viernes, 26 de septiembre de 2008
lunes, 8 de septiembre de 2008
DIAGRAMA HIERRO CARBONO ( Fe-C)
La adición de elementos de aleación al hierro influye en las temperaturas a que se producen las transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos, el más importante es el carbono.
El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa unas condiciones metastables, se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.
En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritéctica. La ecuación de esta reacción puede escribirse en la forma.
La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.
La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico. y la reacción que en ella se desarrolla es:
La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento.
La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación de la reacción eutectoide que se desarrolla puede expresarse por:
En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.
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El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa unas condiciones metastables, se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.
En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritéctica. La ecuación de esta reacción puede escribirse en la forma.
La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.
La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico. y la reacción que en ella se desarrolla es:
La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento.
La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación de la reacción eutectoide que se desarrolla puede expresarse por:
En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.
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BIBLIOGRAFÍA
673.72 A95 1966
Titulo Introducción a la metalurgia fisica / Sydney H,Avner
Autor Avner,Sydney H
Pie de imprenta México : McGraw-Hill , 1966
GEN
Clasificación 669 H43
Titulo Metalurgía especial : el aluminio y sus aleaciones, el magnesio y sus aplicaciones / Jean Herenguel.
Autor Herenguel, Jean
Pie de imprenta Bilbao : URMO , 1976
Bibliografía
"Apuntes para el Laboratorio de Pruebas No Destructivas". UPIICSA-IPN, Academia de Laboratorio de Control de Calidad, México D.F., 2002
• Callister, W.D. (1997), Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Barcelona: Editorial Reverté, S.A.. 84-291-7253X.
• Smith, W.F. (1992), Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A.. 84-7615-940-4.
• Shackelford, J.F. (2005), Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, Pearson Alhambra. 84-205-4451-5.
Titulo Introducción a la metalurgia fisica / Sydney H,Avner
Autor Avner,Sydney H
Pie de imprenta México : McGraw-Hill , 1966
GEN
Clasificación 669 H43
Titulo Metalurgía especial : el aluminio y sus aleaciones, el magnesio y sus aplicaciones / Jean Herenguel.
Autor Herenguel, Jean
Pie de imprenta Bilbao : URMO , 1976
Bibliografía
"Apuntes para el Laboratorio de Pruebas No Destructivas". UPIICSA-IPN, Academia de Laboratorio de Control de Calidad, México D.F., 2002
• Callister, W.D. (1997), Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Barcelona: Editorial Reverté, S.A.. 84-291-7253X.
• Smith, W.F. (1992), Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A.. 84-7615-940-4.
• Shackelford, J.F. (2005), Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, Pearson Alhambra. 84-205-4451-5.
CIENCIA, MATERIALES, CLASIFICACION GENERAL Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Ciencia de materiales
De Wikipedia, la enciclopedia libre
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Refleja las diferentes disciplinas de esta ciencia. Estructura, Proceso, Funcionamiento y Propiedades
La ciencia de materiales implica investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de materiales se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Conviene matizar esta diferencia, puesto que a menudo se presta a confusión.
La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en obras, máquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.
Incluye elementos de la química y física, así como las ingenierías química, mecánica, civil y eléctrica. Con la atención puesta de los medios en la nanociencia y la nanotecnología en los últimos años, la ciencia de los materiales ha sido impulsada en muchas universidades.
A pesar de los espectaculares progresos en el conocimiento y en el desarrollo de los materiales en los últimos años, el permanente desafío tecnológico requiere materiales cada vez más sofisticados y especializados.
Tabla de contenidos
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• 1 Historia
• 2 Clasificación
• 3 Aplicaciones y relación con la industria
• 4 Ámbitos
• 5 Véase también
• 6 Fuentes
• 7 Enlaces externos
Historia [editar]
Históricamente, el desarrollo y la evolución de las sociedades han estado íntimamente vinculados a la capacidad de sus miembros para producir y conformar los materiales necesarios para satisfacer sus necesidades. En efecto, las primeras civilizaciones se conocen por el nombre del material que usaban (Edad de Piedra, Edad de Bronce).
El hombre primitivo sólo tuvo acceso a muy reducido número de materiales presentes en la naturaleza: piedras, maderas, arcilla, cuero, etc. Con el transcurso del tiempo, descubrió técnicas para producir materiales con nuevas propiedades superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones).
Hace relativamente poco tiempo que los científicos llegaron a comprender la relación entre elementos estructurales de los materiales y sus propiedades. Este conocimiento, adquirido en los últimos 200 años aproximadamente, los ha capacitado, en alto grado, para modificar o adaptar las características de los materiales. Quizá uno de los científicos más relevantes en este campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relación entre las propiedades de un material y su estructura.
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con características muy especiales para satisfacer las necesidades de nuestra moderna y compleja sociedad, se trata de metales, plásticos, vidrios y fibras. Una de las grandes revoluciones de esta ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases térmicas de los metales y, en especial, del acero. Actualmente los adelantos electrónicos más sofisticados se basan en componentes denominados materiales semiconductores.
Clasificación [editar]
Ejemplo de la estructura de un polímero, el polietileno
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en función de sus propiedades y su estructura atómica. Son los siguientes:
• Metales
• Cerámicos
• Polímeros
• Materiales compuestos
• Semiconductores
Algunos libros hacen una clasificación más exhaustiva, aunque con estas categorías cualquier elemento puede ser clasificado.
Aplicaciones y relación con la industria [editar]
Una de las técnicas relacionada con esta ciencia es el moldeo de lingotes.
Los avances radicales en los materiales pueden conducir a la creación de nuevos productos o nuevas industrias, pero las industrias actuales también necesitan científicos de materiales para incrementar las mejoras y localizar las posibles averías de los materiales que están en uso. Las aplicaciones industriales de la ciencia de materiales incluyen la elección del material, su coste-beneficio para obtener dicho material, las técnicas de procesado y las técnicas de análisis.
Además de la caracterización del material, el científico o ingeniero de materiales (aunque haya una diferencia, muchas veces el ingeniero es científico y viceversa) también debe tratar la extracción y su posterior conversión en materiales útiles. El moldeo de lingotes, técnicas de fundido, extracción en alto horno, extracción electrolítica, etc., son parte del conocimiento requerido en un ingeniero metalúrgico.
Dejando aparte los metales, polímeros y cerámicas son también muy importantes en la ciencia de materiales. Los polímeros son un material primario usado para conformar o fabricar plásticos. Los plásticos son el producto final después de que varios polímeros y aditivos hayan sido procesados y conformados en su forma final. El PVC, polietileno, etc., son ejemplos de plásticos.
En lo que respecta a los cerámicos, se puede citar la arcilla, así como su modelado, secado y cocido para obtener un material refractario.
Ámbitos [editar]
La estructura cristalina es una parte esencial en esta ciencia. Esta por ejemplo es del sistema ortorrómbico
La ciencia de materiales abarca muchísimos temas, desde la estructura atómica, propiedades de los diferentes materiales, procesos y tratamientos.
Este sería un resumen a gran escala:
• Estructura atómica y enlaces interatómicos
• Estructura de sólidos cristalinos
• Imperfecciones en estructuras cristalinas
• Procesos de difusión atómica
• Propiedades de los materiales
• Dislocaciones y mecanismos de endurecimiento
• Rotura
• Diagramas de fases
• Transformaciones de fases
• Tratamientos térmicos
• Aleaciones
Véase también [editar]
• Mecánica de sólidos deformables
• Caracterización de materiales
Fuentes [editar]
• Callister, W.D. (1997), Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Barcelona: Editorial Reverté, S.A.. 84-291-7253X.
• Smith, W.F. (1992), Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A.. 84-7615-940-4.
• Shackelford, J.F. (2005), Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, Pearson Alhambra. 84-205-4451-5.
Enlaces externos [editar]
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Refleja las diferentes disciplinas de esta ciencia. Estructura, Proceso, Funcionamiento y Propiedades
La ciencia de materiales implica investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de materiales se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Conviene matizar esta diferencia, puesto que a menudo se presta a confusión.
La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en obras, máquinas y herramientas diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.
Incluye elementos de la química y física, así como las ingenierías química, mecánica, civil y eléctrica. Con la atención puesta de los medios en la nanociencia y la nanotecnología en los últimos años, la ciencia de los materiales ha sido impulsada en muchas universidades.
A pesar de los espectaculares progresos en el conocimiento y en el desarrollo de los materiales en los últimos años, el permanente desafío tecnológico requiere materiales cada vez más sofisticados y especializados.
Tabla de contenidos
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• 1 Historia
• 2 Clasificación
• 3 Aplicaciones y relación con la industria
• 4 Ámbitos
• 5 Véase también
• 6 Fuentes
• 7 Enlaces externos
Historia [editar]
Históricamente, el desarrollo y la evolución de las sociedades han estado íntimamente vinculados a la capacidad de sus miembros para producir y conformar los materiales necesarios para satisfacer sus necesidades. En efecto, las primeras civilizaciones se conocen por el nombre del material que usaban (Edad de Piedra, Edad de Bronce).
El hombre primitivo sólo tuvo acceso a muy reducido número de materiales presentes en la naturaleza: piedras, maderas, arcilla, cuero, etc. Con el transcurso del tiempo, descubrió técnicas para producir materiales con nuevas propiedades superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones).
Hace relativamente poco tiempo que los científicos llegaron a comprender la relación entre elementos estructurales de los materiales y sus propiedades. Este conocimiento, adquirido en los últimos 200 años aproximadamente, los ha capacitado, en alto grado, para modificar o adaptar las características de los materiales. Quizá uno de los científicos más relevantes en este campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relación entre las propiedades de un material y su estructura.
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con características muy especiales para satisfacer las necesidades de nuestra moderna y compleja sociedad, se trata de metales, plásticos, vidrios y fibras. Una de las grandes revoluciones de esta ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases térmicas de los metales y, en especial, del acero. Actualmente los adelantos electrónicos más sofisticados se basan en componentes denominados materiales semiconductores.
Clasificación [editar]
Ejemplo de la estructura de un polímero, el polietileno
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en función de sus propiedades y su estructura atómica. Son los siguientes:
• Metales
• Cerámicos
• Polímeros
• Materiales compuestos
• Semiconductores
Algunos libros hacen una clasificación más exhaustiva, aunque con estas categorías cualquier elemento puede ser clasificado.
Aplicaciones y relación con la industria [editar]
Una de las técnicas relacionada con esta ciencia es el moldeo de lingotes.
Los avances radicales en los materiales pueden conducir a la creación de nuevos productos o nuevas industrias, pero las industrias actuales también necesitan científicos de materiales para incrementar las mejoras y localizar las posibles averías de los materiales que están en uso. Las aplicaciones industriales de la ciencia de materiales incluyen la elección del material, su coste-beneficio para obtener dicho material, las técnicas de procesado y las técnicas de análisis.
Además de la caracterización del material, el científico o ingeniero de materiales (aunque haya una diferencia, muchas veces el ingeniero es científico y viceversa) también debe tratar la extracción y su posterior conversión en materiales útiles. El moldeo de lingotes, técnicas de fundido, extracción en alto horno, extracción electrolítica, etc., son parte del conocimiento requerido en un ingeniero metalúrgico.
Dejando aparte los metales, polímeros y cerámicas son también muy importantes en la ciencia de materiales. Los polímeros son un material primario usado para conformar o fabricar plásticos. Los plásticos son el producto final después de que varios polímeros y aditivos hayan sido procesados y conformados en su forma final. El PVC, polietileno, etc., son ejemplos de plásticos.
En lo que respecta a los cerámicos, se puede citar la arcilla, así como su modelado, secado y cocido para obtener un material refractario.
Ámbitos [editar]
La estructura cristalina es una parte esencial en esta ciencia. Esta por ejemplo es del sistema ortorrómbico
La ciencia de materiales abarca muchísimos temas, desde la estructura atómica, propiedades de los diferentes materiales, procesos y tratamientos.
Este sería un resumen a gran escala:
• Estructura atómica y enlaces interatómicos
• Estructura de sólidos cristalinos
• Imperfecciones en estructuras cristalinas
• Procesos de difusión atómica
• Propiedades de los materiales
• Dislocaciones y mecanismos de endurecimiento
• Rotura
• Diagramas de fases
• Transformaciones de fases
• Tratamientos térmicos
• Aleaciones
Véase también [editar]
• Mecánica de sólidos deformables
• Caracterización de materiales
Fuentes [editar]
• Callister, W.D. (1997), Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Barcelona: Editorial Reverté, S.A.. 84-291-7253X.
• Smith, W.F. (1992), Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A.. 84-7615-940-4.
• Shackelford, J.F. (2005), Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, Pearson Alhambra. 84-205-4451-5.
Enlaces externos [editar]
TRATAMIENTOS TERMICOS
Tratamiento térmico
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Se conoce como tratamiento térmico el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono.
Tabla de contenidos
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• 1 Propiedades mecánicas
• 2 resumen extraido del libro Ciencia e Ingenieria de los Materiales de DONALD R. ASKELAN
• 3 GLOSARIO
o 3.1 Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico
o 3.2 Propiedades mecánicas del acero
• 4 Tratamientos térmicos del acero
• 5 Tratamientos termoquímicos del acero
• 6 Ejemplos de tratamientos
o 6.1 Endurecimiento del acero
o 6.2 Temple (con revenido)
o 6.3 Recocido
6.3.1 Recocido de Regeneración
6.3.2 Recocido de Globular
6.3.2.1 Ejemplo:
6.3.3 Recocido de Subcrítico
o 6.4 Cementado
o 6.5 Carburización por empaquetado
o 6.6 Carburización en baño líquido
o 6.7 Carburización con gas
o 6.8 Carburado, cianurado y nitrurado
• 7 Véase también
• 8 Enlaces externos
Propiedades mecánicas [editar]
Artículo principal: Propiedades mecánicas de los materiales
Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.
Entre estas características están:
• Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material.
• Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto).
• Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
• Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) o unidades ROCKWEL C (HRC), mediante el test del mismo nombre.
resumen extraido del libro Ciencia e Ingenieria de los Materiales de DONALD R. ASKELAN [editar]
En los materiales pueden ocurrir muchos tipos de transformaciones de estado solido y pueden controlarse con los tratamientos térmicos adecuados. Estos tratamientos térmicos están diseñados para proporcionar una distribución óptima de dos o más fases en la microestructura. El endurecimiento por dispersión resultante causado por las fases nos permite obtener una gran variedad de estructuras y propiedades en los materiales. En la mas común de estas transformaciones -excediendo el limite de solubilidad, endurecimiento por envejecimiento, control del eutectoide y la reacción martensítica- se pretende producir una microestructura final que contenga una distribución uniforme de muchas partículas finas y duras de precipitado en una matriz más blanda y dúctil. Haciendo esto, es posible obstaculizar de modo efectivo el movimiento de las dislocaciones, proporcionando así resistencia paro manteniendo aún una ductilidad y tenacidad convenientes. El control cuidadoso de las temperaturas en el tratamiento térmico, así como sus tiempos es esencial para obtener la microestructura apropiada. Los diagramas de fases sirven para seleccionar las temperaturas apropiadas, pero se necesitan datos experimentales para lograr finalmente la combinación óptima de tiempos, temperaturas y composiciones. Finalmente, puesto que se obtienen propiedades optimas a través del tratamiento térmico, debemos tener presente que la estructura y las propiedades pueden modificarse cuando el material se utiliza en altas temperaturas. El sobreenvejecimiento, el sobrerrevenido y la perdida de coherencia pueden ocurrir como una ampliación natural del fenómeno que rige estas transformaciones cuando el material es puesto en servicio.
GLOSARIO [editar]
• Ángulo diedro (dihedral angle) Ángulo que define la forma de una partícula de precipitado de una matriz. Esta determinado por las energías superficiales relativas. Se le llama también diedro, a secas.
• Austenita (austenite) Denominación de la estructura cristalina CCC del hierro.
• Bainita (bainite) Microconstituyente bifásico que contiene ferrita y cementita, se forma en aceros transformados isotérmicamente a relativamente bajas temperaturas.
• Cementita (cementite) Compuesto intermetálico duro y frágil, Fe₃C, que cuando se dispersa apropiadamente proporciona el endurecimiento en los aceros.
• Endurecimiento por envejecimiento (age hardening) Tratamiento térmico especial de endurecimiento por dispersión. Se forma un precipitado coherente a través de un tratamiento por solución, un templado y un envejecimiento. El precipitado proporciona un efecto de endurecimiento sustancial. También es conocido como endurecimiento por precipitación.
• Energía de deformación (strain energy) energía requerida para que un precipitado se ajuste en la matriz circundante durante la nucleación y el crecimiento del precipitado.
• Energía interfacial (interfacial energy) energía relacionada con el limite (interficie o interfaz) de dos fases.
• Envejecimiento artificial (artificial aging) Recalentamiento de una aleación tratada por solución y templada a una temperatura debajo de solvus para proporcionar la energía térmica requerida para que se forme un precipitado.
• Envejecimiento natural (natural aging) Formación de un precipitado coherente de una aleación endurecible por envejecimiento tratada por solución y templada a temperatura ambiente, proporcionando un endurecimiento optimo.
• Estructura Widmanstatten (Widmanstatten structure) Precipitación de una segunda fase a partir de la matriz cuando hay una relación cristalográfica fija entre el precipitado y las estructuras cristalinas de la matriz. A menudo se forman estructuras aciculares o en forma de placas en la estructura Widmanstatten.
• Ferrita (ferrite) Denominación de la estructura cristalina CC del hierro.
• Martensita (martensite) Fase metaestable formada en el acero y otros materiales a través de una transformación atérmica sin difusión.
• Perlita (pearlite) Microconstituyente laminar bifásico, que contiene ferrita y cementita, formado en los aceros que son enfriados de una manera normal o que son transformados isotérmicamente a temperaturas relativamente altas.
• Precipitado coherente (coherent precipítate) Precipitado cuya estructura cristalina y arreglo atómico tienen una relación continua con la matriz de la cual se formó. El precipitado coherente proporciona una excelente interrupción del arreglo atómico en la matriz y un excelente endurecimiento.
• Revenido (tempering) Tratamiento térmico de baja temperatura utilizado para reducir la dureza de la martensita, permitiendo a esta descomponerse en las fases de equilibrio.
• Solución sólida sobresaturada (supersaturated solid solution) Solución solida formada cuando un material se enfría rápidamente de una región de una sola fase a alta temperatura a una región de dos fases a baja temperatura, sin que la segunda fase se precipite. Debido a que la fase templada contiene mas elemento de aleación que el límite de solubilidad, se encuentra supersaturada en ese elemento.
• Transformación atérmica (athermal transformation) Cambio en el que a magnitud de la transformación depende solo de la temperatura y no del tiempo.
• Transformación isotérmica (isothermal transformation) Cuando la cantidad de transformación a una temperatura en particular depende del tiempo permitido para la transformación.
• Tratamiento por solución (solution treatment) Primer paso en el tratamiento térmico de endurecimiento por envejecimiento. La aleación se calienta por encima de la temperatura de solvus para disolver segunda fase y para producir una estructura homogénea de una sola fase.
• Zonas de Guinier-Preston (Guinier-Preston zones) Diminutas aglomeraciones de átomos que se precipitan de la matriz en las primeras etapas del proceso de endurecimiento por envejecimiento. Aunque las zonas GP son coherentes con la matriz, son muy pequeñas para proporcionar un endurecimiento óptimo.
Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico [editar]
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman los aceros sin variar la composición química de los mismos.
Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama polimorfismo y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente el poliformismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una única composición química, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La α-ferrita, la austenita y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento químico puro se denomina alotropía.
Propiedades mecánicas del acero [editar]
El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas especificas para su utilización en la industria metalmecánica.
Los otros principales elementos de composición son el cromo, tungsteno, manganeso, níquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fósforo. A estos elementos químicos que forman del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinación de ellas constituyentes.
Los elementos constituyentes, según su porcentaje, ofrecen características especificas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etcétera. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composición química de la aleación de los mismos, como del tipo de tratamiento térmico a los que se les somete.
Tratamientos térmicos del acero [editar]
El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.
Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro–hierro–carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.
Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:
• Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950ºC) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.
• Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.
• Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenitización (800-925ºC) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
• Normalizado: Tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.
Tratamientos termoquímicos del acero [editar]
En el caso de los tratamientos térmicos no sólo se producen cambios en la estructura del acero sino también en su composición química, añadiendo diferentes productos químicos durante el proceso del tratamiento. Estos tratamientos tienen un efecto sólo superficial en las piezas tratadas y consiguen aumentar la dureza superficial de los componentes, dejando el núcleo más blando y flexible. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento en atmósferas especiales.
• Cementación: Aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.
• Nitruración: Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400-525 ºC, dentro de una corriente de gas amoniaco, más nitrógeno.
• Sulfinización: Aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre se incorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 ºC) en un baño de sales.
• Cianuración: Endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 ºC.
Ejemplos de tratamientos [editar]
Endurecimiento del acero [editar]
El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frágil.
Temple (con revenido) [editar]
Despues que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura =) adecuada (ver tabla), para después enfriarla con rapidez en el mismo medio que se utilizó para endurecerla.
Tabla de temperaturas para revenido de acero endurecido
Color
Grados C
Tipos de aceros
Paja claro 220 Herramientas como brocas, machuelos
Paja mediano 240 Punzones dados y fresas
Paja obscuro 255 Cizallas y martillos
Morado 270 Árboles y cinceles para madera
Azul obscuro 300 Cuchillos y cinceles para acero
Azul claro 320 Destornilladores y resortes
Recocido [editar]
El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. (Enfriamiento en el horno).
Recocido de Regeneración [editar]
También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les plica para finar y ordenar su estructura
Ejemplo:
Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial.
Recocido de Globular [editar]
Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un procentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de recociodo está entre AC3 y AC1.
Ejemplo: [editar]
- El ablandamiento de aceros aleados para herramientas de más de 0.8% de C.
Recocido de Subcrítico [editar]
Se usa para aceros de forja o de laminación, para lo cual se usa una temperatura de recocido inferior a AC1, pero muy cercana. Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanización. Comúnmente es usadopara aceroa aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo, etcetera. Este procedimiento es mucho más rápido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento.
Cementado [editar]
Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el núcleo blando y dúctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el método de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crítica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres métodos de cementación más comunes son: empacado para carburación, baño líquido y gas.
Carburización por empaquetado [editar]
Este procedimiento consiste en meter al material de acero con bajo contenido carbónico en una caja cerrada con material carbonáceo y calentarlo hasta 900 a 927 °C durante 4 a 6 horas. En este tiempo el carbono que se encuentra en la caja penetra a la superficie de la pieza a endurecer. Cuanto más tiempo se deje a la pieza en la caja con carbono de mayor profundidad será la capa dura. Una vez caliente la pieza a endurecer a la temperatura adecuada se enfría rápidamente en agua o salmuera. Para evitar deformaciones y disminuir la tensión superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja para posteriormente sacarla y volverla a calentar entre 800 y 845 °C (rojo cereza) y proceder al enfriamiento por inmersión. La capa endurecida más utilizada tiene un espesor de 0,38 mm, sin embargo se pueden tener espesores de hasta 4 mm.
Carburización en baño líquido [editar]
El acero a cementar se sumerge en un baño de cianuro de sodio líquido. También se puede utilizar cianuro de potasio pero sus vapores son muy peligrosos. Se mantiene la temperatura a 845 °C durante 15 minutos a 1 hora, según la profundidad que se requiera. A esta temperatura el acero absorberá el carbono y el nitrógeno del cianuro. Después se debe enfriar con rapidez al acero en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran capas con espesores de 0,75 mm.
Carburización con gas [editar]
En este procedimiento se utilizan gases carburizantes para la cementación. La pieza de acero con bajo contenido carbónico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar como derivados de los hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al horno, el gas y la pieza entre 900 y 927 °C. después de un tiempo predeterminado se corta el gas carburizante y se deja enfriar el horno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 760 °C y se enfría con rapidez en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran piezas cuya capa dura tiene un espesor hasta de 6 mm, pero por lo regular no exceden de 0.7 mm.
Carburado, cianurado y nitrurado [editar]
Existen varios procedimientos de endurecimiento superficial con la utilización del nitrógeno y cianuro a los que por lo regular se les conoce como carbonitrurado o cianurado. En todos estos procesos con ayuda de las sales del cianuro y del amoniaco se logran superficies duras como en los métodos anteriores.
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Se conoce como tratamiento térmico el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono.
Tabla de contenidos
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• 1 Propiedades mecánicas
• 2 resumen extraido del libro Ciencia e Ingenieria de los Materiales de DONALD R. ASKELAN
• 3 GLOSARIO
o 3.1 Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico
o 3.2 Propiedades mecánicas del acero
• 4 Tratamientos térmicos del acero
• 5 Tratamientos termoquímicos del acero
• 6 Ejemplos de tratamientos
o 6.1 Endurecimiento del acero
o 6.2 Temple (con revenido)
o 6.3 Recocido
6.3.1 Recocido de Regeneración
6.3.2 Recocido de Globular
6.3.2.1 Ejemplo:
6.3.3 Recocido de Subcrítico
o 6.4 Cementado
o 6.5 Carburización por empaquetado
o 6.6 Carburización en baño líquido
o 6.7 Carburización con gas
o 6.8 Carburado, cianurado y nitrurado
• 7 Véase también
• 8 Enlaces externos
Propiedades mecánicas [editar]
Artículo principal: Propiedades mecánicas de los materiales
Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.
Entre estas características están:
• Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material.
• Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto).
• Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
• Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) o unidades ROCKWEL C (HRC), mediante el test del mismo nombre.
resumen extraido del libro Ciencia e Ingenieria de los Materiales de DONALD R. ASKELAN [editar]
En los materiales pueden ocurrir muchos tipos de transformaciones de estado solido y pueden controlarse con los tratamientos térmicos adecuados. Estos tratamientos térmicos están diseñados para proporcionar una distribución óptima de dos o más fases en la microestructura. El endurecimiento por dispersión resultante causado por las fases nos permite obtener una gran variedad de estructuras y propiedades en los materiales. En la mas común de estas transformaciones -excediendo el limite de solubilidad, endurecimiento por envejecimiento, control del eutectoide y la reacción martensítica- se pretende producir una microestructura final que contenga una distribución uniforme de muchas partículas finas y duras de precipitado en una matriz más blanda y dúctil. Haciendo esto, es posible obstaculizar de modo efectivo el movimiento de las dislocaciones, proporcionando así resistencia paro manteniendo aún una ductilidad y tenacidad convenientes. El control cuidadoso de las temperaturas en el tratamiento térmico, así como sus tiempos es esencial para obtener la microestructura apropiada. Los diagramas de fases sirven para seleccionar las temperaturas apropiadas, pero se necesitan datos experimentales para lograr finalmente la combinación óptima de tiempos, temperaturas y composiciones. Finalmente, puesto que se obtienen propiedades optimas a través del tratamiento térmico, debemos tener presente que la estructura y las propiedades pueden modificarse cuando el material se utiliza en altas temperaturas. El sobreenvejecimiento, el sobrerrevenido y la perdida de coherencia pueden ocurrir como una ampliación natural del fenómeno que rige estas transformaciones cuando el material es puesto en servicio.
GLOSARIO [editar]
• Ángulo diedro (dihedral angle) Ángulo que define la forma de una partícula de precipitado de una matriz. Esta determinado por las energías superficiales relativas. Se le llama también diedro, a secas.
• Austenita (austenite) Denominación de la estructura cristalina CCC del hierro.
• Bainita (bainite) Microconstituyente bifásico que contiene ferrita y cementita, se forma en aceros transformados isotérmicamente a relativamente bajas temperaturas.
• Cementita (cementite) Compuesto intermetálico duro y frágil, Fe₃C, que cuando se dispersa apropiadamente proporciona el endurecimiento en los aceros.
• Endurecimiento por envejecimiento (age hardening) Tratamiento térmico especial de endurecimiento por dispersión. Se forma un precipitado coherente a través de un tratamiento por solución, un templado y un envejecimiento. El precipitado proporciona un efecto de endurecimiento sustancial. También es conocido como endurecimiento por precipitación.
• Energía de deformación (strain energy) energía requerida para que un precipitado se ajuste en la matriz circundante durante la nucleación y el crecimiento del precipitado.
• Energía interfacial (interfacial energy) energía relacionada con el limite (interficie o interfaz) de dos fases.
• Envejecimiento artificial (artificial aging) Recalentamiento de una aleación tratada por solución y templada a una temperatura debajo de solvus para proporcionar la energía térmica requerida para que se forme un precipitado.
• Envejecimiento natural (natural aging) Formación de un precipitado coherente de una aleación endurecible por envejecimiento tratada por solución y templada a temperatura ambiente, proporcionando un endurecimiento optimo.
• Estructura Widmanstatten (Widmanstatten structure) Precipitación de una segunda fase a partir de la matriz cuando hay una relación cristalográfica fija entre el precipitado y las estructuras cristalinas de la matriz. A menudo se forman estructuras aciculares o en forma de placas en la estructura Widmanstatten.
• Ferrita (ferrite) Denominación de la estructura cristalina CC del hierro.
• Martensita (martensite) Fase metaestable formada en el acero y otros materiales a través de una transformación atérmica sin difusión.
• Perlita (pearlite) Microconstituyente laminar bifásico, que contiene ferrita y cementita, formado en los aceros que son enfriados de una manera normal o que son transformados isotérmicamente a temperaturas relativamente altas.
• Precipitado coherente (coherent precipítate) Precipitado cuya estructura cristalina y arreglo atómico tienen una relación continua con la matriz de la cual se formó. El precipitado coherente proporciona una excelente interrupción del arreglo atómico en la matriz y un excelente endurecimiento.
• Revenido (tempering) Tratamiento térmico de baja temperatura utilizado para reducir la dureza de la martensita, permitiendo a esta descomponerse en las fases de equilibrio.
• Solución sólida sobresaturada (supersaturated solid solution) Solución solida formada cuando un material se enfría rápidamente de una región de una sola fase a alta temperatura a una región de dos fases a baja temperatura, sin que la segunda fase se precipite. Debido a que la fase templada contiene mas elemento de aleación que el límite de solubilidad, se encuentra supersaturada en ese elemento.
• Transformación atérmica (athermal transformation) Cambio en el que a magnitud de la transformación depende solo de la temperatura y no del tiempo.
• Transformación isotérmica (isothermal transformation) Cuando la cantidad de transformación a una temperatura en particular depende del tiempo permitido para la transformación.
• Tratamiento por solución (solution treatment) Primer paso en el tratamiento térmico de endurecimiento por envejecimiento. La aleación se calienta por encima de la temperatura de solvus para disolver segunda fase y para producir una estructura homogénea de una sola fase.
• Zonas de Guinier-Preston (Guinier-Preston zones) Diminutas aglomeraciones de átomos que se precipitan de la matriz en las primeras etapas del proceso de endurecimiento por envejecimiento. Aunque las zonas GP son coherentes con la matriz, son muy pequeñas para proporcionar un endurecimiento óptimo.
Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico [editar]
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman los aceros sin variar la composición química de los mismos.
Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama polimorfismo y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente el poliformismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una única composición química, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La α-ferrita, la austenita y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento químico puro se denomina alotropía.
Propiedades mecánicas del acero [editar]
El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas especificas para su utilización en la industria metalmecánica.
Los otros principales elementos de composición son el cromo, tungsteno, manganeso, níquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fósforo. A estos elementos químicos que forman del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinación de ellas constituyentes.
Los elementos constituyentes, según su porcentaje, ofrecen características especificas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etcétera. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composición química de la aleación de los mismos, como del tipo de tratamiento térmico a los que se les somete.
Tratamientos térmicos del acero [editar]
El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.
Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro–hierro–carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.
Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:
• Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950ºC) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.
• Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.
• Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenitización (800-925ºC) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
• Normalizado: Tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.
Tratamientos termoquímicos del acero [editar]
En el caso de los tratamientos térmicos no sólo se producen cambios en la estructura del acero sino también en su composición química, añadiendo diferentes productos químicos durante el proceso del tratamiento. Estos tratamientos tienen un efecto sólo superficial en las piezas tratadas y consiguen aumentar la dureza superficial de los componentes, dejando el núcleo más blando y flexible. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento en atmósferas especiales.
• Cementación: Aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.
• Nitruración: Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400-525 ºC, dentro de una corriente de gas amoniaco, más nitrógeno.
• Sulfinización: Aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre se incorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 ºC) en un baño de sales.
• Cianuración: Endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 ºC.
Ejemplos de tratamientos [editar]
Endurecimiento del acero [editar]
El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frágil.
Temple (con revenido) [editar]
Despues que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura =) adecuada (ver tabla), para después enfriarla con rapidez en el mismo medio que se utilizó para endurecerla.
Tabla de temperaturas para revenido de acero endurecido
Color
Grados C
Tipos de aceros
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Recocido [editar]
El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. (Enfriamiento en el horno).
Recocido de Regeneración [editar]
También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les plica para finar y ordenar su estructura
Ejemplo:
Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial.
Recocido de Globular [editar]
Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un procentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de recociodo está entre AC3 y AC1.
Ejemplo: [editar]
- El ablandamiento de aceros aleados para herramientas de más de 0.8% de C.
Recocido de Subcrítico [editar]
Se usa para aceros de forja o de laminación, para lo cual se usa una temperatura de recocido inferior a AC1, pero muy cercana. Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanización. Comúnmente es usadopara aceroa aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo, etcetera. Este procedimiento es mucho más rápido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento.
Cementado [editar]
Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el núcleo blando y dúctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el método de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crítica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres métodos de cementación más comunes son: empacado para carburación, baño líquido y gas.
Carburización por empaquetado [editar]
Este procedimiento consiste en meter al material de acero con bajo contenido carbónico en una caja cerrada con material carbonáceo y calentarlo hasta 900 a 927 °C durante 4 a 6 horas. En este tiempo el carbono que se encuentra en la caja penetra a la superficie de la pieza a endurecer. Cuanto más tiempo se deje a la pieza en la caja con carbono de mayor profundidad será la capa dura. Una vez caliente la pieza a endurecer a la temperatura adecuada se enfría rápidamente en agua o salmuera. Para evitar deformaciones y disminuir la tensión superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja para posteriormente sacarla y volverla a calentar entre 800 y 845 °C (rojo cereza) y proceder al enfriamiento por inmersión. La capa endurecida más utilizada tiene un espesor de 0,38 mm, sin embargo se pueden tener espesores de hasta 4 mm.
Carburización en baño líquido [editar]
El acero a cementar se sumerge en un baño de cianuro de sodio líquido. También se puede utilizar cianuro de potasio pero sus vapores son muy peligrosos. Se mantiene la temperatura a 845 °C durante 15 minutos a 1 hora, según la profundidad que se requiera. A esta temperatura el acero absorberá el carbono y el nitrógeno del cianuro. Después se debe enfriar con rapidez al acero en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran capas con espesores de 0,75 mm.
Carburización con gas [editar]
En este procedimiento se utilizan gases carburizantes para la cementación. La pieza de acero con bajo contenido carbónico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar como derivados de los hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al horno, el gas y la pieza entre 900 y 927 °C. después de un tiempo predeterminado se corta el gas carburizante y se deja enfriar el horno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 760 °C y se enfría con rapidez en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran piezas cuya capa dura tiene un espesor hasta de 6 mm, pero por lo regular no exceden de 0.7 mm.
Carburado, cianurado y nitrurado [editar]
Existen varios procedimientos de endurecimiento superficial con la utilización del nitrógeno y cianuro a los que por lo regular se les conoce como carbonitrurado o cianurado. En todos estos procesos con ayuda de las sales del cianuro y del amoniaco se logran superficies duras como en los métodos anteriores.
LIQUIDOS PENETRANTES
Introducción a los Líquidos Penetrantes
Discontinuidades que detecta, defectos superficiales como: poros, grietas, rechupes, traslapes, costuras, laminaciones, etc.
Materiales: Sólidos metálicos y no metálicos
VENTAJAS
o Muy económico
o Inspección a simple vista
o No se destruye la pieza
o Se obtiene resultados inmediatos.
DESVENTAJAS
o Solo detecta fallas superficiales
o Difícil establecimiento de patrones
o La superficie a inspeccionar debe estar limpia y sin recubrimientos
o No se puede inspeccionar materiales demasiado porosos
PRINCIPIOS FÍSICOS
o Capilaridad: Es la acción que origina que un liquido ascienda o descienda a través de los llamados tubos capilares.
o Cohesión: Es la fuerza que mantiene a las moléculas de un cuerpo a distancias cercanas unas de las otras.
o Adherencia: Es la fuerza de atracción entre moléculas de sustancias diferentes.
o Viscosidad: Es la resistencia al deslizamiento de una capa de un fluido sobre otra capa.
o Tensión superficial: Es la fuerza no compensada que ejerce la superficie del liquido debido a la tensión no compensada de las moléculas subsuperficiales sobre la membrana superior.
Características de los líquidos penetrantes
El liquido penetrante tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u orificio en la superficie del material. El penetrante ideal debe reunir lo siguiente:
• Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas.
• Habilidad de permanecer en aberturas amplias.
• Habilidad de mantener color o la fluorescencia.
• Habilidad de extenderse en capas muy finas.
• Resistencia a la evaporación.
• De fácil remoción de la superficie.
• De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad.
• De fácil absorción de la discontinuidad.
• Atoxico.
• Inoloro.
• No corrosivo.
• Antiinflamable.
• Estable bajo condiciones de almacenamiento.
• Costo razonable.
Propiedad física Penetrante Revelador
Capilaridad Alta Baja
Tensión superficial Baja Alta
Adherencia Baja Alta
Cohesión Baja Alta
Viscosidad Baja Alta
Partículas Pequeñas Grandes
• Tensión superficial: Es una de las propiedades mas importantes. Se requiere una tensión superficial baja para obtener buenas propiedades de penetración y mojado
• Poder humectante: El penetrador debe ser capaz de mojar completamente la superficie del material y es una de las propiedades mas importantes. Esto se refiere al ángulo de contacto del líquido con la superficie, el cual debe ser lo mas bajo posible.
• Viscosidad: Esta propiedad no produce efecto alguno en la habilidad del liquido para penetrar, aunque afecta la velocidad de penetración. Los penetrantes de alta viscosidad penetran lentamente, en tanto que los de baja viscosidades escurren muy rápido y tiene la tendencia a no ser retenidos en los defectos de poca profundidad; por lo tanto se recomienda una viscosidad media.
• Volatilidad: Los líquidos penetrantes no deben ser volátiles. Si existe una evaporación excesiva se los productos del penetrante, se verá afectada la sensibilidad de todo el proceso, debido tanto al desequilibrio de la formula, como a la perdida del poder humectante.
• Gravedad especifica o densidad relativa: No juega un papel directo sobre el comportamiento de un penetrante dado; sin embargo, con densidades bajas se facilita el transporte de materiales extraños que tenderán a sedimentar en el fondo cuando se usan tanques abiertos. La mayoría de los líquidos penetrantes tienen densidades relativas que varían entre 0.86 y 1.06 a 16°C, por lo general la densidad es menor a 1.
• Punto de inflamación: Como medida de seguridad practica los líquidos penetrantes deberán poseer un punto de inflamación elevado con el fin de reducir los peligros de incendio. Generalmente el punto de inflamación es mayor de 95 °C y en recipientes abiertos no debe ser menor de 65 °C.
• Inactividad química: Los productos usados en la formulación de los líquidos penetrantes deben se inertes y no corrosivos con respecto a los materiales a ser ensayados y a los recipientes que los contienen.
• Capacidad de disolución: El penetrante debe tener una elevada capacidad para contener grandes concentraciones de pigmentos coloreados o fluorescentes usados y mantenerlos en solución.
Método de aplicación de los líquidos penetrantes en Pruebas No Destructivas
Se aplica el liquido penetrante a la superficie de la pieza a ser examinada, permitiendo que penetre en las aberturas del material, después de lo cual el exceso del liquido es removido. Se aplica entonces el revelador, el cual es humedecido o afectado por el penetrante atrapado en las discontinuidades de esta manera se incrementa la evidencia de las discontinuidades, tal que puedan ser vistas ya sea directamente o por medio de una lámpara o luz negra.
Tipo I = Penetrante fluorescente
Tipo II = Tintas permanentes o visibles
Proceso A = Penetrante lavable en agua
Proceso B = Penetrante postemulsificado
Proceso C = Penetrante removido con solvente
Revelador seco: Grano fino se aplica por espolvoreado, rociado o sumergido.
Revelador no acuoso: Es una suspensión absorbente, aplicado por rocío
Revelador húmedo: Es una suspensión absorbente de polvo en agua, se aplica por inmersión.
Portátil ( atomizador )
Estacionario ( inmersión )
Simple vista Spoteheck (portátil)
Luz negra Syglo (estacionario)
Portátil Estacionario
Liquido penetrante Rojo Verde (fluorescente)
Removedor Incoloro Incoloro
Revelador Blanco Blanco
PREPARACIÓN Y LIMPIEZA DE LA PIEZA:
Limpiar cuidadosamente la superficie a inspeccionar de pintura, aceite, grasa y otros contaminantes. Será necesario eliminar los restos de óxidos, pinturas, grasas, aceites, taladrinas, carbonilas, etc. Y esto se hace por métodos químicos, ya que los mecánicos, están prohibidos por la posibilidad que tiene su aplicación de tapar defectos existentes.
Se pueden usar todos aquellos procesos que dejen a la superficie limpia y seca; que no dañen al espécimen y que no empleen productos que sean incompatibles con los componentes.
Soluciones detergentes en caliente por inmersión, desengrase en fase de vapor o desengrase mediante disolvente, son los principales métodos para eliminar grasas y aceites. Los óxidos y las carbonillas térmicas se eliminaran con desoxidantes alcalinos o ácidos y a veces, principalmente en superficies rectificadas se hace un ataque ácido a fondo que abre las grietas durante la operación. Las pinturas se eliminan con productos cáusticos en caliente o basados en ellos.
APLICACIÓN DEL PENETRANTE.
Los penetrantes se aplican por inmersión, rociado con un cepillo o brocha, vertiendo el liquido sobre la pieza o cualquier otro método, vertiendo el liquido sobre la pieza o cualquier otro método que cubra la zona que se inspecciona.
Será necesario obtener una película fina uniforme en toda la superficie y se deberá esperar un tiempo llamado tiempo de penetración para que el liquido penetre en grietas. Este tiempo oscila entre los 5 y 15 minutos dependiendo del material y la clase de grietas.
ELIMINACIÓN DEL EXCESO DE PENETRANTE.
Se debe retirar la capa superficial del penetrante de forma que lo único que permanezca sea el que se hubiera alojado en las discontinuidades.
Se entiende por exceso de penetrante todo liquido que no se ha introducido en los defectos y que permanece sobrante sobre la superficie de la pieza a inspeccionar..
Esta etapa es critica y de su correcta realización dependerá el resultado final de la inspección, ya que es necesario eliminar y limpiar el exceso de penetrante de tal modo que no extraigamos el penetrante introducido en los defectos. Si no se ha eliminado perfectamente el liquido penetrante, en la inspección final aparecerán manchas de penetrante produciendo indicaciones falsas e incluso, el enmascaramiento de las grietas. Para saber si hemos eliminado bien el exceso de penetrante es necesario hacer una inspección visual. Es aconsejable quitar en primer lugar la mayor parte del penetrante con trapos o papel absorbente y después eliminar el resto utilizando trapos o papel ligeramente impregnados en disolvente.
APLICACIÓN DEL REVELADOR.
Aplicar el revelador y dejarlo actuar.
El revelado es la operación que hace visible al ojo humano la posición del defecto. El revelador es básicamente un producto en polvo de compuestos químicos blancos, inertes y con una granulometría tal que dispone de un gran poder de absorción. Una vez aplicado el revelador, hay que esperar un tiempo para que absorba el penetrante, este tiempo oscila entre 5 y 15 minutos.
Durante la preparación de las piezas para la inspección es necesario secarlas después de la aplicación del revelador húmedo o eliminar el remanente antes del uso del polvo revelador seco.
INSPECCIÓN FINAL DE LA PIEZA.
Una vez transcurrido el tiempo de revelado, se procede a la inspección de los posibles defectos de las piezas procesadas.
El tiempo de revelado depende del tipo de penetración, del revelador y del defecto, pero deberá permitirse tiempo suficiente para que se formen las indicaciones. La inspección se realiza antes de que el penetrante comience a exudar sobre el revelador hasta el punto de ocasionar la perdida de definición.
El proceso de inspección se compone de tres etapas.
A. Inspección.
B. Interpretación.
C. Evaluación.
Una regla práctica es que el tiempo de revelado nunca debe ser menor a siete minutos.
o Indicaciones relevantes. Son las causadas por discontinuidades que están generalmente presentes en el diseño.
o Indicaciones falsas. Son el resultado de alguna forma de contaminación con penetrantes, estas indicaciones no pueden referirse a ningún tipo de discontinuidad.
LIMPIEZA FINAL.
Se debe llevar a cabo en razón de los productos usados en el ensayo.
Tiempo de Penetración
Material Proceso Tipo de discontinuidad Tipo I Y II
Proceso A Tipo I Y II
Proceso B Tipo I Y II
Proceso C
Aluminio Fundición
Extrusión y forja
Soldadura
Todos
Todos Porosidades
Traslapes
Falta de fusión
Porosidades
Grietas
Grietas de fatiga 5 a 10 min
NR
30
30
30
NR 5 min
10
5
5
10
30 3 min
7
3
3
5
5
Magnesio Fundición
Extrusión y forja
Soldadura
Todos Porosidades
Traslapes
Falta de fusión
Porosidades
Grietas
Grietas de fatiga 15
NR
30
30
30
NR 5
10
10
10
10
30 3
7
5
5
5
7
Acero Fundición
Extrusión y forja
Soldadura
Todos
Todos Porosidades
Traslapes
Falta de fusión
Porosidades
Grietas
Grietas de fatiga 30
NR
60
60
30
NR 10
10
10
10
10
30 5
7
7
7
7
10
Latón y bronce Fundición
Extrusión y forja
Recubrimientos
Todos Porosidades
Traslapes
Falta de fusión
Porosidades
Grietas 10
NR
15
15
30 5
10
10
10
10 3
7
3
3
3
Plásticos Todos Grietas 5 a 30 5 5
Vidrio Todos Grietas 5 a 30 5 5
Herramienta con punta de carburo Falta de fusión
Porosidades
Grietas 30
30
30 5
5
20 3
3
5
Titanio y aleaciones a altas temperaturas Todos NR 20 a 30 15
Todos
metales Todos Esfuerzos o
Granulación
Interna NR 240 240
NR = no recomendable
Guía de Selección del proceso
PROBLEMA PROCESO
TIPO I Y II OBSERVACIONES
Alta producción de artículos pequeños A Pequeñas cantidades mojadas en canastas
Alta producción de artículos grandes B Grandes forjas, extrusiones, etc.
Alta sensibilidad para discontinuidades finas B Indicaciones mas claras y mas brillantes
Discontinuidades superficiales, rayones, etc. Deben detectarse B Puede controlarse la profundidad de emulsificación.
Artículos con rugosidad superficial A
Artículos con cuerdas y cuñeros. A El penetrante podría fijarse en las esquinas.
Artículos con rugosidad superficial media A – B La elección depende de los requerimientos de producción y sensibilidad.
Prueba por puntos. C
Se necesita equipo portátil. C
No se dispone de agua y electricidad
C
Artículos anodizados, agrietados después del anodizado C – B – A De preferencia el orden indicado
Repetir el proceso C Cinco a seis repeticiones podrían ser el limite.
Detección de fugas A – B
CARACTERÍSTICAS DEL PENETRANTE FLUORESENTE
TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS
LAVADO CON AGUA La fluorescencia asegura visibilidad
Fácilmente lavable con agua.
Grandes cantidades de especimenes pequeños.
Superficies rugosas.
Cuñeros y cuerdas.
Amplio rango de discontinuidades.
Rápido.
Proceso sencillo. Requiere luz negra y áreas obscuras.
No es seguro en la detección de rayones y fallas superficiales.
No es seguro volver a probar.
No es seguro en superficies anodizadas.
Ácidos y cromatos afectan la sensibilidad.
Fácilmente sobre lavado.
El penetrante esta expuesto a la contaminación del agua.
POST
EMULSIFICADO La fluorescencia asegura visibilidad.
Alta sensibilidad para discontinuidades muy finas.
Bueno para discontinuidades superficiales.
Fácilmente lavable con agua después de la emulsificación.
Tiempo de penetración corto.
No puede ser fácilmente sobre lavado Requiere luz negra y áreas obscuras.
Requiere mas paso.
Requiere equipo para la aplicación de emulsivo.
Difícil remoción del penetrante en cuerdas, cuñeros, agujeros ciegos y superficies rugosas
Discontinuidades que detecta, defectos superficiales como: poros, grietas, rechupes, traslapes, costuras, laminaciones, etc.
Materiales: Sólidos metálicos y no metálicos
VENTAJAS
o Muy económico
o Inspección a simple vista
o No se destruye la pieza
o Se obtiene resultados inmediatos.
DESVENTAJAS
o Solo detecta fallas superficiales
o Difícil establecimiento de patrones
o La superficie a inspeccionar debe estar limpia y sin recubrimientos
o No se puede inspeccionar materiales demasiado porosos
PRINCIPIOS FÍSICOS
o Capilaridad: Es la acción que origina que un liquido ascienda o descienda a través de los llamados tubos capilares.
o Cohesión: Es la fuerza que mantiene a las moléculas de un cuerpo a distancias cercanas unas de las otras.
o Adherencia: Es la fuerza de atracción entre moléculas de sustancias diferentes.
o Viscosidad: Es la resistencia al deslizamiento de una capa de un fluido sobre otra capa.
o Tensión superficial: Es la fuerza no compensada que ejerce la superficie del liquido debido a la tensión no compensada de las moléculas subsuperficiales sobre la membrana superior.
Características de los líquidos penetrantes
El liquido penetrante tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u orificio en la superficie del material. El penetrante ideal debe reunir lo siguiente:
• Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas.
• Habilidad de permanecer en aberturas amplias.
• Habilidad de mantener color o la fluorescencia.
• Habilidad de extenderse en capas muy finas.
• Resistencia a la evaporación.
• De fácil remoción de la superficie.
• De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad.
• De fácil absorción de la discontinuidad.
• Atoxico.
• Inoloro.
• No corrosivo.
• Antiinflamable.
• Estable bajo condiciones de almacenamiento.
• Costo razonable.
Propiedad física Penetrante Revelador
Capilaridad Alta Baja
Tensión superficial Baja Alta
Adherencia Baja Alta
Cohesión Baja Alta
Viscosidad Baja Alta
Partículas Pequeñas Grandes
• Tensión superficial: Es una de las propiedades mas importantes. Se requiere una tensión superficial baja para obtener buenas propiedades de penetración y mojado
• Poder humectante: El penetrador debe ser capaz de mojar completamente la superficie del material y es una de las propiedades mas importantes. Esto se refiere al ángulo de contacto del líquido con la superficie, el cual debe ser lo mas bajo posible.
• Viscosidad: Esta propiedad no produce efecto alguno en la habilidad del liquido para penetrar, aunque afecta la velocidad de penetración. Los penetrantes de alta viscosidad penetran lentamente, en tanto que los de baja viscosidades escurren muy rápido y tiene la tendencia a no ser retenidos en los defectos de poca profundidad; por lo tanto se recomienda una viscosidad media.
• Volatilidad: Los líquidos penetrantes no deben ser volátiles. Si existe una evaporación excesiva se los productos del penetrante, se verá afectada la sensibilidad de todo el proceso, debido tanto al desequilibrio de la formula, como a la perdida del poder humectante.
• Gravedad especifica o densidad relativa: No juega un papel directo sobre el comportamiento de un penetrante dado; sin embargo, con densidades bajas se facilita el transporte de materiales extraños que tenderán a sedimentar en el fondo cuando se usan tanques abiertos. La mayoría de los líquidos penetrantes tienen densidades relativas que varían entre 0.86 y 1.06 a 16°C, por lo general la densidad es menor a 1.
• Punto de inflamación: Como medida de seguridad practica los líquidos penetrantes deberán poseer un punto de inflamación elevado con el fin de reducir los peligros de incendio. Generalmente el punto de inflamación es mayor de 95 °C y en recipientes abiertos no debe ser menor de 65 °C.
• Inactividad química: Los productos usados en la formulación de los líquidos penetrantes deben se inertes y no corrosivos con respecto a los materiales a ser ensayados y a los recipientes que los contienen.
• Capacidad de disolución: El penetrante debe tener una elevada capacidad para contener grandes concentraciones de pigmentos coloreados o fluorescentes usados y mantenerlos en solución.
Método de aplicación de los líquidos penetrantes en Pruebas No Destructivas
Se aplica el liquido penetrante a la superficie de la pieza a ser examinada, permitiendo que penetre en las aberturas del material, después de lo cual el exceso del liquido es removido. Se aplica entonces el revelador, el cual es humedecido o afectado por el penetrante atrapado en las discontinuidades de esta manera se incrementa la evidencia de las discontinuidades, tal que puedan ser vistas ya sea directamente o por medio de una lámpara o luz negra.
Tipo I = Penetrante fluorescente
Tipo II = Tintas permanentes o visibles
Proceso A = Penetrante lavable en agua
Proceso B = Penetrante postemulsificado
Proceso C = Penetrante removido con solvente
Revelador seco: Grano fino se aplica por espolvoreado, rociado o sumergido.
Revelador no acuoso: Es una suspensión absorbente, aplicado por rocío
Revelador húmedo: Es una suspensión absorbente de polvo en agua, se aplica por inmersión.
Portátil ( atomizador )
Estacionario ( inmersión )
Simple vista Spoteheck (portátil)
Luz negra Syglo (estacionario)
Portátil Estacionario
Liquido penetrante Rojo Verde (fluorescente)
Removedor Incoloro Incoloro
Revelador Blanco Blanco
PREPARACIÓN Y LIMPIEZA DE LA PIEZA:
Limpiar cuidadosamente la superficie a inspeccionar de pintura, aceite, grasa y otros contaminantes. Será necesario eliminar los restos de óxidos, pinturas, grasas, aceites, taladrinas, carbonilas, etc. Y esto se hace por métodos químicos, ya que los mecánicos, están prohibidos por la posibilidad que tiene su aplicación de tapar defectos existentes.
Se pueden usar todos aquellos procesos que dejen a la superficie limpia y seca; que no dañen al espécimen y que no empleen productos que sean incompatibles con los componentes.
Soluciones detergentes en caliente por inmersión, desengrase en fase de vapor o desengrase mediante disolvente, son los principales métodos para eliminar grasas y aceites. Los óxidos y las carbonillas térmicas se eliminaran con desoxidantes alcalinos o ácidos y a veces, principalmente en superficies rectificadas se hace un ataque ácido a fondo que abre las grietas durante la operación. Las pinturas se eliminan con productos cáusticos en caliente o basados en ellos.
APLICACIÓN DEL PENETRANTE.
Los penetrantes se aplican por inmersión, rociado con un cepillo o brocha, vertiendo el liquido sobre la pieza o cualquier otro método, vertiendo el liquido sobre la pieza o cualquier otro método que cubra la zona que se inspecciona.
Será necesario obtener una película fina uniforme en toda la superficie y se deberá esperar un tiempo llamado tiempo de penetración para que el liquido penetre en grietas. Este tiempo oscila entre los 5 y 15 minutos dependiendo del material y la clase de grietas.
ELIMINACIÓN DEL EXCESO DE PENETRANTE.
Se debe retirar la capa superficial del penetrante de forma que lo único que permanezca sea el que se hubiera alojado en las discontinuidades.
Se entiende por exceso de penetrante todo liquido que no se ha introducido en los defectos y que permanece sobrante sobre la superficie de la pieza a inspeccionar..
Esta etapa es critica y de su correcta realización dependerá el resultado final de la inspección, ya que es necesario eliminar y limpiar el exceso de penetrante de tal modo que no extraigamos el penetrante introducido en los defectos. Si no se ha eliminado perfectamente el liquido penetrante, en la inspección final aparecerán manchas de penetrante produciendo indicaciones falsas e incluso, el enmascaramiento de las grietas. Para saber si hemos eliminado bien el exceso de penetrante es necesario hacer una inspección visual. Es aconsejable quitar en primer lugar la mayor parte del penetrante con trapos o papel absorbente y después eliminar el resto utilizando trapos o papel ligeramente impregnados en disolvente.
APLICACIÓN DEL REVELADOR.
Aplicar el revelador y dejarlo actuar.
El revelado es la operación que hace visible al ojo humano la posición del defecto. El revelador es básicamente un producto en polvo de compuestos químicos blancos, inertes y con una granulometría tal que dispone de un gran poder de absorción. Una vez aplicado el revelador, hay que esperar un tiempo para que absorba el penetrante, este tiempo oscila entre 5 y 15 minutos.
Durante la preparación de las piezas para la inspección es necesario secarlas después de la aplicación del revelador húmedo o eliminar el remanente antes del uso del polvo revelador seco.
INSPECCIÓN FINAL DE LA PIEZA.
Una vez transcurrido el tiempo de revelado, se procede a la inspección de los posibles defectos de las piezas procesadas.
El tiempo de revelado depende del tipo de penetración, del revelador y del defecto, pero deberá permitirse tiempo suficiente para que se formen las indicaciones. La inspección se realiza antes de que el penetrante comience a exudar sobre el revelador hasta el punto de ocasionar la perdida de definición.
El proceso de inspección se compone de tres etapas.
A. Inspección.
B. Interpretación.
C. Evaluación.
Una regla práctica es que el tiempo de revelado nunca debe ser menor a siete minutos.
o Indicaciones relevantes. Son las causadas por discontinuidades que están generalmente presentes en el diseño.
o Indicaciones falsas. Son el resultado de alguna forma de contaminación con penetrantes, estas indicaciones no pueden referirse a ningún tipo de discontinuidad.
LIMPIEZA FINAL.
Se debe llevar a cabo en razón de los productos usados en el ensayo.
Tiempo de Penetración
Material Proceso Tipo de discontinuidad Tipo I Y II
Proceso A Tipo I Y II
Proceso B Tipo I Y II
Proceso C
Aluminio Fundición
Extrusión y forja
Soldadura
Todos
Todos Porosidades
Traslapes
Falta de fusión
Porosidades
Grietas
Grietas de fatiga 5 a 10 min
NR
30
30
30
NR 5 min
10
5
5
10
30 3 min
7
3
3
5
5
Magnesio Fundición
Extrusión y forja
Soldadura
Todos Porosidades
Traslapes
Falta de fusión
Porosidades
Grietas
Grietas de fatiga 15
NR
30
30
30
NR 5
10
10
10
10
30 3
7
5
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5
7
Acero Fundición
Extrusión y forja
Soldadura
Todos
Todos Porosidades
Traslapes
Falta de fusión
Porosidades
Grietas
Grietas de fatiga 30
NR
60
60
30
NR 10
10
10
10
10
30 5
7
7
7
7
10
Latón y bronce Fundición
Extrusión y forja
Recubrimientos
Todos Porosidades
Traslapes
Falta de fusión
Porosidades
Grietas 10
NR
15
15
30 5
10
10
10
10 3
7
3
3
3
Plásticos Todos Grietas 5 a 30 5 5
Vidrio Todos Grietas 5 a 30 5 5
Herramienta con punta de carburo Falta de fusión
Porosidades
Grietas 30
30
30 5
5
20 3
3
5
Titanio y aleaciones a altas temperaturas Todos NR 20 a 30 15
Todos
metales Todos Esfuerzos o
Granulación
Interna NR 240 240
NR = no recomendable
Guía de Selección del proceso
PROBLEMA PROCESO
TIPO I Y II OBSERVACIONES
Alta producción de artículos pequeños A Pequeñas cantidades mojadas en canastas
Alta producción de artículos grandes B Grandes forjas, extrusiones, etc.
Alta sensibilidad para discontinuidades finas B Indicaciones mas claras y mas brillantes
Discontinuidades superficiales, rayones, etc. Deben detectarse B Puede controlarse la profundidad de emulsificación.
Artículos con rugosidad superficial A
Artículos con cuerdas y cuñeros. A El penetrante podría fijarse en las esquinas.
Artículos con rugosidad superficial media A – B La elección depende de los requerimientos de producción y sensibilidad.
Prueba por puntos. C
Se necesita equipo portátil. C
No se dispone de agua y electricidad
C
Artículos anodizados, agrietados después del anodizado C – B – A De preferencia el orden indicado
Repetir el proceso C Cinco a seis repeticiones podrían ser el limite.
Detección de fugas A – B
CARACTERÍSTICAS DEL PENETRANTE FLUORESENTE
TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS
LAVADO CON AGUA La fluorescencia asegura visibilidad
Fácilmente lavable con agua.
Grandes cantidades de especimenes pequeños.
Superficies rugosas.
Cuñeros y cuerdas.
Amplio rango de discontinuidades.
Rápido.
Proceso sencillo. Requiere luz negra y áreas obscuras.
No es seguro en la detección de rayones y fallas superficiales.
No es seguro volver a probar.
No es seguro en superficies anodizadas.
Ácidos y cromatos afectan la sensibilidad.
Fácilmente sobre lavado.
El penetrante esta expuesto a la contaminación del agua.
POST
EMULSIFICADO La fluorescencia asegura visibilidad.
Alta sensibilidad para discontinuidades muy finas.
Bueno para discontinuidades superficiales.
Fácilmente lavable con agua después de la emulsificación.
Tiempo de penetración corto.
No puede ser fácilmente sobre lavado Requiere luz negra y áreas obscuras.
Requiere mas paso.
Requiere equipo para la aplicación de emulsivo.
Difícil remoción del penetrante en cuerdas, cuñeros, agujeros ciegos y superficies rugosas
PREPARACION DE PROBETAS
PREPARACION DE PROBETAS METALOGRAFICAS
OBJETIVOS
Obtener una superficie pulida a espejo y atacada de probetas de acero, fundiciones de hierro y no ferrosos.
GENERALIDADES
La metalografía microscópica estudia las características estructurales y de constitución de los productos metalúrgicos con la ayuda del microscópio metalográfico, para relacionarlos con sus propiedades físicas y mecánicas. La parte más importante de la metalografía es el examen microscópico de una probeta pulida y atacada empleando aumentos que con el microscópio óptico oscilan entre 100 y 2000X.
El examen microscópico proporciona información sobre la constitución del metal o aleación, pudiéndose determinar características tales como forma, tamaño, y distribución de grano, inclusiones y microestructura metalográfica en general. La microestructura puede reflejar la historia completa del tratamiento mecánico o térmico que ha sufrido el metal.
La preparación defectuosa de las probetas puede arrancar las inclusiones importantes, destruir los bordes de grano, revenir un acero templado o en general, originar una estructura superficial distorsionada que no guarda ninguna relación con la superficie representativa y características del metal.
El análisis metalográfico comprende las siguientes etapas:
1. Selección de la muestra.
2. Toma o corte de la muestra.
3. Montaje y preparación de la muestra.
4. Ataque de la muestra.
5. Análisis microscópico.
6. Obtención de microfotografías o video grabaciones.
La elección de la muestra o localización de la parte que va a ser estudiada debe hacerse de tal modo que represente todo el metal o puede ser el sitio de la falla de una pieza o el límite entre una soldadura y el metal base.
El tamaño óptimo de la probeta debe ser tal que pueda sostenerse con la mano durante su preparación, (una pulgada de diámetro por una pulgada de altura).
El corte de la probeta puede realizarse con seguetas, cortadora de cinta o disco abrasivo, teniendo la precaución de evitar el calentamiento que puede ocasionar alteraciones estructurales, por lo tanto no es conveniente realizar el corte de la muestra con soplete oxiacetilénico.
Un caso extremo es el corte de probetas de plomo, que debe realizarse con sierras-cintas para evitar el empaste de los dientes de la segueta y el calentamiento excesivo.
Cuando sólo se dispone de pequeñas partes o grismas del metal tales como alambres, tornillos, hilos y chapas de secciones delgadas es necesario montarlos en un material adecuado o sistema de sujeción que haga posible su manejo durante la preparación.
El montaje de estas muestras se hace en materiales plásticos sintéticos como bakelita, lucite, o acrilico isotérmico que después del moldeo son relativamente duros y resistentes a la corrosión y no causan empastamiento de los papeles abrasivos durante el desbaste y pulido.
El montaje consiste en comprimir un plástico fundido sobre la muestra metálica y dejar enfriar el sistema bajo presión hasta la solidificación del plástico o resina sintética.
La preparación de la probeta consiste en el desbaste y el pulido.
El desbaste es la operación siguiente al corte y al montaje de la probeta y se efectúa en una desbastadora de cinta rotativa o sobre papeles abrasivos de diferentes grados, colocados sobre discos giratorios.
Al pasar de un abrasivo a otro, debe girarse la probeta 90 grados y desbastar hasta que se borren por completo las huellas del abrasivo anterior, teniendo siempre el cuidado de lavar la probeta con agua abundante. Se aconseja pasar la probeta por toda la serie de abrasivos:
150, 220, 280, 320, 400, 500, y 600, pues eliminar algún abrasivo retarda la operación en vez de acelerarla.
Una presión excesiva sobre el papel abrasivo puede causar rayas profundas y difíciles de eliminar posteriormente, además se provoca una distorsión intensa sobre el metal de la superficie, alterando el aspecto de la estructura. Esta distorsión no se puede evitar completamente pero puede reducirse mediante técnicas adecuadas de desbaste y pulido.
Conviene emplear un papel nuevo para cada probeta, los papeles usados se emplean para finalidades específicas porque sus partículas abrasivas desgastadas tienden a producir distorsión del metal superficial, además si sobre un papel se ha desbastado un acero templado, pueden quedar sobre él partículas muy finas y producir rayas profundas y anchas al emplearlo después para preparar un material blando como latón o aluminio.
También debe tenerse en cuenta que la superficie opuesta de la probeta debe ser paralela para facilitar el soporte en el microscópio.
Al final del desbaste, deben lavarse con agua abundante tanto las probetas como las manos del operador para evitar que las partículas del abrasivo o del metal en la etapa del desbaste pase a las pulidoras lo cual los haría inservibles, además en algunos tipos de aleaciones como las de aluminio, la corriente de agua evita el ennegrecimiento de la superficie.
El pulido tiene por objeto, eliminar las rayas finas producidas en la última operación del desbaste y conseguir una superficie sin rayas y con alto pulimento a espejo.
El éxito del pulido y el tiempo empleado en la operación, depende en gran parte del cuidado con que se haya realizado el desbaste. Si una probeta tiene rayas profundas que no se han eliminado en las últimas operaciones de desbaste, no podrán ser eliminadas durante el pulido con pérdida de tiempo y trabajo.
La forma de realizar el pulido es, apoyando la cara desbastada de la probeta sobre un paño embebido con una suspensión de abrasivo y fijado a un disco que gira accionado por un motor.
Como paños pueden emplearse el paño de billar, el raso, la seda, el terciopelo, y otros que corresponden a nombres comerciales como Selvit, Gamal, Kanvas, Microcloth, etc. Como abrasivo puede usarse una suspensión acuosa de alúmina, óxido de cromo, óxido de hierro, óxido de magnesio, o para materiales muy duros una suspensión de polvo de diamante en aceite mineral. El tamaño de la partícula abrasiva en suspensión oscila entre 100 y algunas décimas de micrón.
Los discos pueden ser de bronce, aluminio o acero, con la cara superior perfectamente pulida y su velocidad de giro entre 250 y 500 r.p.m.
La presión a aplicar sobre la probeta, depende de la dureza de la aleación y debe disminuirse a medida que avanza el pulido, deberá ser tal que se logre hacer desaparecer en unos pocos minutos las rayas del último papel (600) cuidando de no excederse en la presión por el peligro de desgarramiento del paño.
Durante la operación del pulido, la probeta deberá desplazarse en la dirección del radio, desde el borde hasta el centro del disco.
Debe lavarse la probeta en un chorro de agua caliente, secar con la ayuda de un secador, sin tocar la cara pulida, enjuagarla con alcohol y secarla finalmente con aire seco o caliente. Observar en el microscópio a 100 aumentos; si persisten las rayas provenientes del desbaste en el último papel, continuar con el pulido en la forma ya descrita, todo el tiempo que sea necesario para que éstas desaparezcan.
La combinación adecuada de estas variables, permitirá alcanzar un óptimo pulido, aunque difícilmente se logre evitar algo de distorsión; para eliminar esta última, no queda otro recurso que el de ataque y pulido alternados.
La observación microscópica de la probeta pulida permite reconocer la presencia de inclusiones no metálicas como sulfuros, silicatos, aluminatos, óxidos, microporosidades. microgrietas, y grafito.
Antes de atacar la probeta debe desengrasarse con alcohol y secarse con aire frío o caliente.
Para el ataque, se toma la probeta con la pinza y se sumerge con la cara pulida hacia abajo en el reactivo de ataque contenido en el cristalizador. Se tiene la probeta sumergida un segundo, se extrae, se lava con alcohol, se seca y se observa al microscópio, se registra el campo observado a diferentes aumentos. Se vuelve a pulir y se repite la operación descrita anteriormente manteniendo sucesivamente la probeta sumergida durante 2, 10, 20, 40 y 80 segundos, registrando el campo observado después de cada ataque. Mediante el ataque es posible poner de manifiesto el tamaño, forma y distribución del grano (fases o microconstituyentes), las heterogeneidades en la estructura y las segregaciones. Algunos de los reactivos de ataque son los siguientes:
Acido pícrico (picral)
4 g. de ácido pícrico cristalizado,
100 cm3, de alcohol etílico al 95%
Utilizable con todos los aceros aleados, aceros especiales y fundición gris, así como para estructuras particularmente finas. Oscurece la martensita, el ataque se prolonga desde 10 segundos hasta unos cuantos minutos, si se desea un ataque más lento, se sustituye el alcohol etílico por el amílico.
Acido nítrico (nital)
4 cm3 de ácido nítrico concentrado (d= 1,4)
100 cm3, de alcohol etílico al 95%
Resalta los diversos constituyentes estructurales y el contorno de los granos de los aceros no aleados. Pone en manifiesto las uniones de los granos de ferrita, la perlita se ennegrese y la cementita se mantiene blanca.
Agua regia glicerinada
10 cm3 de ácido nítrico concentrado (d = 1,4)
30 cm3 de ácido clorhídrico (d = 1,19)
30 cm3 de glicerina bidestilada
Pone de manifiesto las estructuras de los aceros especiales resistentes al calor y a la corrosión y de las aleaciones de Ni-Cr. Puede calentarse la probeta en agua hirviendo y también puede utilizarse el agua regia caliente.
Picrato sódico
2 g de ácido pícrico cristalizado
100 cm 3 de solución acuosa de hidrato sádico a 25%
Descubre la cementita y los carburos complejos en los aceros especiales.
Debe usarse la solución recién preparada e hirviendo.
La duración del ataque es de unos 5 a 10 minutos.
Ferricianuro potásico alcalino
10 g. de ferricianuro potásico
10 g. de hidrato sódico
lOO cm3, agua destilada.
Destaca los carburos en los aceros rápidos y en los especiales resistentes al calor y la corrosión. Se utiliza recién preparada y normalmente hirviendo, la duración del ataque es de unos 5 a 10 minutos.
Ácido fluorhídrico
0,5 cm3 de ácido fluorhídrico al 40%
99,5 cm3, de agua destilada.
Reactivo de uso general para mostrar la microestructura del acero. Se aplica frotando con algodón hidrófilo durante unos 15 segundos.
Ácido sulfúrico
20 cm3, de ácido sulfúrico (d = 1,84)
80 cm3, de agua destilada.
Pone de manifiesto los compuestos conteniendo hierro. Se aplica sumergiendo la probeta durante 30 segundos en el reactivo a 700C, y enfriándo bruscamente en agua.
Reactivo triácido
1 cm3 ,de ácido fluorhídrico al 40%
1,5 cm3, de ácido clorhídrico (d = 1.19)
2,5 cm3, de ácido nítrico (d = 1,41)
95 cm5. de agua destilada.
Descubre los granos de las aleaciones conteniendo cobre y de las aleaciones A1-Zn-Mg. Es muy adecuado para aleaciones tipo duraluminio y para ver la difusión del cobre en los enchapados. Se aplica por inmersión durante 5 a 20 segundos. Después del ataque se lava con agua caliente y se seca a chorro de aire. No debe eliminarse el depósito formado sobre la superficie.
Ácido fosfórico
40 cm3, de ácido fosfórico a 75%
60 cm3, de agua destilada.
Pone en evidencia la microestructura del aluminio en las aleaciones Al-Mg y las Al-Zn-Mg elaboradas plásticamente. Se aplica por inmersión durante 3 a 10 minutos.
Para el ataque del cobre
Solución al 10% de persulfato amónico
Solución al 3% de agua oxigenada y amoníaco concentrado.
Solución al 10% de ácido nítrico.
Para bronces y latones
50 cm3, de ácido clorhídrico;
5 g. de percloruro de hierro
lOO cm3, de agua destilada.
Reactivo al ácido nítrico
50 cm3, de ácido nítrico
25 cm3, de ácido acético glacial
25 cm3 , de agua destilada.
Apropiado para el bronce de aluminio
El microscopio metalográfico está formado por: Banco óptico, aparato para la iluminación de la probeta, objetivo, ocular para la observación directa y cámara fotográfica; el principio de funcionamiento es análogo al microscopio de Le Chatelier, con un arreglo tal que permite observar la luz reflejada por la superficie opaca del metal.
El aumento total (X) del microscopio, está dado por el producto del aumento del ocular y el aumento del objetivo.
En el microscopio Neophot-2:
Aumento del objetivo: 8X 1OX 12.5X 16X 20X
Aumento del ocular: 2.5X 6.3X 12.5X 16X 25X 40X 50X 100X
Pulir y atacar probetas de:
-Acero 1020 y 1060 AISI bonificado.
-Fundición de hierro gris, nodular y blanca.
-Aluminio y bronce.
CUESTIONARIO
1. Por qué es necesario rotar la probeta 90° al pasar de un papel
abrasivo a otro en el desbaste?.
2. Por qué conviene desplazar radialmente la probeta durante el
pulido?.
3. Qué diferencias se observan entre una probeta de superficie
distorsionada y otra libre de distorsión?
4. Qué efecto tiene un ataque deficiente y un sobreataque sobre la
observación de la microestructura?.
5. Qué se entiende por figuras de corrosión?.
6. Por qué después del ataque se ven los límites de grano?.
7. Qué procedimiento se utilizaría para pulir el plomo?.
8. Describa brevemente el pulido electrolítico.
OBJETIVOS
Obtener una superficie pulida a espejo y atacada de probetas de acero, fundiciones de hierro y no ferrosos.
GENERALIDADES
La metalografía microscópica estudia las características estructurales y de constitución de los productos metalúrgicos con la ayuda del microscópio metalográfico, para relacionarlos con sus propiedades físicas y mecánicas. La parte más importante de la metalografía es el examen microscópico de una probeta pulida y atacada empleando aumentos que con el microscópio óptico oscilan entre 100 y 2000X.
El examen microscópico proporciona información sobre la constitución del metal o aleación, pudiéndose determinar características tales como forma, tamaño, y distribución de grano, inclusiones y microestructura metalográfica en general. La microestructura puede reflejar la historia completa del tratamiento mecánico o térmico que ha sufrido el metal.
La preparación defectuosa de las probetas puede arrancar las inclusiones importantes, destruir los bordes de grano, revenir un acero templado o en general, originar una estructura superficial distorsionada que no guarda ninguna relación con la superficie representativa y características del metal.
El análisis metalográfico comprende las siguientes etapas:
1. Selección de la muestra.
2. Toma o corte de la muestra.
3. Montaje y preparación de la muestra.
4. Ataque de la muestra.
5. Análisis microscópico.
6. Obtención de microfotografías o video grabaciones.
La elección de la muestra o localización de la parte que va a ser estudiada debe hacerse de tal modo que represente todo el metal o puede ser el sitio de la falla de una pieza o el límite entre una soldadura y el metal base.
El tamaño óptimo de la probeta debe ser tal que pueda sostenerse con la mano durante su preparación, (una pulgada de diámetro por una pulgada de altura).
El corte de la probeta puede realizarse con seguetas, cortadora de cinta o disco abrasivo, teniendo la precaución de evitar el calentamiento que puede ocasionar alteraciones estructurales, por lo tanto no es conveniente realizar el corte de la muestra con soplete oxiacetilénico.
Un caso extremo es el corte de probetas de plomo, que debe realizarse con sierras-cintas para evitar el empaste de los dientes de la segueta y el calentamiento excesivo.
Cuando sólo se dispone de pequeñas partes o grismas del metal tales como alambres, tornillos, hilos y chapas de secciones delgadas es necesario montarlos en un material adecuado o sistema de sujeción que haga posible su manejo durante la preparación.
El montaje de estas muestras se hace en materiales plásticos sintéticos como bakelita, lucite, o acrilico isotérmico que después del moldeo son relativamente duros y resistentes a la corrosión y no causan empastamiento de los papeles abrasivos durante el desbaste y pulido.
El montaje consiste en comprimir un plástico fundido sobre la muestra metálica y dejar enfriar el sistema bajo presión hasta la solidificación del plástico o resina sintética.
La preparación de la probeta consiste en el desbaste y el pulido.
El desbaste es la operación siguiente al corte y al montaje de la probeta y se efectúa en una desbastadora de cinta rotativa o sobre papeles abrasivos de diferentes grados, colocados sobre discos giratorios.
Al pasar de un abrasivo a otro, debe girarse la probeta 90 grados y desbastar hasta que se borren por completo las huellas del abrasivo anterior, teniendo siempre el cuidado de lavar la probeta con agua abundante. Se aconseja pasar la probeta por toda la serie de abrasivos:
150, 220, 280, 320, 400, 500, y 600, pues eliminar algún abrasivo retarda la operación en vez de acelerarla.
Una presión excesiva sobre el papel abrasivo puede causar rayas profundas y difíciles de eliminar posteriormente, además se provoca una distorsión intensa sobre el metal de la superficie, alterando el aspecto de la estructura. Esta distorsión no se puede evitar completamente pero puede reducirse mediante técnicas adecuadas de desbaste y pulido.
Conviene emplear un papel nuevo para cada probeta, los papeles usados se emplean para finalidades específicas porque sus partículas abrasivas desgastadas tienden a producir distorsión del metal superficial, además si sobre un papel se ha desbastado un acero templado, pueden quedar sobre él partículas muy finas y producir rayas profundas y anchas al emplearlo después para preparar un material blando como latón o aluminio.
También debe tenerse en cuenta que la superficie opuesta de la probeta debe ser paralela para facilitar el soporte en el microscópio.
Al final del desbaste, deben lavarse con agua abundante tanto las probetas como las manos del operador para evitar que las partículas del abrasivo o del metal en la etapa del desbaste pase a las pulidoras lo cual los haría inservibles, además en algunos tipos de aleaciones como las de aluminio, la corriente de agua evita el ennegrecimiento de la superficie.
El pulido tiene por objeto, eliminar las rayas finas producidas en la última operación del desbaste y conseguir una superficie sin rayas y con alto pulimento a espejo.
El éxito del pulido y el tiempo empleado en la operación, depende en gran parte del cuidado con que se haya realizado el desbaste. Si una probeta tiene rayas profundas que no se han eliminado en las últimas operaciones de desbaste, no podrán ser eliminadas durante el pulido con pérdida de tiempo y trabajo.
La forma de realizar el pulido es, apoyando la cara desbastada de la probeta sobre un paño embebido con una suspensión de abrasivo y fijado a un disco que gira accionado por un motor.
Como paños pueden emplearse el paño de billar, el raso, la seda, el terciopelo, y otros que corresponden a nombres comerciales como Selvit, Gamal, Kanvas, Microcloth, etc. Como abrasivo puede usarse una suspensión acuosa de alúmina, óxido de cromo, óxido de hierro, óxido de magnesio, o para materiales muy duros una suspensión de polvo de diamante en aceite mineral. El tamaño de la partícula abrasiva en suspensión oscila entre 100 y algunas décimas de micrón.
Los discos pueden ser de bronce, aluminio o acero, con la cara superior perfectamente pulida y su velocidad de giro entre 250 y 500 r.p.m.
La presión a aplicar sobre la probeta, depende de la dureza de la aleación y debe disminuirse a medida que avanza el pulido, deberá ser tal que se logre hacer desaparecer en unos pocos minutos las rayas del último papel (600) cuidando de no excederse en la presión por el peligro de desgarramiento del paño.
Durante la operación del pulido, la probeta deberá desplazarse en la dirección del radio, desde el borde hasta el centro del disco.
Debe lavarse la probeta en un chorro de agua caliente, secar con la ayuda de un secador, sin tocar la cara pulida, enjuagarla con alcohol y secarla finalmente con aire seco o caliente. Observar en el microscópio a 100 aumentos; si persisten las rayas provenientes del desbaste en el último papel, continuar con el pulido en la forma ya descrita, todo el tiempo que sea necesario para que éstas desaparezcan.
La combinación adecuada de estas variables, permitirá alcanzar un óptimo pulido, aunque difícilmente se logre evitar algo de distorsión; para eliminar esta última, no queda otro recurso que el de ataque y pulido alternados.
La observación microscópica de la probeta pulida permite reconocer la presencia de inclusiones no metálicas como sulfuros, silicatos, aluminatos, óxidos, microporosidades. microgrietas, y grafito.
Antes de atacar la probeta debe desengrasarse con alcohol y secarse con aire frío o caliente.
Para el ataque, se toma la probeta con la pinza y se sumerge con la cara pulida hacia abajo en el reactivo de ataque contenido en el cristalizador. Se tiene la probeta sumergida un segundo, se extrae, se lava con alcohol, se seca y se observa al microscópio, se registra el campo observado a diferentes aumentos. Se vuelve a pulir y se repite la operación descrita anteriormente manteniendo sucesivamente la probeta sumergida durante 2, 10, 20, 40 y 80 segundos, registrando el campo observado después de cada ataque. Mediante el ataque es posible poner de manifiesto el tamaño, forma y distribución del grano (fases o microconstituyentes), las heterogeneidades en la estructura y las segregaciones. Algunos de los reactivos de ataque son los siguientes:
Acido pícrico (picral)
4 g. de ácido pícrico cristalizado,
100 cm3, de alcohol etílico al 95%
Utilizable con todos los aceros aleados, aceros especiales y fundición gris, así como para estructuras particularmente finas. Oscurece la martensita, el ataque se prolonga desde 10 segundos hasta unos cuantos minutos, si se desea un ataque más lento, se sustituye el alcohol etílico por el amílico.
Acido nítrico (nital)
4 cm3 de ácido nítrico concentrado (d= 1,4)
100 cm3, de alcohol etílico al 95%
Resalta los diversos constituyentes estructurales y el contorno de los granos de los aceros no aleados. Pone en manifiesto las uniones de los granos de ferrita, la perlita se ennegrese y la cementita se mantiene blanca.
Agua regia glicerinada
10 cm3 de ácido nítrico concentrado (d = 1,4)
30 cm3 de ácido clorhídrico (d = 1,19)
30 cm3 de glicerina bidestilada
Pone de manifiesto las estructuras de los aceros especiales resistentes al calor y a la corrosión y de las aleaciones de Ni-Cr. Puede calentarse la probeta en agua hirviendo y también puede utilizarse el agua regia caliente.
Picrato sódico
2 g de ácido pícrico cristalizado
100 cm 3 de solución acuosa de hidrato sádico a 25%
Descubre la cementita y los carburos complejos en los aceros especiales.
Debe usarse la solución recién preparada e hirviendo.
La duración del ataque es de unos 5 a 10 minutos.
Ferricianuro potásico alcalino
10 g. de ferricianuro potásico
10 g. de hidrato sódico
lOO cm3, agua destilada.
Destaca los carburos en los aceros rápidos y en los especiales resistentes al calor y la corrosión. Se utiliza recién preparada y normalmente hirviendo, la duración del ataque es de unos 5 a 10 minutos.
Ácido fluorhídrico
0,5 cm3 de ácido fluorhídrico al 40%
99,5 cm3, de agua destilada.
Reactivo de uso general para mostrar la microestructura del acero. Se aplica frotando con algodón hidrófilo durante unos 15 segundos.
Ácido sulfúrico
20 cm3, de ácido sulfúrico (d = 1,84)
80 cm3, de agua destilada.
Pone de manifiesto los compuestos conteniendo hierro. Se aplica sumergiendo la probeta durante 30 segundos en el reactivo a 700C, y enfriándo bruscamente en agua.
Reactivo triácido
1 cm3 ,de ácido fluorhídrico al 40%
1,5 cm3, de ácido clorhídrico (d = 1.19)
2,5 cm3, de ácido nítrico (d = 1,41)
95 cm5. de agua destilada.
Descubre los granos de las aleaciones conteniendo cobre y de las aleaciones A1-Zn-Mg. Es muy adecuado para aleaciones tipo duraluminio y para ver la difusión del cobre en los enchapados. Se aplica por inmersión durante 5 a 20 segundos. Después del ataque se lava con agua caliente y se seca a chorro de aire. No debe eliminarse el depósito formado sobre la superficie.
Ácido fosfórico
40 cm3, de ácido fosfórico a 75%
60 cm3, de agua destilada.
Pone en evidencia la microestructura del aluminio en las aleaciones Al-Mg y las Al-Zn-Mg elaboradas plásticamente. Se aplica por inmersión durante 3 a 10 minutos.
Para el ataque del cobre
Solución al 10% de persulfato amónico
Solución al 3% de agua oxigenada y amoníaco concentrado.
Solución al 10% de ácido nítrico.
Para bronces y latones
50 cm3, de ácido clorhídrico;
5 g. de percloruro de hierro
lOO cm3, de agua destilada.
Reactivo al ácido nítrico
50 cm3, de ácido nítrico
25 cm3, de ácido acético glacial
25 cm3 , de agua destilada.
Apropiado para el bronce de aluminio
El microscopio metalográfico está formado por: Banco óptico, aparato para la iluminación de la probeta, objetivo, ocular para la observación directa y cámara fotográfica; el principio de funcionamiento es análogo al microscopio de Le Chatelier, con un arreglo tal que permite observar la luz reflejada por la superficie opaca del metal.
El aumento total (X) del microscopio, está dado por el producto del aumento del ocular y el aumento del objetivo.
En el microscopio Neophot-2:
Aumento del objetivo: 8X 1OX 12.5X 16X 20X
Aumento del ocular: 2.5X 6.3X 12.5X 16X 25X 40X 50X 100X
Pulir y atacar probetas de:
-Acero 1020 y 1060 AISI bonificado.
-Fundición de hierro gris, nodular y blanca.
-Aluminio y bronce.
CUESTIONARIO
1. Por qué es necesario rotar la probeta 90° al pasar de un papel
abrasivo a otro en el desbaste?.
2. Por qué conviene desplazar radialmente la probeta durante el
pulido?.
3. Qué diferencias se observan entre una probeta de superficie
distorsionada y otra libre de distorsión?
4. Qué efecto tiene un ataque deficiente y un sobreataque sobre la
observación de la microestructura?.
5. Qué se entiende por figuras de corrosión?.
6. Por qué después del ataque se ven los límites de grano?.
7. Qué procedimiento se utilizaría para pulir el plomo?.
8. Describa brevemente el pulido electrolítico.
viernes, 5 de septiembre de 2008
PREGUNTAS DE REFLEXIÓN PARA EL PROFESOR PRACTICANTE
1.- ¿Qué es lo que más le entusiasma respecto a la experiencia que iniciará?
2.- ¿Cúales son sus temores, dudas o insertidumbres?
3.- ¿En qué siente que puede apoyarle el Profesor asesor de prática?
4.- ¿En qué lo puede ayudar el Profesor titular?
5.- ¿En qué aspectos necesita apoyo de los docentes que le han atendido en las
clases de su formación profesional?
6.- ¿Ha tenido alguna experiencia enseñando en Educación Presescolar, Primaria o
Nivel Medio?
7.- ¿Cuáles son las fortalezas con que cuenta para esta práctica?
8.- ¿Cuáles son sus debilidades?
9.- ¿Cuáles son sus metas personales y profesionales y qué hará para
alcanzar esas metas?
10.-¿Qué oportunidades le ofrece la práctica docente inicial? ( P.D.I.)
11.-¿Cuál es su compromiso como estudiante en esta práctica?
2.- ¿Cúales son sus temores, dudas o insertidumbres?
3.- ¿En qué siente que puede apoyarle el Profesor asesor de prática?
4.- ¿En qué lo puede ayudar el Profesor titular?
5.- ¿En qué aspectos necesita apoyo de los docentes que le han atendido en las
clases de su formación profesional?
6.- ¿Ha tenido alguna experiencia enseñando en Educación Presescolar, Primaria o
Nivel Medio?
7.- ¿Cuáles son las fortalezas con que cuenta para esta práctica?
8.- ¿Cuáles son sus debilidades?
9.- ¿Cuáles son sus metas personales y profesionales y qué hará para
alcanzar esas metas?
10.-¿Qué oportunidades le ofrece la práctica docente inicial? ( P.D.I.)
11.-¿Cuál es su compromiso como estudiante en esta práctica?
jueves, 4 de septiembre de 2008
TIC-380 DIDÁCTICA ESPECIAL
I DATOS GENERALES
DIDÁCTICA ESPECIAL
REQUISITOS: EDE-340 Y EDE-320 + 50% DE LA ORIENTACIÓN
HORAS SEMANALES 7
UNIDADES VALORATIVAS 4
HORARIO: A CONVENIR
II DESCRIPCIÓN DEL CURSO
En este curso se iniciará con la detección de carencias conceptuales y
metodológicas que el estudiante tiene respecto al campo de la didáctica, a fin
de hacer una retroalimentación sobre ello y poder así fundamentar con solidez,
la enseñanza de la educación Industrial tanto en forma teórica como práctica.
III OBJETIVOS GENERALES
1.- Conocer y comprender los fundamentos teóricos y prácticos que le permitan
dirigir y orientar con acierto el proceso enseñanza-aprendizaje en el
campo de la Educación Técnica Industrial.
2.- Demostrar capacidad pàra dirigir el proceso enseñanza aprendizaje en
forma efectiva.
3.- Mostrar una actitud ética y profesional, tanto en el desempeño de su
trabajo como en cualquier circunstancia.
IV.- CONTENIDOS, FORMAS Y TIPOS DE EVALUACIÓN
1.- Diagnóstico
2.- Fundamentación Teórica:
Enfoques curriculares
3.- Observaciones en Centros de
Práctica seleccionados
4.- a) análisis y reforzamiento de
Observaciones
b) Fundamentación Teórica:
Tema: Planeamiento Didáctico.
5.- Fundamentación Teórica: Tema : Metodología Activa (aplicadas a la disciplina)
6.- Observaciones de clases y diagnóstico de cursos.
7.- Planificación de cursos asignados.Reforzamiento sobre Planeamiento didáctico.
DIDÁCTICA ESPECIAL
REQUISITOS: EDE-340 Y EDE-320 + 50% DE LA ORIENTACIÓN
HORAS SEMANALES 7
UNIDADES VALORATIVAS 4
HORARIO: A CONVENIR
II DESCRIPCIÓN DEL CURSO
En este curso se iniciará con la detección de carencias conceptuales y
metodológicas que el estudiante tiene respecto al campo de la didáctica, a fin
de hacer una retroalimentación sobre ello y poder así fundamentar con solidez,
la enseñanza de la educación Industrial tanto en forma teórica como práctica.
III OBJETIVOS GENERALES
1.- Conocer y comprender los fundamentos teóricos y prácticos que le permitan
dirigir y orientar con acierto el proceso enseñanza-aprendizaje en el
campo de la Educación Técnica Industrial.
2.- Demostrar capacidad pàra dirigir el proceso enseñanza aprendizaje en
forma efectiva.
3.- Mostrar una actitud ética y profesional, tanto en el desempeño de su
trabajo como en cualquier circunstancia.
IV.- CONTENIDOS, FORMAS Y TIPOS DE EVALUACIÓN
1.- Diagnóstico
2.- Fundamentación Teórica:
Enfoques curriculares
3.- Observaciones en Centros de
Práctica seleccionados
4.- a) análisis y reforzamiento de
Observaciones
b) Fundamentación Teórica:
Tema: Planeamiento Didáctico.
5.- Fundamentación Teórica: Tema : Metodología Activa (aplicadas a la disciplina)
6.- Observaciones de clases y diagnóstico de cursos.
7.- Planificación de cursos asignados.Reforzamiento sobre Planeamiento didáctico.
miércoles, 3 de septiembre de 2008
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