CÁLCULO DEL TAMAÑO DE GRANO Y LA DUREZA EN METALES

OBJETIVO: Aprender las técnicas para la determinación de la dureza ingenieril. Así como determinar el tamaño de grano de la muestra obtenida.

Equipo: Durómetro Rockwell. Micro durómetro Vickers. Microscopio metalográfico

Materiales: Latón Aluminio. Acero dulce.

Metodología:

Determinación de la Dureza de Vickers. 1. Montar el espécimen en el durómetro, teniendo en cuenta la precaución de que el

durómetro este perfectamente nivelado, evitando movimientos durante la prueba.

2. Bajar el identador lentamente hasta tenerlo lo más cerca posible del espécimen.

3. Para iniciar la prueba de dureza VICKERS se debe de saber que este durómetro no se necesita colocar una precarga. Solo se aplica una carga de 1Kg durante un lapso de 15s.

4. El microdurometro Vickers nos proporciona automáticamente la precarga.

5. Al finalizar ésta separar el espécimen del identador. Localizar la huella en el espécimen el identador dejara una marca sobre la muestra en forma de un romboide. Este punto se observara con la ayuda de un lente, tenía un aumento de 10X y el lente de 40X por lo que la muestra estaba a 400X y se procederá a sacar las medidas de las diagonales para poder aplicarlas en la siguiente fórmula:

Dprom= (D+d)/2

Determinación de la Dureza Rockwell 1. Se escoge la determinación correcta de pesas y penetradores de acuerdo con la dureza

que se desea obtener. Una placa de datos montados en la maquina da esta información.

2. Luego que la palanca este en reposo, vuelva a tirar suavemente hacia usted, hasta donde llegue. Si hace esto bruscamente, se obtendrá una lectura falsa, debido a la percusión.

3. El número de dureza Rockwell es leído directamente en la carátula del instrumento.

4. Este número está basado en la profundidad de la identación sobre el rango elástico del material, entonces se aplica la mayor carga donde se obtiene la mayor deformación.

5. El numero Rockwell alto está asociado con una impresión poco profunda hecha en un material, entonces se aplica la mayor carga bajo la impresión profunda hecha por un material suave.

6. La original y más comúnmente escala Rockwell usada es la B (identador de carburo de

tuxteno esférico de 1/16 de pulgada de diámetro con 100kg de carga) y C (identador esférico cónico con 150 kg de carga). Nosotros usaremos la escala B ya que es para dureza media baja.

7. Se utiliza una precarga que es la encargada de romper la deformación elástica para darnos la plástica (precarga de 10Kg).

8. El número de dureza debe ser designado de acuerdo a la escala usada.

RESULTADOS:

Para la dureza Vickers: Acero Aluminio

Se obtuvieron los siguientes resultados para las diagonales. D=130 μm d=136.5 μm Dprom=133.25 μm

Para poder calcular la dureza Vickers se empleara la siguiente ecuación:

Hv=1.8544P/D P=Carga inicial Dprom=Promedio diagonales

Hv= 13.9167 Kg/mm

Diferentes tipos de dureza En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.

El interés de la determinación de la dureza en los aceros estriba en la correlación existente entre la dureza y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo más económico y rápido que el ensayo de tracción, por lo que su uso está muy extendido.Hasta la aparición de la primera máquina Brinell para la determinación de la dureza, ésta se medía de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material más duro que se empleaba en los talleres.

Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes: Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W.

Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a tracción.

Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella.

Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.

Dureza Webster: Emplea máquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas de difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell.

Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor.

Dureza Shore:Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superdicie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un método elástico, no de penetración como los otros

Microscopio metalográficoConteo de granos de una muestra.

Se usó un microscopio metalográfico, su funcionamiento se basa en la reflexión de un haz de luz horizontal, dicha reflexión se produce, por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo, atreves del objetivo del microscopio sobre la superficie de muestra.

El haz de luz puede ser generado por tungsteno o xenón, usaremos una lámpara de tugsteno (15V) para poder apreciar los granos ya que la muestra no es un material pesado, para esos tipos de materiales si se usa la de Xenón ya que tiene mayor brillo. Tiene lentes de diferentes aumentos.Se usara un aumento de 400X para poder apreciar los granos de la muestra.

Como se puede ver en la figura se ve la muestra y con sus respectivos granos, para facilitar el conteo de granos se nos fue enseñado un método el cual es dividir el círculo en cuadrantes y seleccionar el cuadrante en el cual se puedan apreciar más fácil los granos.

Cálculos:

Se calculara el área de frontera de grano del material observado.

Total de granos = promedio x 4 = 88.8 granos

CONCLUSIÓN [LUCERO]:

Los resultados obtenidos en esta práctica nos ayudaron a entender mejor el concepto de dureza y las propiedades que tienen los granos en los materiales. Pudimos observar y conocer el funcionamiento de los de durómetros y otros aparatos del laboratorio así como observar una muestra metalográfica. Todo esto nos sirvió comprender y/o asimilar de mejor manera las importancias que tienen los valores de la dureza y los límites de grano para encontrar un mejor uso o aplicación que se le dé a los materiales. También entendí que tanto la dureza como el grano de estos, son muy importantes en la ingeniería y de esa manera comprender por qué existen y de que depende la gran variedad de materiales que actualmente conocemos en el mundo; ya que esto influirá al momento de usar diferentes materiales en la industria. Creo que la realización del trabajo práctico nos ayuda a tener un mejor entendimiento de lo teórico

CONCLUSIÓN [URIEL]:

En esta practica se observo la dureza de los materiales asi como los granos que se producen debido a los defectos que se provocan en el mismo material, también conocí los aparatos del laboratorio como el durómetro y poder observar los granos, donde el contarlos no es tan fácil como parece, y entendí la importancia que tiene dicha materia en la vida cotidiana y a su vez, por medio de la practica, lo que se ve de teoría durante las clases.

Referencia:

Askeland, D. R. (2004). Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Thomson.

Dra. Bárbara González Rolón, Manual de laboratorio de Ciencia de Materiales para Ingeniería.

http://www.gisiberica.com/durometros/dureza.htm

Granos Lucero Uriel

# de granos enteros. 19 17

# de medios granos 33 35