1. RESUMEN:Nuestra probeta de acero de baja aleacin es tratada trmicamente por recosido para posteriormente trabajar sobre ella con el propsito de realizar un anlisis metalogrfico en donde se determine las fases existentes con sus respectivos porcentajes para lo cual se procedi a trabajar siguiendo los paso que dicta la norma ASTM E 3referente a lijado, pulido y atacado qumicamente a la probeta esto antes de pasar al microscopio en donde observamos las fases existentes que son la Perlita y Ferrita adems de los carburos que se forman teniendo como resultado un 58.82% de Perlita, se calculo el valor del carbono equivalente lo cual arrojo un valor de 0.56 posterior se aplico el mtodo de Interseccin para encontrar el tamao de grano el cual nos dio aproximadamente 5 es un grano relativamente grande gracias al recocido, el mtodo para determinar la dureza es el Brinnell el cual tenemos como resultado una dureza de 264.44 kg/mm2 resultado que entra en el rango que indican las normas de los fabricantes.2. INTRODUCCION:La utilizacin de aceros al carbono se ve limitada cuando el ambiente en el que se encuentra deja de ser temperaturas comunes y atmsferas no corrosivas, y puede adems tener limitaciones de resistencia, templabilidad y de algunas otras propiedades mecnicas, cuando estas condiciones son diferentes es necesario utilizar aceros aleados pueden ser estos de baja aleacin los cuales son muy utilizados en ingeniera. El propsito fundamental es aumentar sus caractersticas especiales, como mejor calidad y mayor resistencia. Adems de contener carbono y manganeso, la resistencia de estos aceros se debe a que se usan como elementos de aleacin al vanadio, cromo, silicio, cobre, nquel y otros. Estos aceros tienen lmites de fluencia tan bajos como 42,000 psi y tan altos como 65,000 psi. Estos aceros tienen mucha mayor resistencia a la corrosin que los aceros simples al carbono.

3. OBJETIVOS:

Aplicando la norma respectivas realizar la preparacin para el anlisis metalogrfico de nuestra probeta de acero de baja aleacin AISI 4140 recocido Determinar el porcentaje de fases presentes en la probeta Calcular el porcentaje de carbono equivalente. Estimar el tamao de grano por el mtodo de interseccin. Realizar el ensayo de dureza Brinnell para saber la dureza de nuestro material.

4. MARCO TERICO:Aceros aleados. Son los que contienen, adems del carbono e impurezas elementos aleantes como el Cr, Ni, Mo, V, W, etc.Aceros de baja aleacin. Son aquellos aceros que tiene un porcentaje de elementos aleantes inferior al 2,5 %. Los aceros de baja aleacin son ms baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleacin. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono.Los aceros con elementos aleantes se los utiliza para mejorar las propiedades de los aceros al carbono, segn su elemento presente pueden: Aumentar la templabilidad del acero. Mejor resistencia a temperaturas comunes. Mejores propiedades mecnicas a altas como a bajas temperaturas. Mejor tenacidad a cualquier dureza o resistencia mnima. Mejor resistencia a la corrosin y al desgaste. Mejores propiedades magnticas.Existen diversos tipos de aceros aleados entre ellos tenemos:ACEROS AL NQUEL (Serie AISI 2XXX). El nquel aumenta la tenacidad, la elasticidad y resistencia a la fatiga; los aceros al nquel son utilizados en aceros estructurales de gran resistencia, estos aceros han sido remplazados por aceros ms econmicos de la serie AISI 86XX.ACEROS AL CROMO (Serie AISI 5XXX). El cromo forma carburos aumentando la dureza y la resistencia al deterioro, estos aceros se utilizan en la fabricacin de resortes, tornillos y pernos para motores, ejes, etc.ACEROS AL NQUEL-CROMO (Serie AISI 3XXX). Estos aceros contienen aproximadamente 21/2 partes de nquel por una parte de cromo; se utilizan para la elaboracin de engranajes helicoidales, pernos para el pistn, flechas, levas.ACEROS AL MANGANESO (Serie AISI 31XX). El manganeso est presente en todos los aceros como desoxidador, reduce la tendencia a la fragilidad en caliente por lo que estos aceros son utilizados en la elaboracin de ejes.ACEROS AL MOLIBDENO (Serie AISI 4XXX). El molibdeno es un fuerte formador de carburos, aumentando la templabilidad, dureza y resistencia, estos aceros se utilizan en la fabricacin de resortes y muelles para autos.ACEROS AL TUNGSTENO. El efecto del tungsteno en el acero es similar al efecto producido por el molibdeno con la diferencia que con este se necesita una mayor cantidad, la desventaja de este es que es muy caro, este acero se utilizan para la elaboracin de herramientas.ACEROS AL VANADIO (serie AISI 61XX).- es un elemento costoso, es un fuerte desoxidador y formador de carburos, con el se obtiene gran templabilidad por lo que se utiliza en la elaboracin de pernos y cigeales par automviles. ACEROS AL SILICIO (serie AISI 92XX).- con el silicio, como el magnesio se presenta en los aceros como un desoxidador. El silicio en los aceros aumenta la resistencia y la tenacidad y son utilizados para aplicaciones navales.

Tabla 1. ACEROS AL CARBONO Y ALEADOS (AISI Y SAE)DesignacinTipos

10xx11xx12xx13xx23xx25xx40xx 41xx 43xx 44xx 46xx 47xx48xx50xx51xx5xxxx61xx86xx 87xx92xx 94BxxAcero al carbonoAcero de fcil mecanizacin (S) Acero de fcil mecanizacin (P y S)Acero al manganeso (1.75 % Mn)Acero al nquel (3.50 % Ni)Acero al nquel (5.00 % Ni)Acero al molibdeno (0.25 % Mo)Acero al cromo y molibdeno (0.50 - 0.95 %Cr, 0.12 0.20 %Mo)Acero al nquel y molibdeno (1.80% Ni, 0.50-0.80 % Cr, 0.25 % Mo)Acero al molibdeno (0.53 % Mo)Acero al nquel y molibdeno (1.55 1.80 % Ni, 0.20 0.25 % Mo)Acero al cromo, nquel y molibdeno (1.05 % Ni,0.45 %Cr, 0.20 %Mo)Acero al nquel y molibdeno (3.50 %Ni, 0.25 % Mo)Acero al cromo (0.20 0.40 % Cr)Acero al cromo (0.80 1.05 % Cr)Acero al carbono y cromo (1 % C, 0.50 1.45 % Cr)Acero al cromo y vanadio (0.80 0.95 % Cr, 0.10 0.15 V)Acero al nquel, cromo y molibdeno (0.55 % Ni, 0.50-0.65 % Cr, 0.20 % Mo)Acero al nquel, cromo y molibdeno(0.55 % Ni, 0.50 % Cr, 0.25 % Mo)Acero al silicio (0.85 % Mn, 2 % Si)Acero al nquel, cromo, molibdeno y boro (0,45% Ni, 0,40 % Cr, 0.12 % Mo y B 0.0005 mn.)

Constituyentes microscpicos de acerosLos constituyentes de los aceros recocidos son:Ferrita. Solucin slida intersticial de carbono en hierro alfa (b.c.c.). La mxima solubilidad de carbono en el hierro alfa es de 0.025% a 723 oC. Tiene una dureza de 90 Brinell, una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2 y un alargamiento del 35 al 40 %.Cementita. Es carburo de hierro, CFe3, que contiene 6,67 % de C y 93,33 % Fe. Es el constituyente ms duro y frgil de los aceros al carbono, su dureza es superior a 65 HRC y cristaliza segn la estructura ortorrmbica. Perlita. Es un constituyente eutectoide formado por capas alternadas de hierro alfa y carburo de hierro CFe3, o lo que es lo mismo ferrita y cementita. Tiene una resistencia de 80 Kg/mm2 y un alargamiento de 15 % aproximadamente.TRATAMIENTO TERMICORecocido.- Este proceso consiste en calentar el acero a la temperatura adecuada y luego enfriar lentamente a lo largo del intervalo de transformacin, preferentemente en el horno o en cualquier material que sea buen aislante de calor.El propsito del Recocido puede ser el de refinar el grano, proporcionar suavidad, mejorar propiedades elctricas y magnticas y en algunos casos mejorar la maquinabilidad.El acero AISI 4140 debe ser recocido a 680-720C (1250-1300F) minimo 4 horas con enfriamiento lento en horno.TAMAO DE GRANOEl tamao de los grano en un acero est determinado por la rapidez de crecimiento (G) y la rapidez de nucleacin (N) si el nmero de ncleos formados es alto se producir un material de grano fino y si solo se forman pocos ncleos ser un material de grano grueso. Adems la velocidad de enfriamiento influir en la formacin de ncleos, un enfriamiento rpido har que se formen muchos ncleos y por lo tanto grano fino, adems la formacin de ncleos a diferentes temperaturas marcar una diferencia entre un grano y otro.Los metales de grano pequeo tienen mayor resistencia a la traccin, mayor dureza y se distorsionan menos durante el temple, as como tambin 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 carburizacin y tambin para el acero que se someter a largos procesos de trabajo en fro.Determinacin del tamao de granoExisten diversos mtodos para determinar el tamao de grano, como se ven en un microscopio. El tamao de grano se determina por medio de la cuenta de los granos en cada pulgada cuadrada bajo un aumento de 100X.Los granos son de forma irregular y su tamao est entre 0.02 y 0.2 mm; el tamao de grano depende principalmente: Del proceso de fabricacin del metal. De los procesos trmicos a los cuales se ha sometido al acero.Cuando el tamao de grano es grande disminuye las propiedades mecnicas del acero. Uno de los principales mtodos de determinacin del tamao de grano es:Mtodo de Interseccin.- consiste en estimar el dimetro del grano por medio de una fotomicrografa en la cual se trazan lneas rectas por lo menos en cinco posiciones distintas de esta, luego se cuentan los granos interceptados como uno y los granos que apenas le toque la lnea se cuenta como medio; para obtener el dimetro se divide la longitud de la lnea para el numero promedio de granos intersecados por esta. Este mtodo se lo hace para granos que no sean de ejes iguales.DUREZAMtodo Brinnell (HB).- este se lo hace con una bola de carbono de tusgteno que generalmente es de 2.5 mm de dimetro con una carga de 1838 N, durante un tiempo aproximado de 10-30seg., la dureza se pude calcular con la siguiente frmula: Donde: P = carga aplicada sobre la bola (Kg.) D = dimetro de la bola (mm) d = dimetro de la impresin o huella (mm).5. MATERIAL Y EQUIPO:

Probeta: acero de baja aleacin AISI 4140 (recocido)

Fig. 1.- Fuente: AutorCortadora de disco abrasivo.

Fig. 2.- Fuente: Foto tomada en el Lab. de materiales de FIM. ESPOCH

Portalijas.

Fig. 3.- Fuente: Foto tomada en el Lab. de materiales de FIM. ESPOCHLijas 240, 320, 400, 600,1200 y 2000

Fig.4.- Fuente: Autor

Nital 4 y 2 para ataque qumico.Alcohol.Solucin de xido de aluminio (almina)

Fig. 5.- Fuente: Foto tomada en el Lab. de materiales de FIM. ESPOCH

Microscopio de luz con cmara.

Fig. 6.- Fuente: Foto tomada en el Lab. de materiales de FIM. ESPOCHDurmetro:

Fig. 7.- Fuente: Foto tomada en el Lab. de materiales

6. PROCEDIMIENTO :6.1. Preparacin de la muestra metalogrficaSiguiendo la norma ASTM E 3 Cortar un trozo del material recosido Desbastar la probeta asentndola uniformemente sobre las lijas de 240, 320, 600, 1200 y 2000, girar 90 al pasar a la siguiente lija. Pulir la probeta en la mquina pulidora utilizando almina de 0,3um Limpiar impurezas con alcohol Aplicar Nital como ataque qumico por un tiempo de 30 segundos. Fotografiar la microestructura para poder determinar el porcentaje de faces existentes6.2. Ensayo para determinar el tamao de granoSiguiendo la norma ASTM E 112 Preparar metalogrficamente como se indico anteriormente Observar la microestructura y fotografiar los resultados para el posterior anlisis. Aplicar el mtodo de interseccinMtodo de interseccin Dibujar por lo menos 3 lneas verticales y horizontales para contar el nmero de granos que intersecan a la lnea. Realizar un promedio del nmero de granos horizontales y verticales Obtener se tamao en micras y transformar mediante una frmula a tamao de grano.

7. ANALISIS DE RESULTADOS:Porcentaje de fases presentes:

25m306 m408 m Fig. 8 Fotografa metalogrfica a 200X. Fuente: AutorLas fases que se pueden mirar a simple vista son Perlita y ferrita predominando la Perlita la cual ser determinada con el Software ScopePhoto.En el SOFTWARE SCOPEPHOTO.

Como el programa nos dice que a 255 obtenemos el 100% de perlita a 100 tenemos:(Por regla de tres)Si: Determinacin de carbono equivalente:

Fuente: Aceros SISA

Determinacin del tamao de grano:Por el mtodo de Interseccin:

Figura a 200X Tabla 2. Numero de granos por lnea contadosLneaL1L2L3L4L5Promedio

Horizontal121513.5121513.5

Vertical080908.506.5077.8

Con los promedios obtenidos calculamos el factor de correccin G, el que nos dar el tamao de grano real ya que estamos trabajando con una fotografa a 200X

Determinacin de la Dureza:Medicin de Dureza Brinnell

Fuente: SUMINDU productor de Acero

Fuente: Catalogo de SUMITEC

Datos tomados en el laboratorio:D=2.5mm

d1=0.935 mmd2=0.93 mmP= 1838 N = 187.3598 kg

Determinacin de la dureza mediante formulas donde involucra a las fases:

8.- CONCLUCIONES: Con los procedimientos realizados se pudo comprobar que nuestra probeta si es un acero de baja aleacin que al momento de ser recocido se volvi ms suave no se refino el grano entre otras caractersticas que se consigue con el recocido. Se obtuvo un 58.82% de Perlita considerando que por el tratamiento trmico la perlita se hace ms grande esto se realizo mediante el software ScopePhoto lo que no hace del todo exacto ya que se determina el valor por vista del ser humano. El tamao d grano que se obtuvo es de aproximadamente 5 de manera horizontal y 4 de vertical ya que se realizo por el mtodo de interseccin teniendo como resultado luego del recocido un se tiene grano grueso. El valor de la dureza de nuestra probeta nos dio 264.44kg/mm2, coincide con algunos fabricantes de nuestro acero hay variacin pero esto se debe a que fueron recocidos a mayor temperatura a que tal vez no fuimos exactos al momento de medir los dimetros para realizar los clculos.

8. BIBLIOGRAFIA:

NORMAS ASTM E-3 95, E 112, E 92 Texto de Ingeniera de materiales del Ing. Mario Pastor. AVNER, sydney. Introduccin a la Metalurgia Fsica. 2da edicin. Mxico: McGraw Hill, 1988, pp 39-45, 111-115. CALLISTER William, Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de los Materiales, Madrid: Revert, 6ta edicin, 1995