LABORATORIO DE METALOGRAFIA

LABORATORIO DE METALOGRAFIA

IDENTIFICACION Y CARACTERIZACION DE MATERIALES METALICOS

PRESENTADO POR:

LUIS CARLOS MARIN GARCIA

CÓDIGO: 2111201

GRUPO: J3

PRESENTADO A:

ING: JAIME ALBERTO GONZALES

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIAS FISICO-QUIMICAS

ESCUELA DE INGENIERIA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

BUCARAMANGA

2020

CONTENIDO

1. Introduccion…………………………………………………………………………………..4
2.  Objetivos……………………………………………………………………………………..5

2.1 Objetivos generales……………………………………………………….....…………5

2.2    Objetivos específicos…………………….......………………………………..…….5

1. fundamentos teoricos……………………………………………………………………….6

3.1       diagrama aluminio silicio (al-si)……………………………………………………7

1. procedimiento experimental        11
2. Analisis de resultados obtenidos        15
3. conclusiones        20
4. bibliografia        21

1. INTRODUCCION

El análisis metalográfico es fundamental, debido a que permite saber el estado actual y predecir un posible evento que pueda ocurrir en una pieza, la cual puede estar sometida continuamente a ambientes corrosivos, altos esfuerzos, altas temperaturas, entre otras condiciones severas que afectan el comportamiento de los componentes.

Con base en esto y buscando aplicar conocimientos previos, se reparten probetas aleatoriamente a fin de conocer de qué aleación se trata  y determinar las propiedades que esta posee, conforme a la estructura y al tratamiento térmico y/o mecánico dado, la correspondiente muestra fue una aleación de aluminio silicio,  para su respectivo análisis se requiere seguir una serie de etapas las cuales están contempladas en la ASTM y finalmente obtener una muestra preparada adecuadamente y mediante microscopia óptica determinar correctamente los aspectos más relevantes de la muestra, por último se realizó un ensayo de dureza en un durómetro, con lo cual se puede establecer un rango donde posiblemente este el porcentaje de silicio de la aleación.

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVOS GENERALES

• Identificar y caracterizar apropiadamente un material metálico empleando los conceptos adquiridos en el curso de metalografía.
• Determinar la relación entre la microestructura y sus propiedades mecánicas.
• Aplicar y entender las normas ASTM utilizadas en el análisis metalográfico y de caracterización de muestras.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Estudiar las micrografías e identificar composición y las fases presentes.
• Determinar las propiedades de una aleación de Aluminio-Silicio y establecer la relación con su estructura.
• Aplicar las normas ASTM E3-01 para preparar la muestra, ASTM E407-07 para realizar el correspondiente ataque al material.
• Realizar ensayos de dureza al material de acuerdo a la norma ASTM E18.

1. FUNDAMENTOS TEORICOS

3.1 ALEACIÓN AL-SI

Una aleación aluminio-silicio es una aleación ligera, la cual es ampliamente utilizada debido a su bajo peso específico y buena resistencia mecánica, la cual se ve modificada según el porcentaje de silicio, a mayor Si aumentara la resistencia y disminuirá la ductilidad, otras propiedades importantes de este tipo de aleación son:

• Coeficiente de expansión térmica bajo, debido a la adición de Si, al igual que las demás adiciones, a excepción del Mg que lo aumenta ligeramente.
• Resistencia a la corrosión alta, aunque disminuye en presencia de Cu, el cual a su vez aumenta la resistencia mecánica y a su vez disminuye la conductividad.
• Resistencia a la compresión alta, mayor que a la tensión en un 10-15%.
• Resistencia al desgaste alta, principalmente en aleaciones hipereutecticas.
• Son aleaciones con maquinabilidad pobre, debido a las partículas abrasivas que forma el Si, por otra parte, poseen buena fluidez en la colada debido al silicio.
• Excelentes propiedades de moldeo y buena soldabilidad.

Habitualmente este tipo de aleación posee otros tipos de adiciones o elementos aleantes, como el caso del hierro menor al 0.6, magnesio menor al 1, cobre, manganeso y sodio, este último con el objetivo de evitar la cristalización del Silicio en forma de láminas, haciendo que cristalice en forma dispersa común para fines estructurales, debido a que aumenta las propiedades mecánicas.

APLICACIONES:

• Fabricación de pistones (4032) y bloques de motor (requieren un alto contenido de silicio, mayor al 12%).
• Aplicaciones arquitectónicas poseen alto contenido de Si con un rango de colores que van desde gris oscuro a color carbón.
• Útil para soldar otras aleaciones tratables térmicamente.
• Fabricación de turbinas de aviación y piezas para la marina por su bajo peso y buena resistencia mecánica y a la corrosión.
• Fundición de piezas difíciles.

3.2 EL MÉTODO DE ROCKWELL

La norma ASTM E 18-03 define la dureza Rockwell como un método de ensayo por indentación con el uso de una máquina calibrada, también define las características geométricas de los indentadores; de diamante punta cónica con un ángulo de 120° y radio de curvatura en la punta de 0,200 mm, o una bola de acero endurecido (acero o carburo de tungsteno) con los siguientes diámetros ∅ 1/16”; ∅ 1/8”; ∅ 1/4”; ∅ 1/2”. Y la distancia entre los centros de dos identaciones adyacentes que debe ser cuatro veces el diámetro de la identacion y no menor a 2mm.

El ensayo de dureza Rockwell utiliza 1 de las 6 cargas principales posibles: 10 kgf, 30 kgf, 45 kgf, 60 kgf, 100 kgf o 150 kgf.A partir de las combinaciones posibles de distintos indentadores y cargas, el estándar ASTM E18 define 15 escalas diferentes de durezas Rockwell.

La norma también especifica un tiempo de aplicación de la carga principal de no más de 2 s, después que se detiene la palanca de aplicación, además dice que para el ensayo de un material que no muestre plasticidad el tiempo no debe ser menor que 1 segundos y mayor que 3s, alguna plasticidad no menor a 1s ni mayor a 5s, y un material con considerable plasticidad el tiempo de aplicación no debe ser menor a 10s ni mayor a 15s.

para el ensayo usamos las escalas de dureza K, la tabla a continuación podemos ver las características de esta escala.

Tabla 1. Escalas de dureza Rockwell.

[pic 1]

Fuente: página web; upv materiales. Ver referencia 1

1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El diagrama1.  Secuencia para caracterizar la muestra.

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Fuente: Autor del informe.[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15]

1. ASIGNACION DE LA PIEZA

la aleación de aluminio-silicio fue tomada según el profesor de un clutch de camión.

1. PREPARACION DE LA MUESTRA

ASTM E03-01

Mediante la cual se realiza la preparación de la muestra, corte, montaje, desbaste, pulido y análisis.

CORTE

se cortó con segueta debido a su tamaño no se podía colocar en el interior de la cortadora metalográfica, se extrajo una probeta con forma rectangular de dimensiones representativas del material. La probeta no fue necesaria montarla en baquelita debido a que cumplía con las especificaciones de tamaño.

DESBASTE

se desbastó la probeta con papeles abrasivos de diferentes tamaños de partícula, utilizando inicialmente el tamaño más grueso (100) hasta llegar al tamaño más fino (600).se estableció una dirección preferencial como indica la norma en la cual el objetivo era borrar las líneas producidas en el proceso de corte y generar una superficie con una condición superficial de 15 o 14  mediante el  deslizamiento de la muestra arriba y abajo sobre la lija. Cuando se haya generado una superficie con líneas totalmente paralelas, se procede a cambiar de lija, girando 90° respecto a las líneas generadas en la anterior lija, se repitió el proceso para las lijas 100,180,220, 240, 320,400,600 revisando continuamente la superficie para evitar un exceso de desbaste y crear planos. todo el proceso debe ser llevado a cabo refrigerando la probeta con agua para evitar que haya variaciones en la temperatura superficial, la cual pueda modificar la misma.[pic 16]

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