tamaÑo de grano, dureza e inclusiones en un acero de bajo contenido de carbono

8/17/2019 TAMAÑO DE GRANO, DUREZA E INCLUSIONES EN UN ACERO DE BAJO CONTENIDO DE CARBONO

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MATERIAL Y EQUIPO

- Probeta de acero AISI 1030 - Lijas de 240, 320, 600, 1000, 2000 - Discotom- Portalijas - Pulidora - Nital al 2% - Alcohol - Agua - Compresor de aire - Microscopio metalográfico - Durómetro - Cámara

APARATO EXPERIMENTAL


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Siendo S la superficie de la huella, casquete esférico. P se expresa en kg fuerza y S en mm2.También puede expresarse de la siguiente manera:

La selección de las cargas, P, y diámetros, D, es una función del espesor de la pieza a ensayar,pues los resultados de dureza quedan falseados cuando pequeños espesores son ensayados congrandes cargas. Las normas de ensayo, indican la forma de selección de las cargas, materiales ydiámetro de bolas, estableciendo para cada material una relación entre la carga y el cuadradodel diámetro, la cual constituye la constante del ensayo, Ce:

Ce = P/D2

Se consigue obtener unidades Brinell de dureza equiparable para una misma aleación, si semantiene constante, para distintas cargas de ensayo, el parámetro Ce.

En consecuencia, el tipo de ensayo Brinell queda definido por: el diámetro de la bola, D, lacarga, P, y el tiempo de permanencia de la carga, t. Cada tipo de ensayo Brinell, se expresa enla forma,[n HBD/P/t]. Ref. (9)

Inclusiones

Las inclusiones son impurezas presentes en el acero. Estas impurezas son de varios tipos y se

presentan de varias maneras, entre las más comunes tenemos:

A)TIPO SULFUROS B) TIPO

ALÚMINA

C) TIPO

SILICATO

D) TIPO ÓXIDO

GLOBULAR

Cada tipo de inclusión que va desde la A hasta la D, como ya antes se mencionó; tienen cada una

de ellas numeraciones que van de: ½, 1½, 2, 2½, 3, 3½, 4, 4½, 5.

Cada una de estas numeraciones nos indica el tamaño o la cantidad de inclusiones presentes en

el acero. Ref. (4)


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EXPERIMENTACIÓN

El presente procedimiento ha sido tomado de la normas ASTM E-3, ASTM E-112 Y ASTM E-45-97

1) Determinación del tamaño de grano

Para la determinación del tamaño de grano, se utilizó unaprobeta de acero AISI 1030, siguiendo la norma ASTM E-3 para su preparación. Una vez lista la probeta fue llevadaal microscopio Olympus para posteriormente tomar lafotografía en el monitor a 200x. Después se tomaronfotografías con la cámara ya calibrada para ladeterminación del tamaño de grano por el método deintersección y el planimetrico.

2) Determinación de la dureza Brinelll

La probeta lista fue llevada al durómetro para el ensayo de dureza. La probeta con ambas carasplanas paralelas entre si se colocó en la base del durómetro en donde se aplicó una carga de187.5Kg durante 20s para luego ser soltada lentamente, para que quede marcada la huella de labola de acero templado de 2.5mm de diámetro, posteriormente la probeta fue llevada almicroscopio donde se midió el diámetro dela huella.

3) Determinación de Inclusiones

Para la determinación de inclusiones en el acero se utilizóla sección transversal de la probeta de acero AISI 1030,siguiendo la norma ASTM E-3 para su preparación, con laexcepción de que ya no se debe aplicar el ataque químicoy esta vez la superficie objeto de análisis debe quedarcompletamente pulida sin rayones, muy similar a unespejo.


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REGISTRO DE DATOS

100X

200X

OLYMPUS


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200X

INCLUSIONES

500X


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ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS

En el microscopio se tomaron fotografías de la microestructura a 100X 200X y 500X de la probetade acero AISI 1030, en donde se observa la microestructura, la cual está compuesta de ferrita yperlita.

1) Determinación del tamaño de grano

Procedimiento de intercepción

Foto tomada a 200x

Líneas verticales:

Nº de líneas Nº de granos

1 7.5

2 8

3 8

4 5.5

5 8


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893.710

log64391.610

51.2043

*4.7175

20

4.75

85.5885.7º

VERTICAL

PROMEDIO

G

E G

m granos

m E x

granosGRANOS N

El número de granos promedio es 7.4, el diámetro promedio es de 20.51 m , y por lo tanto el

tamaño de grano en las líneas verticales es 8

Líneas horizontales:

Nº de líneas Nº de granos

1 9

2 8.5

3 8.5

4 10

5 6

888.710

log64391.610

833.204.8

175

4.85

6105.85.89º

HORIZONTAL

PROMEDIO

G

E G

m granos

m E

granosGRANOS N

El número de granos promedio es 8.4, el diámetro promedio es de20.833 m , y por lo tanto el

tamaño de grano en las líneas verticales es 8.

Tamaño de grano = 8


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Procedimiento planimétrico

= 45 = 14

á 5000 = . .

= 0.0002. 200 = 8

= +

= 8 15+142

= 8 15+142

= 1680 De tabla= de 7.5 a 8 (tamaño de grano)

Tamaño de grano = 8

2) Determinación de la dureza Brinelll

Datos:

= 2.5 = 1.5 = 1839 = 187.7

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm02/Im%E1genes/Fig2_38.jpg


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= ( −√− )

= 187,7 ∗2.52 (2.5 √2.5 1.5)

= 95.59 HBMientras que en el catálogo nos da un valor de 95.5 HB


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3) Determinación de Inclusiones

Se han determinado las siguientes inclusiones Sulfuros, silicatos y óxidos globulares,comparando con la norma ASTM E 45-97

Sulfuros

Silicatos

Oxidos globulares

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

- La probeta de acero AISI 1030 tiene un tamaño de grano aproximadamente de G=8, datodeterminado mediante el procedimiento de intersección y el planimetrico.

- Se determinó una dureza Brinell de 95.5 HB de la probeta.- Se encontraron inclusiones de tipo A 1 ½ sulfuros, C 2 silicato y D 2 oxido globular- La rapidez de enfriamiento es el factor principal para determinar la rapidez de

nucleación y por ende el tamaño del grano.


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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Bibliografía (1) CALLISTER W. (1995). Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales, 1ª. ed.

Bogotá: Reverte S.A 139p(2) SMITH W. (2006), Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, 4ª ed. México:

McGraw-Hill. 151 p(3) S.H AVNER. (1979) Introducción a la metalurgia física, 2ª. ed. México: McGraw-Hill.

p(111-113)(4) ASTM E-45-97

Web grafía(5) http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell(6) http://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/grano.htm(7) http://farojas.uniandes.edu.co/latemm/ensayos_de_mecanizado1/Tamano_grano.ht

m(8) http://sistendca.com/DOCUMENTOS/Defectologia%5B1%5D.pdf(9) http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm02/ptrb2_2_6.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinellhttp://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/grano.htmhttp://farojas.uniandes.edu.co/latemm/ensayos_de_mecanizado1/Tamano_grano.htmhttp://farojas.uniandes.edu.co/latemm/ensayos_de_mecanizado1/Tamano_grano.htmhttp://farojas.uniandes.edu.co/latemm/ensayos_de_mecanizado1/Tamano_grano.htmhttp://farojas.uniandes.edu.co/latemm/ensayos_de_mecanizado1/Tamano_grano.htmhttp://sistendca.com/DOCUMENTOS/Defectologia%5B1%5D.pdfhttp://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm02/ptrb2_2_6.htmlhttp://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm02/ptrb2_2_6.htmlhttp://sistendca.com/DOCUMENTOS/Defectologia%5B1%5D.pdfhttp://farojas.uniandes.edu.co/latemm/ensayos_de_mecanizado1/Tamano_grano.htmhttp://farojas.uniandes.edu.co/latemm/ensayos_de_mecanizado1/Tamano_grano.htmhttp://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/grano.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell

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