Informe Final, análisis metalografico

7/26/2019 Informe Final, anlisis metalografico

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CONTENIDO

1. Introduccion..4

2. Objetivos..5

2.1 Objetivos generales.........5

2.2 Objetivos especficos...........5

3. fundamentosteoricos..6

3.1 diagrama aluminio silicio al!si"#

4. procedimiento e$perimental...................................................................................11

5. %nalisis de resultados obtenidos...........................................................................15

6. conclusiones..........................................................................................................2&

#. bibliografia.............................................................................................................21


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1. INTRODUCCION

'l an(lisis metalogr(fico es fundamental) debido a *ue permite saber elestado actual + predecir un posible evento *ue pueda ocurrir en una pie,a)la cual puede estar sometida continuamente a ambientes corrosivos) altosesfuer,os) altas temperaturas) entre otras condiciones severas *ue afectanel comportamiento de los componentes.

-on base en esto + buscando aplicar conocimientos previos) se repartenprobetas aleatoriamente a fin de conocer de *u aleaci/n se trata +determinar las propiedades *ue esta posee) conforme a la estructura + al

tratamiento trmico +0o mec(nico dado) la correspondiente muestra fue unaaleaci/n de aluminio silicio) para su respectivo an(lisis se re*uiere seguiruna serie de etapas las cuales est(n contempladas en la % + finalmenteobtener una muestra preparada adecuadamente + mediante microscopia/ptica determinar correctamente los aspectos m(s relevantes de lamuestra) por ltimo se reali,/ un ensa+o de dure,a en un dur/metro) con locual se puede establecer un rango donde posiblemente este el porcentajede silicio de la aleaci/n.


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2. OBJETIVOS2.1 OBJETIVOS GENERALES

reparar una probeta aplicando las normas %) eali,andoun an(lisis metalogr(fico buscando determinar sus propiedadesmec(nicas + su tratamiento de obtenci/n.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

7eterminar las propiedades de una aleaci/n de %luminio!ilicio +

establecer la relaci/n con su estructura.

%nali,ar el 7iagrama %l!i + definir una posible regi/n se

encuentra el contenido de silicio.

'studiar la estructura para conforme a ello determinar c/mo fue

obtenido) + *ue propiedades confiere dic8o proceso.

egn la norma % '19 determinar la dure,a + en *ue

aplicaciones podra ser til.


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3. FUNDAMENTOS TEORICOS

:na aleaci/n aluminio!silicio es una aleaci/n ligera) la cual es ampliamenteutili,ada debido a su bajo peso especfico + buena resistencia mec(nica) lacual se ve modificada segn el porcentaje de silicio) a ma+or i aumentarala resistencia + disminuir( la ductilidad) otras propiedades importantes deeste tipo de aleaci/n son;

-oeficiente de e$pansi/n trmica bajo) debido a la adici/n de i) aligual *ue las dem(s adiciones) a e$cepci/n del g *ue lo aumentaligeramente.

esistencia a la corrosi/n alta) aun*ue disminu+e en presencia de -u)el cual a su ve, aumenta la resistencia mec(nica + a su ve, disminu+ela conductividad.

esistencia a la compresi/n alta) ma+or *ue a la tensi/n en un 1&!15


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>abricaci/n de turbinas de aviaci/n + pie,as para la marina por su bajopeso + buena resistencia mec(nica + a la corrosi/n.

>undici/n de pie,as difciles.

4. O-'7II'@O 'A'I'@%B

4.1 7I%C%% 7' >B:DO

INICIO AleacinAl-Si.

Se realiz el corte solo

para la seccintransversal

NO

Montaj

Cambie de lija a 90 cada vez!e borre las l"neas de la lijaanterior # solo $a#an l"neas

paralelas.

%&osee dimensiones adec!adas parael desbaste' Cara (.)-).* alt!ra (cm

Corte de la pieza

asi+nada e!ipo,disco abrasivo.

SISI

esbaste, ()0 (/0)0 1)0 00 200

(000 (*00.3ANSI4CAMI5. 6!ipo,

lijas re7ri+erante

Secar #limpiar con

&!lido Man!alrotacin contraria ala rotacin del disco.6!ipo, (ro pa8o

+r!eso )do pa8o

NO:MA AS;M 61-


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?6

6!ipo, :eactivosecador alco$ol

%Se eliminaron todas las

ra#as'

@istapreliminar

Secar #

limpiar con

NO

SI

AnBlisismicroscpico SINA;A>?6 tomar a

di7erentes

a!mentos

cido


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4.2 7'-I-IO@ 7'B O-'7II'@O 'A'I'@%B

ASTM #3

ediante la cual se reali,a la preparaci/n de la muestra) cortemontaje) desbaste) pulido + an(lisis.

o Co$%" la aleaci/n de aluminio silicio fue tomada de unabarrilla) con forma transversal semitriangular) aun*ue conbordes redondeados) esta se coloc/ en el interior de unacortadora metalogr(fica) la cual mediante un disco abrasivose cort/ paralelo al (rea transversal) reali,ando c8o*ues deforma intermitente con el disco sobre la pie,a) el proceso*ue reali,o en presencia de un refrigerante. >inalmente seobtuvo una pie,a con un grosor o altura de 1 cm) + la caracon la secci/n transversal 8abitual) seguido a esto seredondearon los bordes con el esmeril para evitarinconvenientes como 8eridas en el momento *ue seresbale la muestra o en el pulido desgarrando los paEos.

% la pie,a no se reali,/ montaje debido a *ue cumpla conlas especificaciones de tamaEo.

o D!&a!%" debido a *ue era una muestra relativamenteblanda se inici/ desde la lija 12& %@I0-%I") con la cualse estableci/ una direcci/n preferencial como indica lanorma en la cual el objetivo era borrar las lneas producidasen el proceso de corte + generar una superficie con una

condici/n superficial de 15 o 14 m ) mediante el

desli,amiento de la muestra arriba + abajo sobre la lija)8acindolo repetidamente 8asta *ue fueran 1& a 14 veces)luego se giraba la pie,a 19& grados a fin de emparejar unposible e$ceso de fuer,a en uno de los e$tremos) se revisacontinuamente la superficie para evitar un e$ceso dedesbaste + as evitar perder tiempo) cuando se 8a+agenerado una superficie con lneas totalmente paralelas) seprocede a cambiar de lija) girando F&G respecto a las lneas

generadas en la anterior lija) se repiti/ el proceso para laslijas 19&) 24&) 32&)4&&)6&&)1&&&)15&&) al final se obtieneuna superficie *ue carece de brillo + sin ra+as visibles al ojo8umano) todo el proceso debe ser llevado a cabo enpresencia de un refrigerante agua" para evitar *ue 8a+anvariaciones en la temperatura superficial) la cual puedamodificar la misma) concediendo otras caractersticasad*uiridas en errores de desbaste) se evit/ el uso e$cesivo


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de fuer,a puesto *ue conllevara a generar lneas m(spronunciadas las cuales re*ueriran fuer,a adicional en lalija siguiente + por tanto podran llegar a cambiar laestructura + modificar su interpretaci/n.

o P'li(o Man'al" el cual se reali,/ sobre un paEo para

materiales no ferrosos) inicialmente uno grueso al cual se ledeposito almina como abrasivo) este fue lavado con uncepillo para as evitar *ue partculas de materiales m(sduros daEaran la superficie de la aleaci/n) posteriormentese deposit/ almina utili,ado como abrasivo + se coloc/ lamuestra sobre la superficie) la cual se 8i,o girar en sentidocontrario al sentido de rotaci/n del paEo para as evitar laformaci/n de colas de cometa. osteriormente se limpi/ lasuperficie con alco8ol + se limpi/ con un secador + algod/n.e pasa por el paEo fino no ferroso) se aplica abrasivo + se

mantiene la probeta sobre el paEo con una presi/nmoderada + gir(ndola en sentido contrario al paEo duranteun tiempo de apro$) 5 min) en la cual se levantara laprobeta + se estar( revisando la condici/n actual cada 2min) revisando *ue las lneas estn *uedando distribuidasen todas las direcciones 8asta el punto de serimperceptibles) en dado caso se limpia la muestra conalco8ol) algod/n + un secador + se procede a reali,ar elan(lisis.

o An)li!i! !in a%a*'"e corrobora *ue la superficie est

libre de ra+as en una lupa) + posteriormente se lleva almicroscopio /ptico) para tomar fotografas) en las cuales seobserva la te$tura de la superficie especular) la cual luegodel pulido *ueda brillante.

ASTM E+#,"norma la cual nos indica los posibles reactivos conlos cuales podramos atacar la aleaci/n de aluminio) + surespectiva preparaci/n.Bos (cidos para atacar las aleaciones de aluminio silicio) es deciraluminium allo+s serie 4&&& ata*ue correspondiente 1a) 1mB =>2&&mB agua ) el cual fue el utili,ado utili,ando el siguienteprocedimiento establecido en la norma) preparar + flotar con unalgod/n durante 15 s) alternativamente sumergir 3!5s + 2&!12&s)la muestra tardo en atacarse apro$imadamente 25 seg) esteprocedimiento de ata*ue 8ubiese podido ec8o con Heller) el cualfue el reactivo inicial pero el tiempo de ata*ue era demorado) as*ue se procedi/ a reali,ar el ata*ue con => al &.5.


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o An)li!i! con A%a*'" mediante microscopio /ptico el cualproporciono informaci/n acerca de la microestructura de laaleaci/n) en la cual se tomaron fotografas a distintosaumentos) para poder determinar a *u tratamiento fuesometida) posibles inclusiones + caractersticas de la

estructura.

ASTM E 1-

'nsa+o de dure,a en rocHell; se reali,a una prueba con elobjetivo de determinar la dure,a de la aleaci/n) siguiendo unasespecificaciones contempladas en la norma para poder) reali,ar latoma de forma adecuada) se debe contar con un espesor demuestra ma+or a 6 mm) el cual consiste en un indentador el cualpenetra la superficie) el ensa+o rocHell mide la profundidad de la8uella dejada) para aleaciones blandas se utili,a un indentador de

bola el cual puede ser 109 o 1016) una precarga de 1& Hg + unacarga de 6& Hg) es importante destacar *ue debe tomarse lamedida de dure,a a 3 di(metros de 8uella debido a *ue seproduce un ligero endurecimiento en los bordes de la 8uella porconsiguiente no es aconsejable 8acerlo seguido o cerca a losbordes) este evento conlleva a un error en la toma de la dure,a)por otra parte) -uando tenemos valores de dure,a e$tremos esaconsejable cambiar de escala debido a *ue se corre riego deerrores.

. ANALISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS.1 M'!%$a !in A%a*'"ediante microscopia /ptica se tomaron las.Im(genes de la muestra sin ata*ue como se muestra ensiguientes figuras;


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e puede observar en la aleaci/n dada *ue su estructura presentadendritas) ra,/n por la cual se puede determinar *ue fue producto de unproceso de colada) las regiones oscuras distribuidas en la estructura soncontracciones interdendriticas.

.2 An)li!i! (l (ia/$a0a AlSi


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Ba probe'n el respectivo diagrama se observa el eutctico a una temperatura de5##G- + una composici/n de silicio del 12.6


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'sta es una imagen del eutctico) es decir el espacio interdendritico) el cual

contiene) una soluci/n solida de silicio en aluminio) *ue se da a partir de laprecipitaci/n el cual posee un color gris(ceo o a,ulado + silicio el cual seobtiene de forma directa en la solidificaci/n o en forma pura) lo cual pocousual ver un elemento puro en en una matri,) este posee un color grisoscuro + tiene unos bordes bien delimitados.e estima *ue la aleaci/n aluminio!silicio correspondiente tiene unporcentaje de silicio del #!9.5< por tanto es una estructura 8ipo eutctica)lo cual se reali,a mediante comparaci/n) como se estudiara en im(genesposteriores) la resencia del silicio en la aleaci/n confiere muc8aspropiedades por ejemplo;

7ado *ue al solidificar la contracci/n de i en %l es muc8o menor *ue enotras aleaciones debido a *ue el (tomo de silicio ocupa un espacio muc8oma+or en estado s/lido *ue en estado l*uido) lo cual mejora laspropiedades de moldeo + colabilidad) a su ve, mejora propiedadesmec(nicas entre otras +a mencionadas.

Ba aleaci/n aluminio!silicio) contiene adem(s otros tipos de elementos)como el 8ierro >e" + agnesio g" lo cual se conoce por indicaci/n deldocente debido a *ue para obtener informaci/n de la composici/n sere*uiere 8acer espectrometra de masas) por tanto se puede asumir *ue enla estructura 8abr(n cierto tipo de inclusiones. Bas posibles ser(npresenciadas en la siguiente figura;


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odemos observar *ue se forma g2i) el cual es un compuestointermet(lico *ue acompaEa estas aleaciones en el eutctico) esteposee un color gris a,ulado) a su ve, se encuentra %l!>e!i) el cualaparece en forma de cuc8illas) posee bordes angulares + color amarillodorado o gris oscuro) estas inclusiones aparecen cerca a los espaciosinterdendriticos acompaEando al silicio puro o elemental) + a la soluci/nsolida de i en %l.

.3 M'!%$a A%aca(a con F #."


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Ba regi/n interdendritica tiene silicio elemental en forma circular) por lotanto fue una aleaci/n obtenida por colada + se reali,/ en co*uilla)cuando se tiene una regi/n interdendritica en forma de placas sepuede aplicar un tratamiento de envejecido o agregar sodio para asiobtener silicio disperso en la matri, + as aumentar su dure,a.

. PRUEBA DE DURE4A"

Indentador &recar+a Car+a valor( valor) valor1

!rezaprom.

6scalarocEFell G es7Hrico (0 E+ 20 E+ 9) 9 9*

91222222=

6scala Grinell steel ball 1000E+ (9* (9= )01(9/1111

11

Ba dure,a en rocHell fue de F3)6# =J

Ba dure,a en brinell fue de 1F9.33 =J

,. CONCLUSIONES Ba %leaci/n %l!i es una aleaci/n) dctil) tena,) resistente al impacto)

e$celentes propiedades de moldeo) resistente a la corrosi/n) entreotras) estas propiedades pueden ser modificadas segn la cantidadde i principalmente) debido a *ue segn la proporci/n *ue define eltipo de aleaci/n +a sea 8ipereutectica o 8ipoautectica aumentara demanera diferente la fluide, en la colada + la resistencia mec(nica)por otra parte elementos como el g) >e) + -u forman inclusiones*ue modifican sus propiedades.

'l ilicio distribuido en la matri, provee una ma+or resistenciamec(nica) la cual aumenta cuando se encuentra en forma circular.

Inicialmente se observa *ue la regi/n oscura es decir lainterdendritica no es mu+ marcada como en las 8ipereutectica en lacual se aprecia una superficie m(s oscura + con l(minas) por tantoes de una composici/n 8ipoeutectica el porcentaje e asume de # a9.5< de silicio en la matri,) lo cual se puede decir dada lacomparaci/n con el %!s# C.

's apreciable una estructura dendrtica lo cual es propio unaaleaci/n obtenida por colada) a grandes aumentos se puede


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observar *ue el eutctico est( formado por silicio en forma degl/bulos por tanto el molde fue co*uilla) +a *ue si fuese arena eleutctico estara formado por laminas) este tipo de aleaci/n es tilcuando se busca obtener objetos con formas complejas.

egn su baja dure,a podra ser usada para varillas de soldadura +a

*ue sus propiedades no 8an sido modificadas) en caso de reali,arseun envejecimiento se aumentara su resistencia mec(nica + unaaplicaci/n importante es en la fabricaci/n de pistones) blo*ues demotor o pie,as *ue 8agan parte de sistemas de combusti/n internadebido a su bajo coeficiente de e$pansi/n + peso especfico.

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