UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO CARRERA DE INGENIERIA MECNICA
PRCTICA N2
UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO CARRERA DE INGENIERIA MECNICA
PRCTICA N2
UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y MECNICACARRERA DE INGENIERA
MECNICAINGENIERA DE MATERIALESINFORME N 2
DOCENTEIng. Segundo Espn
TEMAESTUDIO METALOGRFICO DEL ACERO A-36 INTEGRANTES
BAUTISTA JOSE LUIS RAMOS JESSICA SILVA ERIKA FECHA 08/12/2014
SEMESTRE: CUARTO B
1. TEMAEstudio metalogrfico del acero a362. OBJETIVOS2.1 General
Determinar la estructura metalogrfica del acero A36.
2.2 ESPECFICOS Identificar el tipo de grano que presenta la
microestructura Comparar la microestructura de un acero A36 con la
de un acero de bajo contenido de carbono. Determinar las
propiedades que posee el material.
3. ANLISIS3.1 HistoriaHenry Clifton Sorby, padre de la
metalografa, fue el primero en examinar bajo el microscopio una
muestra metlica correctamente preparada en el ao de 1863. La
observacin de metales por medio de microscopios es aproximadamente
dos siglos ms tarda que la de muestras biolgicas, esto se debe a la
dispendiosa preparacin que requieren las mismas.3.2 MetalografaLa
metalografa es la ciencia que estudia las caractersticas
estructurales de un metal o aleacin relacionndolas con las
propiedades fsicas o mecnicas que aquella posee. Los estudios
metalogrficos son de importancia fundamental para el metalrgico,
pues permiten determinar la historia completa de los tratamientos
trmicos y mecnicos que ha sufrido el material y, por tanto, juzgar
sobre la bondad de los procedimientos seguidos en su fabricacin y
las posibles mejoras a introducir.La metalografa es la disciplina
que estudia microscpicamente las caractersticas estructurales de un
metal o de una aleacin. El microscopio es la herramienta ms
importante del metalurgista tanto desde el punto de vista cientfico
como desde el tcnico. Es posible determinar el tamao de grano,
forma y distribucin de varias fases e inclusiones que tienen gran
efecto sobre las propiedades mecnicas del metal. La microestructura
revelar el tratamiento mecnico y trmico del metal y, bajo un
conjunto de condiciones dadas, podr predecirse su comportamiento
esperado.Las diversas propiedades de un material son fiel reflejo
de su estructura a distintos niveles de observacin: microscpico,
microscpico y cristalogrfico. Metalografa Estudios macroscpicos
Estudios microscpicos Estudios cristalogrficos Estudios
metalogrficosLos estudios macroscpicosSon aquellos que mediante la
simple observacin visual o con la ayuda de una lupa de pocos
aumentos, permiten mediante tcnicas adecuadas decidir sobre las
irregularidades fsicas, qumicas, trmicas o estructurales del
material.
Los estudios microscpicosSon los ms importantes para el
metalrgico, pues son los que proporcionan ms informacin sobre las
caractersticas estructurales de la aleacin investigada, y por tanto
su comportamiento cuando se la utiliza para un fin
especfico.Mediante el estudio microscpico se puede conocer el tamao
de grano, el nmero, forma y distribucin de las fases presentes,
sean estas metlicas o inclusiones no metlicas.Para poder hacer un
estudio microscpico es necesario seguir los siguientes pasos.3.3
ACERO A-36El A-36 es un acero de bajo carbono con muy
pocasaleaciones. Su composicin qumica es de 0,26% de carbono, 0,75%
de manganeso, 0,2% de cobre, 0,04% de fsforo y 0,05% de azufre,
mientras que el resto es hierro. El manganeso y el cobre le dan al
acero la resistencia y la dureza, mientras que los rastros de
fsforo y azufre son impurezas que se mantienen al mnimo posible, ya
que pueden hacer que el acero resulte frgil si su porcentaje es
demasiado alto.Propiedades mecnicas
En trminos de sus propiedades mecnicas, el acero A-36 est
diseado para ser resistente y fuerte. Tiene una resistencia mxima a
la traccin (la cantidad de presin que se necesita para deformar el
material) de 58.000 a 79.800libraspor pulgada cuadrada (psi)
(10.355 a 14.247 kg/cm2). El lmite de elasticidad, o la cantidad de
presin que se necesita para doblar el acero hasta el punto en que
no retorne a su forma original, es de 36.300 psi (6.481 kg/cm2). El
alargamiento, o la cantidad de estiramiento del acero es capaz de
resistir sin romperse, es del 20%.
Usos
Debido a que el A-36 es relativamente barato y estructuralmente
muy fuerte, a menudo se utiliza como material de construccin
estructural. Las vigas, placas y lminas de A-36 se utilizan tanto
para construir la estructura final de un edificio como para
construir estructurales temporales, como soportes y cubiertas.3.4
Nital Elnitales una solucin dealcoholycido ntricocomnmente usada
paraataque qumicodemetales. Es especialmente adecuado para revelar
la microestructura deaceros al carbono. El alcohol puede
sermetanol,etanolo alcohol de quemar.Las mezclas de etanol y cido
ntrico son potencialmenteexplosivas. Esto ocurre normalmente por
evolucin del gas, aunque elnitrato de etilose puede formar tambin.
El metanol no es propenso a producir explosiones pero estxico.Una
solucin de etanol y cido ntrico se har explosiva si
laconcentracinde cido ntrico alcanza ms del 10% en peso. Las
soluciones con ms de 5% no deben ser almacenadas en contenedores
cerrados. El cido ntrico continuar actuando comooxidanteincluso
diluido y con baja temperatura.
3.5 Montaje de la probetaAunque existen microscopios invertidos
que permiten la observacin de piezas de tamao considerable, lo ms
habitual es emplear para la observacin microgrfica muestras pequeas
mucho ms manejables y cmodas de preparar, que se montan
adecuadamente. Para piezas muy pequeas, la tcnica ms empleada es
montar las probetas en resinas, ya sean de tipo termoplstico o
termoendurecible.3.6 Preparacin de la muestraLa preparacin de la
muestra puede dividirse en tres fases: Desbaste Grosero Desbaste
Final Pulido
3.6.1 Desbaste groseroEl desbaste grosero se practica una vez
extrada la probeta con la finalidad de reducir las irregularidades,
producidas en la operacin de extraccin, hasta obtener una cara lo
ms plana posible. Esta operacin puede realizarse con una cinta de
desgate o bien en el caso de materiales no muy duros como haceros
sin templar y fundiciones se puede hacer con lima, aunque aumente
la distorsin que se produce en la superficie a causa de la fluencia
del material. De cualquier manera que se practique el desbaste
grosero siempre se debe cuidar que la presin no sea exagerada para
que la distorsin no sea muy importante, ni la temperatura de la
superficie se eleve demasiado. 3.6.2 Desbaste final La operacin de
desbaste final comienza con un abrasivo de 150, seguido del 250,
400, para terminar con el 600 o 1000.El desbaste se puede realizar
a mano o con desbastadoras mecnicas.Para el caso de desbaste manual
el papel abrasivo se coloca sobre una placa plana y limpia y se
mueve la probeta longitudinalmente de un lado a otro del papel
aplicndole una presin suave; se debe mantener la misma la direccin
para que todas las rayas sean paralelas. Durante la operacin se
debe dejar que una corriente de agua limpie los pequeos
desprendimientos de material y a su vez lubrique y refrigere la
zona desbastada.El final de la operacin sobre un papel est
determinada por la desaparicin de las rayas producidas durante el
desbaste grosero o el papel anterior. Para poder reconocer esto
fcilmente se opera de manera que las rayas de un papel a otro sean
perpendiculares, es decir se debe rotar 90 la direccin de
movimiento de la probeta cada vez que se cambia de abrasivo. Adems
cada vez que se cambia de abrasivo es conveniente lavar la probeta
y enjuagarse las manos para no transportar las partculas
desprendidas en el abrasivo anterior, ya que esto puede provocar la
aparicin de rayas.La presin que se aplica a la probeta no debe ser
exagerada ya que esto aumenta la distorsin y adems pueden aparecer
rayas profundas. La presin debe ir disminuyendo a medida que se
avanza en la operacin.Si el desbaste se realiza en forma automtica
las precauciones son las mismas que para el desbaste manual. En
este caso el abrasivo esta adherido sobre un disco de 20 cm de
dimetro, aproximadamente, que gira a velocidades que pueden oscilar
entre 250 y 600 RPM; las velocidades ms altas se usan con los
abrasivos ms gruesos.Cuando los metales a pulir son demasiado
blandos es conveniente impregnar los abrasivos con un lubricante
adecuado.3.6.3 Pulido El pulido tiene por objeto eliminar las rayas
finas producidas en el desbaste final y producir una superficie con
caractersticas especulares. Esta operacin por lo general se realiza
en forma mecnica y se utiliza un pao impregnado con partculas de
algn abrasivo en solucin acuosa. Bsicamente, se pueden utilizar dos
tipos de paos: con pelo (pana, terciopelo, lanas) y sin pelo (seda
natural). Se debe elegir el que ms se adapte al tipo de material a
examinar. Por ejemplo, el pulido de muestras de fundicin se debe
realizar con paos sin pelo para evitar el arrancamiento de
grafito.En cuanto a los abrasivos pueden ser: pasta de diamante,
almina, alumdun, etc. El abrasivo comnmente utilizado es la almina,
que es oxido de aluminio en partculas y que comercialmente se
obtiene en forma de pastas o soluciones acuosas. Se debe cuidar que
la humedad del pao sea la adecuada, es decir, si la humedad es
excesiva la accin abrasiva se retardar demasiado y si es escasa la
probeta tiende a mancharse. Si bien es muy cierto que cuanto ms
pulida este la superficie ms clara ser la imagen que obtengamos en
el ocular, muchas veces no es necesario llegar hasta un pulido
perfecto, sino que bastar con que la densidad de rayas en la
superficie sea lo suficientemente baja y preferentemente en una
sola direccin. Si con un aumento de 500x se pueden distinguir
porciones lisas ms o menos grandes entre las rayas, entonces el
pulido puede darse por terminado.Dado que las zonas rayadas sern ms
atacadas que las zonas lisas, si la densidad de rayas es muy alta y
si a su vez estn en dos o ms direcciones, el oscurecimiento de las
rayas durante el ataque cubrirn los detalles de la estructura del
material.3.7 Ataque qumico Una vez que tenemos la probeta
perfectamente pulida, y hemos eliminado el metal distorsionado
mediante varios ciclos de ataque y pulido consecutivos, debemos
observar la probeta en estado pulido con objeto de ver el nmero,
distribucin y naturaleza de las inclusiones metlicas o no,
presentes en el material, al tiempo que podremos deducir sobre la
bondad del pulido efectuado.Como los metales y aleaciones, an en
capas de muy pequeo espesor, no dejan de pasar la luz visible, los
microscopios metalrgicos operan por reflexin en vez de por
transparencia como los microscopios ordinarios. De ah el inters en
obtener una superficie de alto acabado superficial, y por tanto, de
gran poder de reflexin.El ataque de la probeta opera disolviendo en
mayor cuanta aquellas zonas que poseen superior energa libre y, por
tanto, de mayor inestabilidad frente al reactivo.Se puede decir que
el tiempo de ataque es mucho ms crtico en las observaciones
microscpicas que macroscpicas, y es preferible empezar con ataques
cortos y volver a atacar la probeta posteriormente en caso
necesario, que emplear ataques largos corriendo el riesgo de sobre
atacar la probeta, ocultndose muchos detalles finos.Una vez atacada
la probeta debe lavarse inmediatamente en agua para detener el
ataque, y despus de sumergirla en alcohol proceder a su secado.
Cuando se desea mantener la estructura observada durante ciertos
periodos de tiempo, puede recubrirse la probeta con capas ligeras
de lacas transparentes que impiden o retrasan la oxidacin.
4. EQUIPOS Y MATERIALES
Portadora de lijas Pulidora de disco
Microscopio metalogrfico Secadora
Gotero Guantes
5. METODOLOGA5.1 Cortamos y lijamos un pedazo de acero.
5.2 Realizamos la mezcla por cada 100 de resina de polister
aadimos 12 gotas de perxido catalizador, aadimos tambin 10 gotas de
cobalto, a continuacin agitamos y mesclamos bien ya que el cobalto
servir para que la mezcla se seque ms rpido.
5.3 Vertimos la mezcla en los moldes previamente encerados para
evitar que la probeta se pegue.
5.4 Esperamos aproximadamente dos horas para que la probeta este
completamente seca. Procedemos a sacar la probeta del molde con
cuidado.
5.5 Despus debe lijar en el banco de lijas (240, 360, 600,
1200). Hasta que la superficie quede sin rayones. Al cambiar de
lija se debe tambin girar la muestra 90 para que se borren por
completo las lneas de la anterior lija.
5.6 Para que tenga una mejor visualizacin en el anlisis
metalogrfico debe pasar por la pulidora el tiempo necesario para
que la placa se asemeje a un espejo. Impregnar de almina el disco
de la pulidora, teniendo el cuidado de no saturar el pao. La
pulidora no tiene que estar seca de otro modo se rayara la placa,
para eso debe constantemente mojar con un chisguete y mantenerla
hmeda.
5.7 Lavar la probeta para que no quede residuos de la lijada y
pulida.
5.8 Dejar que se seque totalmente en la secadora.
5.9 Aplicar unas gotas de nital 2 sobre la probeta, hasta que
cambie de color y colocar rpidamente agua para que se queme la
probeta.
5.10 Secar por ltima vez con la secadora para seguir al ltimo
paso
5.11 Observamos con el microscopio la probeta en distintos
lentes, esta debe estar bien enfocado para poder visualizar con
claridad y distinguir.
6 CONCLUSIONES La microestructura de una cero de alto carbono es
diferente a la de un acero de bajo carbono. El acero A36 en su
estructura metalogrfica presenta ferrita. El cobalto ayuda acelerar
el proceso de salificacin de la probeta. El ataque qumico permite
una mejor apreciacin de la estructura granular del material. El
reactivo utilizado para el ataque qumico es diferente tanto para
aceros de alto contenido de carbono como para aceros de bajo
contenido de carbono.
7 RECOMENDACIONES Seguir las instrucciones tal y como la
explican el profesor y el ayudante del laboratorio. Ser organizados
al momento de utilizar el banco de lijas. Pulir en el pao una
pareja a la vez ya que en el momento de pulir de la probeta se van
desprendiendo partculas que pueden ser dainas para las otras
probetas y pueden irlas rayando. Ir colocando abundante agua
mientras se est puliendo en el pao, el agua facilita a que la
probeta se termine de pulir en corto tiempo y con un mejor
acabado.
8 BIBLIOGRFIA Ensayos metalogrficos previos a las pruebas de
fractura en muestras de aceros estructurales ASTM A-36 y grado
maquinaria AISI1045. Recuperado de:
http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CBwQFjAA&url=http%3A%2F%2Frepositorio.espe.edu.ec%2Fbitstream%2F21000%2F287%2F8%2FT-ESPE-017672-4.pdf&ei=2uaFVOnIEYqkNvb0gpAB&usg=AFQjCNFcR_BofbRpwa5ZFliSuLLl7m9fSw&bvm=bv.80642063,d.eXY
Ensayos metalogrficos. Recuperado de :
http://190.105.160.51/~material/materiales/lab/guia_metalograf%EDa.pdf
Aceros aleados. Recuperado de:
http://www.utp.edu.co/~publio17/ac_aleados.htm Ensayo de
metalografa. Recuperado de:
http://www.slideshare.net/iadiegue/ensayo-metalogrfico-15388595
9 ANEXOS
Material: Acero A-36Reactivo: Nital 4Tiempo de Ataque: 5
segundos.Aumento: 40 X
Material: Acero A-36Reactivo: Nital 4Tiempo de Ataque: 5
segundos.Aumento: 100 X.
Material: Acero A-36Reactivo: Nital 4Tiempo de Ataque: 5
segundos.Aumento: 200 X.
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