INTRODUCCIÓN

Se presenta el informe de las prácticas realizadas en el laboratorio de metales de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, en la facultad seccional Duitama, para la materia Metales y Tratamientos Térmicos dirigida por el Ingeniero Amadeo Agudelo Pérez, las cuales se presentan a continuación con sus respectivas introducciones.

1.1 MONTAJE DE PROBETAS METALOGRAFICAS

En la preparación de muestras metalográficas existe un procedimiento que bien pudiera

ser insignificante, el cual consiste en extender la longitud de la probeta para que ésta sea

manipulable en ensayos subsecuentes.

1.2 DESBASTE, PULIDO Y OBSERVACION DE PROBETAS METALOGRAFICAS

La preparación de una probeta consiste generalmente en montar adecuadamente una

resina sintética, luego se debe obtener una superficie lo más plana posible por medio de

abrasivos comerciales, enseguida se debe lograr un pulido final con el cual se obtiene una

superficie especular, la cual es requerida para la observación microscópica de su

estructura.

1.3 ESTUDIO DEL MICROSCOPIO METALOGRÁFICO

Para lograr observar las microestructuras de los metales, ya sean puros o aleaciones, se

requiere de un aparato que bajo leyes físicas de óptica permite magnificar las imágenes

de dichas estructuras o defectos de ellas, ya que simple vista sería imposible determinar,

este aparato es el microscopio metalográfico.

1.4 OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA DE METALES PUROS Y ALEACIONES

METALICAS

Los metales puros en aplicaciones mecánicas son muy poco utilizados por sus escasas

características, para hacerlos útiles y mejorar sus propiedades se añaden componentes

químicos que las refuerzan, convirtiéndose en aleaciones, a las cuales se les controla su

composición y proceso de obtención para determinados usos.

1.5 RECONOCIMIENTO DE MICROCONSTITUYENTES EN ACEROS AL CARBONO

En las aleaciones ferrosas y principalmente en los aceros al carbono se presentan unos

constituyentes, los cuales le conceden características y propiedades particulares. Su

presencia depende del tratamiento térmico al cual se somete dicha aleación.

1.6 ENSAYO DE DUREZA

Dentro del ámbito de los metales existen muchas variables que intervienen en las

condiciones finales de los metales en alguna aplicación en especial, una de éstas

variables es la dureza, la cual está asociada al tipo de metal o aleación y más

específicamente a su microestructura, ésta última a su vez depende del tratamiento

térmico al que haya sido sometido el metal o aleación.

1.7 TEMPLE Y REVENIDO DE LOS ACEROS

Los tratamientos térmicos le conceden a los aceros propiedades y características para

determinadas aplicaciones, modificando su estructura microscópica. De acuerdo a la

composición del acero, las piezas se someten a temperaturas adecuadas manteniéndolas

allí por tiempos convenientes para su posterior enfriamiento, bajo condiciones

controladas, se obtienen piezas con propiedades mecánicas diseñadas a priori al

tratamiento.

OBJETIVOS

2.1 MONTAJE DE PROBETAS METALOGRAFICAS

• Obtener probetas metalográficas fáciles de manipular para el uso en ensayos

posteriores, utilizando prensa para montaje de probetas metalográficas.

• Obtener probetas metalográficas fáciles de manipular para el uso en ensayos

posteriores utilizando cilindros metálicos y prensa hidráulica común.

2.2 DESBASTE, PULIDO Y OBSERVACION DE PROBETAS METALOGRAFICAS

• Obtener una superficie plana en las probetas por medio del desbaste.

• Observar la superficie de las probetas, identificar impurezas e inclusiones no

metálicas por medio del microscopio metalográfico.

2.3 ESTUDIO DEL MICROSCOPIO METALOGRÁFICO

• Conocer microscopio metalográfico, su principio de funcionamiento y las variables

que intervienen en él.

2.4 OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA DE METALES PUROS Y ALEACIONES

METALICAS

• Observar e identificar las estructuras típicas de algunos metales puros y

aleaciones.

2.5 RECONOCIMIENTO DE MICROCONSTITUYENTES EN ACEROS AL CARBONO

• Reconocer y describir cada uno de los microconstituyentes de los aceros al

carbono, dependiendo el tratamiento térmico al que haya sido sometido.

2.6 ENSAYO DE DUREZA

• Conocer y realizar la prueba de dureza Rockwell C, sobre probetas de acero.

2.7 TEMPLE Y REVENIDO DE LOS ACEROS

• Obtener y verificar las características propias de un acero sometido a tratamiento

térmico de temple y revenido.

PRACTICA DE LABORATORIO 1

MONTAJE DE PROBETAS METALOGRAFICAS

AUTOEXAMEN

a. ¿Qué es un termoplástico?

Un termoplástico es un plástico que, a temperaturas relativamente altas se

vuelve deformable o flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece en un

estado de transición vítrea cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los

termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales poseen

cadenas asociadas por medio de fuerzas de Van der Waals débiles

(polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o

incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos

difieren de los polímeros termoestables o termofijos en que después de

calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar otros objetos. Sus

propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias

veces (historial térmico), generalmente disminuyendo estas propiedades al

debilitar los enlaces.

b. ¿Qué es un termoendurecido?

Es un procedimiento que se le aplica a los vidrios, ha sido sometido a un

tratamiento térmico especifico aumentando sensiblemente su resistencia a las

tensiones de origen mecánico y térmico. Este tratamiento, sin embargo, sólo se

puede realizar sobre vidrios de espesor igual o inferior a 10 mm. El proceso se

asemeja al del templado térmico, con la diferencia que en este caso, el

enfriamiento es mucho más lento, (es más brusco en el templado), por ello la

tensión superficial es menor al de los vidrios templados y así se evita el riesgo

de roturas espontáneas ocasionales. Los vidrios termoendurecidos consiguen

un incremento de la resistencia mecánica, pero no se consideran un producto

de seguridad ya que en caso de rotura, los trozos resultantes son de una

dimensión apreciable y pueden ocasionar daños a las personas próximas.

c. ¿Para que clases de probetas, es necesaria la sujeción con materiales

sintéticos?

d. ¿Qué es el lucite?

Dentro de los plásticos de ingeniería podemos encontrarlo como

polimetilmetacrilato, también conocido por sus siglas PMMA. La placa de

acrílico se obtiene de la polimerización del metacrilato de metilo y la

presentación más frecuente que se encuentra en la industria del plástico es en

gránulos ('pellas' en castellano; 'pellets' en inglés) o en placas. Los gránulos

son para el proceso de inyección o extrusión y las placas para termoformado o

para mecanizado. Las aplicaciones del PMMA son múltiples, entre otras

señalización, expositores, protecciones en maquinaria, mamparas separadoras

decorativas y de protección, acuarios y piscinas, obras de arte, etc. Las

ventajas de este material son muchas pero las que lo diferencian del vidrio son:

bajo peso, mejor transparencia, inferior fragilidad. De los demás plásticos se

diferencia especialmente por su mejor transparencia, su fácil moldeo y su

posible reparación en caso de cualquier raya superficial.

e. ¿Qué es la bakelita

La baquelita fue la primera sustancia plástica totalmente sintética, creada en

1907 y nombrada así en honor a su creador, el belgaLeo Baekeland (el Premio

Nobel en Química Adolf von Baeyer experimentó con este material en 1872

pero no completó su desarrollo). Fue también uno de los primeros polímeros

sintéticos termoestables conocidos. Se trata de un fenoplástico que hoy en día

aún tiene aplicaciones interesantes. El atractivo estilo retro de los viejos

productos de baquelita y la producción masiva, han hecho que, en los últimos

años, los objetos de este material, se lleguen a considerar de colección. Su

amplio espectro de uso la hizo aplicable en las nuevas tecnologías del

momento, como carcasas de teléfonos y radios, hasta estructuras de

carburadores. Se utiliza hasta hoy en asas de cacerolas.Uno de los primeros

usos que se le dio a la baquelita fue en el diseno de joyas, seguidamente fue

utilizada para productos "caseros" como telefonos, radios, adornos, y por

supuesto pasado el tiempo se le dio un uso en el area militar, como los

magazines ) cargadores de las famosas AK-47.

CUESTIONARIO

1. ¿Por qué no se puede utilizar bakelita en el procedimiento opcional?, explique

su respuesta.

Porque es muy necesaria ya que esta no tiende a ablandarse por el calor y se

pueden aprovechar sus propiedades aislantes tanto térmicas como eléctricas,

la Baquelita también se emplea para mangos de utensilios y aparatos

sometidos al calor, aparatos de mandos eléctricos, tapones, además permite

que el producto con baquelita no se carbonize.

2. ¿Qué sucedería si la presión y la temperatura no son las adecuadas para

montar una probeta?

Una presión y temperatura excesiva sobre el papel abrasivo puede causar

rayas profundas y difíciles de eliminar posteriormente, además se provoca una

distorsión intensa sobre el metal de la superficie, alterando el aspecto de la

estructura. Esta distorsión no se puede evitar completamente pero puede

reducirse mediante técnicas adecuadas de desbaste y pulido.

3. ¿De qué altura debe quedar finalmente la probeta montada?, ¿por qué?

4. ¿Además de la temperatura, que otro factor puede alterar la estructura de la

probeta?

El mal pulido de la probeta causara rayones en la superficie y a la hora de

observar sus estructuras no se verán las que tendrían que ser, además

también la presión es un factor importante.

PRACTICA DE LABORATORIO 2

DESBASTE, PULIDO Y OBSERVACION DE PROBETAS

METALOGRAFICAS

AUTOEXAMEN

a. ¿Qué es el desbaste de una probeta metalográfica?

El desbaste es la operación siguiente al corte y al montaje de la probeta y se

efectúa en una desbastadora de cinta rotativa o sobre papeles abrasivos de

diferentes grados, colocados sobre discos giratorios. Durante el desbaste de la

superficie metálica con el papel abrasivo, se desprenden granos que deben ser

eliminados con agua.

b. ¿Qué es el pulido una probeta metalográfica?

Es cuando se eliminan las huellas e irregularidades producidas en el desbaste. Se

apoya la cara desbastada sobre un paño empapado con una suspensión de

abrasivo que puede ser una suspensión acuosa de alúmina (oxido de aluminio),

polvo de diamante, alundum u oxido de aluminio.

c. ¿Es necesario tener las probetas montadas con resinas sintéticas para obtener un

mejor desbaste y posterior pulido?, ¿por qué?

Si, porque endurecen durante el moldeo a la temperatura y presión adecuada

porque sufren un cambio químico y el estado más duro adquirido no se altera a

pesar que la temperatura se aproxime a la que pueda carbonizar la resina o

también puede ser lo contrario, con las resinas termoplásticas no endurecen

durante el moldeo sino que por el contrario, se reblandecen y fluyen cada vez que

se les aplica una combinación adecuada de temperatura y presión.

d. ¿En qué consiste el pulido electrolítico?

El electropulido es un tratamiento superficial mediante el cual el metal a ser pulido

actúa como ánodo en una celda electrolítica, disolviéndose. Con la aplicación de

corriente, se forma un film polarizado en la superficie metálica bajo tratamiento,

permitiendo a los iones metálicos difundir a través de dicho film. Las micro y macro

proyecciones, o puntos altos de la superficie rugosa, lo mismo que zonas con

rebabas, son áreas de mayor densidad de corriente que el resto de la superficie, y

se disuelven a mayor velocidad, dando lugar a una superficie más lisa, nivelada

y/o rebabada. Simultáneamente, y bajo condiciones controladas de intensidad de

corriente y temperatura, tiene lugar un abrillantamiento de la superficie.

e. ¿Qué es un sulfuro?, ¿cómo se obtiene?

Un sulfuro es la combinación del azufre con un elemento químico o con un radical.

Hay unos pocos compuestos covalentes del azufre, como el sulfuro de carbono

(CS2) y el sulfuro de hidrógeno (H2S) que son también considerados como

sulfuros. Este compuesto es un gas con olor a huevos podridos y es altamente

tóxico. Pertenece, también a la categoría de los ácidos por lo que, en disolución

acuosa, se le denomina ácido sulfhídrico. En la Naturaleza, se forma en las zonas

pantanosas y en el tratamiento de lodos de aguas residuales, mediante

transformaciones anaeróbicas del azufre contenido en las proteínas o bien por

reducción bacteriana de sulfatos. Se desprende también en las emisiones

gaseosas de algunos volcanes y es asimismo un subproducto de algunos

procesos industriales.

f. ¿Qué es un oxido?, ¿cómo se obtiene?

Un óxido es un compuesto binario que contiene uno o varios átomos de oxígeno,

presentando el oxígeno un estado de oxidacion -2, y otros elementos. Hay óxidos

que se encuentran en estado gaseoso, liquido o sólidos a temperatura ambiente.

Hay una gran variedad. Casi todos los elementos forman combinaciones estables

con oxígeno y muchos en varios estado de oxidacion. Los oxidos se obtienen con

combinaciones de los metales y los no metales con el oxigeno, con los metales

forman el oxido metalico y con los no metales los oxidos acidos.

g. ¿Qué es un silicato?, ¿cómo se obtiene?

Son inclusiones muy nocivas, puesto que son las que más reducen las

características de los aceros. Se presentan silicatos complejos como los de

manganeso, hierro, cromo, etc., estos se alargan y se rompen durante la

laminación o forja dando como origen dos clases típicas. Silicatos que al

deformarse presentan estructuras angulares semejantes a las de los óxidos y

Silicatos de carácter vítreo, que se alarga más fácilmente y se rompen menos que

los anteriores.

CUESTIONARIO

1. ¿De qué depende la presencia de inclusiones no metálicas en la estructura

de las probetas?

Dependen de tener un mal proceso metalúrgico usado para obtención de

dicho acero, en el cual pueden intervenir accidentalmente escorias,

refractarios o sustancias producidas por oxidación o desoxidación.

2. ¿Existe alguna inclusión o forma que no se puede clasificar fácilmente?, si

es así, ¿a qué sustancia pertenece?

Si, existen estas inclusiones, son de color variable, oscuro casi negro o a

veces pardo, esto debido a heterogeneidades de composición. Existen las

inclusiones indígenas se forman en el líquido, solidificado o acero sólido

como resultado de reacciones químicas (desoxidación, desulfuración) entre

los elementos disueltos en acero. Inclusiones exógenas se derivan de

fuentes externas, como los refractarios del horno, revestimiento de cuchara,

materiales de molde.

3. Además de las inclusiones metálicas, ¿qué otras irregularidades se

presentan en la superficie de la probeta?, ¿a qué se debe su aparición?

Aparecen también las inclusiones indígenas y estas se deben a la

desoxidación o desulfuración del acero y también las inclusiones exógenas

que se deben a fuentes externas como moldes etc.

4. ¿Durante el desbaste, porque es necesaria la rotación de 90º de la probeta

al pasar de un papel abrasivo a otro?

Para que no se formen rayes durante un desbaste a otro, ya que los

papeles abrasivos son de diferentes medidas.

PRACTICA DE LABORATORIO 3

ESTUDIO DEL MICROSCOPIO METALOGRÁFICO

AUTOEXAMEN

a. ¿Cuál es el principio de funcionamiento del microscopio

metalográfico?, y ¿Cómo se calcula el aumento total del

microscopio?

El principio de funcionamiento de este microscopio se basa en la

reflexión de haces luminosos provenientes de una fuente luminosa

sobre la probeta metalográfica, luego la imagen ampliada llega al

ojo del observador o a la película fotográfica, algunos microscopios

metalográficos además de las partes elementales contienen

dispositivos polarizadores, equipos de fluorescencia, interferometría

y de contraste u oculares micrométricos con los cuales se logran

medidas a escalas , que a simple vista sería imposible medir, todos

estos elementos anteriores se requieren para aplicaciones muy

especiales.

El aumento del microscopio metalográfico está sujeto al aumento

individual de cada lente ocular y objetivo y a la distancia entre ellos,

además a la distancia a la que la imagen está formada y a las

distancias focales de las lentes. La máxima ampliación que se

consigue con estos microscopios es de aproximadamente 1500

aumentos. Pero se puede extender hasta 2000 utilizando lentes

bañadas en aceite.

b. ¿Qué es el poder separador del microscopio metalográfico?

Es la máxima o mínima capacidad de proporcionar una buena

imagen de la probeta metalográfica por parte del microscopio. El

poder separador depende directamente de la longitud de onda de la

luz emitida por la fuente de iluminación. Se dice que la distancia

entre dos puntos de una superficie que no pueden verse

separadamente.

c. ¿Para qué sirve el ocular micrométrico?

Su misión es dirigir la luz de la fuente para iluminar intensamente el

objeto, es un sistema convergente, se pueden usar diferentes

oculares pues estos son intercambiables, el más común es el ocular

de Huygens.

d. ¿Qué función desempeñan los filtros de luz?

Combinan el tipo e intensidad de luz según si se quiere variar a su

vez el poder de contraste con poder separador, por ejemplo si se

usa una mayor cantidad de luz aumenta el poder de contraste, lo

que por lo general reduce el poder separador del microscopio, estos

filtros reducen las pérdidas de luz a lo largo de la trayectoria óptica.

CUESTIONARIO

1. ¿Cuáles otras variables del microscopio metalográfico se deben tener en cuenta para una observación?, expliqué.

Platina portamuestras: La platina de enfriamiento es un portamuestras de temperatura controlada que al acoplarse al microscopio se debe tener en cuenta porque permite enfriar/calentar la muestra en un intervalo de temperatura que va desde -25°C hasta +50°C a 300Pa.

2. Describa el microscopio utilizado, su gama de aumentos y sus partes principales.

Los microscopios metalográficos son un conjunto de lentes que permiten ampliar una imagen de un determinado objeto bajo observación. Las lentes principales del microscopio óptico son, el ocular, el cual como su nombre lo indica se encuentra cerca del ojo del observador y el objetivo, que se encuentra muy cerca del objeto a observar, además de los anteriores se constituye por un sistema complementario, el cual es básicamente un dispositivo de iluminación, un vidrio plano o prisma de reflexión y en algunas variantes una cámara fotográfica que permite tomar micrografías de las estructuras metálicas.Aumentos: El aumento del microscopio metalográfico está sujeto al aumento individual de cada lente ocular y objetivo y a la distancia entre ellos, además a la distancia a la que la imagen está formada y a las distancias focales de las lentes.Partes principales: -Un dispositivo de iluminación: Combina el tipo e intensidad de luz según si se quiere variar a su vez el poder de contraste con poder separador, por

ejemplo si se usa una mayor cantidad de luz aumenta el poder de contraste, lo que por lo general reduce el poder separador del microscopio, estos filtros reducen las pérdidas de luz a lo largo de la trayectoria óptica.-Un vidrio plano o prisma de reflexión: Tiene una adecuada geometría para ilustrar la dispersión, y el uso del ángulo de desviación mínima proporciona una buena manera de medir el índice de refracción de un material. Los prismas de reflexión se utilizan para levantar, o dicho de otra manera, cambiar la orientación de una imagen, haciendo uso de la reflexión interna total en lugar de la refracción.-El ocular: Es parte de un microscopio compuesto por donde un usuario mira para ver una imagen magnificada. Es un lente convexo doble curvado que hace que las imágenes aparezcan más grandes. Es un elemento esencial para cualquier microscopio compuesto.-El objetivo

3. Expliqué el funcionamiento del microscopio electrónico y describa cada una de sus partes.

Un microscopio electrónico es aquél que utiliza electrones en lugar de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos, funciona con un haz de electrones generados por un cañón electrónico, acelerados por un alto voltaje y focalizados por medio de lentes magnéticas (todo ello al alto vacío ya que los electrones son absorbidos por el aire). Los electrones atraviesan la muestra (debidamente deshidratada) y la amplificación se produce por un conjunto de lentes magnéticas que forman

una imagen sobre una placa fotográfica o sobre una pantalla sensible al impacto de los electrones que transfiere la imagen formada a la pantalla de un ordenador. Los microscopios electrónicos sólo se pueden ver en blanco y negro, puesto que no utilizan la luz, pero se le pueden dar colores en el ordenador. Como se puede apreciar, su funcionamiento es semejante a un monitor monocromático.

Partes: carcasa, emisor de electrones, electrones, cátodo, ánodo, Lente condensador, muestra analizada, Lente objetivo, Lente proyector, Detector (sensor o película fotográfica).

4. Expliqué ventajas y desventajas del microscopio electrónico sobre el microscopio óptico metalográfico.Ventaja:-La ventaja es que los microscopios electrónicos permiten alcanzar ampliaciones hasta 5100 veces más potentes que los mejores microscopios ópticos, debido a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de los fotones "visibles".Desventaja: -El limitado diámetro de la apertura no permite que la información detallada alcance la imagen, limitando de este modo la resolución.-El contraste de amplitud (que radica en la naturaleza corpuscular de los electrones) se debe al contraste de difracción, provocado por la pérdida de electrones del rayo. Es un contraste dominante en especímenes gruesos.

-El contraste de fase (que radica en la naturaleza ondulatoria de los electrones) se debe al contraste de interferencia provocado por los desplazamientos en las fases relativas de las porciones del rayo. Es un contraste dominante en especímenes finos.-Existen también distintas aberraciones producidas por las lentes: astigmática, esférica y cromática-El problema de la función de transferencia de contraste (CTF): la CTF describe la respuesta de un sistema óptico a una imagen descompuesta en ondas cuadráticas.

TOMA DE DATOS

Tabla 3. Combinación de lentes (objetivo y ocular)

Nº

Aumento ocular

Aumento objetivo

1

2

3

4

5

6

7

8

9

PRACTICA DE LABORATORIO 4

OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA DE METALES PUROS Y ALEACIONES METALICAS

AUTOEXAMEN

a. ¿En qué consiste el crecimiento planar?Es cuando se forma por una pequeña protuberancia sólida que empieza a crecer rodeada por metal líquido, solidificándose todo el metal líquido de manera uniforme.

b. ¿En qué consiste el crecimiento dendrítico?Es cuando un líquido puede subenfriarse a una temperatura menor a la de solidificación apareciendo pequeñas protuberancias sólidas desiguales llamadas dendritas por su forma característica. Este crecimiento continúa hasta que el líquido subenfriado llega a la temperatura de solidificación y cualquier líquido faltante solidifica de forma planar.

c. ¿Qué es el subenfriamiento?Cuando la temperatura de un líquido puede reducirse más allá del punto normal de congelación mientras este permanece sin congelarse o sin solidificarse y aún el estado líquido.

d. ¿Por qué se presentan varios tipos de granos de un metal solidificado?Porque los tipos de grano dependen de la velocidad de solidificado , por ejemplo si se demora mucho en solidificar se crearan granos de menor tamaño.

e. ¿Qué es una aleación, cuales son sus características?Es cuando se combinan químicamente dos o más metales sus características son que mejoran las propiedades de los metales o conforman un nuevo material con características propias, las cuales dependen de los distintos elementos que las constituyen.

f. ¿Qué es y para qué sirve el diagrama hierro-carbono?Es donde se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento o enfriamiento de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Sirve Dicho para obtener experimentalmente los puntos críticos, temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones por métodos diversos.

. CUESTIONARIO

1. ¿Por qué se utiliza el persulfato de amonio en lugar de Picral o Nital en las probetas de aluminio y cobre?Porque ss soluble en agua y su cuya disolución es moderadamente ácida, porque es un agente oxidante fuerte, reacciona con reductores y combustibles, si se encuentra en disolución reacciona violentamente con hierro, aluminio en polvo y sales de plata.

2. ¿De que depende el tamaño del grano de un acero?

Los tamaños de los granos dependen de la velocidad con que se forman y crecen los núcleos, tanto la velocidad de formación de los núcleos como la velocidad de su crecimiento depende en gran grado de la velocidad de enfriamiento y de la temperatura de sobrefusión.

A mayor sobrefusión, mayor posibilidad de que se produzcan las condiciones, en diferentes zonas del líquido, para el surgimiento de los núcleos de cristalización. Un enfriamiento rápido conduce a la formación de muchos núcleos y con ello a un tamaño del grano menor que con lento enfriamiento.

3. ¿Cuáles características mecánicas concede el tamaño del grano a un material?, explíquelas.-A mayor tamaño de grano, mayor conductividad eléctrica pues mayor cantidad de superficie de borde de grano impide el movimiento de los electrones.-A menor tamaño de grano, mayor resistencia mecánica, pues las dislocaciones tendrán menor movilidad al estar impedido su movimiento. Los límites de grano "anclan" las dislocaciones impidiendo su movimiento, por tanto un policristal resistirá mejor la tracción que un monocristal.

4. ¿Como se extraen los diagramas isomorfos o de equilibrio de un material?

La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio, es decir con condiciones de enfriamiento lento.

PRACTICA DE LABORATORIO 5RECONOCIMIENTO DE MICROCONSTITUYENTES EN ACEROS AL CARBONO

AUTOEXAMEN

a. ¿Qué son los constituyentes de un acero al carbono?Son los que proporcionan las características al acero, estos pueden ser ferrita, cementita, perlita, sorbita, troostita, martensita, bainita, y rara vez austenita, aunque nunca como único constituyente.

b. ¿Cuál es el microconstituyente más duro?, ¿Por qué adquiere esta propiedad?Es el carburo, estos pueden ser Carburos simples, Carburos dobles y Carburos constituidos, porque conserva la dureza aún cuando se calientana temperaturas elevadas.

c. ¿Cuál es el microconstituyente más resistente?, ¿por qué adquiere esta propiedad?

Es la martensita porque tiene una resistencia de 170 a 250 , kg /mm2,

porque es una solución sólida sobresaturada de carburo de hierro o carbono en hierro alfa.

d. ¿Existe otra clase de reactivos para el ataque de probetas?, ¿cuáles son y cuáles son sus propiedades?Los reactivos de ataque por lo general son ácidos orgánicos disueltos en agua,alcohol, glicerina, etc. El grado de ataque de una probeta es función de la composi-ción, temperatura y tiempo de ataque.Para que el ataque sea apropiado es necesario elegir el reactivo de acuerdo ala composición de la probeta, es decir, un reactivo a base de persulfato de amonio esideal para atacar probetas de cobre y latón, pero no es adecuado para atacar al aceroo aleaciones ferrosas. En cambio el nital (solución acuosa o alcohólica de ácido nítricoal 2% o hasta el 5%) es uno de los reactivos más comúnmente usado en aleacionesferrosas y aceros. En general, dado un reactivo, el tiempo de ataque es una variable fundamental,y en general debe ser determinado en forma práctica. Un tiempo de ataque demasidocorto (subataque), no permitirá que el reactivo actúe lo suficiente y por lo tanto no seobtendra un buen contraste entre las fases, o los bordes de grano aun no habránaparecido

e. ¿Qué microconstituyentes son característicos de los aceros templados?, ¿cuáles de los aceros recocidos?, ¿por qué?El temple es comúnmente utilizado para endurecer el acero mediante la introducción de martensita, en cuyo caso el acero debe ser enfriado rápidamente a través de su punto eutectoide, la temperatura a la que la austenita se vuelve inestable. En acero aleado con metales tales como níquel y manganeso, la temperatura eutectoide se vuelve mucho más baja, pero las barreras cinéticas a transformación de fase siguen siendo las mismas. Esto permite iniciar el temple a una temperatura inferior, haciendo el proceso mucho más fácil. Al acero de alta velocidad también se le añade wolframio, que sirve para elevar las barreras cinéticas y dar la ilusión de que el material se enfria más rápidamente de lo que en realidad lo hace.

CUESTIONARIO

1. ¿De qué depende el tamaño de grano en un acero?

La temperatura, los elementos aleantes y el tiempo de impregnación térmica afectan el tamaño del grano.En metales, por lo general, es preferible un tamaño de grano pequeño que uno grande. Los metales de grano pequeño tienen mayor resistencia a la tracción, mayor dureza y se distorsionan menos durante el temple, así como también son menos susceptibles al agrietamiento. El grano fino es mejor para herramientas y dados. Sin embargo, en los aceros el grano grueso incrementa la endurecibilidad, la cual es deseable a menudo para la carburización y también para el acero que se someterá a largos procesos de trabajo en frío.

2. ¿Se puede modificar el tamaño del grano de un acero?, justifique respuesta.

Cuando un material trabajado en frio se calienta más allá de cierta temperatura, la recuperación rápidamente elimina los esfuerzos residuales y produce la estructura poligonalizada de dislocaciones y se elimina la mayoría de las dislocaciones. Como se reduce mucho la cantidad de dislocaciones, el metal recristalizado tiene baja resistencia, pero gran ductilidad. La temperatura a la que aparece una microestructura de nuevos granos con muy baja densidad de dislocaciones se llama temperatura de di recristalización. El proceso de formación de nuevos granos por tratamiento térmico de un material trabajado en frio se llama recristalización. La temperatura de recristalización depende de muchas variables y no es una temperatura fija como la temperatura de fusión de elementos o los elementos componentes.

3. Explique la transformación de una estructura cristalina en los microconstituyentes hallados en cada una de las muestras de acero observadas.

Las texturas básicas descritas (perlíticas) son las obtenidas enfriando lentamente aceros al carbono, sin embargo modificando las condiciones de enfriamiento (base de los tratamientos térmicos) es posible obtener estructuras cristalinas diferentes:

La martensita es el constituyente típico de los aceros templados y se obtiene de forma casi instantánea al enfriar rápidamente la austenita. Es una solución sobresaturada de carbono en hierro alfa con tendencia, cuanto mayor es el carbono, a la sustitución de la estructura cúbica centrada en el

cuerpo por tetragonal centrada en el cuerpo. Tras la cementita (y los carburos de otros metales) es el constituyente más duro de los aceros.Velocidades intermedias de enfriamiento dan lugar a la bainita, estructura similar a la perlita formada por agujas de ferrita y cementita pero de mayor ductilidad y resistencia que aquélla.También se puede obtener austenita por enfriamiento rápido de aleaciones con elementos gammágenos (que favorecen la estabilidad del hierro γ) como el níquel y el manganeso, tal es el caso por ejemplo de los aceros inoxidables austeníticos.

4.