Universidad Autnoma de Baja California

Materia: Manufactura

Unidad 2

Reporte de prctica #2: Prueba Dureza para Determinar Caractersticas de Material Ferroso

Integrantes:

1) Moreno Valenzuela Jesus Manuel2) Solorzano Preciado Roberto3) Miranda Berrelleza Alex Brayan

Asesor: Zamora Alarcn Rigoberto

Marco terico.

Antes de empezar con la prctica es necesario tomar en cuenta los siguientes datos.

Metalografa: es la ciencia que estudia la microestructura de metales o aleaciones, as como sus caractersticas a nivel molecular, en comparacin con sus propiedades fsicas, qumicas y mecnicas.

Lija: es una herramienta en forma de papel, adherido un material por lo general, cermico, con el propsito de dejar una superficie uniforme sobre un material, tallndolo contra el material repetidas veces, quitando las impurezas.

Hierro: Este metal de transicin es el cuarto elemento ms abundante en la corteza terrestre, representando un 5 % y, entre los metales, solo el aluminio es ms abundante; y es el primero ms abundante en masa planetaria, debido a que el planeta en su ncleo, se concentra la mayor masa de hierro nativo equivalente a un 70 %. El ncleo de la Tierra est formado principalmente por hierro y nquel en forma metlica, generando al moverse un campo magntico.

Acero cold drawn: Este acero es una varilla de acero que presenta un proceso de estirado en fro, corte a medida y enderezado, el cual eleva la dureza del material y su resistencia a la tensin. Generalmente se comercializa por metro, debido a que se utiliza generalmente para trabajos que requieren una resistencia a la tensin y un lmite elstico mucho mayor que el acero estirado en caliente.

Acero hot rolled: El acero laminado en caliente es fabricado vertiendo el acero fundido y caliente en lingotes grandes y enrollndolo cuando se enfra para mejorar las caractersticas de rendimiento del metal. Mientras se enrolla el acero, el material se refuerza debido al aumento de la densidad estructural. Despus de enrollarlo, puede ser procesado en forma de bobinas que son fciles de transportar en camiones o trenes, o estampado en chapa de acero usable. Estas chapas de acero laminadas en caliente son soldables y estn disponibles en muchos grados y aleaciones. Siguen siendo flexibles sin llegar a ser frgiles, y se pueden utilizar tanto para partes dibujadas como fabricadas.

Objetivo.Se busca evaluar las diferencias entre las propiedades del material utilizando su dureza. As por este medio se medir la dureza del centro de la pieza hacia la superficie basado en divisiones estratgicas para poder determinar el tipo de procesos al que fue sometido dicho material.

Procedimiento Obtencin de la muestra.Lo primero que tuvimos que hacer fue cortar el material seleccionado para realizar la prctica, en este caso fue acero, en el taller de mquinas y herramientas fue donde procedimos a cortarla colocndola en un tornillo de banco para mantenerla fija y as poder obtener una muestra de esta, fue algo sencillo.

Lijado de la muestra. Seleccionar diferente medidas de lijas fue el paso anterior para lijar nuestra muestra, ya que es necesario llevar un seguimiento para en esta no dejar rayas que impidan ver su microestructura. Como tambin es necesario dejar completamente planas ambas caras del material debido a que sin ello ser imposible llevar a cabo la prueba de dureza.

Pulimiento de la muestra.Con un trapo de algodn colocado en la pulidora y polish en una de sus caras pasamos a pulir la muestra, con calma para que esta no se rayara y quedara bien pulida, as evitando que a la hora de observar la microestructura, nos permitiera ver con claridad.

Medicin de dureza

Despus de que se obtuviera una pieza de fierro lijada, pulida se marc con regla y plumn un plano cartesiano y se dividi en 4 partes cada eje, para as medir en cada punto su micro-dureza, como tambin se marc en la parte exterior de la pieza 4 puntos midiendo su dureza gracias a los accesorios del Durmetro para proporcionar una pieza inclinada 90 grados. Para respectivamente pasar a observar su micro estructura en el microscopio.

MATERIAL Y EQUIPO

MATERIALEQUIPO

LijasVidrio

Pieza de Hot RollDurmetro

PolishTornillo de Banco

FranelaSegueta

Regla

Limas

Marcador

Determinar la escala de dureza y el indentador a utilizar.Primero determinamos lolas posibles aplicaciones del material de estudio entre los cuales estaban tuercas, tornillos, poleas y engranes. Debido a que los requerimientos del engrane son de un acero de carbono medio, se supuso la muestra dentro de este rango el cual va de 0.3% a un 0.6% de contenido de carbono y que fcilmente puede satisfacer las otras aplicaciones de la pieza.

Aplicacin/TipoBajoMedioAlto

PoleasX

TuercasX

TornilloX

EngraneX

Apoyndonos en la tabla de propiedades mecnicas estimadas y maquinabilidad del acero laminado en caliente y en fro, observamos que las durezas en escala Brinell para aceros de carbono medio van desde 137 hasta 217.

Utilizando el valor de dureza ms alto como referencia, encontramos sus equivalentes en Rockwell lo cual arrojo los siguientes valores:

BrinellRockwell

HBBG45T30TA

2179676.069.080.559.0

Por conveniencia para el estudio en la escala Rockwell se recomienda tomar en cuenta los valores que se encuentren entre 20-80. Adems de esta consideracin, por practicidad tomamos el valor que se encontrara ms cercano a la media, razn por la que se eligi la escala A con valor de 59.0.

Con todos estos criterios determinados y con base en la tabla de escalas de dureza, se eligi un indentador de diamante para realizar la prueba.Tabla de dureza Rockwell

Resultados.

Grafica de la superficie de la muestra de acero en la que se hacen las pruebas de dureza a distintas distancias del centro, como se puede apreciar en la imagen.

Tabla de resultados de las pruebas de dureza del acero, especificando las distancias a las que se tomaron las mediciones. C: centro, IC: interior central, IS: interior superficial, S: superficie.LadoCICISS

156.856.956.958.4

256.857.557.758.9

356.858.258.258

456.856.957.857.3

Prom.56.857.3857.6558.15

Grafica de valores promedio de dureza

En funcin de los valores promedio se dibuj la grfica anterior donde el segmento de recta que representa a la dureza de la superficie representa la terminacin del material, el cual aparentemente es Cold Drawn.

Observado a gran escala se puede observar que material casi no vara en dureza por lo que se puede decir que fue normalizado.Utilizando de nuevo las escalas de durezas y considerando entonces que la dureza promedio del material es de 57.49 HRA, aproximadamente de 205 HB y de 98 kpsi de resistencia a la tensin.

Volviendo a la tabla de propiedades y maquinabilidad se busca un acero con contenido medio de carbn y normalizado con un valor aproximado a 98 kpsi.

Dentro de estos parmetros se encuentran el acero 1042 y 1043.

Acero/Resistencia

RealNormalizadoRealCold DrawnBuscada(calculada)

104285 000 psi89 000 psi98 000 psi

104387 000 psi91 000 psi

Con estos resultados se puede determinar que el tipo de acero es AISI No. 1043por la proximidad de los resultados con la prueba realizada.

Conclusiones.

Jesus Manuel Moreno ValenzuelaEl material de un acero desconocido que primeramente fue cortada, lijada y pulida hasta acabado tipo espejo, se ha sometido a varias pruebas de dureza para verificar si se trata de un acero hot rolled o un acero cold drawn. En los resultados se puede visualizar como se realizaron pruebas a distintas distancias del centro hasta llegar a la superficie de dicho material, es notorio que la mayor parte de los resultados de dureza en la superficie son ms elevados que en el centro del material.Utilizando como base una tabla preestablecida que define los resultados de dureza en una escala determinada, la cual vara dependiendo del tipo de material que se somete a dicha prueba, se pudo concretar y lograr el objetivo principal de la practica dando como resultado que el tipo de acero sometido a las pruebas de dureza se trata de un acero cold drawn, debido a esto se tiene una dureza superior y una maleabilidad inferior que la de un acero hot rolled.

Alex Brayan Miranda Berrelleza En esta prctica pudimos aplicar la prueba de dureza a un acero para poder comprobar su terminado y tratamiento trmico. Primero analizamos una muestra que cortamos con grosor de 1 cm y segn sus aplicaciones determinamos el tipo de acero que deba ser (acero de medio carbono). Con esto fue ms fcil escoger el tipo de indentador y escala de dureza para realizar las pruebas. Se hicieron las medidas en el centro y en varios puntos de la superficie del material para sacar un promedio de los valores obtenidos.

Ya con esto se buscaron los valores correspondientes en las tablas y fue posible determinar el tipo de acero que estbamos trabajando.

Roberto Solorzano Preciado

Con la realizacin de esta actividad pudimos comprobar y aplicar los conocimientos adquiridos tanto en esta asignatura como en asignaturas pasadas con respecto a la identificacin de aceros al carbono por medio de pruebas de dureza. Lo primero fue definir el posible contenido de carbono del acero de acuerdo a las aplicaciones conocidas para el mismo. Suponiendo el material como un acero con medio contenido de carbono se procedi a establecer la dureza y tipo de indentador a utilizar para las mediciones con base en la mayor dureza posible para esta clase de aceros y apoyndonos en las escalas de dureza conocidas.

Ya al momento de la prueba se dividi la pieza en cuatro secciones y se coloc en el durmetro para poder tener valores promedio aproximados de la dureza en el centro de la pieza, en puntos intermedios y la superficie de dicha muestra. Graficando estas mediciones y analizando su comportamiento se pudo determinar que la pieza estaba normalizada y que tambin era un acero laminado en fro.

Con esta sesin nos fue posible encontrar los mejores criterios para determinar un tipo de acero.