polimerización en función de la cantidad de MEC utilizado en la composición de la resina poliéster. Revisión teóri ca.

Un polímero es una gran molécula construida por la repetición de pequeñas unidades químicas simples. En algunos casos la repetición es lineal de forma semejante a como una cadena la forman sus eslabones. En otros casos las cadenas son ramificadas o interconectadas formando retículos tridimensionales. La unidad repetitiva del polímero es usualmente equivalente o casi equivalente al monómero o material de partida del que se forma el polímero. Ej.: la unidad repetitiva del poli(cloruro de vinilo) es –CH2CHCl; su monómero es el cloruro de vinilo CH 2=CHCl [1].

Ilustración 5.1Estructura cristalina del polietileno, en sistema ortorrómbico. [BYOSYM Technologies Inc, 1998] El proceso por el cual se agrupan los monómeros entre sí con la ayuda de reactivos para formar polímeros se denomina polimerización y puede ser de dos tipos [2]: 5.3.1 

Por adición (o por reacción en cadena). Se van uniendo de uno a uno los monómeros (bifuncionales) a modo de cadena para formar una macromolécula lineal.

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5.3.2 

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


La composición de la molécula resultante es un múltiplo exacto del monómero reactivo original. El crecimiento de la cadena es relativamente rápido, alrededor de 1000 unidades monoméricas de 10-2 a 10-3 seg. Se aplica para la síntesis de: polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliestireno y de muchos copolímeros. Por cond ensación (o reacción por etapas). Normalmente implican más de una especie monomérica y generalmente se origina un subproducto de bajo peso molecular, como el agua (que se elimina). Las substancias reactivas tienen formas químicas diferentes de la unidad que se repite, y la reacción intermolecular ocurre cada vez que se forma una unidad repetitiva. Tiempos de polimerización mayores al de adición.

Se pueden sintetizar a menudo monómeros trifuncionales capaces de generar polímeros entrecruzados y reticulados. Poliéster y fenol formaldehído termoestables, nylon y los policarbonatos se producen por este método. Las propiedades mecánicas de los polímeros pueden aventajar a muchos materiales convencionales, como los materiales metálicos. En muchas aplicaciones industriales, sobre todo en las que se deba conseguir una mejor relación peso – prestaciones y en ambientes con condiciones altamente corrosivas, los polímeros serán la mejor opción. Sin embargo, los polímeros por si solos pueden tener limitadas prestaciones sobretodo en aplicaciones en las que las solicitaciones mecánicas sean más rigurosas, en este punto, la solución más adecuada podría ser la utilización de un material compuesto que pueda compartir las características de los materiales que lo compongan. Un composite o material compuesto , en términos generales está comprendido por una matriz y sus elementos reforzantes, la matriz mantendrá los elementos unidos y distribuirá los esfuerzos a los elementos reforzantes que se encargarán de soportar las cargas en mayor porcentaje.

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Las fibras se colocan en capas o láminas superpuestas, obteniendo estructuras que se llaman laminados. Las láminas nunca se superponen con la misma orientación. Se deberá estudiar a fondo la secuencia de apilamiento y orientación adecuada para cada caso. La secuencia de apilamiento y orientación tiene más importancia incluso que las características físicas de las fibras y la matriz, y es quien va a dar las propiedades finales al material.

Ilustración 5.2 Microfotografía de un material compuesto laminado epoxi-fibra de carbonato con cinco capas bidireccionales [4] Usando las mismas fibras y matriz y variando secuencia de apilado y orientación se pueden conseguir infinitos comportamientos. Jugando con estos parámetros se pueden conseguir comportamientos radicalmente diferentes en resistencia mecánica, rigidez, tolerancia al daño o estabilidad dimensional. Para definir un material compuesto se deben incluir necesariamente los siguientes puntos [3]: Consta de dos o más materiales físicamente distintos y separables mecánicamente. Pueden fabricarse mezclando los distintos materiales de tal forma que la dispersión de un material en el otro pueda hacerse de manera controlada para alcanzar propiedades óptimas. 

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Ilustración 5.3 Materiales compuestos laminados unidireccionales y multidireccionales [5]

Las propiedades son superiores, y posiblemente únicas en algún aspecto específico, a las propiedades de los componentes por separado.

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5.3.3


Materiales compuestos refor zados con f ibras

Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra fuerte: fibra de vidrio, cuarzo, Kevlar, Dynema o fibra de carbono que proporciona al material su resistencia a tracción, mientras que otro componente suele ser resina como epoxi o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo las cargas de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas a la línea de carga. También a menos que la matriz elegida sea especialmente flexible, evita el pandeo de las fibras por compresión. En término de fuerza, las fibras (responsables de las propiedades mecánicas) sirven para resistir la tracción, la matriz (responsable de las propiedades físicas y químicas) para resistir las deformaciones, otros materiales adicionados podrán resistir cargas de compresión. Los compuestos laminados se pueden diseñar de forma que tenga sus fibras arregladas en distintas direcciones. La Figura 6.3 muestra materiales compuestos unidireccionales en forma de láminas delgadas apiladas de manera que las fibras estén orientadas formando ángulos de 0°, 90°y ±45°. Si las fibras solo formaran ángulos de 0° o 90°, la resistencia del material es alta en estas direcciones, pero el conjunto tiene poca resistencia cortante. Para que la resistencia cortante sea buena las fibras en el apilamiento también deben tener orientaciones de ±45°, esos laminados son resistentes en todas las direcciones del plano que contiene a las fibras.

Ilustración 5.4 Arquitectura de un tejido tridimensional [5]

Otra clase de arreglo de fibras es una tela de dos dimensiones, es posible tener tejidos de fibras reforzantes tridimensionales que dan como resultado materiales compuestos con propiedades isotrópicas. También se puede obtener una red tridimensional (Figura 6.4) de fibras orientando al azar fibras discontinuas, estos materiales también tienen propiedades isotrópicas y son menos costosos que sus contrapartes tejidas, sin embargo, sus propiedades son inferiores a causa de la corta longitud de las fibras y su posible falta de homogeneidad en la matriz. 5.4

Referencias [1] BILLMEYER, Fred; “Ciencia de los polímeros” [2] CALLISTER, William; “Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales” [3] HULL, Derek; “Materiales compuestos” [4] SMITH, William; “Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales” [5] SCHAFFER, James; “Ciencia y diseño de ingeniería de los materiales”

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5.5



5.5.1     

Materiales. Resina poliéster Octoato de Cobalto MEC (metil-etil-cetona) Aceite de desmolde Fibras de refuerzo

5.1.2 Equipo Moldes Prensa hidráulica  

5.6

Instrucciones.

5.6.1

Polímeros reforzados con fibras

Se elaborarán probetas de material compuesto por resina poliéster y fibras de abacá, con diferentes geometrías que será el punto donde variarán los resultados de la experimentación. Las probetas serán cargadas a flexión mediante un dispositivo hidráulico para determinar que geometría de las fibras reforzantes es la más adecuada para este tipo de solicitación mecánica. 1. Cortar las fibras de refuerzo en pedazos de 3cm de longitud. 2. Preparar los moldes colocando el aceite de desmolde en cada uno. 3. Preparar 200 ml de resina en un recipiente junto al 4% del volumen de octonato de cobalto, mecer hasta obtener una mezcla homogénea. 4. Añadir a la mezcla el 2% del volumen de resina de MEC, mecer hasta obtener una mezcla homogénea. 5. Colocar parte de la mezcla en el molde. 6. Añadir las fibras reforzantes con la disposición previamente establecida. 7. Repetir los pasos 5 y 6 por lámina de fibras que se vaya a disponer. 8. Repetir los pasos 3, 4, 5, 6 y 7 para todas las disposiciones de fibras de refuerzos previamente establecidas. 9. Aplicar una carga de flexión sobre cada una de las probetas utilizando la prensa hidráulica. 10. Tomar la medida ∆l entre la distancia inicial l i del pistón y la distancia final l f a la que la probeta falla bajo la carga de flexión. 11. Anotar los valores ∆l para cada probeta en la hoja de datos. 5.6.2

Determinación del tiempo de polimerización

1. En 3 mezclas por separado de resina poliéster de 30 ml con el 4% en volumen de octoato de cobalto añadir 1%, 2% y 4% en volumen respectivamente de MEC y mecer hasta obtener mezclas homogéneas. 2. Mediante la termocupla medir la temperatura de cada mezcla cada 15 segundos hasta que la misma haya polimerizado.

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5.7 

Preparatorio ¿Qué es la polimerización?

5.8

Activid ades por desarrollar Tema Objetivos Marco teórico Resultados obtenidos Tabla de valores: Tiempo, temperatura. o Tabla de valores: Probeta, ∆l. o Superficies de fractura o Datos calculados Gráfica: Tiempo Vs. Temperatura o Análisis de resultados Aplicaciones industriales Conclusiones y recomendaciones (Nombre estudiante 1) Conclusiones y recomendaciones (Nombre estudiante 2) Bibliografía consultada

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

    


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PRACTICA 6 TEMPLADO DE VIDRIO

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Práctica Nº 6 6 TEMPLADO DE VIDRIO 6.1

Objetivo:   

Determinar las temperaturas de reblandecimiento, trabajado y temple del vidrio. Desarrollar el procedimiento experimental del templado de vidrio. Comprobar el aumento de las propiedades mecánicas del vidrio templado.

6.2

Revisión teóri ca.

Los materiales cerámicos son compuestos inorgánicos, no metálicos de: carbono, oxígeno, nitrógeno, boro y silicio; elaborados mediante sinterización o metalurgia de polvos (PM), que entre otros beneficios permite el moldeo de geometrías complejas (incluso imposibles para los procesos de maquinado). Utilizados como refractarios en la industria de los metales, tratamientos térmicos, revestimientos y en la elaboración de materiales para motores así como para la contención de productos químicos; debido a sus características como: puntos de fusión relativamente altos, baja conductividad eléctrica y térmica, junto con sus propiedades altas de dureza y resistencia mecánica que se deben a las uniones atómicas covalentes o iónicas entre sus partículas constitutivas. Los cerámicos pueden ser cristalinos si están estructurados a manera de cristales con empaquetamientos compactos como: la cúbica centrada en las caras y la hexagonal compacta; o no cristalinos (vidrios) que tienen estructura amorfa. Los vidrios más comerciales son de: sosa-cal-silicato y se forman a partir de la fundición de la sílice (muy alta viscosidad) que al enfriarse impide que los iones de silicio y oxígeno se reorganicen para formar cristales deteniendo el equilibrio en la estructura. El vidrio templado es un vidrio común (vidrio recocido) que se le ha realizado el tratamiento térmico de temple y es ampliamente utilizado en la industria del motor y la construcción. Este tipo de vidrio es reforzado enfriando rápidamente con aire la superficie del vidrio después de que éste haya sido calentado hasta cerca de su punto de reblandecimiento. La superficie del vidrio se enfría primero y se contrae, mientras que el interior está caliente y se reajusta a los cambios dimensionales con pocas tensiones. El vidrio templado adquiere propiedades importantes como: la resistencia a flexión, del vidrio recocido al templarlo se multiplica ya que será la resistencia a la rotura normal (sin templar) más la magnitud de la tensión residual en la superficie, de tal forma que pasa de tener una resistencia de 400klb/cm 2 a 1.200-2.000klb/cm 2. La resistencia al choque térmico (diferencia de temperatura entre una cara y otra) pasa de 60 oC a 240oC, en caso de rotura se fragmenta en pequeños trozos inofensivos (por lo cual se le considera uno de los tipos de vidrio de seguridad). Para conocer el proceso de fabricación del vidrio templado se requieren los conceptos de: Temperatura de transición vítrea (Tg), alrededor de 450 oC para un vidrio sódico – cálcico típico, la que sobrepasada produce una disminución de la viscosidad siguiendo la ley de Arrhenius 1 [1]. Temperatura de reblandecimiento (To), cuando el material ha absorbido la suficiente energía para deshacer sus enlaces siendo característica una fluidez natural por su propio peso, pandeo.

1Expresión

matemática que comprueba la dependencia de la velocidad de reacción a la variación 

de temperatura, definida como: () = .  −

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Se analizan los perfiles de temperatura y tensión durante la obtención de un vidrio templado: En la Ilustración 6.1 a), se muestra el calentamiento por encima de Tg. b) cuando se realiza temple al aire de la superficie por debajo de Tg. c), cuando el enfriamiento es lento hasta temperatura ambiente, permite que el interior contraiga mucho más que la superficie, causando una tensión residual neta de compresión en la superficie, compensada parcialmente por una menor tensión residual de tracción en el interior [1].

Ilustración 6.1 Perfiles de temperatura y de tensión durante la obtención de un vidrio templado.[1] Como se puede observar, se consigue que el vidrio quede expuesto en su superficie a tensiones de compresión y en el interior a tensiones de tracción, confiriéndole mayor resistencia estructural y al impacto que el vidrio sin tratar. 6.3

Referencias [1] SHACKELFORD, James; “Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros” [2] ASKELAND, Donald; “Ciencia e ingeniería de los materiales”

6.4


6.4.1 

6.4.2

Materiales. Probetas de vidrio Equipo

Mufla Pinzas Mecheros de gas Soplador Termocupla

    

6.5

Instrucciones.

6.5.2

Punto de reblandecimiento y templado de vidri o

1. Se tienen 5 probetas de 150x25x3 mm 2. Encender la mufla con 3 horas de anticipación a la práctica y mantener en 150⁰C.

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3. Colocar 4 probetas dentro de la mufla, entre los bloques de forma que queden simplemente apoyados. 4. Subir la temperatura de la mufla hasta los 650⁰C. 5. Conectar la termocupla a la mufla. 6. Cuando la termocupla marque aproximadamente 500⁰C, abrir la mufla y verificar si las probetas han llegado al punto de reblandecimiento, se podrá observar el pandeo en las probetas (punto de reblandecimiento). Si no se presenta el pandeo se debe cerrar el horno y esperar a que la temperatura suba y volver a verificar a una temperatura mayor. 7. Tomar la temperatura de reblandecimiento. 8. Calentar las pinzas. 9. Encender el soplador. 10. Cuando la termocupla marque los 620⁰C, sacar la primera probeta con las pinzas. 11. Introducir la probeta en el flujo de aire, acercar la probeta lentamente hacia el soplador, moviendo la probeta de tal forma que el flujo de aire llegue a toda la superficie. 12. Repetir el calentamiento de las pinzas y el enfriamiento para cada probeta. 13. Cargar las probetas 14. Llenar la hoja de datos 6.5.3

Temperatur a de trabajado

1. Usar muestras pequeñas de vidrio 2. Calentar las pinzas. 3. Con la ayuda de los mecheros y las pinzas, calentar las muestras hasta la temperatura a la cual las probetas puedan deformarse mediante la aplicación de una pequeña carga externa. 4. Tomar la temperatura. 6.6

Activid ades por desarrollar Tema Objetivos Resultados obtenidos Tabla de Temperaturas de reblandecimiento, transición vítrea, trabajado. o Tabla de valores de carga o Análisis de resultados Aplicaciones Industriales Conclusiones y recomendaciones (Nombre estudiante 1) Conclusiones y recomendaciones (Nombre estudiante 2) Bibliografía consultada

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HOJA DE DATOS

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Hoja de datos Práctica Nº 1. Análisis m etalog ráfico d e mat eri ales fer roso s Grupo: ……… Estudiante 1: …………………………………………………… Estudiante 2: …………………………………………………… Fecha de Realización: ………………………………………. Descripción del elemento:

Material: Descripción de la metalografía:

Reactivo:

Aumento: 120x Descripción de la metalografía:

Reactivo:

Aumento: 500x

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COLOQUIO

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Coloquio Práctica Nº 1. Análisis m etalog ráfico d e materi ales fer ro so s Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….


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HOJA DE DATOS

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Hoja de datos Práctica Nº 2. Ensayo Charpy Grupo: ……… Estudiante 1: …………………………………………………… Estudiante 2: …………………………………………………… Fecha de Realización: ………………………………………. Probeta

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

Temp [⁰C]

Energía [lb/pie]

Superficie de fractura


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COLOQUIO

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Coloquio Práctica Nº 2.Ensayo Charpy Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….


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REVISI N N˚04

HOJA DE DATOS

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Hoja de datos Práctica Nº3. Ensayo Jominy (Templabilidad de los aceros). Grupo: ……… Estudiante 1: …………………………………………………… Estudiante 2: …………………………………………………… Fecha de Realización: ………………………………………. Mapeo de durezas Escala

Metalogr afía


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COLOQUIO

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Coloquio Práctica Nº3. Ensayo Jominy (Templabilidad de los aceros). Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….


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HOJA DE DATOS

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Hoja de datos Práctica Nº 4. Tratamiento térmico d el bronce al aluminio Grupo: ……… Estudiante 1: …………………………………………………… Estudiante 2: …………………………………………………… Fecha de Realización: ………………………………………. Medición de Durezas Probeta Testigo

(TT) Enfriamiento Rápido

(TT) Enfriamiento Lento

Metalografías

Probeta Testigo Aumento: Reactivo:

(TT) Enfriamiento 1 Aumento: Reactivo:

(TT) Enfriamiento 2 Aumento: Reactivo:


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COLOQUIO

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Coloquio Práctica Nº 4.Tratamiento térmico del bronce al aluminio Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….


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REVISI N N˚04

HOJA DE DATOS


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Hoja de datos Práctica Nº 5. Materiales compuestos: pol ímeros reforzados con f ibras Grupo: ……… Estudiante 1: …………………………………………………… Estudiante 2: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….

Geometría de las fibras

l i [mm]

TIEMPO [m in] 0 1 2 3 4 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12

l f [mm]

Δl

[mm]

TEMP PROB 2.1

Perfil de la zona de fractura

TEMP PROB 2.2

TEMP PROB 2.3

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COLOQUIO

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Coloquio Práctica Nº 5. Materiales compuestos: p olímeros reforzados con fibr as Grupo: ……… Estudiante: …………………………………………………… Fecha de Realización: ……………………………………….


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COLOQUIO


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Hoja de datos Práctica Nº 6. Templado de vidri o Grupo: ……… Estudiante 1: …………………………………………………… Estudiante 2: …………………………………………………… Fecha de Realización: ………………………………………. Temperatura de Temperatura de Temperatura de transición vítrea reblandecimiento trabajado [Tt] [Tg] [To]

PROBETA ENFRIAMIENTO

N1

N2

N3

N4

N5

CARGA [g]

OBSERVACIONES

Guias de Prácticas Ciencia de Materiales II.2

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