1.-INTRODUCCION.-

En el siguiente ensayo se ha realizado la preparación de una probeta para determinar su tamaño de grano, siguiendo las normas respectivas para la misma.

Se la realizara de 3 métodos el de comparación, el de intercepción en nuestro caso lineal, circular y el método planimétrico.

Además también se ha procedido a obtener las durezas en el material en este caso se a realizado la obtención de la dureza Vickers y la Brinell de la misma manera siguiendo las respectivas normas para lo cual luego se comprobara con catálogos o tablas las durezas para comprobar que es del material que estamos hablando.

2.-INTRODUCCION.-

Tamaño de Grano

El tamaño de grano es muy importante en un material como el acero ya que su tamaño determinara su resistencia mecánica, para medir el tamaño de grano existen 3 métodos más conocidos:

Método de Comparación

Este método se lo realiza como su nombre lo indica con plantillas graduadas que se observan en el microscopio o en la foto y de ahí se va cambiando hasta que tengamos una plantilla la más aproximada que tengamos.

Aquí tenemos la plantilla para lo cual existen ajustes de la formula en caso de diferentes resoluciones que no sean 100x.

En todos los casos el valor de diámetro de la circunferencia será de 175mm.

Planimétrico

En este método se realiza en el interior de la circunferencia principal un círculo de 5000 mm² de superficie y se cuentan los granos que se encuentran dentro los que estén fuera apenas o intersecados cuentan como medios que se suman y se aplica la fórmula.

Método de Intersección.-

En este método existe el método de círculos o el lineal en el caso de lineal se realizan 5 líneas en el eje x y 5 en el eje y se procede a contar luego aplicamos una razón para ver si son axiales, en el caso de círculos se realizan 3 círculos de 100,200 y 250 mm de perímetro luego se trazan 2 líneas q pasen por el centro perpendicularmente de 150mm y a los lados 2 de 100mm se cuenta las intercepciones y en el punto en donde coincida una línea con un circulo cuenta como medio grano y se aplica la formula.

Ya obtenidos los valores de tamaño de grano podemos verificar la relación de los 3 valores su proximidad para asi comprobar su veracidad. (1)

Dureza.

La dureza puede definirse como la resistencia a la penetración que tiene un cuerpo o a ser rayado o a la abrasión.

Entre las más utilizadas tenemos:

Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de wolframio. Para

materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar.

Dureza Knoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de

señales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que se le

ejerce una fuerza estándar.

Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es

la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de

materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella.

Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular.

Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell.

En nuestro caso aplicamos la dureza Brinell y la Vickers para las cuales las fórmulas de relación son:

dónde:

: carga a utilizar medida en [kilopondio(kp)].

: Constante para cada material, que puede valer 5 (aluminio, magnesio y sus aleaciones), 10

(cobre y sus aleaciones), y 30 (aceros).

: diámetro de la bola (indentador) medida en [mm].

Para determinar el valor de la dureza Brinell se emplea la siguiente ecuación:

donde:

: carga a utilizar medida en kp.

: Diámetro de la bola (indentador) medida en [mm].

: Diámetro de la huella en superficie en [mm] (se toma como la media de d1 y d2).

Y en el caso de Vickers las formulas son:

Además existen tablas ya con los valores según los diámetros

Lo cual lo verificaremos con fórmulas. (2)

3.-EXPERIMENTACION

En el caso del tamaño de grano la hemos realizado de acuerdo a la norma ASTM E 112-85.

Realizamos la preparación de la muestra como en el caso de inclusiones según La norma ASTM E-3 con todos los pasos desde el corte hasta el proceso de ataque químico.

Luego se procede a pasar a los microscopios para observar por el microscopio y determinar la plantilla con el número de grano a 100x y 200x aplicamos la fórmula y obtenemos nuestro tamaño de grano. En caso de no ser de 100 x se aplica una corrección mediante la siguiente relación.

Luego de esto realizamos los demás métodos el de Intersección y el Planimétrico con sus diferentes relaciones al final podemos comparar los resultados obtenidos en todos los casos.

Ya planteados anteriormente.

En el caso de la dureza Brinell se sigue la Norma ASTM E10.

El procedimiento a seguir es que la probeta antes de ser introducida en la máquina de dureza debe estar preparada correctamente y algo importante tener las caras paralelas para no dañar el durómetro.

En todos los casos de Dureza se debe aplicar una precarga de 100N

Una vez lista la probeta se aplica la carga de 1839 N y se deja de 10 a 15 s de ahí retiramos y procedemos a medir la huella para calcular la dureza u observar en tablas.

En el caso de Dureza Vickers de igual manera la probeta debe estar lista tomando las consideraciones anteriores luego de esto se le aplica una carga de 980N por un periodo de igual manera de 10 a 15 s y se procede a medir las diagonales con la fórmula aplicada tenemos nuestro valor de Dureza el cual de igual manera puede ser visto en tablas.(3)

Equipo Experimental

Durómetro

Máquina portalijas

(lijas) (240,320,400, 600, 1200, 1500)

Pulidora de disco con paño

Alúmina

Agua

Compresor

Alcohol

Microscopio

Algodón

Nital al 2%

4.-ANALISIS DE RESULTADOS

Tamaño de grano

Método de comparación

En este método observamos a 100x un tamaño de grano de 8

Método de Planimétrico

M=500x

Nint.=12

Ninterc.=9

F=50

NA= 825

EN LA TABLA OBSERVAMOS

G=6,5-7

Método de Intersección

T G=longitud

№ promedio de granos

Promedio de Granos en dirección horizontal= 7

Promedio de Granos en dirección Vertical= 7,5

Posición horizontal

T G=2007

=22.57 μm

GASTM=10−6.6439∗logE10T G=E

GASTM=10−6.6439∗log22.5710

GASTM=7.65

Posición Vertical

T G=1507.5

=20 μm

GASTM=10−6.6439∗logE10T G=E

GASTM=10−6.6439∗log2010

GASTM=8

Promedio total de granos:

Gtotal=Ghorizontal+Gvertical

2

Gtotal=7.65+82

Gtotal=7.82

Metodo de intersección de círculos

Ni= 94,5

M= 500x

NL=46,5

G=7,79

DUREZA

Brinell

En el caso de la dureza brinell los datos obtenidos son:

P=1839N = 187,65 ponds Precarga=100N

D(bola)= 2,5mm d(huella)=1,06mm

HB= 202,61 Formulas Tablas 202HB

Error= 0,3% que casi despeciable.

Vickers

Datos:

F=980N=100ponds

P=d1+d2/2 d1= 0,94mm d2= 0,945mm

P=0,9425

HV=208,75 fórmulas y por Tablas 209HV

Error=0,12% el error es despreciable.

5.-CONCLUSIONES

El tamaño de grano ASTM por los 3 métodos calculados nos han arrojado valores entre 7 y 8 lo cual nos da un rango de valores en el cual es aceptable ya que los errores producidos se pudieron haber dado en el momento del conteo de granos que en algunos casos no fue tan exacto por la identificación de los limites.

En los resultados obtenidos por fórmulas y por tablas se ha producido un error despreciable el cual confirma su veracidad en el caso de la dureza.

Mientras que la dureza obtenida se asemeja propia a la de una barra de flexión como es el material el cual oscila entre los 200 a 220 entonces se puede comprobar que el material corresponde.

6.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Diego Seiro, Laboratorio de Metalografía y Soldadura, Resumen Norma ASTM E112, consultado septiembre 2013. (1)

Askeland, Ronald R. (2011). «6» (en Español). Ciencia e ingeniería de materiales (6° edición). México, D.F: Cengage Learning. pp. 223-226.(2)

Norma ASTM E 112-85.

Norma ASTM E10.