UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA E INGENIERIA METALURGICA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA
PRACTICA: DETERMINACI!N DE LA GRANULACI!N HEREDITARIA HEREDITARIA ALOTROP"A DEL FIERRO
ASIG ASIGNA NATU TURA RA::
TRA TRATAMIE AMIENT NTOS OS TERM TERMIC ICOS OS
DOCENT DOCENTE E : ING. ING. GUILLE GUILLERM RMO O BARRI BARRIOS OS RUIZ RUIZ DICENTE: HANINA LIZETT CARRILLO HANAMPA CODIGO
:
111039
SEMESTRE
:
2015-I
CUSCO-PER
PRESENTACIÓN
Me es grato presentar este trabajo de investigación práctica del laborato atorio DETERMI MIN NACIN DE !A "RAN "RAN#! #!AC ACI IN N $ERE $EREDI DITA TARIA RIA % A!T A!TR RPIA PIA DE! DE! $IERR poniendo en práctica lo aprendido d&rante las clase clasess i'par i'parti tida dass prev previa ia'e 'ent ntee sie' sie'pr pree agra agrade deci cien endo do por el conoci'iento co'partido (acia nosotros b&scando el )*ito pro+esional en cada &no de nosotros, Esperando -&e sea de agrado s&.o /en el c&al consta la in+or'a r'ación de investigación de cada est&diante asesorado por el sabio conoci'iento de s& persona,
Atte,
$anina li0ett carrillo (ana'pa
DETERMINACION DE LA GRANULACION HEREDITARIA 1. Objetivo de la práctica
End&recer las probetas a 1223 . 45223C/ di+erenciar c&alitativa . c&antitativa'ente s&s caracter6sticas +6sicas . 'ecánicas de dic(as probetas en co'paración con las probetas sin trata'iento t)r'ico, bservar el ca'bio de ta'a7o de los granos de las probetas por trata'iento t)r'ico Deter'inar la d&re0a . el 'ód&lo de resiliencia de las probetas,
!." #$%da&e%to Te'rico ()$e e* $% acero+
Aleación de (ierro con pe-&e7as cantidades de carbono . -&e ad-&iere con el te'ple gran d&re0a . elasticidad, El acero es &na aleación 89&na 'e0cla con base ató'ica: del ele'ento (ierro con otros ele'entos -&e p&eden ser tanto ')talicos co'o no; ')talicos, Con la e*cepción de los aceros ricos en c(ro'o/ el acero contiene (asta &n 'á*i'o de apro*i'ada'ente 5< en peso de carbono, Aceros con 'a.or contenido de carbono son designados co'o (ierro +&ndido, Seg=n la nor'a #NE >?;22@ es &n 'aterial en el -&e el (ierro es predo'inante . c&.o contenido en carbono es/ general'ente/ in+erior al 5< . contiene otros ele'entos, A&n-&e &n li'itado n='ero de aceros p&ede tener contenidos en carbono s&periores al 5< este es el l6'ite (abit&al -&e separa el acero de la +&ndición,
()$e e* $%a ,robeta+ Pie0as -&e están so'etidas a condiciones de trabajo -&e re-&ieren propiedades espec6+icas para soportar es+&er0os de c(o-&e/ vibraciones . ro0a'iento s&per+icial,
Trata&ie%to* t-r&ico* del acero El est&dio de los procesos de T,T, del acero co'en0ó por D,C(ernov de los p&ntos cr6ticos del acero en 4?, El post&lado de C(ernov acerca de -&e las propiedades de los aceros se deter'inan por la estr&ct&ra . -&e esta depende de la te'perat&ra de calenta'iento . de la rapide0 del en+ria'iento/ +&e general'ente reconocido . d&rante los decenios sig&ientes/ los investigadores establecieron la relación entre la estr&ct&ra . las condiciones de s& +or'ación 8principal'ente la te'perat&ra de calenta'iento . la velocidad de en+ria'iento:, Para ca'biar las propiedades del acero se &san di+erentes tipos trata'ientos t)r'icos/ -&e ca'bian s& 'icro estr&ct&ra, En general (a. c&atro tipos básicos de trata'iento t)r'icoB 4, Te'ple, 5, Revenido, >, Recocido, @, Nor'ali0ación, Todos los trata'ientos t)r'icos tienen &na r&ta obligatoriaB •
Calenta'iento del acero (asta &na te'perat&ra deter'inada,
•
Per'anencia a esa te'perat&ra cierto tie'po,
•
En+ria'iento 'ás o 'enos rápido,
."Materiale* / E0$ipo* D&re+racto'etro acero
ernier o pie de re.
Probetas de
carbon
ter'ó'etro
,ROCEDIMIENTO 1IN TRATAMIENTO
Medida de cada &na de las probetas apro*i'ada'ente 4> c' !leva'os para el d&re+racto'etro cada probeta Medi'os la d&re0a . resilencia ract&ra'os cada &na de ellas a&n sin trata'iento t)r'ico btene'os datos bserva'os cada probeta
CON TRATAMIENTO TERMICO
Medida de cada 4> c'
&na de las probetas apro*i'ada'ente
!leva'os (acia el d&re+racto'etro cada probeta Medi'os s& d&re0a . resilencia ract&ra'os cada &na de ellas a&n sin trata'iento t)r'ico btene'os datos bserva'os cada probeta . co'para'os la di+erencia entre las probetas con trata'iento con las probetas sin trata'iento t)r'ico
a2. deter&i%ar la d$re3a / re*ile%cia de la* probeta* *i% trata&ie%to t-r&ico, Deter'inación de d&re0aB
B=
P
s=
S
N3
Probeta
4 5
liso corr&gado M&elle 4 M&elle 5
Diá'etro de $per4icie (&ella en '' de la 5$ella circ$lar 6&&!2 >,>5 ,1?>4 5,14 ?,1>?> 5,@>@ @,??1 5,>44@ @,41?2
π×D
2
4
7rea 6&&!2
D$re3a 682 9:;&&!
,?@F@ ,F?15 F,?@F2 455,5@
>,@14 @,1> ,>1 ,5554
Re*ile%ciaB
R=
W
W = P ∗h
S
Nº
Probeta
Diámetr o de fractura cm
#$%& I*+& . 'S( ), )*2 '(
Altura de caída (h): cm
4
liso
2,>>
@>
2,?@F
55,5F5F
5@,>F>
5
@
2,2?
5,2
51,54
>
corr&gad 2,515 o M&elle 4 2,5@>
2,45
@,4@
,2?
@
M&elle 5
2,21 ? 2,2?1 @ 2,F? @ 4,555 @
1
2,4>F
@,?FF
>,424
2,5>44
Energía absorbid a (W): Kgm
R%/%) & 'R( 4* )*2
b2. cale%tar la* probeta* a <==>c e%4riarla* al aire o &edio a&bie%te / c$a%ti4icar *$ d$re3a / re*ile%cia. DatosB
Diá&etro I&pacto 6&&2
A%:$lo Ab*orbid o 6?2
A%:$lo alca%3ado
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F
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G 9 >@,F Hg J@ * 8>,4?:5 9 B.B=:;&&! ,ara el &$elle del:ado
G 9 >@,F Hg J@ * 85,@:5 9 .B :;&&! 8." ,ara la re*ilie%cia reali3a&o* lo* *i:$ie%te* cálc$lo* ResilienciaB R 9 KSB Lg'c'5 ,ara el 4ierro li*o 423;;;;;4Fc' 5@3;;;;;;;;( c' ,F5
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c2.I%dicar el ta&ao de :ra%o e% cada $%a de lo* eFperi&e%to* relacio%á%dola co% la re*ilie%cia
C&ando a&'enta el ta'a7o de grano ta'bi)n lo (ace la te'plabilidad/ es 'a.or la propiedad de a&stenita retenida . as6 'is'o crece el peligro de agrietarse en el te'ple/ pero la tenacidad es 'enor, !a i'portancia radica no solo en la in+l&encia del ta'a7o de grano a&sten6tico sobre la d&re0a de la 'artensita obtenida sino ta'bi)n de la 'odi+icación de las propiedades 'ecánicas,
A%áli*i* de re*$ltado* inal'ente de la práctica pode'os se7alar -&e al en+riar la a&stenita de 'anera br&sca con ag&a/ aceite o aire/ se trans+or'a en 'artensita/ . por consec&encia de ello el 'aterial tiende a ser '&. d&ro . +rágil, Ta'bi)n pode'os 'encionar -&e a trav)s del end&reci'iento se prod&ce &na estr&ct&ra gran&lar +ina -&e a&'enta la resistencia a la tracción 8tensión: . dis'in&.e la d&ctilidad, d2. Repetir el procedi&ie%to a%terior co% la di4ere%cia de cale%dar la* probeta* a 1!==>c.
,RO8ETA
Diá&etro I&pacto 6&&2
A%:$lo Ab*orbid o
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,ara el &$elle :r$e*o 423;;;;;2,4F' 453;;;;;;;;( c'
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,ara el &$elle del:ado 423;;;;;2,4F' 553;;;;;;;;( c' K9P*(
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R 9 44,>F Lg ' 4,@ c'5
R .@@ 9: & ; c&!
CUETIONARIO $acer &n c&adro co'parativo de los valores obtenidos en cada &na de los e*peri'entos reali0adosB inal'ente el c&adro nos '&estra los sig&ientes res<ados
A <==> C te%e&o* el *i:$ie%te c$adro ,RO8ETA #IERRO LIO #IERRO CORRUGADO MUELLE GRUEO MUELLE DELGADO
REILIENCIA :&;c&! @@,>F @,F2F 5,45F @,F4F
A 1!==> C te%e&o* el *i:$ie%te c$adro
DUREJA :;&&! F,@F @,@2 >,@1 5,??
,RO8ETA #IERRO LIO #IERRO CORRUGADO MUELLE GRUEO MUELLE DELGADO
REILIENCIA: &;c&! 42F,F4 4?,5@ ,?1 ,?F?
DUREJA :;&&! F,@F @,@2 >,@1 5,??
CONCLUIONE K UGENERENCIA $aciendo co'paración entre las probetas sin trata'iento t)r'ico nos da'os c&enta - la d&re0a . resilencia varia bastante en co'paración de las con trata'iento t)r'ico !as probetas con trata'iento a 122 no di+ieren '&c(o a las to'adas a 4522 concl&i'os -&e se c&'ple • •
a 'a.or d&re0a e*iste 'enor tenacidad a 'a.or gradiente t)r'ico 'a.or probabilidad a +is&rarse
8I8LIOGRA#IA • •
•
(ttpBOOO,sabelotodo,org'etal&rgiatratater'acero,(t'l (ttpBOOO,google,co',pe(l9es; @41Qtbo9dQo&tp&t9searc(Qsclient9ps.;abQ-9trata'ientos ter'icosdelcobre.s&saleacionesenppt (ttpBOOO,bibliociencias,c&gsdlcollectlibrosinde*assoc$AS$ 24F,dirdoc,pd+
ALOTRO,A DEL HIERRO O8ETIO DE LA ,R7CTICA
Deter'inar la in+l&encia de la alotrop6a del (ierro d&rante el trata'iento t)r'ico, bservar los s&cesos
#UNDAMENTO TEORICO (A )UE E RE#IERE CON ALOTRO,A+ Alotrop6a se re+iere sólo a las di+erentes +or'as de &n ele'ento dentro de la 'is'a +ase/ los ca'bios de estado entre sólido/ l6-&ido . gas en s6 'is'os no son considerados alotrop6a,
La* di4ere%cia* e% la* propiedade* de al'tropo* de $% ele&e%to
Alótropos son di+erentes +or'as estr&ct&rales del 'is'o ele'ento . p&eden e*(ibir '&. di+erentes propiedades +6sicas . co'porta'ientos -&6'icos, El ca'bio entre por las 'is'as estr&ct&ras/ es te'perat&ra,
las +or'as alotrópicas se activa +&er0as -&e a+ectan a otras decir/ presión/ l&0/ . de la
Por lo tanto la partic&lares partic&lares,
estabilidad de los alótropos depende de las condiciones
Por eje'plo/ lo*
ca&bio* de 5ierro de $%a cbica ce%trada e% el c$erpo a e*tr$ct$ra cbica ce%trada por C
e*tr$ct$ra $%a cara de e%ci&a de <=@
ALOTRO,IA O ,OLIMOR#IMO. Alg&nos 'etales/ dentro de los c&ales se enc&entra el (ierro/ al en+riarlos lenta'ente/ ad-&ieren seg=n la te'perat&ra a la -&e est)n/ distintas estr&ct&ras en s&s redes cristalinas ./ por consig&iente/ poseen propiedades distintas, Este +enó'eno se deno'ina alotrop6a o poli'or+is'o, Estas +or'as alotrópicas se s&elen representar por las letras del al+abeto griego/ etc, !a trans+or'ación de &na variedad alotrópica del 'etal en otra/ va aco'pa7ada de &na absorción de calor al calentarse/ . por &n desprendi'iento de calor latente al en+riarse/ veri+icándose estos procesos a te'perat&ra constante ./ solo se 'odi+ica la te'perat&ra/ c&ando (&bo &n ca'bio total de +ase, !o 'is'o s&cede con el ag&aB c&ando la tene'os en +or'a de (ielo a 2 C . le da'os calor lenta'ente/ vere'os -&e la
te'perat&ra del (ielo no a&'enta . en l&gar de eso ca'bia de +ase al derretirse sólo sig&e a&'entando la te'perat&ra desp&)s de -&e se derritió todo el (ielo 8ca'bio total de +ase:, Ta'bi)n/ c&ando le -&ita'os calor al ag&a a p&nto de solidi+icar a cero grados cent6grados/ vere'os -&e no baja s& te'perat&ra/ sino -&e e'pie0a a +or'ar (ielo / . sólo seg&irá bajando la te'perat&ra c&ando toda (a.a ca'biado a (ielo, !o anterior/ para el caso del (ierro/ se ve en la c&rva t)r'ica de trans+or'ación en coordenadas te'perat&ra; tie'po del art6c&lo sig&iente, En esta c&rva se observa -&e en cada trans+or'ación/ d&rante &n cierto tie'po no ca'bia la te'perat&ra a estas partes de la c&rva se les lla'a p&ntos cr6ticos,
Hierro al4a." El (ierro al+a se presenta a te'perat&ras in+eriores a los ?3C, Presenta &na cristali0ación seg=n el siste'a c=bico centrado de c&erpo, No dis&elve el carbono . tiene carácter 'agn)tico, A los ?3C pierde el 'agnetis'o, Mientras d&ra esta trans+or'ación la te'perat&ra per'anece constante, !as te'perat&ras a las c&ales tienen l&gar estas trans+or'aciones se deno'inan p&ntos cr6ticos . son representados 'ediante la letra A, C&ando se trata de &n en+ria'iento Ar/ . si es &n calenta'iento Ac, !a capacidad -&e posee el (ierro al+a para +or'ar sol&ciones sólidas es '&. d)bil por-&e los espacios interató'icos disponibles, Hierro beta." Es '&. si'ilar al (ierro al+a, Se +or'a a te'perat&ras co'prendidas entre ?3C . 1223C/ cristali0ando en el siste'a c=bico centrado de c&erpo, Se di+erencia principal'ente del (ierro al+a en -&e no es 'agn)tico, Desde el p&nto de vista 'etalográ+ico . 'ecánico tiene poco inter)s, Hierro :a&&a." Se +or'a a te'perat&ras co'prendidas entre los 122 . los 4@223C,Cristali0a en el siste'a c=bico centrado de caras 8CC:, Tiene gran capacidad para +or'ar sol&ciones sólidas/ .a -&e dispone de espacios interató'icos grandes, P&ede disolver (asta &n 5< de carbono, Esta sol&ción recibe el no'bre de a&stenita, Hierro delta." Se +or'a a te'perat&ras co'prendidas entre los 4@22 . 4F>13C, Cristali0a en red c=bica centrada de c&erpo 8GCC:, Debido a -&e
aparece a elevadas te'perat&ras/ tiene poca i'portancia en el est&dio de los trata'ientos t)r'icos . ta'poco tiene aplicación sider=rgica,
E)UI,O K MATRIALE
,ROCEDIMIENTO
Calentar la probeta a 42223c . en+riarla br&sca'ente en el ag&a repetir el procedi'iento (asta -&e apare0can +ig&ras de alg&nas probetas, CUETIONARIO $acer &n co'entario/ de los res<ados obtenidos en cada &na de las probetas,
(A 0$- *e debe la* 4i*$ra* e% la* probeta* de 5ierro de co%*tr$cci'% / del &$elleP &a* %o e% el 5ierro li*o+ !as +is&ras se deben a las di+erentes co'posiciones de las probetas/ es decir la cantidad de carbono contenido en s& co'posición de cada probeta,
El contenido de carbono -&e tiene el +ierro liso -&e es de apro*i'ada'ente de 2,5< en co'paración al +ierro corr&gado -&e tiene &n porcentaje de carbono de 2,><, A 'a.or porcentaje de carbono 'enor es la cond&ctividad t)r'ica por lo -&e crea 'a.ores gradientes t)r'icos . por lo tanto tienen &na 'a.or probabilidad de +is&rarse, tro de los pará'etros in+l&entes es el 'edio de en+ria'ientoB a 'a.or velocidad de en+ria'iento 'a.or gradiente t)r'ico . 'a.or probabilidad de +is&rarse,
Por eje'plo en esta práctica se t&vo -&e reali0ar en dos etapas de calenta'iento por lo sig&ienteB Por-&e en el seg&ndo calenta'iento el 'aterial a&'enta de vol&'en . (ace -&e se genere &n 'a.or gradiente t)r'ico, Debido al en+ria'iento desig&al d&rante la etapa de calenta'iento 8te'ple:, El e*terior de la pie0a se en+r6a rápida'ente por consig&iente se trans+or'a en 'artensita antes -&e el interior,
()$- *$:iere para ele:ir el &edio de e%4ria&ie%to del 5ierro li*oP co%*tr$cci'% / &$elle+ Es &no de los pará'etros i'portantes para poder generar +is&ras, AceitesB se e'plean casi e*cl&siva'ente los aceites 'inerales el calor espec6+ico/ p&nto de eb&llición/ calor de evaporación/ cond&ctividad t)r'ica
. viscosidad/ j&egan &n papel i'portante, #n a&'ento en la viscosidad s&ele ir aco'pa7ado de &na elevación del p&nto de eb&llición . dis'in&.e el tie'po de la +ase vapor/ pero s&avi0a las condiciones de la +ase de convección, Si la viscosidad es e*cesiva/ dis'in&irá la t&rb&lencia -&e contrib&.e a la e*tracción de calor
CONCLUIONE K UGERENCIA CONCLUIONE Se logró observar el agrieta'iento o +is&ra en dos etapas de trata'iento del (ierro de constr&cción . del '&elle/ 'as no del (ierro liso Pero tene'os en c&enta -&e al so'eterlo &na ve0 'ás a la 'is'a te'perat&ra . en+riarlo br&sca'ente llegare'os a agrietar el +ierro liso,
UGERENCIA Seria ideal -&e las probetas s&+ran di+erentes tipos de en+ria'iento co'o en aceite/ ag&a/ en &n (orno/ . al aire libre para asi poder nosotros observar la di+erencia entre estos,
8I8LIOGRA#IA
• •
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