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Aguilar Kevin, Espinoza Kevin Fecha de realización: (28/10/19) Fecha de entrega: (04/11/19) Informe 2

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE SELECCIÓN DE MATERIALES

1.

TEMA: TRATAMIENTO TÉRMICO DE BRONCE AL ALUMINIO

2.

OBJETIVOS: 

Conocer cómo afecta un tratamiento térmico a un elemento fabricado de bronce al aluminio.



Comparar los valores de dureza obtenidos durante la práctica de dos elementos que cada uno expuesto a un enfriamiento con agua y con aceite.



Comprender cómo afecta el medio de enfriamiento en la dureza del bronce al aluminio al realizar un temple.

3.

RESULTADOS OBTENIDOS ENFRIAMIENTO EN AGUA

ENFRIAMIENTO EN ACEITE

HRB

HRB

88

96

88

96

86

96

94

100

86

96 Tabla 1. Valores de dureza obtenidos durante la práctica.

4.

RESULTADOS CALCULADOS ENFRIAMIENTO EN AGUA

ENFRIAMIENTO EN ACEITE

HRB

HRB

88,4

96,8 Tabla 2. Valores de dureza promedio.

5.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Según los valores de dureza obtenidos se observa que existe una diferencia, esto puede ser por el medio al cual fueron expuestos durante sus enfriamientos pertinentes generando de esta manera que las durezas obtenidas para el caso del aceite sean mayores que en el caso del agua.

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El medio de enfriamiento es un factor muy importante a tener en cuenta para los valores generados, ya que mediante enfriamiento el incremento se incrementa la dureza y tensiones internas generadas proporcionalmente, empleando agua la dureza incremente al igual que las tensiones internas en el material ya que es un medio lento comparado con el aceite, ya que su dureza es mayor que con el agua y las tensiones internas son menores, mediante el medio de enfriamiento adecuado se puede obtener velocidades de enfriamiento mucho más rápidas y por ende las propiedades a generarse son mejores, pero al igual existen varios puntos contrarios como es la generación de gases tóxicos y la flamabilidad del aceite para ello se tiene que poseer un cierto nivel de experiencia y habilidad.

6.

CONSULTAS

6.1. ¿A qué tratamientos térmicos se le puede someter al bronce al aluminio? 

Homogeneización



Recocido



Alivio de tensiones



Tratamiento de disolución



Envejecimiento



Temple



Revenido (VIVAR, 2010)

6.2. ¿Qué medios de enfriamiento son recomendados para templar bronce al aluminio? ¿Qué cualidades hacen que estos medios sean recomendados? ¿Qué velocidad de enfriamiento poseen estos medios? El temple de bronces al aluminio se los realiza en aleaciones que contengan de 9 a 11.5% de aluminio. Los bronces al aluminio son templados por encima de la temperatura de transformación normal, de 565 a 675 °C. El tiempo de templado normalmente es de dos horas. Los bronces al aluminio de dos fases, α y β, contienen de 9 a 11.5% de aluminio, se enfrían usando agua, enfriamiento por pulverización o ventiladores.

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Fig 1. Diagrama de fases de la aleación Cu-Al (Reardon, 2011)

Fig 1. Microestructura en condiciones normales

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Fig 2. Microestructura después del temple. 6.3. ¿En qué afecta el medio y tiempo de enfriamiento en la realización del temple al bronce al aluminio? Los medios de enfriamiento como el agua, el enfriamiento por pulverización o el enfriamiento con ventiladores se usan para obtener velocidades de enfriamiento altas, logrando la formación de martensita β’ en la microestructura. ya que un enfriamiento lento, en los rangos de 565 a 275 °C, puede causar la formación de fase α-β eutectoide fragilizada. 6.4. ¿Qué es un bronce al aluminio? Son un tipo de bronce en los que el aluminio es el principal metal de aleación. La variedad de bronces al aluminio de diferentes composiciones que han encontrado uso en la industria son los que contienen entre 5% a 11% en peso de aluminio. (WIKIPEDIA, 2019) 6.5. ¿Cuál es la composición química y propiedades mecánicas del bronce al aluminio AB2 (bronce al aluminio naval)? 

Composición química Análisis típico %

Cu

Fe

Al

Ni

Mn

Bronce al aluminio

76-83%

4-5.5%

8.5-10.5%

4-6%

3%

AB2 Tabla 3. Composición del bronce al aluminio AB2

(ivanbohman, s.f.)

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

Propiedades mecánicas 

Buena resistencia a ambientes corrosivos



Resistencia a la tracción (24.6 kg/mm2)



Elongación (15%)



Dureza típica (159HB)



Conductividad térmica (20.8BTU/Ft * °F)



Coeficiente de expansión térmica (9*10^-5 °C^-1)



Conductividad eléctrica (7 %)



Temperatura máxima de operación (300 °C)



Presión máxima de operación (7520-10155 PSI) (METALURGICAVULCANO, s.f.)

7.

CONCLUSIONES 

Aguilar Kevin 

Mediante un tratamiento térmico se generó la modificación de la microestructura del elemento, con ello produce que sus propiedades mecánicas, físicas y químicas sean cambiadas, un ejemplo de ello se observó en la dureza ya que el elemento fue expuesto a un tratamiento térmico de temple y enfriado en aceite.



Los valores de durezas obtenidos durante la práctica tienen una diferencia de valor de 8,4 esto se generó por el tipo de tratamiento térmico empleado, las variables que se controlaron, el método de enfriamiento, etc. A pesar de que la diferencia no es muy grande se demuestra que la efectividad generada por el enfriamiento en aceite es mejor que en agua, ya que la dureza generada es mayor y también la generación de esfuerzos internos es menor.



Los medios de enfriamiento son una manera de controlar las modificaciones deseadas en un elemento, mediante el uso de un medio adecuado y correctamente utilizado, las propiedades mecánicas pueden ser modificadas favorablemente obteniendo un incremento en dureza, resistencia mecánica, etc.

Espinoza Kevin

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

Los bronces al aluminio complejos, aquellos que contienen entre 9 a 11.5% de aluminio, responden de manera similar al acero al momento de realizar un tratamiento térmico. Estos forman una solución secundaria β al ser calentados por encima de los 565 °C, y forman una solución sólida de fases α y γ2 al ser enfriada por debajo de esta temperatura.



El valor de dureza que presento la probeta templada en aceite obtuvo una dureza mayor a la probeta en la cual se realizó el temple con agua. Esto puede deberse a que al usar aceite como medio de enfriamiento la velocidad de enfriamiento fue muy baja, y en este tipo de aleaciones eso puede llevar a la formación de α-β eutectoide, una fase con mayor dureza pero fragilizada.



Al realizar un enfriamiento en cualquiera de los medios como agua, enfriamiento por pulverización o ventiladores, con temperaturas entre 565 a 675 °C se obtiene una estructura compuesta de martensita en los bronces al aluminio complejos. En cambio si se realiza un temple a temperaturas más bajas se no se logrará la formación de martensita.

8.

RECOMENDACIONES 

Aguilar Kevin 

Emplear probetas de bronce al aluminio que sean expuestas a diferentes

tratamientos

térmicos

respectivamente,

con

ello

podemos saber cuál es su comportamiento después de sufrir sus modificaciones. 

Utilizar probetas que sean expuestas a otro medio de enfriamiento, con ello se puede conocer un nuevo medio y comparar los resultados generados al momento de realizar las pruebas pertinentes.



Espinoza Kevin 

Emplear los medios de enfriamiento que son recomendados para las aleaciones Cu-Al, para evitar la fragilización de estos durante el temple.

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

Utilizar la escala de dureza Brinell al momento de realizar las mediciones de dureza de las probetas templadas de Cu-Al, ya que esta es la escala en que se miden normalmente.

9.

REFERENCIAS

ivanbohman. (n.d.). Retrieved from ivanbohman: https://www.ivanbohman.com.ec/wpcontent/uploads/2015/12/bronces.pdf METALURGICAVULCANO. (n.d.). Retrieved from METALURGICAVULCANO: http://www.metalurgicavulcano.com/uploads/va---958-1487717155.pdf VIVAR, C. (2010, DICIEMBRE 10). SLIDESHARE. Retrieved from SLIDESHARE: https://es.slideshare.net/paulsalascalderon18/fame-tratamientos-termicos-delcobre-y-sus-aleaciones WIKIPEDIA. (2019, SEPTIEMBRE 19). Retrieved from WIKIPEDIA: https://es.wikipedia.org/wiki/Bronce_de_aluminio

Davis, J. (2001). Copper and Copper Alloys. Estados Unidos: ASM International. Reardon, A. (2011). Metallurgy for the Non-Metallurgist. Estados Unidos: ASM International.