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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

PRÁCTICA Nª 1

“INGENIERÍA DE MATERIALES II” QUINTO SEMESTRE “B” ALUMNOS: Valencia Jhonny Vinueza Erick Zambrano Cristhian Bustos Enrique Ortiz Giovanni DOCENTE:

ING. Henry Vaca AMBATO – ECUADOR

Septiembre 2017 – Febrero 2018

1. INDICE.

1.

INDICE. ................................................................................................................................ 2

2.

TEMA. .................................................................................................................................. 3

3.

OBJETIVO ............................................................................................................................ 3

4.

3.1.

Objetivo General ........................................................................................................... 3

3.2.

Objetivo Específicos...................................................................................................... 3

LISTADO DE EQUIPOS, MATERIALES Y RECURSOS: ................................................ 3 4.1.

Equipos. ......................................................................................................................... 3

4.2.

Materiales. ..................................................................................................................... 5

5.

ACTIVIDADES DESARROLLADAS ................................................................................. 7

6.

RESULTADOS OBTENIDOS. .......................................................................................... 10

7.

CONCLUSIONES. ............................................................................................................. 30

8.

RECOMENDACIONES. .................................................................................................... 31

9.

BIBLIOGRAFIA. ................................................................................................................ 31

2

2. TEMA. Metalografía de aleaciones de hierro. 3. OBJETIVO 3.1.Objetivo General  Identificar la microestructura presente en os diferentes tipos de materiales, mediante la utilización de un microscopio para predecir algunas de las propiedades mecánicas. 3.2.Objetivo Específicos  Conocer detalladamente el procedimiento para la obtención de probetas metalográficas. 

Atacar químicamente con el reactivo adecuado a los metales mencionados para revelar los detalles de la microestructura.



Analizar la microestructura de cada material, para determinar el porcentaje de Carbono que posee cada uno de ellos.



Determinar el tamaño de grano de nada material analizado



Predecir ciertas propiedades mecánicas del material de acuerdo al porcentaje de Carbono encontrado como son la dureza y la resistencia a la tracción.

4. LISTADO DE EQUIPOS, MATERIALES Y RECURSOS: 4.1.Equipos.

Figura 1: Banco de Lijas con chorro de agua. Fuente: [1]

3

Figura 2: Disco Giratorio (Paño) Fuente: [1]

Figura 3: Secadora de probetas Fuente: [1]

Figura 4: Prensa hidráulica Fuente: [1]

Figura 5: Reactivos químicos para el ataque de probetas Fuente: [1] 4

Figura 6: Microscopio metalográfico Fuente: [1]

Figura 7: Computador Fuente: [1]

4.2.Materiales.

Figura 8: Guantes Figura 5: Reactivos químicos para el ataque de probetas Fuente: Fuente:[1] [1]

Figura 9: Lijas de agua (240, 320, 600, 1500) Fuente: [1]

5

Figura 10: CD Fuente: [1]

Figura 11: Gotero Fuente: [1]

Figura 12: Rociador con alcohol o agua Fuente: [1]

Figura 13: Mascarilla Fuente: [1] 6

5. ACTIVIDADES DESARROLLADAS  Montar la probeta con una muestra obtenida de los diferentes tipos de aceros y fundición en resina poliéster, realizar todo el proceso de montaje de la probeta en la prensa hidráulica. Empezamos colocando en un recipiente 100 ml de resina.

Figura 14: montaje de la probeta en la prensa Fuente: autores



Se procede a poner la muestra en el interior del envase con la cara más lisa hacia abajo.

Figura 15: muestra montada en bakelita Fuente: [1]



Agregar la resina en la prensa hidráulica y realizamos el procedimiento para la obtención de las probetas, para su respectivo análisis metalográfico.

Figura 16: prensa hidráulica Fuente: autores 7



Una vez obtenidas las probetas para su análisis metalográfico lijamos la probeta en el banco de lijas en el siguiente orden de lijas como son 240, 320, 600 y 1500. Al lijar debemos girar 90º para eliminar por completo líneas que formen la probeta.

Figura 17: banco de lijas Fuente: autores



Al observar que la superficie de la probeta se encuentra con muy pocas líneas marcadas que indican asperezas de la superficie se procede a pulir en el disco de paño añadiendo periódicamente oxido de aluminio (alúmina) o mezclado con agua.

Figura 18: pulido de las probetas Fuente: autores



Al terminar este proceso de debe verificar que la probeta no tenga líneas marcadas en su superficie producto de la presión al momento de lijar, debe poseer un brillo como el de un espejo.

8

Figura 19: probeta terminada Fuente: autores



Se procede a secar la muestra para realizar luego el ataque químico.

Figura 20: secado de probeta Fuente: autores



Procedemos a realizar el ataque químico con el reactivo que se emplea para las aleaciones de los diferentes tipos de materiales expuestos. Se procedió inmediatamente a lavar la probeta para detener el ataque químico con abundante agua y luego se la llevo a la secadera donde se procedió a secar la probeta `para luego trasladarla al microscopio.

Figura 21: ataque químico. Fuente: autores

9



Luego de secar la probeta completamente pasamos al microscopio para la microestructura del material.

Figura 22: secado luego del ataque químico Fuente: autores



Se toman fotografías se realiza el análisis de los constituyentes, con ellos se determina el porcentaje de carbono estimado y se pueden predecir propiedades del material como la dureza y la resistencia ultima a la tracción.

Figura 23: fotografías de microestructura Fuente: autores

6. RESULTADOS OBTENIDOS. Procedemos a realizar el cálculo de cada uno de los materiales analizados mecanográficamente. Tabla 1 MATERIAL Acero A36 Acero 1045 Fundición gris Acero 1010 Acero 1018

REACTIVO Nital 4 Nital 2 Nital 2 Nital 4 Nital 4

Fuente: autores

10

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA ENSAYO METALOGRÁFICO Datos Informativos: De laboratorio

Tipo de estudio:

01

Ensayo Nº:

Identificación del componente de estudio: Acero Estructural A36 UTA – FICM

Solicitado por:

Laboratorio de Materiales – FICM

Centro de Estudio y Análisis: Equipo de Trabajo

Realizado por:

01 de Noviembre del 2017

Fecha:

Ing. Henry Vaca

Supervisado por:

PARÁMETROS AMBIENTALES DEL LUGAR DURANTE EL ENSAYO

Lugar:

Sector Huachi Chico / Campus Universitario - UTA

Temperatura Ambiente:

21°C

Radiación:

Velocidad del aire circundante:

Otros:

PARÁMETROS DEL ENSAYO METALOGRÁFICO

Pulido Mecánico

Acondicionamiento de la superficie: Temperatura durante el pulido: Ataque Químico de la superficie con:

20 °C NITAL 4

Superficie preparada en: Durante:

Banco de lijas - paño 6 segundos

RESULTADO:

FOTOGRAFÍA DE LA MICROESTRUCTURA ACERO ESTRUCTURAL A36

11

100 x

40x

200x

Análisis en software Análisis Metalográfico del Acero Estructural A36

12

Acero A36 N1

N2

N3



Tamaño de Grano

𝑥=

𝑥=

𝑁1 + 𝑁2 + 𝑁3 3

45 + 49 + 50 = 48 3 𝐸=

𝐸=

720 𝑥

720 = 15 µ𝑚 48

13

TAMAÑO DE GRANO ASTM E-112 𝐺 = 10 − 6.6439 log (

𝐸 ) 10

𝐺 = 10 − 6.6439 log (

15 ) 10

𝐺 = 8.83µ𝑚

Porcentaje carbono %𝐶 =

%𝑃 130

%𝐶 =

50.9 130

% 𝐶 = 0, 3907 ≅ 0,39 Dureza brinell: HB = %P(HBPerlita) + %F(HBFerrita)

HB = 0,508 × (240) + 0,491 × (90) HB = 166.11 Resistencia ala tracción: 𝜎𝑢 = 𝑉𝐴𝐿𝑂𝑅 𝐷𝐸 𝐻𝐵 𝐸𝑁 𝑃𝑆𝐼 𝜎𝑢 = 166.11 (500𝑝𝑠𝑖) 𝜎𝑢 = 83055 𝑝𝑠𝑖

14

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA ENSAYO METALOGRÁFICO Datos Informativos: De laboratorio

Tipo de estudio:

01

Ensayo Nº:

Identificación del componente de estudio: Acero 1045 UTA – FICM

Solicitado por:

01 de Noviembre del 2017

Fecha:

Laboratorio de Materiales – FICM

Centro de Estudio y Análisis: Equipo de Trabajo

Realizado por:

Ing. Henry Vaca

Supervisado por:

PARÁMETROS AMBIENTALES DEL LUGAR DURANTE EL ENSAYO

Lugar:

Sector Huachi Chico / Campus Universitario - UTA

Temperatura Ambiente:

21°C

Radiación:

Velocidad del aire circundante:

Otros:

PARÁMETROS DEL ENSAYO METALOGRÁFICO

Pulido Mecánico

Acondicionamiento de la superficie: Temperatura durante el pulido: Ataque Químico de la superficie con:

22 °C NITAL 2

Superficie preparada en: Durante:

Banco de lijas - paño 5 segundos

RESULTADO:

FOTOGRAFÍA DE LA MICROESTRUCTURA ACERO 1045

15

40x

100 x

200x

Análisis en software Análisis Metalográfico del Acero 1045

16

Acero 1045 

Tamaño de Grano

N1

N2

N3

𝑥=

𝑥=

𝑁1 + 𝑁2 + 𝑁3 3

15 + 17 + 14 = 15,33 3 𝐸=

𝐸=

720 𝑥

720 = 46,956 µ𝑚 15,33

17

TAMAÑO DE GRANO ASTM E-112 𝐺 = 10 − 6.6439 log (

𝐸 ) 10

46,956 𝐺 = 10 − 6.6439 log ( ) 10 𝐺 = 5,5406µ𝑚 Porcentaje carbono %𝐶 =

%𝑃 130

%𝐶 =

60,5 130

% 𝐶 = 0, 4653 ≅ 0,47 Dureza brinell: HB = %P(HBPerlita) + %F(HBFerrita)

HB = 0,650 × (240) + 0,395 × (90) HB = 191.55 Resistencia ala tracción: 𝜎𝑢 = 𝑉𝐴𝐿𝑂𝑅 𝐷𝐸 𝐻𝐵 𝐸𝑁 𝑃𝑆𝐼 𝜎𝑢 = 191.55 (500𝑝𝑠𝑖) 𝜎𝑢 = 95775 𝑝𝑠𝑖

18

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA ENSAYO METALOGRÁFICO Datos Informativos: De laboratorio

Tipo de estudio:

01

Ensayo Nº:

Identificación del componente de estudio: Acero 1010 UTA – FICM

Solicitado por:

01 de Noviembre del 2017

Fecha:

Laboratorio de Materiales – FICM

Centro de Estudio y Análisis: Equipo de Trabajo

Realizado por:

Ing. Henry Vaca

Supervisado por:

PARÁMETROS AMBIENTALES DEL LUGAR DURANTE EL ENSAYO

Lugar:

Sector Huachi Chico / Campus Universitario - UTA

Temperatura Ambiente:

21°C

Radiación:

Velocidad del aire circundante:

Otros:

PARÁMETROS DEL ENSAYO METALOGRÁFICO

Pulido Mecánico

Acondicionamiento de la superficie: Temperatura durante el pulido: Ataque Químico de la superficie con:

22 °C NITAL 4

Superficie preparada en: Durante:

Banco de lijas - paño 3 segundos

RESULTADO:

FOTOGRAFÍA DE LA MICROESTRUCTURA ACERO 1010

19

40x

100x

200x

Análisis en software Análisis Metalográfico del Acero 1010

20

Acero 1010 

Tamaño de Grano

N1

N2

N3

𝑥=

𝑥=

𝑁1 + 𝑁2 + 𝑁3 3

40 + 35 + 15 = 30 3 𝐸=

𝐸=

720 𝑥

720 = 24 µ𝑚 30

21

TAMAÑO DE GRANO ASTM E-112 𝐺 = 10 − 6.6439 log (

𝐸 ) 10

𝐺 = 10 − 6.6439 log (

24 ) 10

𝐺=7 7,4739µ𝑚 Porcentaje carbono %𝐶 =

%𝑃 130

%𝐶 =

15,7 130

% 𝐶 = 0, 120769 ≅ 0,12 Dureza brinell: HB = %P(HBPerlita) + %F(HBFerrita)

HB = 0,13 × (240) + 0,843 × (90) HB = 113.55 Resistencia ala tracción: 𝜎𝑢 = 𝑉𝐴𝐿𝑂𝑅 𝐷𝐸 𝐻𝐵 𝐸𝑁 𝑃𝑆𝐼 𝜎𝑢 = 113.55 (500𝑝𝑠𝑖) 𝜎𝑢 = 563775 𝑝𝑠𝑖

22

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA ENSAYO METALOGRÁFICO Datos Informativos: De laboratorio

Tipo de estudio:

01

Ensayo Nº:

Material: AISI 1018 UTA – FICM

Solicitado por:

01 de Noviembre del 2017

Fecha:

Laboratorio de Materiales - FICM

Centro de Estudio y Análisis: Equipo de trabajo

Realizado por:

Ing. Henry Vaca

Supervisado por:

PARÁMETROS AMBIENTALES DEL LUGAR DURANTE EL ENSAYO

Sector Huachi Chico / Campus Universitario - UTA

Lugar:

21.5 ºC

Temperatura Ambiente: Velocidad del aire circundante:

0.1 m/s

Radiación:

Ninguna

Otros:

Ninguna

PARÁMETROS DEL ENSAYO METALOGRÁFICO

Pulido Mecánico

Acondicionamiento de la superficie: Temperatura durante el pulido:

22ºC

Ataque Químico de la superficie con:

Nital 4

Superficie preparada en: Durante:

Pulidora 6 segundos

RESULTADO:

FOTOGRAFÍA DE LA MICROESTRUCTURA

23

40x

100x

200x

Análisis Metalográfico del Acero 1018

24

Acero 1018 

Tamaño de Grano

N1

N2

N3

𝑥=

𝑥=

𝑁1 + 𝑁2 + 𝑁3 3

71 + 68 + 75 = 71.33 3 𝐸=

𝐸=

720 𝑥

720 = 10.09 µ𝑚 77.67

TAMAÑO DE GRANO ASTM E-112

𝐸 𝐺 = 10 − 6.6439 log ( ) 10

𝐺 = 10 − 6.6439 log (

10.09 ) 10

𝐺 = 9.97µ𝑚 25

Porcentaje carbono %𝐶 =

%𝑃 130

%𝐶 =

29.6 130

% 𝐶 = 0, 227698 ≅ 0,22

Dureza brinell:

HB = %P(HBPerlita) + %F(HBFerrita)

HB = 0.296 × (240) + 0.704 × (90) HB = 134.4 Resistencia ala tracción:

𝜎𝑢 = 𝑉𝐴𝐿𝑂𝑅 𝐷𝐸 𝐻𝐵 𝐸𝑁 𝑃𝑆𝐼 𝜎𝑢 = 134.4 (500𝑝𝑠𝑖) 𝜎𝑢 = 67200 𝑝𝑠𝑖

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA ENSAYO METALOGRÁFICO Datos Informativos: De laboratorio

Tipo de estudio:

01

Ensayo Nº:

Material: FUNDICIÓN GRIS UTA – FICM

Solicitado por:

01 de Noviembre del 2017

Fecha:

Laboratorio de Materiales - FICM

Centro de Estudio y Análisis: Equipo de trabajo

Realizado por:

Ing. Henry Vaca

Supervisado por:

PARÁMETROS AMBIENTALES DEL LUGAR DURANTE EL ENSAYO

Sector Huachi Chico / Campus Universitario - UTA

Lugar:

21.5 ºC

Temperatura Ambiente: Velocidad del aire circundante:

0.1 m/s

Radiación:

Ninguna

Otros:

Ninguna

PARÁMETROS DEL ENSAYO METALOGRÁFICO

Pulido Mecánico

Acondicionamiento de la superficie: Temperatura durante el pulido:

22ºC

Ataque Químico de la superficie con:

Nital 2

Superficie preparada en: Durante:

Pulidora 8 segundos

RESULTADO:

FOTOGRAFÍA DE LA MICROESTRUCTURA

27

40x

100x

200x

Análisis Metalográfico Fundicion Gris

28

Tamaño de lámina de grafito .

1.18 cm

720 µm

10,70cm

X

1,18cm X = 79, 40 µm

Porcentaje de carbono %𝐶 =

%𝑃 130

%𝐶 = 0 Dureza Brinell 𝐻𝐵 = %𝑃(𝐻𝐵 𝑝𝑒𝑟𝑙𝑖𝑡𝑎) + %𝐹(𝐻𝐵 𝑓𝑒𝑟𝑟𝑖𝑡𝑎) 𝐻𝐵 = 0(240) + 0,70(90) 𝐻𝐵 = 63

29

Resistencia a la tracción 𝜎𝑢 = 500 ∗ 𝐻𝐵(𝑝𝑠𝑖) 𝜎𝑢 = 500 ∗ 63(𝑝𝑠𝑖) 𝜎𝑢 = 31500𝑝𝑠𝑖

7. CONCLUSIONES 

Luego de haber realizado la practica obtuvimos las microestructuras de los diferentes aceros como (A36, acero 1045, acero 1010 y acero 1018) los cuales presentan en su microestructura una composición de perlita y ferrita, además se realizó el análisis en fundición gris que presenta una composición de grafito y cementita.



El proceso para la obtención de resultados inicia con la toma de una pequeña muestra de los aceros y fundición para montarlos en bakelita, posteriormente se continua a realizar el lijado de las probetas ayudándonos de lijas de agua con valores de (240,320,600,1500). Luego se realiza el pulido y secado de las probetas para poder realizar el ataque químico, finalmente observamos las microestructuras ayudándonos de nuestro microscopio a los diferentes aumentos requeridos (100x,40x,200x).



En el ataque químico para los aceros A36, 1010 y 1018 se aplicó una gota de Nital 4 a diferencia de la fundición gris y acero 1045 que se aplicó una gota de Nital 2 cada uno con su respectivo tiempo.



Después de realizar el análisis metalográfico de cada material, con el porcentaje obtenido de carbono podemos nombrar varias propiedades que poseen cada material como por ejemplo el A36 tiene una soldabilidad buena, el acero 1010 es maleable y dúctil, el acero 1045 es más resistente y duro, la fundición gris presenta menor resistencia mecánica y el acero 1018 con baja resistencia mecánica.

30

8. RECOMENDACIONES 

El área o sección de la muestra del material que se haya escogido para llevar a cabo el análisis metalográfico debe ser de menor tamaño para facilitar el lijado y pulido.



El estudiante que realice el ataque químico debe ocupar equipos de protección como guantes de látex.



Cuando la probeta entre en contacto con el químico establecido, una vez cumplido el tiempo de ataque se debe detener rápidamente con ayuda de agua para evitar que nuestra probeta sufra quemaduras y no pueda ser utilizada para el análisis.



Las fotografías tomadas de las microestructuras por medio del microscopio deben ser de zonas que estén con mayor nitidez y sufran de menor ralladuras u oscuridad.

9. BIBLIOGRAFIA.

[1] A. International, Metalografia y Microestructuras, USA: ASM Handbook Coommittee, 2004.

31