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CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES LABORATORIO N°3 SOLIDIFICACIÓN INTEGRANTES: González Zúñiga Mario Paico Ordoñez Marcia Pinares Cadenillas Alejandro Urbina Ramos Jair Villa Castro José SECCIÓN: IV-61 PROFESOR: Lecaros Gutiérrez César Augusto GRUPO: Número 2 FECHA: Sábado 24 de octubre AÑO: 2015

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Solidificación

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CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES

LABORATORIO N°3 SOLIDIFICACIÓN

INTEGRANTES:

González Zúñiga Mario

Paico Ordoñez Marcia

Pinares Cadenillas Alejandro

Urbina Ramos Jair

Villa Castro José SECCIÓN:

IV-61 PROFESOR:

Lecaros Gutiérrez César Augusto GRUPO: Número 2 FECHA: Sábado 24 de octubre AÑO:

2015

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Página 2

ÍNDICE.-

1) Introducción

1.1. Microestructura 1.2. Cambio de fase 1.3. Diagrama de equilibrio

2) Objetivos general y específicos 2.1. Objetivo general 2.2. Objetivo específico

3) Descripción del equipo y material utilizado

3.1. Equipo utilizado 3.2. Materiales utilizados 3.3. Herramientas utilizadas

4) Procedimiento

5) Diagrama de operaciones del proceso 6) Resultados del ensayo 7) Observaciones 8) Conclusiones 9) Responder las preguntas 10) Bibliografía 11) Anexos

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1. INTRODUCCIÓN

La solidificación es una transformación de fase (de líquido a sólido) que resulta familiar a todos, aun cuando la única experiencia con este fenómeno consista en la formación de hielo. La manufactura de casi todos los objetos creados por el hombre involucra a la solidificación en algún momento. Los metales, los polímeros y el vidrio se forman en general por solidificación del material fundido. Normalmente la solidificación de polímeros vidrios no involucra cristalización ya que los átomos no alcanzan a producir una estructura ordenada antes del final de la solidificación. Por otro lado hay muchas sustancias, incluidos los metales, que si bien presentan una estructura cristalina en condiciones normales de solidificación, pueden solidificar sin un orden atómico si la velocidad de enfriamiento es suficientemente rápida, proceso que es llamado “vitrificación”. El vidrio puede llegar a cristalizar espontáneamente un tiempo después de que el enfriamiento terminó. Algunos polímeros también pueden llegar a cristalizar con bajas velocidades de enfriamiento y ciertos controles sobre la solidificación o bien con la aplicación de tensiones direccionales.

1.1. MICROESTRUCTURA

La estructura de un sólido que puede verse con elevados aumentos en un microscopio (microscopio óptico operando con aumentos de entre 100 y 1000 veces), es llamada microestructura, mientras que en los casos en que la estructura del material puede verse a simple vista o bajo microscopio de baja potencia es llamada macro estructura. Existe una infinita variedad de microestructuras y un mismo material puede presentar diferentes tipos bajo condiciones distintas. Existe una estrecha relación entre la microestructura de un material y sus propiedades. Según sea el material, diferentes procesos son los que originan su microestructura. En el caso de los materiales obtenidos por solidificación, ésta es la que determina las características de sus microestructuras y, por lo tanto, tiene una influencia decisiva sobre las propiedades físicas de los mismos.

1.2. CAMBIO DE FASE

En un sistema se denomina fase a una región homogénea que presenta propiedades uniformes. Tiene una determinada composición y estructura atómica y puede ser físicamente diferenciada de otras fases. Puede estar formada por uno o más componentes. Cada uno de los estados, sólido, líquido y gaseoso, de una sustancia pura o una solución constituyen una fase. Ciertos metales, como por ejemplo el hierro y el estaño, son polimorfos (alotrópicos) y cristalizan en varias estructuras, cada una estable en una zona de temperatura diferente.

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1.3. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO

Los diagramas de equilibrio son gráficas que representan las fases y estado en que pueden estar diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio, siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de materiales; debido a que aportan valiosa información sobre la fusión, el moldeo, la cristalización y otros fenómenos. Los equilibrios de fase y sus respectivos diagramas de fase en sistemas multi componentes tienen aplicaciones importantes en química, geología y ciencia de los materiales. Por otra parte, los diagramas de fases son de gran importancia pues apoyan, entre otros, estudios de solidificación, microestructura, metalurgia física y el "diseño de nuevos materiales". 1.3.1. Diagrama de fases

En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase, diagrama de equilibrio de fases o diagrama de estados de la materia, a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo. Los equilibrios entre fases pueden corresponder a los más variados tipos de sistemas heterogéneos: un líquido en equilibrio con su vapor, una solución saturada en equilibrio con el soluto en exceso, dos líquidos parcialmente solubles el uno en el otro, dos sólidos totalmente solubles en equilibrio con su fase fundida, dos sólidos parcialmente solubles en equilibrio con un compuesto formado entre ellos. El objetivo es describir completamente el sistema.

FIGURA N° 1

Cambio de fase de las estructuras

cristalinas

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El comportamiento de estos sistemas en equilibrio se estudia por medio de gráficos que se conocen como diagramas de fase: se obtienen graficando en función de variables como presión, temperatura y composición y el sistema en equilibrio queda definido para cada punto (los gráficos de cambio de estado físico o de presión de vapor de una solución de dos líquidos son ejemplos de diagramas de fases). La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio (condiciones de enfriamiento lento), siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de materiales. A partir de los diagramas de fase se puede obtener información como:

Conocer que fases están presentes a diferentes composiciones y temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (equilibrio).

Averiguar la solubilidad, en el estado sólido y en el equilibrio, de un elemento (compuesto) en otro.

Determinar la temperatura en la cual una aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio comienza a solidificar y la temperatura a la cual ocurre la solidificación.

Conocer la temperatura a la cual comienzan a fundirse diferentes fases.

Los equilibrios de fase y sus respectivos diagramas de fase en sistemas multi componentes tienen aplicaciones importantes en química, geología y ciencia de los materiales. La ciencia de materiales estudia la estructura, propiedades y aplicaciones de los materiales científicos y tecnológicos.

FIGURA N° 2

Diagrama De equilibrio de aleaciones

totalmente solubles en líquido y sólido

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a) Datos.-

a. Punto eutéctico: Es la máxima temperatura a la que puede producirse la mayor cristalización del solvente y soluto, o también se define como la temperatura más baja a la cual puede fundir una mezcla de sólidos A y B con una composición fija.

Punto eutéctico entre estaño y cadmio:

Temperatura: 176° C

Interpretación: La temperatura de 176°C es el límite máximo que llega la temperatura al momento de fundir la mezcla de sólido entre el estaño y cadmio.

En este punto existe: - Porcentaje de elemento estaño: 67% - Porcentaje de elemento cadmio: 33%

FIGURA N° 3

Diagrama De equilibrio

Cadmio - estaño

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2. OBJETIVOS GENERAL Y ESPECIFICOS

2.1. OBEJTIVO GENERAL:

Comprender el concepto de solidificación. Comprender los requerimientos para el desarrollo de la práctica de solidificación.

2.2. OBEJTIVO ESPECÍFICO:

Relevar y analizar diagramas de equilibrio para los metales estaño – cadmio. Identificar y explicar los fenómenos observados mediante el diagrama de equilibrio. Conocer y utilizar instrumentos para la medición registro de la temperatura. En este caso termocuplas. Determinar y comparar los datos proporcionados por los diagramas de equilibrio, mediante las mediciones de temperatura, tiempo y fundición.

3. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO, MÁQUINAS Y MATERIAL UTILIZADO

3.1. EQUIPO UTILIZADOS.-

TERMOCUPLA

La termocupla es un transductor

de temperaturas, es decir, un

dispositivo que convierte una

magnitud física en una señal

eléctrica.

FIGURA N°4

Termocupla

BALANZA ELECTRÓNICA PARA

LABORATORIO

Instrumento de laboratorio que mide la

masa de un cuerpo o sustancia química,

utilizando como medio de comparación la

fuerza de la gravedad que actúa sobre el

cuerpo.

FIGURA N°5

Esmeriladora

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3.2. MATERIALES UTILIZADOS.-

3.3. HERRAMIENTAS UTILIZADA.-

BALONES DE GASES: ACETILENO Y OXÍGENO

EL Acetileno (rojo) al ser altamente combustible y el

oxígeno (verde), al favorecer la combustión, genera la llama

para poder fundir los metales.

SIERRA MANUAL

La sierra manual es una herramienta manual de corte

formada por una hoja de sierra montada sobre un arco

tornillos tensores. La hoja de sierra es la que proporciona el

corte, mientras que el soporte incluye un mango que

permite que la sierra pueda realizar su función.

FIGURA N°7

Barra de estaño

FIGURA N°9

Sierra manual

FIGURA N°6

Balones de gas acetileno y

oxígeno

BARRA DE ESTAÑO

En la naturaleza, el estaño se encuentra principalmente en

el mineral de la casiterita.

SÓLIDO DE CADMIO

El cadmio es uno de los metales más tóxicos que existe en

nuestro planeta. Se trata de un metal blando de un peculiar

color blanco azulado, dúctil y también maleable.

FIGURA N°8

Sólido de cadmio

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4. PROCEDIMIENTO (Descripción y fotos de cada procedimiento realizado).

Para cada material utilizado en el laboratorio 3 se realizaron el mismo análisis: Lo principal en esta prueba, es disponer de los elementos de seguridad necesarios, guardapolvo, lentes de protección ocular y guantes de protección.

1. Colocar la muestra a examinar, en este caso la barra de estaño en tornillo de banco y ajustarlo.

TORNILLO DE BANCO

es una herramienta que sirve para dar una eficaz sujeción, a

la vez que ágil y fácil de manejar, a las piezas para que

puedan ser sometidas a diferentes operaciones mecánicas

como aserrado, perforado, fresado, limado o marcado.

FIGURA N°10

Tornillo de banco

Guardapolvo

Guantes de protección

Lentes de protección

ocular

FIGURA N°11

Modelo de muestra

Elementos de

protección personal

FIGURA N°12

Colocación de

muestra en tornillo

de banco

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2. Medir con el pulgar de la mano la medida a cortar un pedazo de la muestra.

3. Empezar el corte con la sierra teniendo cuidado en realizar un corte en

diagonal, el corte debe ser lo más recto posible.

4. Llevar las muestras al laboratorio y pesar las muestras.

5. Colocar las muestras tanto de cadmio y estaño en el vaso de metal para su fundición (Hacer este paso con precaución pues el vaso puede fundirse).

FIGURA N°14

Pesar la muestra

FIGURA N°13

Corte de barra de

estaño

FIGURA N°15

Fundición

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6. Colocar la Termocupla con el fin de obtener la temperatura máxima de fundición, y las variaciones de tiempo.

7. Dejar solidificarse a los metales fundidos. (Dejar la Termocupla) y tomar datos.

8. Luego de obtener datos, fundir nuevamente para poder retirar la termocupla.

FIGURA N°16

Medición con

Termocupla

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Análisis de estructura

Metales

5. DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL PROCESO

Tomar el metal de muestra

Colocar muestra en tornillo de banco

Medir y dejar marca

Cortar con sierra

Pesar con balanza

Colocar muestras en vaso de metal

Con la llama generada fundir los

metales

Colocar Termocupla

1

2

6

Tomar datos

Fundir para retirar termocupla

Retirar sustancia (elementos

fundidos)

RESULTADOS

- Operaciones: 1

- Inspecciones y

operaciones: 10

Total de procesos: 11

1

3

4

5

7

8

9

10

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6. RESULTADOS DEL ENSAYO

- El peso inicial de los sólidos empleados fue de 304 gramos.

- Al momento de dejar enfriar la sutancia fundida, las variaciones de minutos entre las que se realizaba era:

La fase de solidificación duró un aproximado de 16 minutos.

o Primeros 5 minutos: Intervalos de 5 segundos varía el tiempo en la Termocupla. Se registraba una temperatura de 315 ° C.

o Segundo 5 minutos: Los intervalos de tiempo varían en

intervalos de 3 segundos.

o En los minutos restantes, las variaciones bajaron, siendo 2 segundos por cada grado que descendía, ya al llegar a los 16 minutos, éste intervalo descendía segundo por segundo.

o La temperatura registrada en la Termocupla se paralizó aproximadamente a las 14.5 minutos en 174 ° C (Termocupla, error de 2°).

o De acuerdo a la gráfica de equilibrio de estaño – cadmio, donde se obtiene que la máxima temperatura donde se encuentra la máxima cristalización de los elementos. T°=176 ° C

o Al pesar nuevamente el sólido obtenido por la solidificación se obtuvo 300 gramos de estaño + cadmio. Se obtuvo una pérdida de 4 gramos de escoria.

FIGURA N°17

Dato Termocupla

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7. OBSERVACIONES (Observaciones del trabajo realizado)

- Para poder realizar una óptima solidificación, se debe realizar con los pesos exactos.

- Se debe tener cuidado cuando se funde los elementos, pues puede ocasionar accidentes.

- La medición de la Termocupla obtiene un error en 2 gramos. 8. CONCLUSIONES (Conclusiones del trabajo realizado)

- Al producirse la solidificación en el lingote de acero, se puede observar

cómo se forma el rechupe, que consiste en el hundimiento en el centro del

lingote.

- La causa más resaltante de la diferencia de temperaturas que se dan en las

muestras con lo que debería ser, es debido a que la termocupla presentaba

residuos de otros materiales trabajados anteriormente.

- Al final de la experimentación, el lingote no se pega a la lingotera debido a

que éste tiene sales pegadas dentro lo que permite que resbale y pueda

salir fácilmente.

- El experimento cumplió con la teoría realizada anterirormente, es decir, la temperatura en la cual, la medición de la termocupla paró fue 174°C (error de 2°C), equivaliendo a la temperatura de 176°C del daigara de equilibrio de estaño – cadmio, donde se encuentra el punto eutéctico.

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9. PREGUNTAS DEL LABORATORIO

1. Describa las partes de una curva de enfriamiento de una aleación

isomorfa y comente cada una de ellas. Grafique

En los diagramas de fase isomorfos binarios en equilibrio, los dos componentes son completamente solubles entre sí en estado sólido y por tanto solo hay una fase sólida. En un diagrama isomorfa de composición binaria en el eje x va la composición de los materiales en porcentaje, mientras que en el eje y va la temperatura (ya sea en grados Celsius o Fahrenheit). La línea indicada como línea liquidus es la línea de la fase liquida y todo lo que se ubica a su izquierda es líquido. La línea indicada como línea solidus es la línea de la fase sólida y todo lo que se encuentra a su derecha es sólida. Finalmente, donde se ubica L + α es una fase donde según la composición puede encontrarse en una fase donde es más sólido o más líquido el material.

.

2. Describa, paso a paso, el proceso básico para la construcción de un

diagrama de fases isomorfo a partir de curvas de enfriamiento. Asuma

4 a 5 curvas con diferentes porcentajes de aleantes.

La construcción de los diagramas de fases, así como algunos de los

principios que gobiernan las condiciones de equilibrio de fases, están

regidos por las leyes de la termodinámica. Una de éstas es la regla de las

fases de Gibbs. Esta regla representa un criterio para el número de fases

que coexisten dentro de un sistema en equilibrio, y se expresa mediante la

siguiente ecuación:

FIGURA N°18

Curva de enfriamiento

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L = C – F + N

L es el número de grados de libertad o número de variables controladas

externamente que deben especificarse para definir completamente el

sistema. Dicho de otra forma, es el número de variables que pueden

cambiarse independientemente sin alterar el número de fases que coexisten

en equilibrio.

C es el número de componentes en el sistema. En general, los

componentes son compuestos estables. En el caso de los diagramas de

fases, son los dos materiales en los extremos del eje horizontal de

composición.

F es el número de fases presentes.

N es el número de variables diferentes de la composición (es decir, presión

y temperatura). Además, dado que la presión se mantiene siempre

constante, resulta que para el estudio de diagramas de fases N=1.

A continuación, se aplicará la regla de las fases a los sistemas binarios.

Cuando se estudia diagrama de fases, la presión es contante e igual a 1

atm. Luego, N = 1 ya que la temperatura es la única variable no

composicional. De esta forma,

L = C – F + 1

El número de componentes es siembre 2 (sistemas binarios), por lo que C =

2.

L = 2 – F + 1

L = 3 – F

Esto significa que para el estudio de diagramas de fases binarios, a presión

constante, el número de variables que debe fijarse externamente para

definir completamente el sistema (L) depende de la cantidad de fases (F)

que coexisten en equilibrio.

Caso 1. Campos monofásicos (por ejemplo α, β o regiones líquidas). C=2,

F=1, L=2. Esto significa que es necesario especificar dos parámetros para

poder describir completamente las características de cualquier aleación de

dos componentes y que se encuentre en un campo monofásico. Estos

parámetros son composición y temperatura.

Caso 2. Campos bifásicos (por ejemplo α+β, α+L o β+L). C=2, F=2, L=1. Es

decir, es necesario especificar la temperatura o la composición de una de

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las fases para definir completamente el sistema. Como ejemplo, considerar

la región (α + L) del sistema Cu-Ag de la Figura 22. Si lo que se especifica

es la temperatura, por ejemplo T1, entonces queda inmediatamente

determinado que la aleación con fases α + L en equilibrio tendrá sólido de

composición Cα y líquido de composición CL. De esta forma, queda

completamente definido al sistema. Se debe destacar que en este marco

conceptual, el sistema queda completamente definido por la naturaleza de

las fases y no las cantidades relativas. Esto quiere decir que la composición

total de la aleación podría localizarse en cualquier punto a lo largo de la

isoterma T1 y proporcionar de cualquier modo las mismas composiciones

de equilibrio Cα y CL para las fases que coexisten en equilibrio. Si en vez

de especificar la temperatura se especifica la composición de una de las

fases, por ejemplo, la composición del líquido (CL), entonces ya queda

automáticamente definido el sistema, dado que el único sólido que puede

estar en equilibrio con CL es sólido α de composición Cα. Nuevamente,

ambas fases estarán a una temperatura T1 según la isoterma que pasa por

ambas composiciones.

3. Describa el proceso de solidificación de las aleaciones C3 y C4 del

diagrama Pb-Sn. Cómo elaboró la aleación correspondiente a su grupo

Aleación con composición C3

Este caso implica la solidificación de una aleación con composición

eutéctica. Para el sistema de la Figura 16, esto corresponde a 61.9%wt Sn.

Se considera entonces que esta aleación se enfría desde la fase líquida

FIGURA N°19

Diagrama de fases

isomorfo

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(punto h) siguiendo la línea vertical yy’. A medida que desciende la

temperatura, no ocurren cambios hasta que se alcanza la temperatura

eutéctica (183°C). Al cruzar la isoterma eutéctica (punto i), el líquido se

transforma en las fases α y β mediante la siguiente ecuación (reacción

eutéctica): L En esta reacción, el líquido tendrá 61.9%wt Sn y las

composiciones de los sólidos α y β quedan definidos por los puntos

extremos de la isoterma eutéctica (18.3%wt Sn para el sólido α y 97.8%wt

Sn para el sólido β). Las tres fases (líquido, α y β) coexistirán en equilibrio

hasta finalizar la solidificación. Durante la transformación eutéctica, es

necesario que se genere una redistribución del plomo y del estaño, desde la

fase líquida hacia los sólidos α y β. Esto se debe a que las composiciones

de cada una de las tres fases son diferentes. Esta redistribución se muestra

a la izquierda de la Figura 17. Como consecuencia, la microestructura del

sólido resultante (denominada estructura eutéctica) consta de láminas

alternadas se sólido α y sólido β, que se forman simultáneamente durante

la transformación. El proceso de redistribución del plomo y del estaño

ocurre por difusión en el líquido, justamente en la interfase eutéctico/líquido.

Las flechas indican las direcciones de difusión de los átomos de Pb y Sn.

Lógicamente, el Pb difunde hacia las regiones de sólido α, ya que ésta es

más rica en plomo. Análogamente, el Sn difunde hacia las regiones de

sólido β, ya que ésta es más rica en estaño. Un enfriamiento posterior

desde la isoterma eutéctica hasta la temperatura ambiente conducirá a

cambios menores en la microestructura de la aleación.

FIGURA N°20

Estructura eutéctica

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Aleación con composición C4

Este ejemplo representa a cualquier composición que varía entre el límite de

solubilidad sólida máxima a la temperatura eutéctica y la composición eutéctica.

Se considera la composición C4 de la Figura 18 que se encuentra a la izquierda

del eutéctico. Al disminuir la temperatura, se desciende por la línea zz’,

comenzando en el punto j. El desarrollo de las microestructuras entre los puntos j

y l es similar al del caso 2, de forma tal que antes de cruzar la isoterma eutéctica

(punto l) están presentes sólido α y líquido con composiciones 18.3%wt Sn y

61.9%wt Sn, respectivamente. Estas composiciones se determinan a partir de la

isoterma correspondiente al punto l, y sus intersecciones con las líneas solidus y

liquidus. A medida que la temperatura desciende justo por abajo de la eutéctica, la

fase líquida, que tiene la composición eutéctica, se transformará a la estructura

eutéctica (es decir, láminas alternadas de α y β). La fase α que se formó durante el

enfriamiento a través de la región (α + L) tendrá cambios microestructurales

insignificantes. Para diferenciar, el sólido α que se formó durante el enfriamiento a

través de campo de fases (α + L) se denomina α primaria y la que se encuentra en

la estructura eutéctica se denomina α eutéctica.

FIGURA N°21

Estructuras en diagrama

de equilibrio

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4. ¿Qué es una termocupla? Describa su funcionamiento, clasificación y

materiales que se usan para su construcción. ¿Qué termocupla usó en

el laboratorio?

Las termocuplas son el sensor de temperatura más común utilizado

industrialmente. Una termocupla se hace con dos alambres de distinto

material unidos en un extremo (soldados generalmente). Al aplicar

temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño

(efecto Seebeck) del orden de los milivolts el cual aumenta con la

temperatura.

Por ejemplo, una termocupla "tipo J" está hecha con un alambre de hierro y

otro de constantán (aleación de cobre y nickel) Al colocar la unión de estos

metales a 750 °C, debe aparecer en los extremos 42.2 milivolts.

Normalmente las termocuplas industriales se consiguen encapsuladas

dentro de un tubo de acero inoxidable u otro material (vaina), en un extremo

está la unión y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido

adentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).

FIGURA N°21

Aleaciones rango

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5. Describa los materiales utilizados en el laboratorio para construir la

curva de enfriamiento y lingotes. Dibuje la lingotera utilizada.

Materiales:

Para realizar el laboratorio utilizamos Cd-Sn.

Lingotera: Molde en el que se vierte un metal o aleación fundidos para formar

lingotes.

FIGURA N°21

Balanza

FIGURA N°20

Lingotera

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Vaso de fundición: En este instrumento nos ayudó a poder pasar el lingote solido

a líquido su estructura es un material muy resistente a la temperatura.

Soplete: Un soplete es una herramienta de combustión para la aplicación de

las llama y el calor para diversas aplicaciones, por lo general metalurgia.

Termocupla: Las termocuplas son el sensor de temperatura más común utilizado

industrialmente. Una termocupla se hace con dos alambres de distinto material

unidos en un extremo (soldados generalmente).

FIGURA N°20

Vaso de fundición

FIGURA N°20

Soplete

FIGURA N°20

Termocupla

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Página 23

6. Dibuje la estructura de un lingote y señale las diferentes zonas o

componentes que se forman

.

En la estructura del lingote se pueden distinguir tres zonas que la

conforman, dependiendo del tipo de grano que se ha desarrollado durante

el enfriamiento y su ubicación.

- Zona Chill

- Zona Columnar

- Zona de Granos Equiaxiales

-

7. ¿De qué depende la extensión de la zona “chill”?

La extensión de la zona Chill depende de condiciones tales como:

Material del molde

Conductividad térmica del molde

Temperatura del molde

Temperatura del líquido al verterlo en el molde

8. ¿Cómo se forma la zona columnar en un lingote, porqué produce

“anisotropía”?

La zona columnar se origina en aquellos granos de la zona chill, siguiendo

su crecimiento hacia el centro del lingote, ya que están favorablemente

orientados para su crecimiento rápido. Produce anisotropía debido a que la

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existencia de una zona columnar produce orientaciones preferenciales de

los cristales en el lingote.

9. Mencione los defectos frecuentes de la etapa de fusión y

solidificación. Describa dos de ellos y la forma de evitarlos.

Los defectos frecuentes de la etapa de fusión y solidificación son:

Estructura reticular: Está conformada por células alargadas, se las

obtiene por enfriamiento de los lingotes al aire libre.

Rechupes: Huecos que se originan en el interior del lingote debido a la

contracción del metal liquido al solidificarse y que no han sido llenados

por más metal líquido.

Segregación de elementos de aleación

Microgrietas

Porosidades

Formas de granos muy heterogéneas

10. ¿De qué depende la calidad de un lingote para su posterior

conformado plástico?

La calidad de un lingote para su posterior conformado plástico depende del

tipo de grano, su forma, tamaño y orientación de estos; además de la

ubicación y distribución de deshomogeneidades de composición.

Page 25: Ciencia y Tecnología de Materiales Lab 3 Solidificación PDF

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10. BIBLIOGRAFÍA

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE, Solidifación (Consulta:

20 de Octubre 2015)

http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/subpaginas/Materiales/apuntes%20solidificacio

n.html

INDUTRIASUNIDAD, Medicion Y Control Industrial (consulta 20 de octubre

del 2015)

(http://www.sapiensman.com/medicion_de_temperatura/termocuplas.htm)

MATERIALES INGENIEROS,Solidificación (Consulta: 20 de Octubre 2015)

http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/subpaginas/Materiales/apuntes%20solid

ificacion.html)

CIENCIA DE MATERIALES, Diagrama de Fases (consulta 20 de octubre

del 2015)

(https://cienciamateriales.files.wordpress.com/2012/08/diagrama-de-fases-

4.pdf)

MECÁNICA AVANZADA DE MATERIALES, Solidificación (consulta 20 de

octubre del 2015) http://myslide.es/documents/mecanica-avanzada-de-

materiales.html

LABORATORIO DIDÁCTICO, Instrumentos de laboratorio Solidificación

(consulta 20 de octubre del 2015)

http://www.instrumentosdelaboratorio.net/2012/05/balanza-de-

laboratorio.html