informe icim endurecimiento por deformacion.docx

8/19/2019 Informe ICIM Endurecimiento por Deformacion.docx

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Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Química

Laboratorio: Introducción a la Ciencia e Ingeniería de

Materiales

Inorme de !r"ctica #:

$ndurecimiento !or deormación

%&raba'o en río(

)ardu*o Me'ía +iana ,aren

Maldonado Cabrera Luis Alberto

)ru!o:

Fec-a de entrega: ./Mar0o/12#3


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Marco teórico:

$ndurecimiento !or deormación

Los metales son blandos y deformables a causa del movimiento de las dislocaciones en la

estructura cristalina y el endurecimiento de los mismos se produce cuando se dificulta este

movimiento.

En una estructura de grano equiaxial, sometida a un proceso de deformación plástica, los

granos sufren cizallamiento relativo unos respecto de otros mediante la generación,

movimiento y redistribución de las dislocaciones. Esto significa que la densidad de las

dislocaciones aumentará cuanto mayor sea el grado de deformación plástica al que

sometamos al material. La densidad de la dislocación aumenta con la deformación, se hace

cada vez más difícil el movimiento de las dislocaciones a travs del !bosque de

dislocaciones" y, por tanto, el traba#o sobre el metal que se endurece a medida que aumenta

la deformación en frío. El cobre, aluminio o el hierro son traba#ados en frío, se endurecen

por deformación, este es uno de los mtodos más importantes de endurecimiento para losmetales y aleaciones.

$eneralmente a este fenómeno tambin se le llama traba#o en frío, debido a que la

deformación se da a una temperatura !fría" relativa a la temperatura de fusión absoluta del

metal.

El endurecimiento por deformación puede ser explicado de la siguiente manera%

&.' El metal posee dislocaciones en su estructura cristalina.

(.' )uando se aplica una fuerza sobre el material, las dislocaciones se desplazan causando

la deformación plástica.*.' +l moverse las dislocaciones, aumentan en nmero.

-.' +l haber más dislocaciones en la estructura del metal, se estorban entre sí, volviendo

más difícil su movimiento.

.' +l ser más difícil que las dislocaciones se muevan, se requiere de una fuerza mayor para

mantenerlas en movimiento. /e dice entonces que el metal se ha endurecido.

Esto se puede demostrar a partir de la curva esfuerzo ' deformación unitaria del material.

0n material. 1or e#emplo%

El traba#o en frío no solo causa un aumento en las dislocaciones en la estructura del metal,

sino que tambin causa la deformación de sus granos. La combinación de los granos

deformados con el aumento de las dislocaciones causa esfuerzos residuales dentro del

material. Estos esfuerzos residuales no son más que zonas de tensión o compresión que

existen dentro del material sin que sean generadas por fuerzas externas. Los esfuerzos

residuales pueden causar el debilitamiento del material, haciendo que falle a esfuerzos

aplicados menores a su resistencia normal.

Los materiales reales se desvían del comportamiento

teórico. La desviación se debe al incremento de

dislocaciones en la estructura del material.Metalograía


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Es la ciencia que estudia las características estructurales o constitutivas de un metal o

aleación relacionándolas con las propiedades físicas y mecánicas. Entre las características

estructurales están el tama2o de grano, el tama2o, forma y distribución de las fases que

comprenden la aleación y de las inclusiones no metálicas, así como la presencia de

segregaciones y otras irregularidades que profundamente pueden modificar las propiedades

mecánicas y el comportamiento general de un metal.

+ure0a

La dureza es la resistencia al rayado o penetración y una medida cualitativa de la

resistencia de un material. En un ensayo de dureza 3rinell4 se comprime una esfera de

acero duro, por lo general &5 mm de diámetro, contra la superficie del material. /e mide el

diámetro de la impresión se calcula el nmero de dureza, que se abrevia 63 o 367, con la

siguiente ecuación%

89 )arga aplicada :;g<

=9 =iámetro del penetrador :mm<

d9=iámetro de la impresión :mm<

4b'etivos:

' )omprobar si realmente la dureza aumenta al deformar

un material.

' >dentificar si existe una tendencia entre el ? de deformación y el valor de la dureza del

material despus de su deformación.

')omparar entre dos materiales los valores de dureza respecto a su deformación.

5i!ótesis:

/i se lleva a cabo una deformación para un material entonces aumenta su valor de dureza.

+esarrollo:

&. /e eligieron los materiales a traba#ar en la práctica4 )u y 3ronce #unto con los valores del ?

del traba#o en frío%

Cobre Bronce

% Trabajo en frío 0,10,20,30,40,50 0,10,20,30,40,50

(. @eniendo el porcenta#e a traba#ar se sacó la altura final que debía tener el material al

finalizar el ensayo de compresión.


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*. /e llevó a cabo la compresión de la probeta hasta la altura final deseada, cuando la

velocidad fuera constante.

-. 0na vez llegada a la altura deseada experimentalmente, se sacó el porcenta#e de traba#o en

frío experimental. E#emplo con el 3ronce%

. /e realizó la metalografía de la probeta.

A. 8inalmente se realizó el ensayo de dureza 3rinell, con una carga de 55 Bgf y se calculó su

dureza promedio a partir de * mediciones.

6esultados 7 an"lisis de resultados:

Tabla1.- % Trabajo en frío experimentales con valor HBN en Cu

? @raba#o en frío 637

5 5.**

&C.* CD.5*

*- &5A.D(

*D.5( DC.(

-&.AA &5-.--

( &55.(-

$ráfica &.' % Trabajo en frío experimentales vs valor HBN Cu

70

80

90

100

110

Trabajo vs Dureza Cu


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!+mbas son la misma gráfica, solamente se toma en cuenta el punto de inicio desde cero ydesde la primer lectura"

En esta gráfica se puede observar la tendencia donde el valor de la dureza del cobre

aumenta con respecto al traba#o aplicado a la pieza, sin embargo, en la gráfica no se

muestra totalmente la tendencia, esto debido a que los valores aplicados de traba#o no

fueron los adecuados con respecto a los que se nos fueron establecidos, esto a causa de

falta de deformación o un exceso de esta.

Metalografías Cobre

)obre 5? deformación &5


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&5 )obre &5? deformación 40


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&5 )obre &C.*? deformación -5

&5 )obre *-? deformación -5


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)obre *D.5(? deformación &5

)u -&.AA? deformación &5

!e pue"e observar "e acuer"o a las im#$enes con su respectivo porcentaje "e trabajo

aplica"o ue a partir "e la primer ima$en &Cobre 0%' se encuentran al$unas "islocaciones"entro "el metal ( ue al ir aplican"o m#s car$a &Trabajo') el n*mero "e "islocaciones va ir


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aumentan"o lo ue si$nifica ue al +aber m#s "islocaciones) ser# m#s "ifícil ue se

muevan entre ellas por lo ue se "ice ue el material se en"urece mas. ,"em#s) se pue"e

observa "es"e la primer ima$en +asta la *ltima en sus "iversos aumentos como el tamao

"e $rano se va "eforman"o conforme se va aplican"o m#s trabajo) lo ue causa tambin

ue los $ranos se va(an apilan"o lo ue si$nifica ue aumenta la "ure/a "el metal.

Tabla .- % Trabajo en frío experimentales con valor HBN en Bronce

? @raba#o en frío 637

5 -D.*F

&A.&A C(.A

&C.A& D-.-&

(C.F &5&.*

*D.& &*A.&

&.FD &&*.AA

$ráfica (.' % Trabajo en frío experimentales vs valor HBN Bronce

0 10 20 30 40 50 60

49

69

89

109

129

149

Trabajo vs Dureza Bronce


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!+mbas son la misma gráfica, solamente se toma en cuenta el punto de inicio desde cero y

desde la primer lectura"

En estas gráficas al igual que las primeras, se puede observar que la mayor parte de esta

tiene una tendencia al aumento de la dureza a partir del traba#o aplicado en la pieza, en

este caso, la gráfica no muestra completamente esta tendencia ya que al introducir los

datos nos damos cuenta que al momento de la aplicación del traba#o los datos teóricos

:&5?, (5?, *5?, etc.< no son muy parecidos a los experimentales el mayor de los casos

:&A.&A?, &C.A&?, etc.


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&5 3ronce deformación &A.&A? -5


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&5 3ronce deformación &C.A&? -5


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3ronce deformación (C.F? &5


14/15

&5 3ronce deformación *D.&? -5


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3ronce deformación &.FD? &5

Bronce "eformacin 23.5%

+l igual que el cobre, el bronce presenta desde la primera imagen :5?< un tama2o de grano

y varias dislocaciones, y al ir aumentando el traba#o, este nmero de dislocaciones irá

aumentando al igual que el tama2o de grano ira deformándose causando que se apilen los

granos y por consecuencia la dureza del material aumente.

Conclusión:

8ibliograía:

- Askeland Donald R. Ciencia e ingeniería de los materiales, Thomson, Cuarta edición,

México, 2004 !". 2#$

' Man"onon, at %.& Ciencia de Materiales 'elección ( Dise)o, *dit rentice +all. 200

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