Demostración de una transformación de fase al estado sólido

Propósito del taller:

•        Demostración de una transformación de fase al estado sólido. (Tratamiento térmico casero). Conseguir modificar propiedades mecánicas en una pieza metálica mediante ciclos de calentamiento de acuerdo a lo aprendido en el módulo.

1. Conseguir un pedazo de metal, de preferencia acero (clavo de concreto, tornillo, perno, aguja, alambre, etc). Diseñar un tratamiento térmico de dicha pieza o probeta, especificando la propiedad que se desea modificar (resistencia, dureza, tenacidad, ductilidad, etc.) y la metodología consultada con al menos 2 referencias bibliográficas.

2. Hacer la práctica casera del tratamiento térmico y documentar las evidencias. (Propiedad mecánica antes y después del ciclo térmico diseñado). (La dureza puede asociarse a la prueba de rallado, limado, la ductilidad puede asociarse a la facilidad de doblado de una pieza). Necesitarás una lima o un material que pueda rallar el material de prueba para hacerlo antes y después del tratamiento térmico.

3. Hacer un reporte de la investigación (de máximo 12 cuartillas, formato libre) que incluya: introducción, marco teórico, metodología, discusión de los resultados logrados y conclusiones.

MARCO TEORICO DE LA EXPERIMENTACIÓN

SUMARIO

En este taller se experimentó básicamente un cambio de fase de un material en estado sólido, como parte del reconocimiento de materiales esta vez para el acero en su fase inicial sólida y a raíz de eso lograr una transformación. Este estudio se ha realizado de forma casera en la cual mediante la utilización del material de apoyo visto en clase y el material de apoyo de la actividad, el video denominado “destemplar acero” donde se intentaba quitar el temple – la dureza del acero de una llave Stilson,  fueron la base a esto. El análisis de transformación fue estudiado en estado normalizado y como parte de esto se sometió al material de acero microaleado como parte de unas pinzas de punta con cierto desgaste que aunque aún utilizables para algún uso en específico como corte o sujeción corría el riesgo de no cumplir con su función. Es de mencionar que este análisis fue sometido durante aproximadamente 40 – 50 minutos, a una temperatura de aproximadamente entre 90 y 120 °C. Es bien conocido que la característica principal de un acero normalmente es tener mejores propiedades mecánicas o mayor resistencia a la corrosión que otros metales. Por lo que al principio se intentó modificar la estructura física del acero con una lima sin embargo no se apreciaba gran modificación o limado del material en estado natural, y que como parte de la evidencia fue bueno para entender mejor cómo funciona el temple del acero mediante el calentamiento a temperaturas elevadas y así mantener su estado inicial para posteriormente enfriarlo poco a poco, en mi caso a temperatura ambiente y así hasta lograr llegar a su destemple con una temperatura igual o menor a la que tenía inicialmente.

Palabras clave: normalizado, acero microaleado, destemplar, transformación de fase, cinética

INTRODUCCION

Para esta práctica es fundamental entender primero que nada de donde viene el origen del acero y entender que es, ya que en muchas ocasiones se suele mal entender este término para nombrar a diversas materiales con características visuales por ser metales parecidos al acero. Y en efecto, el acero por ser un material característico por su dureza y resistencia, aparte de tener antecedentes que datan de miles de años atrás, es uno de los materiales que más se usa en diferentes industrias y se entiende que por el tratamiento termico al que de diversas maneras es sometido puede lograr excelentes propiedades mecánicas, dependiendo el fin que se tenga para el material. Puesto que hoy el avance en las tecnologías y diferentes tipos de materiales se han convertido en una competencia para la sustitución del acero en diferentes aplicaciones, la industria del acero trata de mantenerse cada vez innovando y desarrollando aceros para volverlos aceros micro aleados. [1]  Hay que agregar a lo anterior que dentro de esas innovaciones dentro de la industria de acero se encuentran diversos métodos para la transformación y perfeccionamiento de este material, y que claro, es bien sabido como lo menciona Pele Molera en su libro sobre tratamientos térmicos de los metales, que la manera más eficaz, versátil y practica de modificar propiedades físicas, químicas,  y mecánicas de metales y aleaciones está dentro de un conjunto de operaciones donde el objetivo principal es lograr diferentes temperaturas en sus procesos de calentamiento y de enfriamiento a diferentes velocidades.  Esta línea de transformación – tiempo denota que a partir de una serie de curvas de relación isotérmicas determinadas a cierto número de temperaturas se pueden experimentar tratamientos térmicos de ablandamiento y por supuesto de endurecimiento. [2]

Aunque en realidad toda referencia de acero  es una aleación, no todos son aceros aleados, los aceros más simples son hierro (Fe) (alrededor del 99 %) aleado con carbono (C) (alrededor del 0,1 -1 %, dependiendo del tipo). Sin embargo, el término "acero aleado" es el término estándar referido a aceros con otros elementos aleantes además del carbono, que típicamente son el manganeso (el más común), níquel, cromo, molibdeno, vanadio, silicio, y boro. Aleantes menos comunes pueden ser el aluminio, cobalto, cobre, cerio, niobio, titanio, tungsteno, estaño, zinc, plomo, y zirconio. [3] Para este caso la práctica fue enfocada a un material de acero simple aleado con carbono como parte de una herramienta de utilización casera, que aunque en su composición muestra cierto nivel de resistencia, dureza y temple, si requirió de un tratamiento térmico para poderlo pasar por una etapa de transformación. Para el estudio de esta transformación  también es fundamental entender el concepto de la cinética de transformación en la cual nos indica que la cinética es el estudio de la dependencia con el tiempo de las transformaciones de fase , es decir, las velocidades de transformación y del tratamiento térmico, que si tomo nuevamente el ejemplo de mi practica se basó en un tratamiento térmico normalizado, es decir un calentamiento controlado entre los 90 y los 120 °C muy por encima de la temperatura inicial, seguido de enfriamiento ligeramente rápido (en el aire y en ambiente natural), que basándome en el video del material de apoyo de la clase podría atreverme a mencionar que use también el tratamiento térmico de temple, ya que después de otorgar cierta temperatura, deje un largo tiempo enfriar el acero, aproximadamente unas 6-7 horas, por lo que la temperatura era ya mucho más baja.

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