normalizado y recocido del acero (laboratorio Nº1)

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN

FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Mecánica

Facultad de ingeniería

Escuela académico profesional de ingeniería mecánica

“LABORATORIO Nª1”

Normalizado y recocido

Curso: Metalografía y Tratamientos Térmicos

Docente: Ing. Jesús medina

Alumno:

Año de estudio: Cuarto Año

TACNA – PERÚ

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ÍNDICE

Objetivos…………………………………...……...3

Equipos y Materiales…..………………..………3

Resumen Teórico…………………….……...…..8

Procedimiento………………………….….........10

Resultados……………………….…….………....16

Conclusiones………………………….………....18

Bibliografía…………………………….………....18

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1. REFERENCIA

Norma ASTME-2Norma ASTM E-3-81

2. OBJETIVOS Adquirir destreza en la aplicación de las técnicas de preparación de muestras

metalográficas Adquirir destreza del ataque químico a muestras metalográficas.

3. EQUIPOS Y MATERIALES

Equipos

EQUIPO DE CORTE ARCO DE SIERRA

DEBASTADORA MANUAL DE CINTAS

4



ESMERIL DE BANCO

PULIDORA DE DISCO

SECADORA DE CABELLO

5



Horno de mufla de 1000°C

MI CROSCOPIO METALOGRAFICOHasta 10

PROVETAS

6



Materiales

Nital 3 y Nital 5

Alúmina 5 micras, 0.3 micras y 0.05 micras

HOJA DE SIERRA Nª18

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Lijas de agua N°. 240 , 320,400y 600

Lija de Hierro N°80

Paño de billar ; 1 metro

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4. RESUMEN TEORICO

4.1 Análisis MetalográficoEl examen metalográfico tiene por objetivo establecer el estado de un metal o aleación de composición conocida. refiriéndonos con el termino estado a la estructura microscópica y las heterogeneidades, tales como : micro porosidades , micro rechupes , inclusiones no metálicas que presentan los metales o aleaciones , al final de su proceso de fabricación . para poder efectuar este análisis es necesario contar con una porción de trozo de metal o aleación, que generalmente se le denomina probeta o muestra metalográfica y que es un trozo fiel representante del lote o pieza que se quiere examinar . Para poner en evidencia, la estructura microscópica verdadera. Las heterogeneidades, del metal o aleación se necesita pasar la muestra metalográfica por una serie de etapas de lijado, pulido y ataque químico, que en conjunto se conoce como el proceso de preparación de muestras metalográficas.El análisis metalográfico se aplica a una pieza o lote de piezas antes de ser usadas para prevenir inconvenientes o fallas en su servicio o después de presentarse una falla durante el trabajo para establecer las causas de falla.

4.2.-Preparacion de muestras metalográficas Superficie cortada: toda operación de corte y lijado grueso, microscópicamente, deja la muestra con dos zonas bien marcadas:Zona deformada: microscópicamente nos presenta una estructura deformada

(distorsionada)Zona sin deformación: que microscópicamente nos presenta la estructura verdadera la muestra.

El propósito de la presentación de la muestra metalográfica , justamente es eliminar completamente la zona deformada y producir una superficie brillante (al espejo) en la cual la verdadera microestructura puede observarse en el examen microscópico. Para alcanzar este propósito , es necesario seguir una secuencia lógica de operaciones de lijado y pulido; de tal manera que en cada paso se remplaza la superficie anterior por otra que esta mas finalmente pulida. Las estepas lógicas, generalmente utilizadas en la preparación de muestras metalográficas son las sgtes.1. Selección y corte2. Desbaste grueso3. Montaje4. Desbaste fino5. Pulido grueso6. Pulido fino o final7. Ataque químico8. Observación microscópica

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SELECCIÓN Y CORTELa selección está dirigida a obtener una muestra, fiel representante de la pieza , es decir que tenga las mismas discontinuidades físicas, los mismos constituyentes físicas, en la misma concentración e igualmente distribuidos.El corte de la muestra con sierra o con disco producirá:

Distorsión debido al arrastre de la sierra; problema de los metales blandos. Cambios estructurales debido al calentamiento; dificultad presentada en las

aleaciones duras.

ATAQUE QUIMICOExaminando, con el microscopio, una muestra pulida únicamente se distingue las inclusiones no metálicas, micro fisuras , embebidas en una masa blanca y brillante ; algunas veces , también se aprecia un ligero pulido en relieve, que proviene de las es igual dureza de los constituyentes. Las inclusiones no metálicas son elementos extraños a la matriz metálica, siendo muy perjudicial su presencia, ya que reducen sus propiedades y características.El ataque químico de las muestras metalográficas tienes dos propósitos:

1. Eliminar la capa de metal distorsionado que deja el desbaste y pulido. Es precisamente esta capa, la que afecta el aspecto metalográfico de la probeta atacada En general, son necesario tres ciclos de ataque y repulido alternados para eliminar la capa de metal distorsionado pero en ciertos casos para los metales y aleaciones blandas se requieren más ciclos de ataque y repulido alternados

2. Poner visible la forma, el tamaño y el claro oscuro o coloración de cada uno de los micro constituyentes metalográficos (granos, fases, límites de grano, precipitados, etc.). El proceso debe ser tal que queden claramente diferenciales las partes de la microestructura y esto se logra mediante el uso de un reactivo apropiado , para cada metal o aleación con el cual se somete , a la superficie pulida a una acción química diferencial .

En Gral. El grado de ataque para una muestra metalográfica depende de la composición, temperatura del reactivo y del tiempo de ataque, lo cual se determina por experimentación.GRADO DE ATAQUE=f (composición, T, t)La selección del reactivo de ataque está determinado por el metal o aleación, la estructura microscópica que s e quiere ver. Los reactivos de ataque para los aceros y fundiciones son las soluciones alcohólicas de ácido nítrico y perico , denominados NITALy PICRAL respectivamente , y entre ellos son preferidos el NITRAL 3 ( 3 partes de ácido nítrico y 97 de alcohol etílico) y el PRiCAL 4 ( 4 partes de ácido pierico y 96 partes de alcohol.

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5.- PROCEDIMIENTOETAPA 1: SELECCIÓN Y CORTE

1. En una varilla de acero al carbono (varilla corrugada de acero para construcción) marcar una muestra de manera

DIAMETRO=2(ALTURA)

2. Sujetar la pieza firmemente en el tornillo de mesa, de modo que la sección a cortar sea transversal.

3. Comenzar el corte acercando, al arco de sierra, sobre la pieza con una leve inclinación hacia el operario.

4. Si fuera posible verter líquido refrigerante (agua común), en forma continua, sobre la pieza y la hoja de sierra, a fin de evitar el sobre calentamiento de la muestra.

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5. Terminado el corte, se retira la probeta del tornillo y se anota el aspecto que presenta la superficie a preparar.

ETAPA 2: DESBASTE GRUESO

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PRECAUCION: al efectuar el desbaste en el esmeril de banco, como medio de seguridad, antes del encendido del equipo durante el trabajo, el operario deberá colocarse al costado del equipo.

1. Poner en funcionamiento el equipo. 2. Presionar, ligeramente la muestra sobre la piedra de esmeril, a fin de evitar

calentamiento excesivo.3. Procurar que la cara a desbastar se apoye completamente sobre la piedra de

esmeril.

4. Apenas se sienta un leve calentamiento de la probeta refrigerarla con agua común.

5. La probeta quedara desbastada cuando la superficie presente una sola cara uniforme.

6. Después de terminar el desbaste, eliminar los ángulos o bordes cortantes de la probeta, redondeándolo, para evitar que en etapas posteriores rompan las lijas o el paño.

7. Observar con el microscopio la superficie obtenida y dibujar su aspecto en la hoja de control.

ETAPA 3 MONTAJE La muestra deberá estar limpia, libre de escamas y esquinas agudas. Limpiar el molde de plástico, para el montaje en frio, y recubrirlo interiormente

con solución de despegue o cera de piso. Colocar la muestra en el centro y con la cara desbastada sobre el fondo del

molde. En un vaso graduado verter, la cantidad necesaria (20ml) de resina y su

respectivo activador, como también catalizador (endurecedor) en la proporción siguiente:

20ml resina poliéster

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2 gotas activador (Naflanato de cobalto) 4 gotas endurecedor (Peróxido)

Luego agitar con una varita de madera hasta que se produzca una total capacidad, enseguida verter la mezcla en el respectivo molde y dejarlo hasta que se endurezca completamente (24 horas aprox.).

En la hoja de control anotar las condiciones y proporciones usadas en el montaje.

ETAPA 4 DESBASTE FINO En el equipo desbaste fino: Colocar las tiras abrasivas, resistentes al agua, en orden decreciente de finura

de grano: 240, 320, 400 y 600 Abrir la perilla que proporciona agua y regular el caudal. Se coloca la muestra, con la cara a preparar sobre la lija, sujetándola

lateralmente con dos dedos y presionando de arriba con un tercer dedo; se empieza el lijado en la lija 240, dándole un movimiento de vaivén en una sola dirección hasta obtener una cara plana y finas rayas paralelas.

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Luego se lava la superficie, después de haber terminado con la lija 240, con un chorro de agua enjuagarlo con alcohol, secarla y observarla con el microscopio a 100x; anotar la apreciación en la hoja de control.

En seguida se pasa al siguiente papel abrasivo, más fino; girando la muestra a 90° y luego volviendo a repetir el movimiento de desbaste por un tiempo igual al doble de la lija anterior (1 minuto); hasta formar un sistema de rayas paralelas más finas y perpendiculares a la anterior. Luego lavar, secar y observar la muestra con el microscopio.

Repetir el mismo ciclo de operaciones, cada vez que se pase el papel siguiente, hasta completar la secuencia 240, 320, 400 y 600; teniendo en cuenta las siguientes indicaciones:

En todo momento refrigerar con agua Lavar la probeta y las manos al pasar de una lija a otra. En cada lija desbastar el doble del tiempo de la lija anterior. Al pasar de una lija a otra girar la muestra 90°

Anotar las observaciones en la respectiva hoja de control.

Etapa 5.- pulido grueso y fino.Preparación del abrasivoEn el pulido mecánico con alúmina, la preparación del medio abrasivo para el pulido grueso y fino, se realiza de la siguiente manera; solo se diferencian en el tamaño de las partículas del abrasivo siendo de 1 a 5 micras para el pulido grueso y 0.3 a 0.05 micras para el pulido fino. La preparación se realiza de la siguiente manera:

a) Cuando la alúmina esta en forma de pasta

50 ml alúmina 1 lt agua destilada

Mezclado severo

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b) Cuando la alúmina esta en forma de polvo

30 gr alúmina 1 lt agua destilada

Agitación severa

Procedimiento 1) Cubrir el disco de la pulidora con un paño adecuado: de pelo corto para el

pulido grueso (ejemplo: seda o lona) y pelo grueso para pulido fino (ejemplo: paño de brillar o gamuza).

2) Luego depositar un poco de alúmina preparada, en el centro del paño y esperar que sedimente unos 30 segundos:

Pulido grueso : alúmina de 1 a 5 micrasPulido fino : alúmina de 0.3 a 0.05 micras

3) Prender el equipo de pulido y subir la velocidad hasta:

400 RPM para aceros y fundiciones 300 RPM para no ferrosos (Cu, Al, etc.)

4) Presionarla probeta sobre el paño (suavemente para metales blandos y más o menos fuertes para metales duros). Al principio se mueve radialmente del centro a la periferia y viceversa, al final del pulido se hace girar la probeta lentamente alrededor de su eje normal al disco. si la cantidad de polvo abrasivo sobre el paño es suficiente pero el paño se secó , se humedece con agua destilada, este pulido grueso dura 1 a 5 min., en promedio se puede pulir durante 3 min.

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5) Al terminar, el pulido, se lava bien la probeta y las manos con agua corriente, se limpia con un trozo de algodón para quitar el abrasivo adherido y se humedece con alcohol etílico, luego secar con un secador de cabello.

El pulido finaliza cuando se observa, con el microscopio, la total eliminación de rayas en la superficie pulida. No se puede tocar la probeta pulida sin atacar o atacada con objetos extraños ni con los dedos.

ETAPA 6.- ATAQUE QUIMICO1) Desengrasar con alcohol la cara de la muestra pulida y secada 2) Tomar la probeta con una pinza y sumergir en el reactivo, (NITAL 3),

durante un segundo (1 ser.) extráela, lávala con alcohol, secarla y observar a distintos aumentos.

3) Repulir y repetir los pasos anteriores, manteniendo la probeta sumergida 2, 5 ,10 ser. registrando el campo observado.

6. RESULTADOS.

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GRUPO Nª1

GRUPO Nª6

GRUPO Nª9

DATOS OBTENIDOS EN LA PRÁCTICA DE DURESA DESPUES DEL RECOCIDO

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Tiempo (H) Dureza después del recocido (HRB)

1 95,942 93,63 88,62

3,5 90,14 88,3

4,5 88,066,5 85,77 85,96

7,5 86,96

7. CONCLUSIONES

0 1 2 3 4 5 6 7 880

82

84

86

88

90

92

94

96

98

f(x) = − 1.36382113821138 x + 95.1587804878049R² = 0.796142503487912

Dureza despues del recocido (HRB)Linear (Dureza despues del recocido (HRB))Linear (Dureza despues del recocido (HRB))

Tiempo (T)

Dure

za d

espu

es d

el re

cocid

o (H

RB)

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El acero nacional utilizado cumple con las especificaciones ASTM y la Norma Nacional en composición química y las propiedades mecánicas.La temperatura óptima de temple para este acero es de 850ºC a la cual se obtienen las mejores propiedades mecánicas, dureza y resistencia a la tracción.

El tamaño de grano ideal para este acero se encuentra entre 7 y 8 según la ASTM E-112.La temperatura de revenido a utilizar depender de que en cada caso de las solicitudes mecánicas a las cuales se verán sometidas las piezas fabricadas con este acero.

Se debe tener en cuenta que las características mecánicas alcanzadas no serán las mismas que las que se logren con grandes piezas en que el efecto de masa influye sobre aquellas.

Es notable la disminución del límite elástico, la dureza y la resistencia a la tracción con la temperatura de revenido mientras aumentan los valores en el alargamiento, la estricción y la re silencia del acero tratado.

Conociendo la temperatura de ablandamiento de un acero podemos conducirlo a su dureza mínima y facilitar de este modo su manejo en la mecanización.

La principal conclusión del presente trabajo es demostrar la factibilidad de que modestos laboratorios de fábrica puedan realizar los ensayos para la caracterización tecnológica de un acero y su posterior utilización.

8. BIBLIOGRAFIA:1) B. TELLO. Ampliación curso básico de metalografía del cobre y sus

aleaciones.2) J BUDOX. Prácticas de metalografía. MARYMAR 19743) GREAVES. metalografía microscópica URMO 19744) BUEHER catalogo Gral. 19815) NILTON ZAVALETA. Metalografía de aceros y fundiciones. UN-Trujillo.

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