REPORTE P1

CIENCIA DE MATERIALES METÁLICOS

REPORTE DE PRÁCTICA No. 1 “ENSAYO DE TRACCIÓN Y ENSAYO METALOGRÁFICO”

UNIVERSIDAD CRISTÓBAL COLÓN INGENIERÍA INDUSTRIAL 7MO SEM. PROF: ING. MIGUEL ÁNGEL ARIAS SOLISALUMNO: JOSÉ ANTONIO AGUILAR VILLALVAZO

Abstract

En el presente reporte se presenta el análisis de 2 ensayos destructivos: Ensayo de Tracción y Ensayo Metalográfico.

Para la realización del ensayo de tracción se utilizaron 2 probetas: acero y bronce.

En el ensayo metalográfico se analizaron e identificaron probetas con ataque y sin ataque, aceros, comparación de granos y medición de granos.

CIENCIA DE MATERIALES METÁLICOS 7 de septiembre de 2010

I. Objetivo GeneralComplementar los conocimientos aprendidos en clase con respecto a estos

ensayos destructivos.II. Consideraciones Teóricas

ENSAYO DE TRACCIÓNEl ensayo de tracción mide la resistencia de un material a la aplicación gradual

de una fuerza tensora hasta su ruptura obteniéndose, con la aplicación de la fuerza F sobre la sección A, dicha resistencia en Kg / cms2 ( Rt = F / A Kg / cm2 ) además de los valores del límite de fluencia, el porcentaje de alargamiento y la resistencia a la ruptura. La prueba se efectúa en una Máquina Universal de Tracción que puede tener acoplado un extensómetro para medir la elongación de la probeta sometida a la prueba y un graficador para obtener la curva esfuerzo-deformación. La probeta empleada en la prueba es de características estándar generalmente bajo las especificaciones de las normas DIN o ASTM de sección cuadrada o redonda como las ilustradas en la figura siguiente.

Probeta (ASTM ó DIN) del tipo de sujeción de perno y del tipo de sujeción de rosca en los extremos.-

En las probetas se puede observar la variación de longitud alcanzada entes y después de efectuar la prueba ( Li y Lf ) utilizadas para determinar el % de alargamiento sufrido.

En la figura siguiente - GRÁFICA ESFUERZO-DEFORMACIÓN - se observa con claridad los principales aspectos de la prueba de tracción.-


LP Límite de proporcionalidad.- Es el esfuerzo por debajo del cual los alargamientos son proporcionales a los esfuerzos.

LE Límite elástico.- Máximo esfuerzo que puede soportar un material sin deformarse permanentemente.

LF Límite de fluencia.- o esfuerzo de cedencia, es el esfuerzo que produce en el material una deformación específica y permanente. Se conoce también con el nombre de resistencia de cedencia o simplemente fluencia; se puede resumir que la fluencia es la máxima resistencia útil de un material. En algunos materiales, el límite elástico se confunde con el límite de fluencia; la fluencia suele tener también en algunos materiales, principalmente en los más dúctiles, un punto inicial (LFi) o inferior y un punto final (LFs) o superior, en estos materiales, el campo elástico-plástico es amplio.

La resistencia a la tensión (RT) es la resistencia límite de un material que para el caso de materiales muy duros y frágiles es en ese punto donde se presenta la ruptura (RR) entre tanto, para materiales suaves o dúctiles continúa alargándose un poco más.

Ductilidad.- Se define la ductilidad de un material como la capacidad de deformación que le es posible soportar antes de la ruptura. Se valoriza por el porcentaje de alargamiento o por el porcentaje de reducción de área.

L f – L i A1 - A0

% A = --------------- x 100 % R.A. = ------------------- x 100 L i A0


Módulo de Young.- Llamado también módulo de elasticidad, es la indicación de la Rigidez de un material y se mide en unidades de esfuerzo aunque no es realmente un esfuerzo. Está comprendido dentro del límite de proporcionalidad, o sea en el campo elástico; se define al módulo de Young como la constante de proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación, o bien, en términos de Rigidez, es la resistencia elástica de un material a la deformación: E = esfuerzo (σ) / deformación (Δ L / L)

σ E =

Δ L / L

El módulo de Young es de gran utilidad en el diseño y cálculo de vigas y columnas. Algunos materiales son más rígidos que otros, por ejemplo: el acero tiene un Módulo de Young de E=30 x 106 Psi y el Aluminio tiene un módulo de E=10 x 106 o sea que el acero es tres veces más rígido que el aluminio.

ENSAYO METALOGRÁFICOEstos ensayos se utilizan para determinar la constitución de los metales y

aleaciones estructuralmente con la ayuda de un microscopio de características específicas y complementadas con una cámara fotográfica y/o un sistema de cómputo apropiado para mejor observación y registro definitivo del ensayo.

Los ensayos estructurales son auxiliares también en la detección de fallas y defectos ocurridos en las piezas así como también predecir bajo ciertos parámetros, el comportamiento esperado en la vida útil de las mismas y la certificación de su calidad.

Las probetas empleadas en los ensayos metalográficos deben obtenerse y prepararse con sumo cuidado sobre todo en lo relacionado con el aumento de temperatura, pues de ello depende una correcta observación; los pasos a seguir en un ensayo metalográfico son los siguientes:

Desbaste o esmerilado burdo. Pulido intermedio. Pulido fino. Ataque con reactivo. Observación microscópica. Impresión de microfotografía. Interpretación de resultados.

El corte de la muestra o probeta del material a ensayar deberá efectuarse cuidando en todo momento la elevación de la temperatura que pudiera distorsionar la estructura y con ello propiciar una observación errónea.

El desbaste o esmerilado burdo se efectúa una vez seleccionada la cara de la probeta que va a ser preparada para la observación, utilizando una lima plana o


lija de banda o rotatoria en la forma más uniforme posible y con los cuidados debidos en la temperatura.

El pulido intermedio se efectúa utilizando lija de esmeril o lijas sucesivas con abrasivos cada vez más finos generalmente de Carburo de Silicio impregnado con resina que actúa como lubricante y que a su vez evita el calentamiento.

El pulido fino se consigue en una rueda giratoria rectificada y cubierta con un paño húmedo cargado con partículas abrasivas tales como óxido de Aluminio, pasta de diamante, óxido de Cromo, etc. obteniéndose finalmente una superficie perfectamente pulida y brillante con el acabado del llamado "Tipo Espejo".

El Ataque con Reactivo de la cara o superficie de la probeta que ha sido pulida a espejo se efectúa con reactivos químicos que sombrean selectivamente la zona de límite de los granos y otras regiones de la estructura granular para hacer posible la observación e interpretación microscópica.

En el cuadro siguiente se pueden observar los principales reactivos usados en el ataque de probetas metálicas, su composición y sus aplicaciones específicas

III. DESARROLLO Esta práctica fue dividida en 2:

Ensayo de Tracción Ensayo Metalográfico

Ensayo de Tracción

Para este ensayo se utilizo una maquina universal de ensayo de tracción para realizar las pruebas.

Las probetas ensayadas fueron 2: Bronce y Acero. Primero se procedió a obtener las dimensiones iniciales de cada probeta con la ayuda de un calibrador, resaltando entre estas, la longitud inicial, el diámetro en la muesca y su área correspondiente en la muesca. Cabe aclarar que las dimensiones iniciales deben estar dentro de un parámetro estandarizado por las normas DIN y ASTM.

Después se procedió a colocar la respectiva probeta en el ensayador.


Entonces una vez colocada la probeta, con una manivela se hacía accionar la tracción en la probeta hasta romperla.

En este ensayador se podían observar también tres cosas, en primer lugar la fuerza máxima necesaria para romper la probeta, la longitud elongada y una gráfica en la cual se representaba la curva de deformación correspondiente a cada material. En esta se podía observar como al gráfica iba cambiando de forma debido al cambio de zona que se experimenta conforme la probeta

se va deformando hasta romperse; al final pudo observarse que las dos gráficas fueron distintas, es decir, la del acero aproximadamente dos veces más grande que la del bronce, lo cual nos indica que el acero tiene mejores propiedades al ser traccionado. Por último se procedió a tomar las dimensiones para obtener la Resistencia Total expresada en Kg /mm² y el % de alargamiento. Nota: Para ver los resultados véase la hoja de resultados anexa.

Ensayo Metalográfico

Este ensayo consistió en la exploración e identificación de distintos materiales y fases. Las probetas estudiadas fueron las siguientes:

a) Pulida a Espejob) Atacada con Reactivoc) Acero al Carbónd) Acero Aleadoe) Grano Ferríticof) Grano Martensíticog) Metal de Grano Grande (Medición de Grano)h) Metal de Grano Fino (Medición de Grano)

Por medio de un microscopio se procedió a analizar todas y cada una de las anteriores obteniendo distintas formas debido a las propiedades que poseían y el tratamiento y o preparación que habían recibido.

Primero se coloca la probeta en el microscopio, en el cual se puede apreciar las probetas desde distintas resoluciones y colores si así se desea. Después se observan las características de la probeta pulida a espejo y la atacada y se


procede a hacer un dibujo de lo observado, en donde no se distingue otra cosa más que una estructura semejante, siendo una más clara que a otra. Entonces se analizan las probetas de acero al carbón y aleado para observar sus estructuras, aquí se observan también similitudes, solo que en la probeta aleada se observa una estructura más compleja y colorida.

En la estructura del grano ferrítico se observan límites de grano y en la martensita se observa una estructura rasgada debido a que esta ha recibido un cambio en su estructura al ser traccionada.

Después procedemos a medir con un ocular con micrómetro los limites de grano de las ultimas 2 probetas correspondientes a grano grande y fino, donde se encontraron diferencias de más del 60 % entre ambos respectivamente.

IV. Aportación PersonalFue una práctica bastante interesante pues se logra ver físicamente lo adquirido

en clase y con precisión aceptable. Este tipo de prácticas las considero de gran relevancia pues temas tan especializados como los que se ven día a día es difícil imaginarlos, luego entonces, de esta manera podemos apreciar de una manera real el comportamiento de los materiales al ser tratados a diferentes condiciones.

Por mi parte disfrute por igual las dos fases, pues a pesar de que en visitas industriales las había visto, el hecho de hacerlas con nuestros compañeros de clase es mucho más enriquecedor y entretenido.

V. Áreas de MejoraSería interesante analizar una probeta de un material totalmente inservible,

como un acero se le excedió demasiado la temperatura al tratarlo térmicamente y también sería interesante destruir probetas de otro tipo de materiales como un acero más dúctil y así ver los diferentes comportamientos tanto físicamente como en la curva de deformación.

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