UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCOFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA E INGENIERIA METALURGICACARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA

PRACTICA: DETERMINACIN DE LA GRANULACIN HEREDITARIA ALOTROPA DEL FIERRO

ASIGNATURA:TRATAMIENTOS TERMICOSDOCENTE :ING. GUILLERMO BARRIOS RUIZ DICENTE: HANINA LIZETT CARRILLO HANAMPACODIGO : 111039SEMESTRE : 2015-I

CUSCO-PER

PRESENTACIN

Me es grato presentar este trabajo de investigacin prctica del laboratorio DETERMINACION DE LA GRANULACION HEREDITARIA Y ALOTROPIA DEL HIERRO poniendo en prctica lo aprendido durante las clases impartidas previamente siempre agradeciendo por el conocimiento compartido hacia nosotros buscando el xito profesional en cada uno de nosotros.Esperando que sea de agrado suyo ,en el cual consta la informacin de investigacin de cada estudiante asesorado por el sabio conocimiento de su persona.

Atte. Hanina lizett carrillo hanampa

DETERMINACION DE LA GRANULACION HEREDITARIA1. Objetivo de la prctica: Endurecer las probetas a 900 y 1200C, diferenciar cualitativa y cuantitativamente sus caractersticas fsicas y mecnicas de dichas probetas en comparacin con las probetas sin tratamiento trmico. Observar el cambio de tamao de los granos de las probetas por tratamiento trmico Determinar la dureza y el mdulo de resiliencia de las probetas.2.- Fundamento Terico:Que es un acero?: Aleacin de hierro con pequeas cantidades de carbono y que adquiere con el temple gran dureza y elasticidad. El acero es una aleacin (=una mezcla con base atmica) del elemento hierro con otros elementos que pueden ser tanto mtalicos como no-mtalicos. Con la excepcin de los aceros ricos en chromo, el acero contiene hasta un mximo de aproximadamente 2% en peso de carbono. Aceros con mayor contenido de carbono son designados como hierro fundido. Segn la norma UNE 36-004 es un material en el que el hierro es predominante y cuyo contenido en carbono es, generalmente, inferior al 2% y contiene otros elementos. Aunque un limitado nmero de aceros puede tener contenidos en carbono superiores al 2% este es el lmite habitual que separa el acero de la fundicin.Que es una Probeta?:Piezas que estn sometidas a condiciones de trabajo que requieren propiedades especficas para soportar esfuerzos de choque, vibraciones y rozamiento superficial.

Tratamientos trmicos del acero:El estudio de los procesos de T.T. del acero comenz por D.Chernov de los puntos crticos del acero en 1868. El postulado de Chernov acerca de que las propiedades de los aceros se determinan por la estructura y que esta depende de la temperatura de calentamiento y de la rapidez del enfriamiento, fue generalmente reconocido y durante los decenios siguientes, los investigadores establecieron la relacin entre la estructura y las condiciones de su formacin (principalmente la temperatura de calentamiento y la velocidad de enfriamiento). Para cambiar las propiedades del acero se usan diferentes tipos tratamientos trmicos, que cambian su micro estructura.En general hay cuatro tipos bsicos de tratamiento trmico:1. Temple. 2. Revenido. 3. Recocido. 4. Normalizacin.Todos los tratamientos trmicos tienen una ruta obligatoria: Calentamiento del acero hasta una temperatura determinada. Permanencia a esa temperatura cierto tiempo. Enfriamiento ms o menos rpido.

3.-Materiales y Equipos:Durefractometro Probetas de acero

Vernier o pie de rey carbon

termmetro

PROCEDIMIENTOSIN TRATAMIENTO Medida de cada una de las probetas aproximadamente 13 cm Llevamos para el durefractometro cada probeta Medimos la dureza y resilencia Fracturamos cada una de ellas aun sin tratamiento trmico Obtenemos datos Observamos cada probeta

CON TRATAMIENTO TERMICO Medida de cada una de las probetas aproximadamente 13 cm Llevamos hacia el durefractometro cada probeta Medimos su dureza y resilencia Fracturamos cada una de ellas aun sin tratamiento trmico Obtenemos datos Observamos cada probeta y comparamos la diferencia entre las probetas con tratamiento con las probetas sin tratamiento trmico

a). determinar la dureza y resilencia de las 3 probetas sin tratamiento trmico.Determinacin de dureza:

NProbeta Dimetro de huella en mmSuperficie de la huella circular (mm2)rea (mm2)Dureza (B): Kg/mm2

1liso3.37828.96317.64543.8491

2corrugado2.97186.93637.56924.9738

Muelle 12.43844.669858.64507.3879

Muelle 22.31144.1960122.24888.2221

Resilencia:

NProbeta Dimetro de fractura cmrea. (S) cm2Impacto ()Altura de cada (h): cmEnerga absorbida (W): Kg*mResiliencia (R) Kgm/ cm2

1liso0.33780.0896430.64522.2525248.3538

2corrugado0.29720.069440.062.0729.8271

3Muelle 10.24380.586480.124.147.06

4Muelle 20.23111.222490.1354.65753.8101

b). calentar las 3 probetas a 900c enfriarlas al aire o medio ambiente y cuantificar su dureza y resilencia.

Datos:

PROBETASDimetroImpacto (mm)Angulo Absorbido()Angulo alcanzadorea deFractura (mm)

Fe LISO4.062466D=5.98

Fe CORRUGADO3.55585D=7.73

MUELLE GRUESO3.16585L=24.44A=3.8

MUELLE DELGADO2.841575L=28.66A=5.61

A.- Para la dureza realizamos los clculos Para el fierro liso B = 34.5 kg//4 x (4.06mm)2 = 2.66 kg/mm2 Para el fierro corrugado B = 34.5 kg/ /4 x (3.55mm)2 = 3.49 kg/mm2 Para el muelle grueso B = 34.5 kg/ /4 x (3.16)2 = 4.40kg/mm2 Para el muelle delgado B = 34.5 kg/ /4 x (2.84)2 = 5.45 kg/mm2 B.- Para la resiliencia realizamos los siguientes clculos Resiliencia: R = W/S: Kgm/cm2Para el fierro liso10-----15cm24--------h cm h = 36cmW = P x h W= 34.5 Kg x 0.36m W= 12.42 Kg mD = 0.598 cmS = /4(0.598) 2 = 0.28 cm2 R = W/S R = 12.42 Kg m / 0.28 cm2 R = 44.357 Kg m / cm2

Para el fierro corrugado 10-----15cm5--------h cm h = 7.5cmW = P x h W= 34.5 Kg x 0.075m W= 2.5875 Kg mD = 0.773 cmS = /4(0.773) 2 = 0.47 cm2R = W/S R = 2.5875 Kg m / 0.47 cm2 R = 5.505 Kg m / cm2

Para el muelle grueso 10-----15cm5--------h cm h = 7.5cm

W = P x h W= 34.5 Kg x 0.075 m W=2.5875 Kg mS = (0.38 x 0.244) = 0.092 cm2R = W/S R = 2.5875 Kg m / 0.092 cm2 R = 28.125 Kg m / cm2 Para el muelle delgado 10-----15cm15--------h cm h = 22.5cm

W = P x h W= 34.5 Kg x 0.225m W= 7.7625 Kg mS = (0.561 x 0.286) = 0.160 cm2R = W/S R = 7.7625 Kg m / 0.160 cm2 R = 48.515 Kgm / cm2

c).Indicar el tamao de grano en cada una de los experimentos relacionndola con la resiliencia:

Cuando aumenta el tamao de grano tambin lo hace la templabilidad, es mayor la propiedad de austenita retenida y as mismo crece el peligro de agrietarse en el temple, pero la tenacidad es menor.La importancia radica no solo en la influencia del tamao de grano austentico sobre la dureza de la martensita obtenida sino tambin de la modificacin de las propiedades mecnicas.

Anlisis de resultados:Finalmente de la prctica podemos sealar que al enfriar la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, y por consecuencia de ello el material tiende a ser muy duro y frgil.Tambin podemos mencionar que a travs del endurecimiento se produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la traccin (tensin) y disminuye la ductilidad.d). Repetir el procedimiento anterior con la diferencia de calendar las probetas a 1200c.

PROBETASDimetroImpacto (mm)Angulo AbsorbidoAngulo alcanzadorea deFractura (mm)

Fe LISO4.066624D=7.22

Fe CORRUGADO3.551575D=7.8

MUELLE GRUESO3.161278L=27.37A=2.61

MUELLE DELGADO2.842268L=22.04A=6.75

A.- Para la dureza realizamos los clculos siguientesPara el fierro liso B = 34.5 kg/ /4 x (4.06)2 = 2.66 kg/mm2 Para el fierro corrugado B = 34.5 kg/ /4 x (3.55)2 = 3.49 kg/mm2 Para el muelle gruesoB = 34.5 kg/ /4 x (3.16)2 = 4.40kg/mm2 Para el muelle delgadoB = 34.5 kg/ /4 x (2.84)2 = 5.45 kg/mm2 b.- Para la resiliencia realizamos los siguientes clculos Resiliencia=R = W/S: Kgm/cm2Para el fierro liso

10-----0.15m66--------h cm h = 0.99 mW = P x h W= 34.5 Kg x 0.99 m W= 43.155 Kg mD = 0.722 cmS = /4(0.722) 2 = 0.409 cm2 R = W/S R = 43.155 Kg m / 0.409 cm2 R = 105.51 Kg m / cm2Para el fierro corrugado10-----0.15 m15--------h cm h = 0.225 mW = P x h W= 34.5 Kg x m W= 7.763 Kg mD = 0.78 cmS = /4(0.78) 2 = 0.477 cm2R = W/S R =7.763 Kg m / 0.477 cm2 R = 16.274 Kg m / cm2

Para el muelle grueso 10-----0.15m12--------h cm h = 0.18 m

W = P x h W= 34.5 Kg x 0.18 m W=6.21 Kg mS = (2.737 x 0.261) =0.714 cm2R = W/S R = 6.21Kg m /0.714 cm2 R = 8.697 Kg m / cm2 Para el muelle delgado 10-----0.15m22--------h cm h =0.33 mW = P x h W= 34.5 Kg x 0.33 m W= 11.385 Kg mS = (2.204 x 0.675) = 1.487cm2R = W/S R = 11.385 Kg m /1.487 cm2 R = 7.656 Kg m / cm2

CUESTIONARIO Hacer un cuadro comparativo de los valores obtenidos en cada una de los experimentos realizados:Finalmente el cuadro nos muestra los siguientes resultados

A 900 C tenemos el siguiente cuadroPROBETASRESILIENCIA kgm/cm2DUREZA kg/mm2

FIERRO LISO44.3575.45

FIERRO CORRUGADO4.5054.40

MUELLE GRUESO28.1253.49

MUELLE DELGADO48.5152.66

A 1200 C tenemos el siguiente cuadroPROBETASRESILIENCIAkg m/cm2DUREZA kg/mm2

FIERRO LISO105.515.45

FIERRO CORRUGADO16.2744.40

MUELLE GRUESO8.6973.49

MUELLE DELGADO7.6562.66

CONCLUSIONES Y SUGENERENCIAS Haciendo comparacin entre las probetas sin tratamiento trmico nos damos cuenta q la dureza y resilencia varia bastante en comparacin de las con tratamiento trmico Las probetas con tratamiento a 900 no difieren mucho a las tomadas a 1200concluimos que se cumple a mayor dureza existe menor tenacidad a mayor gradiente trmico mayor probabilidad a fisurarseBIBLIOGRAFIA http://www.sabelotodo.org/metalurgia/tratatermacero.html# http://www.google.com.pe/#hl=es-419&tbo=d&output=search&sclient=psy-ab&q=tratamientos++termicos+del+cobre+y+sus+aleaciones+en+ppt http://www.bibliociencias.cu/gsdl/collect/libros/index/assoc/HASH0158.dir/doc.pdf

ALOTROPA DEL HIERROOBJETIVO DE LA PRCTICA Determinar la influencia de la alotropa del hierro durante el tratamiento trmico. Observar los sucesos

FUNDAMENTO TEORICOA QUE SE REFIERE CON ALOTROPA?Alotropa se refiere slo a las diferentes formas de un elemento dentro de la misma fase, los cambios de estado entre slido, lquido y gas en s mismos no son considerados alotropa.Las diferencias en las propiedades de altropos de un elementoAltropos son diferentes formas estructurales del mismo elemento y pueden exhibir muy diferentes propiedades fsicas y comportamientos qumicos. El cambio entre las formas alotrpicas se activa por las mismas fuerzas que afectan a otras estructuras, es decir, presin, luz, y de la temperatura. Por lo tanto la estabilidad de los altropos particulares depende de las condiciones particulares. Por ejemplo, los cambios de hierro de una estructura cbica centrada en el cuerpo a una cara de estructura cbica centrada por encima de 906 C

ALOTROPIA O POLIMORFISMO.Algunos metales, dentro de los cuales se encuentra el hierro, al enfriarlos lentamente, adquieren segn la temperatura a la que estn, distintas estructuras en sus redes cristalinas y, por consiguiente, poseen propiedades distintas. Este fenmeno se denomina alotropa o polimorfismo. Estas formas alotrpicas se suelen representar por las letras del alfabeto griego, etc.La transformacin de una variedad alotrpica del metal en otra, va acompaada de una absorcin de calor al calentarse, y por un desprendimiento de calor latente al enfriarse, verificndose estos procesos a temperatura constante y, solo se modifica la temperatura, cuando hubo un cambio total de fase. Lo mismo sucede con el agua: cuando la tenemos en forma de hielo a 0 C y le damos calor lentamente, veremos que la temperatura del hielo no aumenta y en lugar de eso cambia de fase al derretirse; slo sigue aumentando la temperatura despus de que se derriti todo el hielo (cambio total de fase). Tambin, cuando le quitamos calor al agua a punto de solidificar a cero grados centgrados, veremos que no baja su temperatura, sino que empieza a formar hielo , y slo seguir bajando la temperatura cuando toda haya cambiado a hielo. Lo anterior, para el caso del hierro, se ve en la curva trmica de transformacin en coordenadas temperatura- tiempo del artculo siguiente. En esta curva se observa que en cada transformacin, durante un cierto tiempo no cambia la temperatura; a estas partes de la curva se les llama "puntos crticos".

Hierro alfa.- El hierro alfa se presenta a temperaturas inferiores a los 768C. Presenta una cristalizacin segn el sistema cbico centrado de cuerpo. No disuelve el carbono y tiene carcter magntico. A los 768C pierde el magnetismo. Mientras dura esta transformacin la temperatura permanece constante. Las temperaturas a las cuales tienen lugar estas transformaciones se denominan puntos crticos y son representados mediante la letra A. Cuando se trata de un enfriamiento Ar, y si es un calentamiento Ac. La capacidad que posee el hierro alfa para formar soluciones slidas es muy dbil porque los espacios interatmicos disponibles. Hierro beta.- Es muy similar al hierro alfa. Se forma a temperaturas comprendidas entre 768C y 900C, cristalizando en el sistema cbico centrado de cuerpo. Se diferencia principalmente del hierro alfa en que no es magntico. Desde el punto de vista metalogrfico y mecnico tiene poco inters.Hierro gamma.- Se forma a temperaturas comprendidas entre los 900 y los 1400C.Cristaliza en el sistema cbico centrado de caras (FCC). Tiene gran capacidad para formar soluciones slidas, ya que dispone de espacios interatmicos grandes. Puede disolver hasta un 2% de carbono. Esta solucin recibe el nombre de austenita.Hierro delta.- Se forma a temperaturas comprendidas entre los 1400 y 1539C. Cristaliza en red cbica centrada de cuerpo (BCC). Debido a que aparece a elevadas temperaturas, tiene poca importancia en el estudio de los tratamientos trmicos y tampoco tiene aplicacin siderrgica.

EQUIPOS Y MATRIALES

PROCEDIMIENTO Calentar la probeta a 1000c y enfriarla bruscamente en el agua; repetir el procedimiento hasta que aparezcan figuras de algunas probetas.CUESTIONARIOHacer un comentario, de los resultados obtenidos en cada una de las probetas.

A qu se debe las fisuras en las probetas de hierro de construccin y del muelle, mas no en el hierro liso?Las fisuras se deben a las diferentes composiciones de las probetas, es decir la cantidad de carbono contenido en su composicin de cada probeta.El contenido de carbono que tiene el fierro liso que es de aproximadamente de 0.2% en comparacin al fierro corrugado que tiene un porcentaje de carbono de 0.37%.A mayor porcentaje de carbono menor es la conductividad trmica por lo que crea mayores gradientes trmicos y por lo tanto tienen una mayor probabilidad de fisurarse.Otro de los parmetros influentes es el medio de enfriamiento: a mayor velocidad de enfriamiento mayor gradiente trmico y mayor probabilidad de fisurarse.

Por ejemplo en esta prctica se tuvo que realizar en dos etapas de calentamiento por lo siguiente:Porque en el segundo calentamiento el material aumenta de volumen y hace que se genere un mayor gradiente trmico.Debido al enfriamiento desigual durante la etapa de calentamiento (temple). El exterior de la pieza se enfra rpidamente por consiguiente se transforma en martensita antes que el interior.

Qu sugiere para elegir el medio de enfriamiento del hierro liso, construccin y muelle?Es uno de los parmetros importantes para poder generar fisuras.Aceites: se emplean casi exclusivamente los aceites minerales; el calor especfico, punto de ebullicin, calor de evaporacin, conductividad trmica y viscosidad, juegan un papel importante. Un aumento en la viscosidad suele ir acompaado de una elevacin del punto de ebullicin y disminuye el tiempo de la fase vapor, pero suaviza las condiciones de la fase de conveccin. Si la viscosidad es excesiva, disminuir la turbulencia que contribuye a la extraccin de calor

CONCLUSIONES Y SUGERENCIASCONCLUSIONES Se logr observar el agrietamiento o fisura en dos etapas de tratamiento del hierro de construccin y del muelle, mas no del hierro lisoPero tenemos en cuenta que al someterlo una vez ms a la misma temperatura y enfriarlo bruscamente llegaremos a agrietar el fierro liso.

SUGERENCIAS Seria ideal que las probetas sufran diferentes tipos de enfriamiento como en aceite, agua, en un horno, y al aire libre para asi poder nosotros observar la diferencia entre estos.

BIBLIOGRAFIA http://docsetools.com/articulos-utiles/article_106307.html http://www.google.com.pe/#hl=es-419&tbo=d&output=search&sclient=psy-ab&q=tratamientos++termicos+del+cobre+y+sus+aleaciones+en+ppt