Resistencia y Ensayo de Materiales: Laboratorio

Practica #1Metalografa

Prof: Hernesto Chirino Integrantes: Karlenys PeaRicardo SalasWiliam DiazLeonel RondonEsc. 45Valencia, Mayo de 2015IntroduccinLa metalografa microscpica estudia las caractersticas estructurales y composicin de los productos metlicos con la ayuda del microscopio metalogrfico y relacionarlas con sus propiedades fsicas y mecnicas. La parte ms importante de la metalografa es el examen microscpico de una probeta pulida y atacada qumicamente, empleando aumentos que con el microscopio ptico oscilan de 50X a 400X. Existen microscopios metalogrficos con aumentos que van desde de 100X a 2000X.

Entre las disciplinas que se encargan del estudio de estructuras en materiales encontramos la metalografa. El documento muestra informacin bsica sobre metalografa, pasando por el concepto, uso de equipos hasta el desarrollo de la prctica en el laboratorio. Ahora bien, el examen microscpico proporciona informacin sobre los constituyentes del metal o aleacin, pudindose determinar caractersticas tales como tamao, forma y distribucin de grano. La micro estructura puede reflejar la historia completa del tratamiento trmico o mecnico que ha sufrido el metal.Una de las mediciones micro estructurales cuantitativas ms comunes es la referente al tamao de grano de metales y aleaciones. Numerosos procedimientos han sido desarrollados para estimar el tamao de grano.

Objetivos de la PrcticaPreparar probetas metalogrficas en las cuales se puedan distinguir las fases presentes en el metal y determinar el tamao del grano segn ASTM.AlcanceEn esta prctica los estudios que se realizaran sern sobre el material de acero, ya que este es el material usado por excelencia en el diseo de ingeniera.Bases TericasMetalografaLametalografaes lacienciaque estudia las caractersticas micro estructurales o constitutivas de unmetaloaleacinrelacionndolas con las propiedades fsicas, qumicas y mecnicas.FasesLos aceros pueden tratarse trmicamente para producir una gran variedad de microestructura y propiedades. Los resultados deseados se obtienen a travs del calentamiento del acero en el rango de temperaturas donde una fase o una combinacin de fases es estable (as se producen cambios en la microestructura o en la distribucin de fases), y/o mediante el calentamiento o el enfriamiento en un rango de temperaturas en el cual distintas fases son estables (produciendo as una beneficiosa transformacin de fases). El diagrama de equilibrio hierro-carbono (Fe-C) es sobre el cual se basan todos los tratamientos trmicos de los aceros. Este diagrama de equilibrio define las regiones de composicin temperatura donde varias fases de los aceros son estables, como as tambin, los lmites de equilibrio entre campos de fases. Aqu se describirn el diagrama Fe-C y las fases presentes en aceros y aleaciones Fe-C.Diagramas Fe - Carbono

Cementita (0,022% a 6,67%C)

Se forma cementita (Fe3C) cuando se excede el lmite de solubilidad del carbono en ferrita por debajo de 727C (la composicin est comprendida en la regin de fases +Fe3C). La cementita, desde el punto de vista mecnico, es dura y frgil, y su presencia aumenta considerablemente la resistencia de algunos aceros.La cementita se presenta de forma oscura al ser observada al microscopio, Estrictamente hablando, la cementita es slo meta estable; esto es, permanece como compuesto a temperatura ambiente indefinidamente. Pero si se calienta entre 650 y 700C durante varios aos, cambia gradualmente o se transforma en hierro y carbono, en forma de grafito, que permanece al enfriar hasta temperatura ambiente. Es decir, el diagrama de fases no est verdaderamente en equilibrio porque la cementita no es un compuesto estable.

Microestructura interna de la cementitaLas zonas oscuras corresponde a cementita que es el mayor constituyente en la fundicin blanca, las zonas claras corresponden a perlita.La cementita posee las siguientes propiedades: Alta dureza. Muy frgil. Alta resistencia al desgaste,

Fase Austenita (0 hasta 2,1% C) (f.c.c.)

La austenita es el constituyente ms denso de los aceros y est formado por una solucin slida por insercin de carbono en hierro gamma, como lo muestra la Figura 5.3 La cantidad de carbono disuelto, vara de 0 a 2.1 % C que es la mxima solubilidad a la temperatura de 1130 C.La austenita presenta las siguientes caractersticas: Baja temperatura de fusion. Baja tenacidad. Excelente soldabilidad. No es magntica.La austenita est formada por cristales cbicos centrados en las caras estructura (FCC).Microestructura interna de la austenita.

Ledeburita

La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono.La ledeburita se forma al enfriar una fundicin lquida de carbono (de composicin alrededor del 4.3% de C) desde 1130C, siendo estable hasta 723C, descomponindose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita. Est formada por 52% de cementita y 48% de austenita. La ledeburita no existe a temperatura ambiente en las fundiciones ordinarias debido a que en el enfriamiento se transforma en cementita y perlita; sin embargo en las fundiciones se puede conocer las zonas donde existi la ledeburita por el aspecto eutctico con que quedan las agrupaciones de perlita y cementita.Microestructura Interna de la ledeburita

Ferrita alfa (0 hasta 0,022%C)Es el nombre dado a la solucin slida . Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatmica de 2.86 . Prcticamente no disuelve en carbono.La mxima solubilidad es 0,022% de C a 727C, y disuelve slo 0,008% de C a temperatura ambiente.

Microestructura interna de la ferrita.Ferrita delta (0 hasta 0,09%C)Se inicia a los 1400C y presenta una reduccin en la distancia interatmica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su mxima solubilidad de carbono es 0.007% a 1487C. Las caractersticas de la ferrita son:Muy blanda.Estructura cristalina BCCEs magntica.Muy poca posibilidad de disolucin del carbono.La ferrita experimenta a 912C una transformacin polimrfica a austenita FCC o hierro . No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1537C se inicia la fusin del Fe puro.La ferrita es como la ferrita , y slo se diferencian en el tramo de temperaturas en el cual existen.

Perlita

Es la mezcla eutectoide que contiene 0,77 % de C y se forma a 727C a un enfriamiento muy lento. Es una mezcla muy fina, tipo placa o laminar de ferrita y cementita. Se le da este nombre porque tiene la apariencia de una perla al observarse microscpicamente a pocos aumentos.Cuando esta estructura laminar es muy fina (las lminas son muy delgadas) la perlita se ve al microscopio ptico como negra. Sin embargo ambas fases, ferrita y cementita en condiciones normales de ataque son blancas. El color oscuro o negro lo producen el gran nmero de lmites de grano existentes entre la matriz ferrtica y las lminas de cementita. Se comprende que cuanto ms anchas sean las lminas (se habla entonces de perlita abierta o basta) la tonalidad se ir aclarando hasta poder distinguirse las distintas lminas, no por ello la perlita pierde su carcter de microconstituyente.Hay dos tipos de perlita: Perlita fina: dura y resistente. Perlita gruesa: menos dura y ms dctil.La perlita gruesa es ms dctil que la perlita fina a consecuencia de la mayor restriccin de la perlita fina a la deformacin plstica. Mecnicamente las perlitas tienen las propiedades intermedias entre la blanda y dctil ferrita y la dura y quebradiza cementita.

Micro-estructura interna de la perlita

Microscopio MetalurgicoEste tipo de microscopio es posible para realizar mediciones en los componentes mecnicos y electrnicos,permiteadems efectuar el control de superficie y el anlisis ptico de los metales. De acuerdo al propsito de uso, existen multitud de variedades dependiendo del tipo de objetivos, oculares, aumento mximo permitido, enfoque, etc. Este tipo de microscopio difiere de los biolgicos en que el objeto a estudiar se ilumina con luz reflejada, ya que las muestras cristalogrficas son opacas a la luz.Su funcionamiento est basado en la reflexin de un haz de luz horizontal que proviene de la fuente, dicha reflexin se produce, por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo, a travs del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra. Parte de esta luz incidente, reflejada desde la superficie de la muestra se amplificar al pasar a travs del sistema inferior de lentes, llegar al objetivo y continuar hacia arriba a travs reflector de vidrio plano; despus, de nuevo se amplificar en el sistema superior de lentes (ocular).

Medida Del Tamao De Grano El tamao de grano tiene considerable influencia en las propiedades mecnicas de los metales y aleaciones, por eso es de gran inters conocerlo. As pues, podemos entender que la realizacin de los diferentes tratamientos trmicos tenga como principal objetivo obtener el tamao de grano deseado. Resulta evidente que dicho tamao de grano es inversamente proporcional al nmero de granos presentes en la muestra.Clculo terico del tamao de grano El tamao de grano se expresa, segn norma ASTM, mediante el nmero G obtenido de la expresin:Nmero de granos / pulg2 a 100X = 2G-1 Donde G es el nmero de tamao de grano de uno a ocho; este mtodo se aplica a metales que han recristalizado completamente. Segn el mismo criterio, se considera: Grano grueso cuando G < 5 (dimetro de grano 62 micras) Grano fino cuando G > 7 (dimetro de grano 32 micras)

Podemos hacernos una idea del tamao de grano, segn el ndice G si observamos la siguiente figura:

ASTMoASTM Internationales un organizacion de normas internacionales que desarrolla y publica, acuerdos voluntarios de normas tecnicas para una amplia gama de materiales, productos,sistemas y servicios. Existen alrededor de 12,575 acuerdos voluntarios de normas de aplicacion mundial. Las oficinas pricipales de la organizacion

Equipos Utilizados En El Laboratorio 1. Retroproyector. 2. Diagrama Fe C. 3. Microscopio Lente (X-40). 4. Equipo para pulir probetas. 5. Papel de lija ( 80, 100, 120, 180, 240, 320, 400, 600). 6. Almina,( 0,05 y 0,01). 7. cido Pcrico.Microscopio metalogrfico

Pulido metalogrfico

Materiales y herramientas utilizadas en la prctica Papel de servilleta Placa de Vidrio Pulimento de la pieza de acero con Lijas ( 80, 100, 120, 150,180, 220, 240, 260, 320, 360, 400, 500, 600) Alumina (1 y 0,05). Acido Picrico Pieza de Acero. Pinza Metalica Secador (para secar la pieza). Agua destilada. Procedimientos1. Pulimento de la pieza de acero con Lijas (80, 100, 120, 150,180, 220, 240, 260, 320, 360, 400, 500, 600) y cambiando la posicin a 90 grados de la anterior cada vez que se cambie de lija. Las rayas de la lija anterior deben desaparecer esto para poder obtener el acabado espejo necesario para realizar la prueba adecuadamente.2. Pulir la probeta en el pulidor metalogrfico y almina 0.05 y 1.3. Agregar pequeas cantidades de cido pcrico limpiar con agua destilada y secar con el secador.4. Observar la probeta en el microscopio para constatar la buena preparacin metalogrfica.5. En caso de no presentar ralladuras, observar los posibles defectos.6. Se observ la pieza en el microscopio con un lente de X40.

Conclusin

En la prctica realizada se pudo observar las caractersticas del acero que tenamos en la probeta debido a que es diseada para ser analizado mediante la metalografa, a la pieza se la agrego una cierta cantidad de cido pcrico para eliminar las impurezas que se encontraban en la misma, durante la observacin de la pieza se pudo observar que los granos de la muestra presento unos granos no muy pequeos o finos que al observar el tamao de granos y el resultado analtico de la misma pertenece a la imagen correspondiente en la tabla que se muestra en el rea de trabajo (laboratorio) el cual corresponde a la figura del tipo de grano de la figura numero 4 lo cual indica que es un acero al carbn de 0,85 %C que coincide con la muestra q se analiz en el laboratorio la misma contenia Ferrita y perlita.