GUA DE LA PRCTICA N 1:IDENTIFICACIN BASICA DELOS MATERIALES

I. OBJETIVO GENERAL

Conocer e identificar por medios sencillos, las diferentes categoras o clases de materiales y sus propiedades (Metales, Polmeros, Cermicos, Compuestos, Electrnicos).

OBJETIVOS ESPECFICOS

Entrar en contacto en forma directa y prctica con el mundo de los materiales. Aplicar lo visto en las primeras clases.

II. EQUIPOS, IMPLEMENTOS, MATERIALES

Equipos requeridos: Esmeril Materiales: Trozos de Aceros: bajo, medio, alto C, aleados Fundiciones: Gris, Nodular, Atruchada, Blanca, Probetas fracturadas del ensayo de traccin de aceros y fundiciones. Materiales compuestos y electrnicos Una lima desechable, Clavos de bajo y alto C , Vidrios y Cermicos.

III. PROCEDIMIENTO

1. De un grupo de materiales seleccionados por el profesor, identificar si es metal, polmero, cermico, compuesto, electrnico. GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 GRUPO 4 GRUPO 5

Metal(clavo)Polmero(nailon)Cermicos(ladrillo)

2. Propiedades: Observe y averige el grupo de los metales y anote sus propiedades general, comparados con los otros materiales.

TIPO DE PROPIEDADNINGUNAALGUNAMEDIAALTA

CONDUCTIVIDAD ELCTRICAclavo

CONDUCTIVIDAD TRMICAnailonClavoladrillo

RESISTENCIA MECNICAClavoLadrillonailon

DUCTILIDAD EN GENERALnailon

FRAGILIDA EN GENERALClavoladrillo

MALEABILIDADclavo

RIGIDEZclavoladrillo

OXIDACINladrilloclavo

DUREZALadrillonailonladrillo

RESISTENCIA AL DESGASTEnailonladrillo

BRILLOnailonladrilloclavo

PREGUNTAS

Por qu generalmente los metales a T ambiente no presentan brillo aunque lo deberan presentar?

Se debe a cuando los metales se oxidan, se raspan, o simplemente se desgastan, se les acaba el brillo, debido a que las molculas superficiales se desacomodaron de su arreglo original, evitando que la luz se refleje casi uniformemente.

Cules metales de los ms conocidos, no presentan alguna de las propiedades anteriores a T prximas a la T ambiente?

El hierro a temperatura ambiental no estn dctil ni maleable y tiene escaso brillo y alta oxidacin no es frgil.

Cmo es la ductilidad en general de un acero bajo C. de un acero medio C y de un alto C sin tratamiento trmico?

En general la ductilidad del acero es a alta por presentar en su composicin el fe pero el acero bajo es ms dctil que el acero medio y el alto porque estos presentan una mayor cantidad de carbono en su composicin. A qu se debe la oxidacin de los metales? Averiguar algunas propiedades importantes de los materiales compuestos y electrnicos

La oxidacin es un aumento del estado de oxidacin: cuando un tomo tiene mayor nmero de electrones de valencia en el exterior, es un oxidante fuerte.El oxgeno presente en nuestro aire es un gran oxidante, por eso, los metales que se encuentran al aire libre se oxidan rpidamente.

IV. CLASIFICAR LOS METALES EN FERROSOS Y NO FERROSOS

Por su apariencia sern ferrosos o no? Ensayos magnticos y comprobacin si son Ferrosos y no Ferrosos. Con un imn verificar si son ferrosos o no.

TIPO DE MATERIALMAGNTICOSNO MAGNTICOS

FERROSOSsi

NO FERROSOSno

CERMICOSsi

POLMEROSno

COMPUESTOSsi

V. DEL GRUPO DE LOS METALES FERROSOS CLASIFICARLOS EN ACEROS Y FUNDICIONES

Observar fractura y ms adelante la chispa

Metales livianos Metales pesados

NOMBRESMBOLODENSIDADNOMBRESIMBOLO DENSIDAD

zinczn7.13cobrecu8.96

VI. ENSAYO DE LA CHISPA

Valerse de la carta en colores de la chispa para aceros

Precauciones: Utilizar careta para proteccin de los ojos y cuidar las manos al hacer contacto entre la piedra del esmeril y el material a ensayar. Utilizar la presin adecuada sobre el esmeril.

Se trata simplemente de llevar cada categora de material al esmeril( teniendo las precauciones del caso) y observar el chispa que da.

a. Selecciones algunos de los metales ferrosos y no ferrosos, polmeros, cermicos, compuestos y analice si dan o no chispa.

CLASE DE MATERIAL DAN CHISPA? SI O NO?

METALES FERROSOSSi

METALES NO FERROSOSNo

CERMICOSNo

SEMICONDUCTORESNo

POLMEROSNo

COMPUESTOSNo

A qu se debe el anterior comportamiento de cada material? Explicar claramente porqu los metales ferrosos da chispa y los otro no.

En las muestras de varilla, disco y pin se puede determinar que al tratarse de aceros, la chispa producida tiende a ser de color amarillo de cantidad abundante pero puede variar su longitud; en los aceros de alto porcentaje de carbono la longitud es corta y la chispa es abundante. En las muestras de los aleados se determin que entre ms porcentaje de carbono la chispa tiende a ser de color rojizo y es menos abundante ya que contiene ms elementos.En las muestras de fundiciones se aprecia que la cantidad de chispa es escasa y su longitud es corta; contiene mayor porcentaje de carbn que el acero.

b. Identificar cules son fundiciones y cuales aceros, de un grupo de diferentes materiales metlicos por el mtodo de la chispa. Cada uno dar su chispa caracterstica.

METALESACEROSFUNDICIONES

METAL 1 (cobre )si

METAL 2 (cromo)si

METAL 3 (niquel)si

METAL 4 (manganeso)si

METAL 5 (molidbeno)si

METAL 6 (aluminio)si

METAL 7 (hierro)si

c. Identificacin de aceros

Ayudndose con la carta de identificacin de materiales por la chispa, identificar si un acero es bajo, medio, alto, carbono o aleado, por la chispa.

Grupo 1 Bajo CMedio CAlto CAleado

Acero rapidox

Acero durox

Acero de construccin x

Broca normalx

Broca cobaltadaxx

Rodamientoxx

Fundido grisx

Fundido blancox

Forma en general de un haz de chispa y zonas (dibujo y explicar)

Un haz de chispa puede dividirse en tres partes principales las cuales son mostradas en la figura La primera, a la salida de la piedra del esmeril, que se encuentra formada por rayos rectilneos en los que puede observarse perfectamente el color caracterstico. La segunda zona es la de bifurcacin, y algunas veces tiene lugar en ella algunas explosiones. La tercera y ltima zona, es donde aparecen la mayor parte de las explosiones, adopta diversas formas, que se denominan estrellas, gotas, lenguas, flores, etc. La observacin debe de hacerse, en lo posible, en lugar oscuro. La rueda de esmeril debe de girar en sentido contrario al ordinario, para que el haz de chispas se proyecte hacia arriba y poder as observarlo mejor.

A qu se deben las explosiones? Formas de ellas. Forma de la chispa de los aceros bajo, medio, alto y aleados.

La mayora de los metales no ferrosos tales como el aluminio, el magnesio y las aleaciones de cobre no muestran chispas. Excepciones de metales de este tipo que desprenden chispas son el nquel y eltitanio. Clavo de acero: Chispa abundante en forma de punta de lanza, estela contina y abundante, posee alto contenido de carbono.

A qu se debe que cada material tiene su chispa caracterstica? A qu se debe el color de la chispa?

Fundiciones: se definen como aleaciones de hierro-carbono-silicio cuyo contenido de carbono se sita por encima de 2.0% aproximadamente.Fundicin Blanca: su fractura muestra una coloracin clara, de ah su nombre, caracterizado por presentar an como elementos de aleacin fundamentales el carbono y el silicio, pero cuya estructura debido a las condiciones de fabricacin y menor contenido de silicio, presenta al carbono casi ntegramente en forma combinada como Fe.Fundicin Gris: cuya fractura muestra una coloracin oscura de donde saje su denominacin, caracterizada por presentar como elementos de aleacin fundamentales el carbono y el silicio y estructura en que una parte relativamente grande de carbono est en estado libre (grafito laminar) y otra parte en estado combinado Fe.Fundicin Maleable: caracterizado por ser obtenido a partir de la fundicin blanca, mediante untratamiento trmicoespecial (maleabilizacin), resultando prcticamente todo el hierro combinado en grafito en forma de ndulos.VII. FRACTURA DE LOS ACEROS Y LAS FUNDICIONES

Cmo es la fractura de los aceros y de las fundiciones? Forma color y tipo de grano. Clases de fractura de los aceros. Fractura de los aceros Bajo C, Alto C, averiguar fotos de fractura de un material frgil, semidctil y dctil, de una fundicin.

Las fracturas por tensin pueden clasificarse en cuanto a forma, textura y color. Los tipos de fractura, en lo respectivo a la forma, son simtricos: cono y copa, planos e irregulares. Varias descripciones de la textura son: sedosa, grano fino, grano grueso o granular, fibrosa o astillable, cristalina, vidriosa y mate.

Ciertos materiales se identifican efectivamente por sus fracturas. El acero suave en forma de una probeta cilndrica normal usualmente presentan un tipo de fractura de cono y copa de textura sedosa. El hierro forjado presenta una fractura dentada y fibrosa, mientras que la fractura tpica del hierro fundido es gris, plana y granular. Un examen de la fractura puede arrojar una pista posible de los valores bajos de la resistencia o la ductilidad de la probeta. La carga no axial causara tipos asimtricos. La falta de simetra puede tambin ser causada por la heterogeneidad del material o un defecto o una falla de alguna clase, tal como la segregacin, una burbuja, o una inclusin de material extraa, tal como la segregacin, una burbuja, o una inclusin de material extraa, tal como la escoria. Sobre la superficie fracturada del material que haya sido trabajado en fi o posea una condicin de esfuerzo interno, debida a ciertos tratamientos trmicos, frecuentemente existe una apariencia de rayos o vetas que irradian de algn punto cercano al centro de la seccin; esta ocasionalmente es denominada fractura de estrella. Una descripcin de la fractura debe incluirse en cada informe de ensayo, aun cuando su valor sea incidental para las fracturas normales.

Fractura copa y cono & Fractura plana.

Como resultado de la triaxialidad de tensiones producida por la estriccin, se alcanza una situacin en la que las pequeas inclusiones no metlicas que contiene el material en la zona estringida o bien se fracturan o bien se de cohesionan de la matriz metlica produciendo micro huecos que crecen gradualmente al ir progresando la deformacin plstica, hasta coalescer. De este modo se genera una fisura interna plana en forma de disco orientada normalmente a la direccin del esfuerzo aplicado. Finalmente, la rotura se completa por corte a lo largo de una superficie cnica orientada a unos 45 del eje de traccin, dando origen a la clsica fractura copa y cono que se ilustra en la Fig. (a).

La produccin de la rotura a lo largo de la superficie cnica tiene su origen en el hecho que a medida que el vrtice de la fisura plana en forma de disco se acerca a la superficie de la barra, se pierde triaxialidad de tensiones porque la tensin normal a la superficie libre es nula. Por lo tanto, la constriccin plstica disminuye y consecuentemente las tensiones de corte a 45 del eje se tornan preponderantes, lo que conduce a la rotura plstica a lo largo de tales planos.

Si el material es frgil, o mediante una entalla superficial se induce un estado de triaxialidad superficial, tiende a suprimirse la zona cnica y se obtiene entonces una fractura plana como puede verse en la Fig. (b).

Tipos de falla:La fotografa de la figura muestra una falla dctil (copa y cono) de una barra de acero microaleado del mismo dimetro. En la superficie se puede apreciar el inicio de la fractura (I) en el centro de la muestra y el labio de corte en la periferia (L).

Falla de barra de acero microaleado

Para el caso de los anlisis microfractogrficos, corresponde a una falla tpica dctil. En este caso se trata de un detalle de una barra de acero microaleado de 1 pulgada de dimetro en donde se aprecian micro hoyuelos ovalados.

Microfractografa de barra de acero microaleado

Las fotografas demuestran detalles de una falla frgil de una barra de acero termotratado de 7/8 de pulgada de dimetro. En la primera fotografa se observan en las zonas L y cerca de I, micro hoyuelos ovalados con silicatos en su interior (esta composicin fue determinada por medio de la energa dispersiva por rayos X ). En la segunda fotografa se observa en una fractura intergranular observada en el Microscopio Electrnico de Barrido producida muy probablemente por fragilidad por hidrgeno.

Microfractografa de barra de acero termotratado

La Figura 6 (con la Figura 7 interpuesta) es un ejemplo de fallas de fatiga por doblez. Las fallas de fatiga por flexin pueden ser identificadas por una superficie de fractura a un ngulo, que se encontrar a cierto ngulo que no sea a 90 del eje del cuerpo de varilla. El ejemplo a la izquierda ilustra una fractura provocada por una flexin de radio largo o arco gradual en el cuerpo de la varilla (el ejemplo a la izquierda en el Figura 7). La superficie de la fractura tiene un aspecto normal pero cuenta con un ngulo ligero cuando se compara con el eje del cuerpo de la varilla. El ejemplo del medio es un doblez de radio corto (ejemplo a la derecha en la Figura 7). La superficie de la fractura est a un ngulo mayor del eje del cuerpo de la varilla con una parte pequea de fatiga y una parte grande de desgarramiento por tensin.

FRACTURAEs la separacin de un slido bajo tensin en dos o ms piezas. En general, la fractura metlica puede clasificarse en dctil y frgil. La fractura dctil ocurre despus de una intensa deformacin plstica y se caracteriza por una lenta propagacin de la grieta. La fractura frgil se produce a lo largo de planos cristalogrficos llamados planos de fractura y tiene una rpida propagacin de la grieta.

Energa de fractura por impacto para un acero al carbono

Mecanismos de fracturaClivaje: Fracturas tpicas en policristales.Fractura trasngranularLas grietas propagan cortando los granos.

Fractura intergranularLas grietas propagan a lo largo de las fronteras de grano.

FRACTURA DCTILEsta fractura ocurre bajo una intensa deformacin plstica.

Fractura dctil

La fractura dctil comienza con la formacin de un cuello y la formacin de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en direccin perpendicular a la tensin aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia su direccin a 45 con respecto al eje de tensin y resulta una fractura de cono y embudo.

VIII. FRAGILIDAD Y DUCTILIDAD

Tomar una lima y colocarla en la prensa bien sujetada. Darle un golpe sbito con un martillo, observar y anotarlo que pas. Observar fractura y anotar.Tomar un clavo y hacer lo mismo.Hacer lo mismo con varias fundiciones.

a) FRACTURA DE LAS FUNDICIONESTIPO DE FUNDICINCOLOR FRACTURAFORMA FRACTURAGRANO DE LA FRACTURA. PEQUEO, GRANDE. ETC.

Grisgriscopapequeo

BlancaBlanca(claro)planamediano

NodulargrisplanaMediano

Atruchadagriscopapequeo

b) FRACTURA DE LOS ACEROS

TIPO DE ACEROCOLOR FRACTURAFORMAGRANO DE LA FRACTURA

Bajo Cgriscopasedosa

Medio CgrisPlanagranular

Alto CgrisCopa planafibrosa

Aleadogrisplanagranular

IX. DUREZA POR MEDIO DE LA LUNA

Averiguar si la lima raya a diferentes materiales en general.En la escala de Mohs decir A cules raya, a que aceros?A cules no?

Dureza a la lima: Se usa en industria. En todo material templado la lima no "entra". Dependiendo de s la lima entra o no entra sabremos: No entra, el material raya a la lima; Dureza mayor de 60 HRC. Entra, la lima raya al material; Dureza menor de 60 HRC

X. IDENTIFICAR UN OBJETO O MQUINA DAD Y OBSERVAR:

De qu materiales est constituida y qu papel cumplen y porque es ese y no otro. Tener en cuenta uso, propiedades del material, costo, efectos sobre el medio ambiente, esttica, etc.

Los dientes de un cucharon de una excavadora:Los dientes del cucharn son revestidos y templados para ofrecer un desempeo a la altura de los estndares internacionales.Los productos tienen un rendimiento estable,alta resistencia anti-desgaste y alto desempeo con relacin al precio.

XI. IDENTIFICAR A QUE CATEGORA DE MATERIAL

(Metal, cermico, polmero, compuesto, electrnico) pertence cada tipo de los siguientes materiales.Fundicin gris, botella de gaseosas (2 tipos) , caucho, acero, cemento, concreto, una columna de un edificio, diamante, arena, slice, fibra de carbn, fibra de vidrio, carrocera de un bus, resina epxica, carburo de silicio, PVC, wolframio, un chip de computador, la pantalla de un porttil, etc.METALCERAMICOPOLIMEROCOMPUESTOELECTRONICO

Fundicin Grisxx

Vidriox

Cauchox

Acerox

Cementox

concretox

diamantex

Slicex

Fibra de Carbnx

Fibra de Vidriox

PVCx

Wolfraniox

XII. PROPIEDADES FSICAS Y ESTRUCTURALES DE LOS MATERIALES ASOCIADOS CON EL TIPO DE ENLACE ATMIC

PROPIEDADESENLACE INICOENLACE COVALENTEENLACE METLICOENLACE DE VAN DER WAALS

EstructuralesNo direccional, determina estructuras de lata coordinacinEspecialmente dirigido y numricamente limitado, determina estructura de baja coordinacin y baja densidad.No direccional, determina estructuras de alta coordinacin y alta densidadAnlogo al metlico

MecnicasResistente, cristales de gran durezaAnlogo al inicoResistencia variable, plasticidad es comn.Dbil, cristales blandos

TrmicasMedianamente alto punto de fusin, bajo coeficiente de expansin, iones al estado lquido.Alto punto de fusin. Bajo coeficiente de expansin, molculas al estado lquido.Punto de fusin variable. Gran intervalo de temperaturas al estado lquido.Bajo punto de fusin coeficiente de expansin grande.

ElctricasAisladores moderados. Conduccin por transporte inico en el estado lquido. A veces soluble en lquidos de alta constante dielctricaAisladores en el estado slido y lquidoConduccin por transporte electrnicoAisladores

pticas y MagnticasAbsorcin y otras propiedades son caractersticas de los iones individuales, similarmente en solucionesAlto ndice de refraccin, absorcin totalmente diferente en soluciones y/o gasesOpacos, propiedades similares en el estado lquidoPropiedades caractersticas de las molculas individuales, similarmente en solucin o gases

XIII. CONCLUSIONES

La prueba de la chispa es ms acertada para especificar si el tipo de material que se est clasificando por pruebas como el imn no es suficientemente acertado.

A mayor cantidad de carbono aumenta la intensidad del color tornndose ms rojiza.

El cromo hace que un acero sea inoxidable. Y una de sus caractersticas es la chispa ms amarilla.

De los ensayos realizados observamos que con la cantidad de chispa emanada al cortar los diferentes tipos de metales con la moladora, podemos saber cunta cantidad de carbono tiene cada metal.

XIV. BIBLIOGRAFIA

http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn101.html http://es.wikipedia.org/wiki/Acero http://webdeptos.uma.es/qicm/Doc_docencia/Tema4_CM.pdf