ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Informe de Laboratorio de Ciencias de Materiales Práctica No ! " Metalo#raf$a Marco Robalino López de Septiembre del 2014
INFORME DE LAORA!ORIO
Nombre"
Marco Antonio Robalino López
Materia# paralelo"
.iencia de Materiale+#)aralelo
N$mero
%
t&t'lo
de
e(perimento
101 E(perimento
No/
Metalora*&a
)ro*e+ora 3race Andrea era )a'ta
Fec,a de e(perimento"
Ao+to 25 2014
Fec,a de pre+entación" Nombre
de
compa-ero+
de
Septiembre 6 2014
laboratorio
%
&
A7 !&t'lo de la pr8ctica Metalora*&a 7 Re+'men
La 'ráctica de laboratorio t()o como 'ro'*sito obser)ar la microestr(ct(ra 'olicristalina de metales (tili+ando (n microsco'io *'tico, es'ec$-camente la del al(minio. 'ero cabe resaltar /(e n(estro alcance solo lle#a 0asta la il(straci*n directa de 'rimera mano de la misma as$ como ad/(irir e1'eriencia en las distintas t2cnicas de la 're'araci*n de s('er-cies metalo#rá-cas Esto lo lo#ramos mediante el (so de (n banco de li3as 4 (na '(lidora (ni)ersal las c(ales (samos 'ara 're'arar la s('er-cie del metal 4 lo#rar /(e la re5e1i*n de la l(+ sobre la misma sea es'ec(lar 4 se obser)e 'erfectamente la estr(ct(ra en el microsco'io, 4 con (na 'robeta rectan#(lar de al(minio /(e c(m'l$a con las normas ASTM DE6 E6M /(e f(e cortada dos )eces, (n corte 'er'endic(lar al otro L(e#o de em'e+ar, el desarrollo e1'erimental consisti* en li3ar en cada eta'a del banco de li3as 0asta lo#rar (na s('er-cie lisa 4 brillante, l(e#o (samos la '(lidora (ni)ersal con la 'asta de diamante 'ara 0acer el '(lido -no /(e ase#(rar$a (na re5e1i*n bastante es'ec(lar de la l(+. 'osteriormente se 0i+o el ata/(e /($mico con ácido clor0$drico 4 se 'rocedi* a obser)ar la m(estra en el microsco'io Los res(ltados obtenidos re5e3an las 7
distintas fases en la estr(ct(ra del al(minio 4 (na notable diferencia en las mismas (na )e+ /(e se 0a sometido a deformaciones 'lásticas .7 En*o9'e e(perimental Equipos y Materiales
El e1'erimento se reali+* (tili+ando tres e/(i'os, (n banco de li3as, de &&8, 7&8, 988, :88 4 %888 #ranos 'or cent$metro c(adrado. son 'a'eles de carb(ro de silicio /(e (tili+amos ba3o a#(a. (na '(lidora (ni)ersal ;Str(ers, DP 3(nto con la 'asta de diamante 4 el l(bricante, as$ como tambi2n el microsco'io *'tico el c(al estaba aco'lado a (na com'(tadora 4 3(nto con el soft?are corres'ondiente ;Pa1cam> Cabe resaltar /(e los e/(i'os estaban en 0abitaciones diferentes 'or lo tanto se encontraban a tem'erat(ras distintas 4 con 0(medades relati)as )ariadas 4 además t()imos /(e trasladarnos entre ellos m(4 se#(ido )arias )eces De i#(al manera ad)ertimos /(e (tili+amos las mismas 'robetas /(e se 're'araron 'ara el ensa4o de tracci*n 'or lo tanto 2stas c(m'len con las res'ecti)as normas ASTM @inalmente se resalta /(e se debe tener m(c0o c(idado c(ando se )a4a a (sar el microsco'io 'ara no daar los ob3eti)os 4 lentes del mismo, as$ como tambi2n al momento de re#(lar o a3(star la ima#en 'ara obser)ar de manera n$tida la estr(ct(ra 'olicristalina 9
Parámetros adicionales del e1'erimento incl(4en (na tem'erat(ra de &!BC 4 (na 0(medad de !:% Procedimiento
Em'e+amos cortando n(estra 'robeta rectan#(lar, esto se reali+ará dos )eces 4 ambos cortes serán 'er'endic(lares entre s$, lo c(al se 0ará (tili+ando (na sierra de mano 'ara metales o la cortadora de disco. en n(estro caso f(e esta ltima o'ci*n, siem're tomando en c(enta todas las consideraciones de se#(ridad necesarias 'ara el mane3o del e/(i'o tales como mantener (na distancia 'r(dente o la (tili+aci*n de #afas 'rotectoras L(e#o contin(amos a la eta'a del '(lido #r(eso en la c(al 'rocedimos a li3ar con 'a'el de carb(ro de silicio (na cara de n(estra m(estra, esto se reali+* 'or eta'as 4 con la a4(da de (n )aso de 'reci'itaci*n 'ara )erter (n 'oco de a#(a. se inici* con la li3a de &&8 #ranos 'or cent$metro c(adrado, /(e era con la /(e más se iba a a)an+ar 'ara '(lir todos )alles 4 crestas microsc*'icas /(e ten$amos en la s('er-cie de la m(estra, de i#(al manera 4 )ertiendo a#(a contin(amos li3ando la misma cara de la 'ie+a 'ero a0ora en (na direcci*n 'er'endic(lar a la anterior sobre la si#(iente li3a, la de 7&8. 4 c(ando 4a no /(ede nin#n rastro de las l$neas 'rod(cidas 'or el anterior li3ado, contin(aremos a la si#(iente estaci*n del banco de li3as, la de 988 4 de i#(al manera se a'licará !
el mismo criterio 'ara a)an+ar a la de :88 4 -nalmente si está dis'onible (na de %888 #ranos 'or cent$metro c(adrado Des'(2s de esto, se 'rosi#(e con el '(lido -no el c(al se reali+a con la '(lidora (ni)ersal de disco en donde será necesario a'licar (n l(bricante 4 la 'asta de diamante /(e se encar#ará de 0acer el '(lido -no con el c(al lo#raremos obtener (na s('er-cie realmente lisa 4 m(4 brillante /(e re5e3ará la l(+ de (na forma m(4 con)eniente 'ara 'oder obser)ar n(estra estr(ct(ra 'olicristalina en el microsco'io *'tico L(e#o de esto ba3amos a la 0abitaci*n donde se encontraba el otro e/(i'o, contin(amos con el ata/(e /($mico /(e consisti* en lim'iar n(estra m(estra con alco0ol et$lico 4 'osteriormente a'licarle ácido clor0$drico a (na concentraci*n de 88! 4 de3arlo act(ar 'or a'ro1imadamente %8 se#(ndos, de no 0acer esto no se 'odrá obser)ar estr(ct(ra al#(na a'reciable en el microsco'io @inalmente se lo seca con la a4(da de (na secadora el2ctrica 4 se coloca n(estra m(estra en el microsco'io donde la obser)amos con (n ob3eti)o de !88 4 con a4(da del soft?are 4 la com'(tadora #(ardamos n(estra ima#en D7
An8li+i+ de re+'ltado+
Resultados:
:
L(e#o de reali+ar el e1'erimento, la res'ecti)a 're'araci*n de la s('er-cie del metal, las obser)aciones 4 corres'ondiente análisis obt()imos (na ima#en bastante n$tida en donde 'odemos a'reciar m(4 bien la estr(ct(ra 'olicristalina del al(minio, antes de s(frir la deformaci*n 4 des'(2s de ello. 4 se notan las diferentes fases 'resentes en el metal 4 la res'ecti)a forma 4 tamao relati)o de los #ranos en la microestr(ct(ra A 'artir de esto ad)ertimos /(e es m(4 fácil reconocer c(ando (n metal 0a sido traba3ado en fr$o solo con 0acerle (n ensa4o metalo#rá-co 4 obser)ar s(s diferentes fases 4 #ranos. en el caso de n(estra m(estra )emos /(e en la 'robeta deformada, los #ranos son más alar#ados 4 alineados en cierta direcci*n en com'araci*n con los de la 'robeta sin deformar en los /(e no están m(4 alineados E7 Re*erencia+ •
@(ndamentals of Material Science and En#ineerin#F An Inte#rated A''roac0, Gilliam Callister and Da)id Ret0?isc0, 9t0 Edition, &8%&, Ho0n Gile4 and Sons, Inc
F7 Ad:'nto+ Fotos del experimento
=
Fi'ra 1" Al'minio 1200 +in de*ormar ;00(7
6
Fi'ra 2" Al'minio 1200 de*ormado ;00(7
%8
Fi'ra <" )'lidora Fi'ra 4" Di+co de p'lido
%%
Fi'ra " Micro+copio % comp'tadora
CUESTIONARIO
¿Todo proceso de deformación plástica endurece los metales?
Si 'or/(e red(cen el tamao de #rano, a(menta el nmero de dislocaciones 4 di-c(lta s( desli+amiento relati)o. 'or e3em'lo el laminado, el for3ado, el tre-lado, la e1tr(si*n, el emb(tido, etc
Indique las oser!aciones "#ure$a y Metalo%raf&a' antes de laminar y despu(s de laminar
Al laminar a(mentamos la d(re+a '(esto /(e en s( estr(ct(ra metalo#rá-ca a(mentamos el nmero de dislocaciones, alar#amos los #ranos 4 di-c(ltamos el des'la+amiento relati)o entre 'lanos cristalinos lo /(e se o'one a la identaci*n del material
)nalice la relación deformación plástica "*+,' !s dure$a e indique si tiene co-erencia con la literatura
Tal como dice la literat(ra, la d(re+a a(menta al incrementar el 'orcenta3e de traba3o en fr$o 4 esto f(e con-rmado en la 'ráctica anterior en la c(al incl(so tomamos (na b(ena cantidad de datos 4 los #ra-camos 'ara obser)ar s( tendencia 'ro'orcional 4 modelarlos %&
)nalice la relación microestructura !s dure$a e indique si tiene co-erencia con la literatura
Dentro de la microestr(ct(ra tenemos 'resente (n nmero creciente de dislocaciones /(e 'oco a 'oco )an di-c(ltando más el des'la+amiento de los 'lanos cristalinos lo /(e se o'one a la identaci*n 'ro)ocando (na ma4or d(re+a, tal como está en la literat(ra
)nalice la relación deformación plástica "*+,' !s microestructura e indique si tiene co-erencia con la literatura
La relaci*n más e)idente entre la deformaci*n 'lástica 4 la microestr(ct(ra, o me3or dic0o s( efecto más notable, es el alar#amiento de los #ranos /(e se 'rod(ce al a'licar (na deformaci*n 4 s( res'ecti)a orientaci*n en la direcci*n de la deformaci*n
*oncluya. extrapolando estos resultados la relación microestructura !s proceso !s propiedades mecánicas
A 'artir de esto 'odemos decir /(e las 'ro'iedades mecánicas de (n material estarán li#adas $ntimamente con s( microestr(ct(ra, s(s fases, tamao de #rano, etc. /(e a la )e+ de'enderán de c*mo f(e el 'rocesamiento del mismo, lo c(al nos da la concl(si*n de /(e 'odemos mani'(lar las %7
'ro'iedades mecánicas de (n material si modi-camos la forma en /(e f(e 'rocesado E3ercicios 'ost 'aralelo al borde de la cara /(e estamos li3ando sin ol)idar )erter s(-ciente a#(a Una )e+ /(e se sienta lisa la s('er-cie 4 se )ean m(c0as ra4as res(ltantes del li3ado, todas 'aralelas en la misma direcci*n. se 'rocede a la se#(nda eta'a /(e c(4a direcci*n de li3ado será 'er'endic(lar a la anterior, 4 a'licando a#(a de i#(al manera se li3ará 0asta obser)ar /(e no /(eda rastro al#(no de las l$neas anteriores 4 solo se )ean las n(e)as ra4as ;'er'endic(lares>, todas 'aralelas J a 'artir de este '(nto se re'ite el 'roceso, se cambia la direcci*n relati)a de li3ado 4 se lo reali+a 0asta no obser)ar nin#n rastro de las l$neas anteriores K C*mo '(ede dar (na indicaci*n del tamao del #rano de (n 'olicristal
El tamao de #rano en (n 'olicristal es a'ro1imado o re'resentado con (na e1'resi*n en base al nmero , /(e es (n indicador de este tamao el c(al se )a a determinar mediante mediciones en las foto#raf$as tomadas en el laboratorio de la estr(ct(ra metalo#rá-ca (sando (na escala adec(ada 37 .oncl'+ione+
%9
L(e#o de 0aber reali+ado la 'ráctica, 0emos 'odido obser)ar de manera directa la estr(ct(ra 'olicristalina del al(minio 're'arando nosotros mismos la s('er-cie de inter2s familiari+ándonos con las res'ecti)as t2cnicas 'ara ensa4os metalo#rá-cos lo c(al nos indica /(e n(estros res(ltados f(eron bastante ace'tables 4 c(m'limos con n(estros ob3eti)os 4a /(e obt()imos (na ima#en de alta calidad de la estr(ct(ra 'olicristalina del al(minio Esto f(e 'osible 'ara ambos casosF (na 'robeta deformada 4 (na sin deformar. adicionalmente a 'artir de (na com'araci*n 4 (n análisis entre ellas se '(eden concl(ir los efectos /(e se 'rod(cen al a'licar (na deformaci*n 'lástica en (n metal Esto es el alar#amiento de los #ranos en la microestr(ct(ra, la a'arici*n de dislocaciones, 4 consec(entemente (na me3ora en s(s 'ro'iedades mecánicas como la d(re+a. a(n/(e no 'ara todas ellas 4a /(e laminar m(c0o el metal '(ede )ol)erlo e1tremadamente frá#il =7 Recordatorio+ para e>itar problema+/
En 'rimer l(#ar se recomienda (tili+ar los (tensilios de se#(ridad necesarios 'ara o'erar los e/(i'os tal como #afas 4 mandil, as$ mismo se s(#iere tener m(c0o c(idado con los e/(i'os delicados como el microsco'io *'tico Además se debe tener c(idado al momento de li3ar 'ara no ens(ciar el laboratorio, se debe controlar bien la cantidad de 'asta de diamante (tili+ada 4a /(e es (n %!
material costoso 4 -nalmente no de3ar /(e se ens(cie la s('er-cie /(e )a4amos a obser)ar, no de3arla caer al 'iso 4 'ermitir /(e se 'rod(+ca (n correcto ata/(e /($mico de3ando act(ar al ácido el tiem'o s(-ciente
%:
