Caracterizacion de LATÓN

LATÓN: ALEACIÓN DE COBRE ZINC 75/25

INTRODUCCIÓN

• Elemento tratado: Pieza de latón alfa (25% de zinc) de dimensiones 30cm de largo y 5cm de diámetro, enfriada en un molde de arena.

TIPIFICACIÓN

Latón alfa con 25% Zn. La pieza trabajada pertenece a la serie primaria UNS C25000.

LATÓN ALFA AMARILLO (20-36% de Zn)

• Muy buena ductilidad.

• Sufren corrosión bajo tensión y deszincificación.

• Latón laminado y recocido presenta una 𝜎𝑚= 1960 Kg/𝑐𝑚2, en estado de acritud 𝜎𝑚= 7000 Kg/𝑐𝑚2.

• Tratamientos térmicos de recocido

(entre 590-650°C).

INTRODUCCIÓN

Pieza de Latón 25%Zn, con unas dimensiones de 5cm de diámetro

y 30cm de longitud.

INTRODUCCIÓN

Conformada por medio de moldeo o colada usando un molde de

arena.

DEFECTOS

El moldeo en arena supuso ciertas desventajas, entre ellas: una

gran cantidad de defectos.

Los defectos más relevantes fueron:

• Porosidad

• Microporosidad

• Microsegregación

• Grietas internas

POROSIDAD

Característica común y distintiva de la pieza luego del moldeo o

colada.

POROSIDAD

Se presento tanto en la superficie…

POROSIDAD

Como en la parte interna

POROSIDAD

Se presenta debido a 2 causas principales:

Formación de gases en el metal líquido

Contracción volumétrica

MICROPOROSIDAD

• Característica de las aleaciones base cobre, ligada a la contracción del material durante su solidificación.

• Se presenta como disperso en la matriz, pero por lo general se encuentran ubicados en las juntas de grano.

• Esto genera concentraciones de esfuerzos y afecta las propiedades mecánicas de la pieza.

MICROSEGREGACIÓN

Alteración química y/o concentración de impurezas a una escala

muy pequeña y de manera localizada.

MICROSEGREGACIÓN

En general es una falta de homogeneidad en la composición de la

aleación.

GRIETAS EN EL NÚCLEO

Fue uno de los defectos más notorios y se considera común luego

de un procedimiento de colada.

GRIETAS EN EL NÚCLEO

Se produce por el enfriamiento y contracción desordenados de la

pieza.

Es un defecto que produce una falla inminente de la pieza.

PROPUESTA DE MEJORA

Para mejorar la

microsegregación, el mejor

tratamiento (y el único que

admite el Latón) fue el

recocido de

homogeneización.

FORJA

• Es un proceso de fabricación de objetos conformado por deformación plástica, puede realizarse en frio o en caliente y la deformación del material se produce por fuerza de compresión.

EFECTOS QUE PRODUCE LA FORJA EN CALIENTE:

Orientación de la fibra

Afinamiento de grano

Eliminación de cavidades, poros, etc.

• Hablando teóricamente en nuestra probeta (latón 25% zinc) la microporosidad se podía tratar con forja en caliente pero sería más un proceso para cuando se quiera mejorar sólo ese aspecto de la microporosidad sin embargo como en nuestra pieza tenemos que mejorar otros defectos además de la mircroporosidad era mejor aplicar solo un tratamiento térmico de recocido de homogeneización ya que la forja en caliente hubiera supuesto una deformación en la estructura de la pieza.

ENSAYO DE TRACCIÓN

TRACCIÓN

• OBJETIVOS

• Obtención de parámetros cuantitativos que nos permitan relacionar con el aspecto cualitativo de la estructura y el comportamiento del material.

• Hacer un análisis del material para identificar que sea el adecuado para determinadas condiciones de trabajo.

• PROCEDIMIENTO

¿POR QUÉ SE ROMPIÓ LA PROBETA?

Grandes

porosidades

El proceso de solidificación

Grietas

FRACTURA DE LA PROBETA

• A simple vista podríamos decir que la fractura es de tipo frágil ya que no se aprecia nada de deformación en la pieza. Esta simplemente se ha separado entre sí y no se ha estirado.

ENSAYO DE DUREZA

ROCKWELL

• Se trabajó con una Dureza Rockwell:

• Fácil uso.

• Pequeño tamaño de la impresión.

• Rockwell B

• Utiliza una punta de esfera de acero.

EQUIPO UTILIZADO

• Durómetro

• Dureza sin TT:

• En la sección superficial:

PROBETA PRUEBA DUREZA RADIAL

N°1 41.5 HRB

N°2 46.5 HRB

N°3 44.5 HRB

N°4 44 HRB

N°5 44 HRB

• En la superficie:

PROBETA PRUEBA

DUREZA

LONGITUDINAL

N°1 38 HRB

N°2 44 HRB

N°3 38 HRB

N°4 46 HRB

N°5 44 HRB

• Dureza después de la TT (Recocido):

• En la sección superficial:

PROBETA PRUEBA DUREZA RADIAL

N°1 41.5 HRB

N°2 46.5 HRB

N°3 44.5 HRB

N°4 44 HRB

N°5 44 HRB

N°6 42 HRB

N°4 42 HRB

• En la superficie:

PROBETA PRUEBA DUREZA LONGITUDINAL

N°1 37.5 HRB

N°2 47.5 HRB

N°3 45 HRB

N°4 47.5 HRB

ANÁLISIS DE RESULTADOS

• Después del recocido, podemos comprobar que este tratamiento térmico no buscó mejorar las propiedades mecánicas.

ANÁLISIS METALOGRÁFICO

LATÓN: ALEACIÓN DE COBRE ZINC 75/25

PROCEDIMIENTO

• El procedimiento de preparación metalográfica consta de 3 pasos principales:

• Desbaste o Lijado

• Pulido en Paño

• Ataque Químico

Desbaste

Pulido

Ataque

DESBASTE

• Es el proceso de desgaste abrasivo usando lijas de grano cada vez más fino.

• Se usaron Lijas al Agua: 80, 180, 240, 320, 400 y 600.

• Luego de cada lija, el sentido de lijado rotaba 90°, de manera perpendicular.

PULIDO

• Elimina las líneas de lijado del proceso de desbaste y se consigue una superficie espejada, apta para la observación en el microscopio.

• Se realiza usando paños de polvo de diamante de 3 micras y 1 micra, lavando la pieza en agua y espuma de detergente para eliminar la grasa y aceite que los paños impregnan en la pieza.

ATAQUE QUÍMICO

• Tiene como objetivo revelar la microestructura de la probeta, contrastando las juntas de grano, los granos, inclusiones, precipitados y fases presentes.

• Para el latón y aleaciones de cobre, se realiza sumergiendo la probeta en una solución de cloruro férrico durante 5 segundos, inmediatamente lavando la pieza en alcohol y secándola con aire caliente.

RESULTADOS: ESTADOS DE LA PROBETA

• Estado Bruto de Colada

• Sin Ataque

• Atacada con Cloruro Férrico

• Estado de Recocido:

• Sin Ataque

• Atacada con Cloruro Férrico

BRUTO DE COLADA – SIN ATAQUE

• Zona: Periferia

• Zoom: 50X

• Se observa una gran cantidad de precipitados columnares y esféricos.

BRUTO DE COLADA – SIN ATAQUE

• Zona: Cercana al núcleo

• Zoom: 200X

• Se observan micro segregaciones y precipitados

BRUTO DE COLADA – ATACADA


• Zoom: 50X

• Se pueden distinguir granos de morfología equiaxial constituyendo una única fase. También se observan precipitados interdendríticos.


• Zona: Medio

• Zoom: 50X

• Granos equiaxiales con una gran cantidad de precipitados y microsegregaciones


• Zona: Periferia

• Zoom: 50X

• La periferia presenta una gran cantidad de huecos producto del proceso de fundición.


• Zona: Cercano a la periferia

• Zoom: 200X

• Se observa una concentración de precipitados interdendríticos, y otros que se encuentran dispersos entre los granos.


• Zona: Cercano al núcleo

• Zoom: 200X

• Podemos observar que en el núcleo presenta también precipitados interdendríticos, pero al mismo tiempo se aprecia una zona porosa, debido al desprendimiento gaseoso que se da al final del proceso de solidificación.



• Zoom: 200X

• Se puede apreciar con una mayor claridad los precipitados interdendríticos. La diferencia en la tonalidad de los colores se debe al ataque químico, y la orientación cristalina de cada grano.



• Zoom: 1000X

• La estructura granular dendrítica se observa en las aleaciones de moldeo. En el interior de los granos equiáxicos aparecen ciertos espacios interdendríticos, marcados por la segregación durante el proceso de solidificación.

RECOCIDO – SIN ATAQUE

• Zona: Periferia

• Zoom: 200X

• Si realizamos una comparación con la periferia sin atacar de la muestra antes del recocido, notamos que disminuyeron las microsegregaciones. Aún se pueden notar algunos defectos de fusión.

RECOCIDO – SIN ATAQUE

• Zona: Central

• Zoom: 200X

• Las zonas oscuras constituyen ciertas irregularidades producto de la solidificación del material, exceptuando esto, se observa una microestructura homogénea producto del recocido, con precipitados interdendríticos.

ESTADO DE RECOCIDO – SIN ATAQUE


• Zoom: 200X

• Las zonas oscuras constituyen ciertas irregularidades producto de la solidificación del material, exceptuando esto, se observa una microestructura homogénea producto del recocido, con precipitados interdendríticos.

RECOCIDO – ATACADA

• Zona: Cercana a la periferia

• Zoom: 200X

• En la zona cercana a la periferia, los granos son equiaxiales y un poco gruesos.



• Zoom: 200X




• Zoom: 200X



• Zona: Central

• Zoom: 200X

• En la zona central parece darse una transición entre grano grueso y grano fino.



• Zoom: 200X

• La zona cercana al núcleo, como era de esperarse, es la que tiene el grano más fino y es la zona en la cual apreciamos mejor la recristalización del material



• Zoom: 200X




• Zoom: 200X


COMENTARIO

• Como hemos podido ver, desde la periferia hasta el núcleo, existe una diferencia notoria en el tamaño de grano. La superficie de la probeta es la que se encuentra expuesta directamente al calor, y por lo tanto, la que experimentará primero el aumento de temperatura. La difusión del calor se da desde la superficie hasta el núcleo, por lo que es de esperarse que el núcleo sea la última región en calentarse.

• La recristalización implica un proceso de nucleación y crecimiento, el cual se ve afectado directamente por la temperatura y el tiempo de permanencia del material. Dado que el núcleo de la probeta es la última región en calentarse, es la que recibirá una menor cantidad de calor con respecto a la superficie, y por lo tanto, se espera que el grano recristalizado termine con un tamaño muy fino.

GRIETA

MEDICIÓN DEL POTENCIAL DE CORROSIÓN

• OBJETIVOS:

• Comparar nuestra pieza a través del potencial galvánico, que es menor en materiales corrosibles y mayor en los resistentes.

MEDICIÓN DEL POTENCIAL DE CORROSIÓN

Estado del Material Medio Potencial (Voltios)

Bruto de colada Agua 0.3

Agua con Sal 0.36

Recocida Agua 0.3

Agua con Sal 0.34

COMPORTAMIENTO ELECTROQUÍMICO

• OBJETIVOS:

• Evaluar el comportamiento anódico o catódico de cada material respecto a otro, cual se reduce y cual no, cómo es la coloración (azul por el ferrocianuro de potasio o rosa por la fenolftaleína).

Cupla Latón – Fundición Gris

Cupla Latón – Aluminio

Cupla Latón – Zinc

COMPORTAMIENTO ELECTROQUÍMICO

Cupla Ensayo Zona

Anódica

Zona

Catódica Explicación

Latón –

Fundición

Gris

Fundición Gris Latón

El intenso color

azulino que adquirió

la fundición gris y la

coloración rojiza del

latón nos indica que

el latón se está

reduciendo; mientras

que la FG se está

oxidando y se está

sacrificando por el

latón.

Cupla Ensayo Zona

Anódica

Zona


Latón -

Aluminio Aluminio Latón

En este caso, la

coloración tomo regular

tiempo. Al final, el latón

se coloró ligeramente de

rosado y el aluminio de

un azul suave. La

fenoftaleina nos está

indicando que el latón se

está reduciendo.

Cupla Ensayo Zona

Anódica

Zona


Latón – Zinc Zinc Latón

En la última cupla, el

latón nuevamente

adquirió un color rosado,

no tan intenso como el

primero, pero sí muy

visible como para afirmar

que en este caso, el zinc

se oxida (se colora de

azul).

USO DEL MÉTODO GRAVIMÉTRICO PARA LA OBTENCIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN

• OBJETIVOS:

• Determinar, la velocidad con la cual se corroen las dos piezas (sin tratamiento y con tratamiento); esta velocidad se determina a partir del área, densidad, pérdida de masa en cada medio y tiempo de prueba.


• Bruto de Colada:

• Datos:

• 𝑚𝑖 : 16.99g

• 𝑚𝑓 : 16.99g

• 𝜌: 8.7 g/cm3

• A: 2.9484 cm2

• 𝑡: 20 min

• Aplicando la fórmula de velocidad de corrosión :

• 𝑉𝑒𝑙 =𝑚𝑖−𝑚𝑓

𝜌∗𝐴∗𝑡

• 𝑉𝑒𝑙 =16.99𝑔−16.99 𝑔

8.7 𝑔

𝑐𝑚3∗2.9484𝑐𝑚2∗ 20∗60 𝑠(

3600∗24∗365 𝑠

1 𝑎ñ𝑜)

10 𝑚𝑚

1 𝑐𝑚

• 𝑉𝑒𝑙 = 0 𝑚𝑚

𝑎ñ𝑜

• 1MPY = 0.0254 𝑚𝑚

𝑎ñ𝑜

• 𝑉𝑒𝑙 = 0 𝑀𝑃𝑌


• Recocida:

• Datos

• 𝑚𝑖: 47.459g

• 𝑚𝑓:47.45g

• 𝜌: 8.7 g/cm3

• A: 4.44 cm2

• 𝑡: 20 min

• Aplicando la fórmula de velocidad de corrosión y reemplazando datos obtenemos:

• 𝑉𝑒𝑙 =𝑚𝑖−𝑚𝑓

𝜌∗𝐴∗𝑡

• 𝑉𝑒𝑙 =47.459 𝑔−47.45𝑔

8.7𝑔

𝑐𝑚3∗4.44 𝑐𝑚2∗(20∗60 )𝑠∗

3600∗24∗365 𝑠

1 𝑎ñ𝑜∗

10 𝑚𝑚

1 𝑐𝑚

• 𝑉𝑒𝑙 = 61.2301 𝑚𝑚

𝑎ñ𝑜= 2410.6376 𝑀𝑃𝑌

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Tipo de Ensayo Pieza sin tratar Pieza Tratada

Potencial de Corrosión - No se modifica mucho el potencial.

- Se considera mas resistente a aquella con tratamiento

- Disminuye su resistencia a la corrosión.

- Se hace mas noble

Comportamiento Electroquímico - Se considera a las aleaciones bronce, resistentes a la corrosión y además que estas adquieren comportamiento catódico

Velocidad de Corrosión - Este tipo de latones se ve muy poco afectado a la corrosión y eso se vio ya que al pasar el tiempo indicado en esta prueba, nuestro perdida no se vio afectada

- Nuestro latón sigue siendo resistente a la corrosión, pero este realmente si se ve afectado por una perdida, la cual no es mucha con respectos a la que no se trata.

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