normalizado y recocido del acero (laboratorio Nº1)

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
FACULTAD DE INGENIERÍA
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Mecánica

Facultad de ingeniería
Escuela académico profesional de ingeniería mecánica
“LABORATORIO Nª1”
Normalizado y recocido

Curso:

Metalografía y Tratamientos Térmicos

Docente:

Ing. Jesús medina

Alumno:

Año de estudio:

Cuarto Año

TACNA – PERÚ

1


ÍNDICE

Objetivos…………………………………...……...3

Equipos y Materiales…..………………..………3

Resumen Teórico…………………….……...…..8

Procedimiento………………………….….........10

Resultados……………………….…….………....16

Conclusiones………………………….………....18

Bibliografía…………………………….………....18

2


1. REFERENCIA
Norma ASTM E-2
Norma ASTM E-3-81

2. OBJETIVOS



Adquirir destreza en la aplicación de las técnicas de preparación de muestras
metalográficas
Adquirir destreza del ataque químico a muestras metalográficas.

3. EQUIPOS Y MATERIALES
Equipos

EQUIPO DE CORTE
ARCO DE SIERRA

DEBASTADORA MANUAL
DE CINTAS

3


ESMERIL DE BANCO

PULIDORA DE DISCO

SECADORA DE CABELLO

4


Horno de mufla de
1000°C

MI CROSCOPIO
METALOGRAFICO
Hasta 10

PROVETAS

5


Materiales

Nital 3 y Nital 5

Alúmina 5 micras, 0.3 micras
y 0.05 micras

HOJA DE SIERRA Nª18

6


Lijas de agua N°. 240 ,
320,400y 600

Lija de Hierro N°80

Paño de billar ; 1 metro

7


4. RESUMEN TEORICO
4.1 Análisis Metalográfico
El examen metalográfico tiene por objetivo establecer el estado de un metal o
aleación de composición conocida. refiriéndonos con el termino estado a la
estructura microscópica y las heterogeneidades, tales como : micro porosidades ,
micro rechupes , inclusiones no metálicas que presentan los metales o aleaciones ,
al final de su proceso de fabricación . para poder efectuar este análisis es
necesario contar con una porción de trozo de metal o aleación, que generalmente se
le denomina probeta o muestra metalográfica y que es un trozo fiel representante
del lote o pieza que se quiere examinar . Para poner en evidencia, la estructura
microscópica verdadera. Las heterogeneidades, del metal o aleación se necesita
pasar la muestra metalográfica por una serie de etapas de lijado, pulido y ataque
químico, que en conjunto se conoce como el proceso de preparación de muestras
metalográficas.
El análisis metalográfico se aplica a una pieza o lote de piezas antes de ser usadas
para prevenir inconvenientes o fallas en su servicio o después de presentarse una
falla durante el trabajo para establecer las causas de falla.
4.2.-Preparacion de muestras metalográficas
Superficie cortada: toda operación de corte y lijado grueso, microscópicamente,
deja la muestra con dos zonas bien marcadas:
Zona deformada: microscópicamente nos presenta una estructura deformada
(distorsionada)
Zona sin deformación: que microscópicamente nos presenta la estructura
verdadera la muestra.
El propósito de la presentación de la muestra
metalográfica , justamente es eliminar completamente la
zona deformada y producir una superficie brillante (al
espejo) en la cual la verdadera microestructura puede
observarse en el examen microscópico. Para alcanzar este
propósito , es necesario seguir una secuencia lógica de
operaciones de lijado y pulido; de tal manera que en cada
paso se remplaza la superficie anterior por otra que esta
mas finalmente pulida.
Las estepas lógicas, generalmente utilizadas en la
preparación de muestras metalográficas son las sgtes.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Selección y corte
Desbaste grueso
Montaje
Desbaste fino
Pulido grueso
Pulido fino o final
Ataque químico
Observación microscópica

8


SELECCIÓN Y CORTE
La selección está dirigida a obtener una muestra, fiel representante de la pieza , es
decir que tenga las mismas discontinuidades físicas, los mismos constituyentes
físicas, en la misma concentración e igualmente distribuidos.
El corte de la muestra con sierra o con disco producirá:
 Distorsión debido al arrastre de la sierra; problema de los metales blandos.
 Cambios estructurales debido al calentamiento; dificultad presentada en las
aleaciones duras.
ATAQUE QUIMICO
Examinando, con el microscopio, una muestra pulida únicamente se distingue las
inclusiones no metálicas, micro fisuras , embebidas en una masa blanca y brillante ;
algunas veces , también se aprecia un ligero pulido en relieve, que proviene de las es
igual dureza de los constituyentes. Las inclusiones no metálicas son elementos
extraños a la matriz metálica, siendo muy perjudicial su presencia, ya que reducen sus
propiedades y características.
El ataque químico de las muestras metalográficas tienes dos propósitos:
1. Eliminar la capa de metal distorsionado que deja el desbaste y pulido. Es
precisamente esta capa, la que afecta el aspecto metalográfico de la probeta
atacada En general, son necesario tres ciclos de ataque y repulido alternados
para eliminar la capa de metal distorsionado pero en ciertos casos para los
metales y aleaciones blandas se requieren más ciclos de ataque y repulido
alternados
2. Poner visible la forma, el tamaño y el claro oscuro o coloración de cada uno
de los micro constituyentes metalográficos (granos, fases, límites de grano,
precipitados, etc.). El proceso debe ser tal que queden claramente
diferenciales las partes de la microestructura y esto se logra mediante el uso
de un reactivo apropiado , para cada metal o aleación con el cual se somete ,
a la superficie pulida a una acción química diferencial .
En Gral. El grado de ataque para una muestra metalográfica depende de la
composición, temperatura del reactivo y del tiempo de ataque, lo cual se determina por
experimentación.
GRADO DE ATAQUE=f (composición, T, t)
La selección del reactivo de ataque está determinado por el metal o aleación, la
estructura microscópica que s e quiere ver. Los reactivos de ataque para los aceros y
fundiciones son las soluciones alcohólicas de ácido nítrico y perico , denominados
NITALy PICRAL respectivamente , y entre ellos son preferidos el NITRAL 3 ( 3
partes de ácido nítrico y 97 de alcohol etílico) y el PRiCAL 4 ( 4 partes de ácido
pierico y 96 partes de alcohol.

9


5.- PROCEDIMIENTO
ETAPA 1: SELECCIÓN Y CORTE
1. En una varilla de acero al carbono (varilla corrugada de acero para
construcción) marcar una muestra de manera
DIAMETRO=2(ALTURA)

2. Sujetar la pieza firmemente en el tornillo de mesa, de modo que la sección a
cortar sea transversal.
3. Comenzar el corte acercando, al arco de sierra, sobre la pieza con una leve
inclinación hacia el operario.
4. Si fuera posible verter líquido refrigerante (agua común), en forma continua,
sobre la pieza y la hoja de sierra, a fin de evitar el sobre calentamiento de la
muestra.

10


5. Terminado el corte, se retira la probeta del tornillo y se anota el aspecto que
presenta la superficie a preparar.

ETAPA 2: DESBASTE GRUESO
PRECAUCION: al efectuar el desbaste en el esmeril de banco, como medio de
seguridad, antes del encendido del equipo durante el trabajo, el operario deberá
colocarse al costado del equipo.
1. Poner en funcionamiento el equipo.
2. Presionar, ligeramente la muestra sobre la piedra de esmeril, a fin de evitar
calentamiento excesivo.
3. Procurar que la cara a desbastar se apoye completamente sobre la piedra de
esmeril.

11


4. Apenas se sienta un leve calentamiento de la probeta refrigerarla con agua
común.
5. La probeta quedara desbastada cuando la superficie presente una sola cara
uniforme.
6. Después de terminar el desbaste, eliminar los ángulos o bordes cortantes de la
probeta, redondeándolo, para evitar que en etapas posteriores rompan las lijas
o el paño.
7. Observar con el microscopio la superficie obtenida y dibujar su aspecto en la
hoja de control.

ETAPA 3 MONTAJE



La muestra deberá estar limpia, libre de escamas y esquinas agudas.
Limpiar el molde de plástico, para el montaje en frio, y recubrirlo interiormente
con solución de despegue o cera de piso.
 Colocar la muestra en el centro y con la cara desbastada sobre el fondo del
molde.
 En un vaso graduado verter, la cantidad necesaria (20ml) de resina y su
respectivo activador, como también catalizador (endurecedor) en la proporción
siguiente:
 20ml resina poliéster
 2 gotas activador (Naflanato de cobalto)
 4 gotas endurecedor (Peróxido)




Luego agitar con una varita de madera hasta que se produzca una total
capacidad, enseguida verter la mezcla en el respectivo molde y dejarlo hasta
que se endurezca completamente (24 horas aprox.).
En la hoja de control anotar las condiciones y proporciones usadas en el
montaje.

12


ETAPA 4 DESBASTE FINO













En el equipo desbaste fino:
Colocar las tiras abrasivas, resistentes al agua, en orden decreciente de finura
de grano: 240, 320, 400 y 600
Abrir la perilla que proporciona agua y regular el caudal.
Se coloca la muestra, con la cara a preparar sobre la lija, sujetándola
lateralmente con dos dedos y presionando de arriba con un tercer dedo; se
empieza el lijado en la lija 240, dándole un movimiento de vaivén en una sola
dirección hasta obtener una cara plana y finas rayas paralelas.

Luego se lava la superficie, después de haber terminado con la lija 240, con un
chorro de agua enjuagarlo con alcohol, secarla y observarla con el microscopio
a 100x; anotar la apreciación en la hoja de control.
En seguida se pasa al siguiente papel abrasivo, más fino; girando la muestra a
90° y luego volviendo a repetir el movimiento de desbaste por un tiempo igual
al doble de la lija anterior (1 minuto); hasta formar un sistema de rayas
paralelas más finas y perpendiculares a la anterior. Luego lavar, secar y
observar la muestra con el microscopio.
Repetir el mismo ciclo de operaciones, cada vez que se pase el papel siguiente,
hasta completar la secuencia 240, 320, 400 y 600; teniendo en cuenta las
siguientes indicaciones:
 En todo momento refrigerar con agua
 Lavar la probeta y las manos al pasar de una lija a otra.
 En cada lija desbastar el doble del tiempo de la lija anterior.
 Al pasar de una lija a otra girar la muestra 90°
Anotar las observaciones en la respectiva hoja de control.

13


Etapa 5.- pulido grueso y fino.
Preparación del abrasivo
En el pulido mecánico con alúmina, la preparación del medio abrasivo para el pulido
grueso y fino, se realiza de la siguiente manera; solo se diferencian en el tamaño de las
partículas del abrasivo siendo de 1 a 5 micras para el pulido grueso y 0.3 a 0.05 micras
para el pulido fino. La preparación se realiza de la siguiente manera:
a) Cuando la alúmina esta en forma de pasta
50 ml alúmina
1 lt agua destilada
Mezclado severo
b) Cuando la alúmina esta en forma de polvo
30 gr alúmina
1 lt agua destilada
Agitación severa

Procedimiento
1) Cubrir el disco de la pulidora con un paño adecuado: de pelo corto para el
pulido grueso (ejemplo: seda o lona) y pelo grueso para pulido fino (ejemplo:
paño de brillar o gamuza).
2) Luego depositar un poco de alúmina preparada, en el centro del paño y
esperar que sedimente unos 30 segundos:
Pulido grueso : alúmina de 1 a 5 micras
Pulido fino : alúmina de 0.3 a 0.05 micras
3) Prender el equipo de pulido y subir la velocidad hasta:
400 RPM para aceros y fundiciones
300 RPM para no ferrosos (Cu, Al, etc.)

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4) Presionarla probeta sobre el paño (suavemente para metales blandos y más o
menos fuertes para metales duros). Al principio se mueve radialmente del
centro a la periferia y viceversa, al final del pulido se hace girar la probeta
lentamente alrededor de su eje normal al disco. si la cantidad de polvo
abrasivo sobre el paño es suficiente pero el paño se secó , se humedece con
agua destilada, este pulido grueso dura 1 a 5 min., en promedio se puede
pulir durante 3 min.
5) Al terminar, el pulido, se lava bien la probeta y las manos con agua corriente,
se limpia con un trozo de algodón para quitar el abrasivo adherido y se
humedece con alcohol etílico, luego secar con un secador de cabello.
El pulido finaliza cuando se observa, con el microscopio, la total eliminación
de rayas en la superficie pulida. No se puede tocar la probeta pulida sin atacar
o atacada con objetos extraños ni con los dedos.

ETAPA 6.- ATAQUE QUIMICO
1) Desengrasar con alcohol la cara de la muestra pulida y secada
2) Tomar la probeta con una pinza y sumergir en el reactivo, (NITAL 3),
durante un segundo (1 ser.) extráela, lávala con alcohol, secarla y observar
a distintos aumentos.
3) Repulir y repetir los pasos anteriores, manteniendo la probeta sumergida 2,
5 ,10 ser. registrando el campo observado.

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6. RESULTADOS.

GRUPO Nª1

GRUPO Nª6

GRUPO Nª9

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DATOS OBTENIDOS EN LA PRÁCTICA DE DURESA DESPUES DEL
RECOCIDO

Tiempo (H)

Dureza después del recocido
(HRB)
95,94
93,6
88,62
90,1
88,3
88,06
85,7
85,96
86,96

1
2
3
3,5
4
4,5
6,5
7
7,5

98

Dureza despues del recocido (HRB)

96
94
92
Dureza despues del
recocido (HRB)

90

Linear (Dureza despues
del recocido (HRB))

88
86
84
0

2

4
Tiempo (T)

6

8

y = -1.3638x + 95.159
R² = 0.7961

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7. CONCLUSIONES












El acero nacional utilizado cumple con las especificaciones ASTM y la
Norma Nacional en composición química y las propiedades mecánicas.
La temperatura óptima de temple para este acero es de 850ºC a la cual
se obtienen las mejores propiedades mecánicas, dureza y resistencia a
la tracción.
El tamaño de grano ideal para este acero se encuentra entre 7 y 8 según
la
ASTM
E-112.
La temperatura de revenido a utilizar depender de que en cada caso de
las solicitudes mecánicas a las cuales se verán sometidas las piezas
fabricadas con este acero.
Se debe tener en cuenta que las características mecánicas alcanzadas
no serán las mismas que las que se logren con grandes piezas en que el
efecto de masa influye sobre aquellas.
Es notable la disminución del límite elástico, la dureza y la resistencia a
la tracción con la temperatura de revenido mientras aumentan los
valores en el alargamiento, la estricción y la re silencia del acero tratado.
Conociendo la temperatura de ablandamiento de un acero podemos
conducirlo a su dureza mínima y facilitar de este modo su manejo en la
mecanización.
La principal conclusión del presente trabajo es demostrar la factibilidad
de que modestos laboratorios de fábrica puedan realizar los ensayos
para la caracterización tecnológica de un acero y su posterior utilización.

8. BIBLIOGRAFIA:
1) B. TELLO. Ampliación curso básico de metalografía del cobre y sus
aleaciones.
2) J BUDOX. Prácticas de metalografía. MARYMAR 1974
3) GREAVES. metalografía microscópica URMO 1974
4) BUEHER catalogo Gral. 1981
5) NILTON ZAVALETA. Metalografía de aceros y fundiciones. UN-Trujillo.

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