DETERMINACIÓN DE LA INFLUENCIA DEL CONTENIDO DE CARBONO EN LAS FASES DE LOS ACEROS.

WILMER PUERTO VARGAS 20132100

Informe de laboratorio n° 3

Ing. Mónica Melgarejo

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIAINGENIERÍA METALÚRGICA

TUNJA2015

Contenido1. MICROGRAFÍAS TOMADAS................................................................................................4

2. TAMAÑO DE GRANO............................................................................................................5

2.1 CALCULO DE NÚMERO DE INTERCESIONES Y DE TAMAÑO DE GRANO G...........................8

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1. MICROGRAFÍAS TOMADAS.

Con el análisis metalográfico es posible reconocer las características estructurales de metales y aleaciones. En los aceros al carbón, el % de carbón es el que rige las propiedades de este. Con el análisis metalográfico se quiere evaluar de qué manera el % de carbón modifica las características de las fases presentes y como la distribución de estas fases influye en las propiedades mecánicas y físicas del acero.

Las micrografías (grafica 1) se tomaron del corte trasversal y longitudinal de los aceros 1010, 1045 y o1. Utilizando las técnicas de desbaste pulido sugeridas en la norma e3, permitiendo revelar la estructura y disposición de faces de metales y aleaciones con gran precisión y sin distorcionamiento por el desbaste y pulido, las probetas fueron atacadas con nitral para caracterizar o marcar estas fases.

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Acero o1

Acero 1010

Acero 1045

Lon 100 x Lon 100 x

Lon 100 x

Lon 100 x

Lon 500 x

Ron 500 x

Lon 500 x

Trans 100 x

Trans 100 x

Tras 500x

Tras 500 x

Grafica 1: Micrografías

Micrografías tomadas en laboratorio de metalografía UPTC

2. TAMAÑO DE GRANO.

esta se llevo acabo utilisando los metodos expueestos en la noma atm-112, que cuenta con los procedimientos de estimación y reglas para expresar el tamaño de grano promedio de todos los metales, la norma describe los tres procedimientos básicos para la estimación del tamaño de grano (método plan métrico, método de intersección, procedimiento de comparación) de los cuales se utilizó el método de intersección de heyn que puede ser usado en la mayoría de los casos.

El método de Ahí se realiza contando el número de granos interceptado por una o más líneas rectas suficientemente largas para producir al menos 50 intercepciones, es deseable seleccionar una combinación de longitud de la línea de prueba y amplificación de tal manera que un solo campo dará el número requerido de intercepciones.

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Se hicieron cuatro líneas que suma una longitud de 500mm, la micrografías se realizaron a unos 500x, de aceros 1010, 1045 y o1 ; de corte longitudinal , el conteo y el cálculo de las intersecciones y el tamaño de grano g se realizaron siguiendo las reglas estipuladas en la norma astm 112. Cuadro para el conteo de intercesiones (grafica2), que cueta con el area y las lineas dispuesta según lo recomendado por la norma astm 112.

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Grafica 2 : CONTEO DE INTERSECCIONES

Imagenes editadas en Paint

Reglas de conteo: una intercepción es un segmento de la línea de ensayo que pasa sobre un grano. Una intersección es un ponto donde la línea de ensayo es cortada por un borde de grano. Cualquiera de los dos puede contarse con idénticos resultados en un material monofásico. Cuando se cuentan intercepciones, los segmentos al final de la línea de ensayo que penetran dentro de un grano, son anotados como media intercepción. Cuando se cuentan intersecciones, los puntos extremos de la línea de ensayo no son intersecciones y no son contados excepto cuando tocan exactamente un borde de grano, entonces debe anotarse ½ intersección. Una intersección coincidente con la unión de tres granos debe anotarse como 1 1/2. Las intercecciones contadas de los aceros 1010, 1045 y o1 con el método de Heyn se tabularon en la tabla 1

tipo de acerointercesiones contadas (ni)

o1 2841010 511045 76

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Tabla 1: INTERCESIONES CONTADAS

Tala tabulada en EXEL

2.1 CALCULO DE NÚMERO DE INTERCESIONES Y DE TAMAÑO DE GRANO G

Con estas ecuaciones podemos calcular el tamaño de grano a partir de las interacciones contadas.

Donde ni son el número de intercepciones o intersecciones que se contó con el campo, l es la longitud total de la prueba (500 mm) y m es la amplificación (500x). Donde G es el tamaño de grano. Calculo de intercesiones a 1x y tamaño de grano G ASTM tabla 2.

tipo de acero

intercesión calculada (nl)

tamaño de grano G

o1 284 131010 51 81045 76 9,2

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Tabla 2: TAMAÑO DE GRANO G ASTM

Tabla tabulada en EXEL

3. FASES PRESENTES.

En el diagrama hierro carbono (grafica 3) se observa las fases a varias temperaturas de distintas aleaciones hierro carbono. Se denomina acero a las aleaciones binarias con contenido de carbono menor que 2.11%.

Graficas tomada de imágenes google (diagrama hierro carbono)

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Grafica 3: DIAGRAMA HIERRO CARBONO

ACEROS 1010 Y1045

Para aceros 1010 y 1045 se sabe que se trata de un acero ordinario al carbón con un contenido de 0,1%c y 0,45%c teniendo en cuenta la nomenclatura aisi. Ubicando estas aleaciones en diagrama de fases (grafica 4), interpretamos en temperatura ambiente esta aleaciones están compuestas por ferrita y cementita, las que conforman dos fases una llamada perlita (correspondiente a la reacción eutectoide de austenita en ferrita y

cementita) y ferrita (fase proeutectoide)… ACEROS Y FUNDICIONES:ESTRUCTURAS, TRANSFORMACIONES,TRATAMIENTOS TERMICOS Y APLICACIONES F. J. BELZUNCEUNIVERSIDAD DE OVIEDO, 2001 …

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Grafica 4 : UBICACIÓN ALEACIONES

IMAGEN TOMADA DE ACEROS Y FUNDICIONES:ESTRUCTURAS, TRANSFORMACIONES,TRATAMIENTOS TERMICOS Y APLICACIONES F. J. BELZUNCEUNIVERSIDAD DE OVIEDO, 2001 EDITADA EN PAINT

En las probetas analizadas (acero 1010 y 1045) que se atacaron con nital, que consiste en 5% de ácido nítrico concentrado en alcohol etílico, con la cual logramos oscurecer la perlita. Siendo la fase oscura correspondiente ala perlita y la parte clara a la ferrita. (Grafica 5)

Acero 1010

Acero 1045

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Perlita

Ferrita

Perlita

Ferrita

Grafica 5 : IDENTIFICACIÓN DE FASES

Micrografios editadas en paint

Acero o1

Acero o1 es un acero especial para herramientas, se caracteriza por su dureza y maleabilidad. Es un acero que ha tenido un temple para formar una ferrita con exceso de carbono para que sea más duro, pero esta mayor dureza lo hace más frágil polo que se le aplica un revenido para disminuir esta dureza y no sea quebradizo. en conclusión el acero o1 , es un acero templado y revenido el cual presenta dos fases ferrita (fase clara) y cementita globular (fase oscura) (grafica 6),el cual presenta propiedades importantes en la industria.

Micrografía editada en exel

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Cementita

Ferrita

grafica 6 : identificación fases

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Tamaño de grano ASTM GCon ayuda de la tabla 4 expuesta en la norma astm e112 (grafica 7), podemos describir y parametrisar los granos de nuestras micrografías.

Grafica tomada de la norma ASTM E-112

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Grafica 7: TABLA 4 EXPUESTA EN LA NORMA ASTM

Los datos tomados de la grafica 7 se tabularon en la tabla 3

Tabla 3: análisis tamaño de grano ASTM G

tamaño de grano astm g

granos/unidad de área n°/mm2

área promedio del grano mm2

diámetro promedio

numero de intersecciones/unidad de longitud n°/mm

8 1984 0,0005 0,0225 509,2 3968 0,00025 0,0159 7013 63488 0,000016 0,004 282,8

Tabla elaborada en EXEL

Fases presentes

En los aceros analizados 1010, 1045 y o1 todos son mesclas solidas de cementita y ferrita, su diferencia radica en las proporciones y distribución de estas fases; en el acero 1010 tenemos una distribución de granos de perlita (cementita + ferrita) y granos de ferrita, en el acero 1045 tenemos granos de perlita más grandes que acero 1010 y una fase continua de ferrita y en el o1 tenemos granos de cementita nodular y una fase continua de ferrita. La cementita es el compuesto más duro del acero, en cabio la ferrita es el compuesto más blando del acero. La distribución de estas fases en los aceros nos marca propiedades mecánicas, físicas y químicas, intermedias o combinadas, drizadnos un rango amplio de utilización de los aceros.

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5. CONCLUSIONES

-es claro que el análisis metalográfico es la ventana a la exploración y caracterización de las alecciones como las del acero, permitiendo una visualización de las fases y distribución de estas en la aleación.es de interés las fases reveladas, estas tienen una relación directa con la composición e historia de formación de la aleación, como en el acero o1 se observa una fase de cementita nodular ,que es característica de alecciones hierro –carbono que han tenido un tratamiento de temple y revenido.

-Es el punto eutectoide del diagrama hierro carbono el que nos permite variar las propiedades de los aceros al carbón. Es en este punto donde ocurre la trasformación de la austenita (solución solida con un contenido de 0,77%c a los 727°c) en ferrita y cementita, que forman una fase llamada perlita. En una aleación hierro-carbono con 0,77%c este acero está compuesto completamente por perlita, al disminuir el contenido de carbón en la aleación la perlita estará acompañada de ferrita, al aumentar el contenido de carbono la perlita va estar acompañada de cementita, esto en un enfriamiento en equilibrio, en cambio si realizamos un enfriamiento rápido vamos a obtener ferrita con un alto contenido de carbono y si recalentamos esta aleación aparece la cementita nodular. Son estas trasformación que ocurren cerca del punto eutéctoide lo que nos permite una amplia gama de propiedades de los aceros

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6. BIBLIOGRAFÍA

-ACEROS Y FUNDICIONES:ESTRUCTURAS, TRANSFORMACIONES,

TRATAMIENTOS TERMICOS y APLICACIONES. F. J. BELZUNCEUniversidad de Oviedo, 2001

- Alloy Phase Diagrams was published in 1992 as Volume 3 of the ASM Handbook

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