Laboratorio NO FERROSOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA -FACULTAD DE INGENIERA -INGENIERA MECNICA Y MECATRNICA LABORATORIO DE NO FERROSOS 10-2014

LABORATORIO DE ESTRUCTURAS DE ALEACIONES NO FERROSAS

Yeison Chavarro [email protected] Steven [email protected]

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA -FACULTAD DE INGENIERA -INGENIERA MECNICA Y MECATRNICA LABORATORIO DE NO FERROSOS 10-2014

15

RESUMEN- Se estudi la microestructura de 7 muestras de aleaciones ferrosas y 7 de aleaciones no ferrosas, mediante la observacin a travs de un microscopio ptico. Tras el anlisis, se logr caracterizar y clasificar cada material por medio del estudio de las fases que se encontraban presentes, la matriz en la que estaba contenido, su relacin con el Carbono y el tipo de inclusiones y defectos que se observaron. Adems se estudi la microestructura de 3 muestras de aleaciones de aluminio.

Palabras clave: Microscopio ptico, microestructura, inclusiones, diagrama de fases.

ABSTRACT- The microstructure of 7 samples of ferrous alloys and non-ferrous alloys 7 was studied by observation through an optical microscope. After analysis, it was possible to characterize and classify each material by studying the phases that were present, the matrix in which was contained, its relation to the carbon and type of inclusions and defects were observed. Also was studied the microstructure of 3 samples of aluminum alloys.

Key words: Optical microscope, microstructure, inclusions, phase diagram1. INTRODUCCIN

Muchas de las propiedades mecnicas de los materiales metlicos pueden ser explicadas por la microestructura que estos poseen. El conocimiento profundo de cada una de ellas nos permite tener un criterio mucho ms certero como ingenieros, puesto que la ciencia de los materiales se encuentra inmersa en casi cualquier aplicacin ingenieril.

Actualmente, el desarrollo de los materiales viene en una continua evolucin, por lo que es necesario ser expertos en los procesos de refinamiento de microestructuras con el fin de obtener materiales con nuevas y mejores propiedades.

2. OBJETIVOS

El objetivo general de este laboratorio es analizar a partir de la metalografa una serie de aleaciones y fundiciones, haciendo un procedimiento y una caracterizacin correcta de las mismas.

Desarrollar habilidades en la identificacin de microestructuras de materiales ferrosos y no ferrosos de acuerdo a sus caractersticas propias. Lograr diferenciar las 14 muestras analizadas segn su microestructura y la dependencia con la misma en su posible aplicacin.

Familiarizarnos con el uso de los instrumentos que se emplean en un anlisis metalogrfico.3. MARCO TEORICO

FUNDICIONES

Las fundiciones son aleaciones Fe-C con un contenido en Carbono superior al 2,1% (aunque generalmente contienen entre 2,5 y 4% de C). Normalmente contienen un tercer elemento, el Si, cuyo contenido puede estar entre un 1 y 3%. Se obtienen del proceso de fundicin en los hornos de cubilote, a partir de materias primas usuales como coque, fundentes, arrabio y chatarra. En comparacin con los aceros, las fundiciones poseen una serie de ventajas como:

Son ms econmicas. Son ms resistentes a esfuerzos de compresin. Presentan una excelente maquinabilidad. Presentan excelentes caractersticas para resistir vibraciones y para lubricar superficies de apoyo.

Pero tambin presentan las siguientes desventajas:

Son materiales ms frgiles y quebradizos. No admiten deformaciones por forja ni laminacin.

Las transformaciones que tienen lugar durante los procesos de calentamiento y enfriamiento de las fundiciones se estudian teniendo en cuenta el diagrama estable Fe-C, cuyos constituyentes son Hierro y grafito. La solidificacin de las fundiciones puede tener lugar siguiendo el diagrama estable o metaestable en funcin de una serie de factores entre los que se encuentran:

Velocidad de enfriamiento: cuanto menor sea la velocidad de enfriamiento mayor es la posibilidad de que se forme grafito. Elementos de aleacin: estos elementos pueden ser:

Grafitizantes: son elementos que favorecen la solidificacin segn el diagrama estable, como, por ejemplo, el Carbono y el Silicio. Blanqueantes: son elementos que favorecen la solidificacin segn el diagrama metaestable, estabilizando la cementita, como el Titanio, Cromo, Fsforo.

Existen varias formas de clasificar las fundiciones de hierro. Una de las ms utilizadas es la que hace referencia a la presencia de grafito en la microestructura. As, las que no tienen grafito se denominan fundiciones blancas, y las que s lo contienen, grises. A su vez estas ltimas se subdividen en funcin de la morfologa que adquiere ese grafito.

Fundiciones sin grafito o blancas: Estas fundiciones siguen el denominado diagrama de fases metaestable Fe-Fe3C, de tal manera que todo el carbono presente en el material est en forma de cementita o disuelto en la red cristalina del hierro formando ferrita. Para evitar la formacin de grafito durante el proceso de colada se elimina de la composicin la mayor cantidad posible de elementos de aleacin que sean grafitizantes y, si es necesario, se aaden otros aleantes formadores de carburos. El calificativo de blancas lo reciben del aspecto de su superficie de fractura, blanco y brillante. Fundiciones grises degrafito laminar: Son las ms utilizadas, pues la forma laminar del grafito mejora la maquinabilidad (las partculas de grafito permiten una mejor salida de la viruta y al mismo tiempo actan como lubricantes). Solidifican siguiendo el diagrama estable, por lo que no presentan como microconstituyente ledeburita transformada.

Fundiciones grises degrafito nodular o esferoidal: Surgieron como sustitutas de las fundiciones blancas aleadas con Ni y Cr, al utilizar como aleante el Mg (entre 0,04 y 0,07% final, por lo que se aade entre el 8 y el 15% dependiendo del estado de fusin en el que se introduce el magnesio). Este elemento acta como un fuerte desulfurante y que permita obtener grafito esferoidal. Esta morfologa del grafito cambia de forma importante las propiedades del material, principalmente en una claro aumento de la resistencia mecnica y la tenacidad. Ello es debido a que la forma redondeada es la menos perjudicial para ser dispersada en la matriz.

ALEACIONES DE COBRE

El cobre es un metal de transicin rojizo, que presenta una conductividad elctrica y trmica muy alta, slo superada por la plata en conductividad trmica y el oro en conductividad elctrica. La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El grado del mineral empleado en la produccin de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales ms ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados ms bajos.

Expuesto al aire, el color rojo salmn inicial se torna rojo violeta por la formacin de xido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formacin de xido cprico (CuO). Expuesto durante mucho tiempo al aire hmedo forma una caa adherente e impermeable de carbonato bsico de color verde, caracterstico de sus sales, denominada cardenillo (tina en el caso del bronce) que es venenoso.En general sus propiedades mejoran con las bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criognicas.

PROPIEDADES DEL COBRE

Densidad8800-8940 kg/m3

Punto de fusin1082 C

Punto de ebullicin2595 C

Resistencia a la traccin172-220 MPa

Tabla 1. Propiedades del cobre puro

Existen ms de 400 aleaciones de cobre, cada una con una combinacin nica de propiedades, que se adaptan a un gran nmero de aplicaciones, procesos de fabricacin y entornos.

Para hacer que el cobre sea lo ms verstil posible, se pueden modificar sus caractersticas originales en funcin del uso final que se le quiera dar, alendolo o "mezclndolo" con otros metales. Dos de las aleaciones de cobre ms conocidas, son el latn (donde se mezcla con zinc) y el bronce (donde se mezcla con estao).

A continuacin se presentan las aleaciones de cobre ms conocidas y usadas actualmente en la industria:

Laton: El latn es una aleacin de cobre y zinc. Cuando el porcentaje de zinc es inferior al 18%, el latn tiene un color rojo; al aumentarse el contenido de zinc, el metal se vuelve ms claro y dorado. Esta aleacin es ms dura que el cobre puro. El latn fundido no es viscoso y se adapta perfectamente a moldes detallados. Muchos instrumentos musicales estn hechos de latn.

Bronce: El bronce es toda aleacin de cobre y estao. El contenido de cobre en esta aleacin es generalmente superior al 60%. Se puede reconocer el contenido de estao por el color del bronce: los tonos ms dorados tienen un mayor contenido de estao, mientras que los tonos ms rojizos tienen un menor contenido de estao. Adems, el estao ayuda a que se forme la caracterstica ptina protectora que aumenta la dureza del cobre y su resistencia a la corrosin.

Cuproniquel: Las aleaciones de cobre y nquel (90/10 y 70/30, principalmente) se utilizan en muchas aplicaciones martimas, como las tuberas para agua de mar, las plantas desalinizadoras o las jaulas de acuicultura, debido a su excelente resistencia a la corrosin del agua de mar, su alta resistencia intrnseca a la bioincrustacin y la facilidad de fabricacin. Durante dcadas, su uso ha dado unos resultados ptimos al mismo tiempo que ofrece soluciones efectivas a los retos tecnolgicos de hoy en da.

ALEACIONES DE ALUMINIO

El aluminio es uno de los metales ms abundantes de la corteza terrestre, de la que forma parte en una proporcin del 8% aproximadamente. No se encuentra puro en la naturaleza, sino formando parte de los minerales de los cuales los ms importantesson las bauxitas Posee una combinacin de propiedades que le convierten en un material extremadamente til en la industria.

En la tabla se muestran algunas de las propiedades del aluminio puro:

PROPIEDADES DEL ALUMINIO

Densidad2700 kg/m3

Punto de fusin660,3 C

Punto de ebullicin2519 C

Resistencia a la traccin160-200 N/mm2

Tabla 2. Propiedades del aluminio puro

El aluminio y sus aleaciones ocupan desde hace ms de 30 aos un lugar destacado en la industria del transporte y la automocin, pues el material cuenta con caractersticas especiales de alta dureza, ligereza, resistencia mecnica y conductividad trmica, entre otras, indispensables para la creacin de aeronaves, siendo esta, una de sus aplicaciones ms importantes en la actualidad.

Las aleaciones de aluminio son obtenidas a partir de la combinacin de este metal con otros elementos (cobre, magnesio, zinc, silicio, manganeso, etc.) que mejoran sus propiedades mecnicas, pues al ser este un material maleable y dctil, necesita mejorar su resistencia mecnica y en algunas aplicaciones optimizar aspectos como la dureza.

Existen ms de 300 aleaciones de aluminio registradas y otras que en la actualidad estn siendo desarrolladas para nuevas aplicaciones.

Las aleaciones de aluminio se clasifican en dos grupos, dependiendo del proceso de fabricacin: aluminios laminados y fundiciones de aluminio.

A continuacin se relacionan las series de aluminios laminados y fundidos con los elementos aleantes:

CODIFICACIN ALUMINIOS LAMINADOS

Aluminio puro 99.0 pureza 1XXX

Aluminio aleado principalmente con cobre 2XXX

Aluminio aleado principalmente con manganeso 3XXX

Aluminio aleado principalmente con silicio 4XXX

Aluminio aleado principalmente con magnesio 5XXX

Aluminio aleado principalmente con magnesio y silicio 6XXX

Aluminio aleado principalmente con Zinc 7XXX

Aluminio aleado con otros elementos (litio) 8XXX

Tabla 3. Nomenclatura aluminios laminados

CODIFICACIN FUNDICIONES DE ALUMINIO

Fundicin de aluminio puro 99.0 pureza 1xx.x

Fundicin de aluminio aleado principalmente con cobre 2xx.x

Fundicin de aluminio aleado principalmente con silicio y adiciones de cobre y/o magnesio 3xx.x

Fundicin de aluminio aleado principalmente con silicio 4xx.x

Fundicin de aluminio aleado principalmente con magnesio 5xx.x

Fundicin de aluminio aleado principalmente con Zinc 7xx.x

Fundicin de aluminio aleado principalmente con estao 8xx.x

Fundicin de aluminio aleado con otros elementos 9xx.x

Tabla 4. Nomenclatura aluminios fundidos

4. DESARROLLO DE LA PRUEBA

4.1 MATERIALES Y EQUIPOS

Las muestras observadas en el laboratorio ya estaban preparadas, pero es evidente que para esto se necesit:

Lijas de 240, 320, 400 y 600 Mquina pulidora Reactivo correspondiente al material: a continuacin se relacionan los materiales de las probetas observadas en la practica con el reactivo ms usado para su ataque (cabe aclarar que algunas muestras no estaban atacadas y las que s, no es seguro que se hallan atacado con el reactivo mencionado aqu)MaterialReactivo

Fundicin grisPicral

Fundicin blancaNital

Fundicin dctilNital

Acero de herramientas D2Picral

Acero inoxidable ferrticoCloruro frrico y acido hidroclrico

Acero inoxidable austenticoGlyceregia

Inconel 718Persulfato de Amonio

MonelPersulfato de Amonio

LatnPersulfato de Amonio

Ti 6 Al 4 VPersulfato de Amonio

Tabla 5. Relacin de materiales y reactivos para su ataque

2 microscopios pticos 7 aleaciones ferrosas 7 aleaciones no ferrosas Computador Cmara4.2 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El procedimiento a seguir fue el siguiente:

El primer paso para realizar una metalografa es la obtencin de la muestra. Es necesario realizar el corte adecuado que nos permita observar la superficie que queremos analizar.Despus, debemos preparar la superficie que vamos a analizar; para esto debemos lijar y pulir de acuerdo a las caractersticas de cada material.

A pesar de que lo anterior no lo realizamos nosotros en el laboratorio, sino que las muestras ya estaban preparadas, es necesario mencionar y tener en cuenta estos 3 pasos, ya que de su correcta aplicacin dependern los resultados que observaremos en el microscopio.

Teniendo las muestras listas, el laboratorista procedi a ubicarlas en el microscopio y entonces se hicieron las observaciones necesarias, teniendo en cuenta la colocacin de la pieza y la resolucin del equipo.

5. RESULTADOS

Se ubicaron diferentes muestras de distintos materiales, en los microscopios pticos usados. Las fotografas de estas se relacionan con el tipo de material que se especific por parte del laboratorista.

Para todos los casos a continuacin las observaciones se realizarn a 100X.

Las fotografas obtenidas se presentan a continuacin:

Fundiciones:

Fotografa 1. Fundicin gris.

Fotografa 2. Fundicin gris.

Fotografa 3. Fundicin maleable.

Fotografa 4. Fundicin dctil.

Fotografa 5. Fundicin dctil. .

Fotografa 6. Fundicin dctil. 100X.

FotografaFotografa

Fotografa 7. Fundicin blanca.

Aceros para herramientas:

Fotografa 8. Acero de herramientas AISI D2

Aceros inoxidables:

Fotografa 9. Acero inoxidable ferritico

Fotografa 10. Acero inoxidable austentico Aleaciones de nquel:

Fotografa 11. Inconel 718

Fotografa 12. Monel

Aleacin de cobre:

Fotografa 13. Latn Aleacin de titanio:

Fotografa 14. Ti 6 Al 4 V

6. ANLISIS DE REULTADOS

Para la Fotografa 1 se tiene una clara fundicin gris, debido a las formas de lminas u hojuelas negras que se presentan. Estas lminas son carbono en forma de grafito. En cuanto a la matriz se observa que esta no se distingue claramente y esto se debe a que la muestra no ha sido atacada, sino que despus del pulido fue directamente llevada al microscopio. Para esta fundicin gris y al comparar con lo establecido en la ASTM A247 se establece que el grafito es tipo A, por su forma de lminas. (Figura 1) Segn esto y en base a la norma, se establece que esta fundicin tiene una composicin cercana al punto eutctico. [1]

Figura 1. Grafito tipo A en una fundicin gris [1]

La Fotografa 2 muestra igualmente una fundicin gris, por la forma del grafito en lneas. Igual al caso anterior la matriz no se distingue debido a que no se ha atacado la muestra. En cuanto al tipo de grafito que se tiene (por tratarse de una fundicin gris), segn la norma ASTM A247, se establece que se trata de un grafito tipo C (Figura 2), debido a la forma de lneas con extremos ms espesos de carbono. Este tipo de grafito nos indica que se tiene una fundicin de composicin hipereutctica.

Figura 2. Grafito tipo C en una fundicin gris [1]

Con la flecha amarilla en la Fotografa 2 se sealan ciertas regiones con partes ms oscuras, y que no concuerdan con el patrn del grafito. Se cree que estas son inclusiones sobre la fundicin, y para determinar correctamente de que se deberan realizar otro tipo de ensayos (como difraccin de rayos X).

En la Fotografa 3 se establece que es una fundicin maleable, debido a que esta tiene concentraciones de grafito, pero la forma de dichas concentraciones es irregular como una crispeta (flecha azul). Igual que las anteriores fundiciones, en esta no se observa la matriz debido a que no se ha atacado la muestra, sin embargo sobre dicha matriz, se observan una serie de puntos negros (flechas rojas en la Fotografa 3). Debido a que en una fundicin maleable, la forma tpica (ya dicha) del carbono se consigue al recocer una fundicin blanca, se cree que estos puntos negros, son puntos en donde alcanz a difundir un poco de carbono, sin embargo no alcanz a realizar un conglomerado alto y qued disperso por la matriz.

La Fotografa 4 muestra una fundicin dctil, debido a la forma nodular que se tiene. Dichos ndulos son conglomerados de grafito. Igual que para las fundiciones anteriores, la matriz no ha sido atacada y por ello no se puede distinguir claramente. Una peculiaridad en esta muestra se encuentra sealada con una flecha roja en la Fotografa 4. Debido a la desfocalizacin que se poda observar con respecto a la superficie general de la muestra se establece que se trata de un polvo o un pedazo de algn material ajeno a la muestra, que est depositado sobre la superficie en cuestin.

En la Fotografa 5 se puede observar una fundicin maleable pero en este caso est atacada ya que se alcanzan a diferenciar las fases (flecha roja). Alrededor de las crispetas, se observa ferrita.

En la Fotografa 6 se observa de nuevo una fundicin dctil por la forma nodular del carbono, pero esta ya ha sido atacada, y se empieza a apreciar algo mejor la microestructura alrededor de los ndulos de grafito. Justo alrededor de dichos ndulos, se observa ferrita, la cual se gener debido a que este tipo de fundiciones se obtienen al agregar nodulizadores a una fundicin gris, lo que hace que en el material, el cual en principio es homogneo de carbono y ferrita, el carbono difunda, haciendo que la ferrita quede sola, con lo cual el carbono queda aglomerado en ciertos sectores como grafito, y la ferrita que estaba junto al carbono que difundi, queda sola.

Figura 3. Fundicin maleable de matriz ferrito-perltica [3]

La Fotografa 7 muestra una fundicin blanca. En esta se ve un patrn constante a lo largo de toda la muestra que se observa, dicho patrn al compararlo con imgenes de la ledeburita (Figura 4) se observa que tiene una gran semejanza, por la forma de gotas alargadas. De igual forma se seala con una flecha roja, el lugar donde dicha microestructura es un poco ms fina. Con esto se define que se tiene una microestructura de forma ledeburtica, sin embargo es de anotar que esta no se encuentra a temperatura ambiente segn el diagrama Fe-Fe3C (Anexo 1), sino que es perlita con la forma de gotas que ya se dijo (propia de la ledeburita) y la matriz es de cementita. (En azul y verde respectivamente en la Fotografa 8) la flecha en azul oscuro muestra un aparente rayn en a muestra.

Figura 4. Forma tpica de la ledeburita sealada con L [4]

En la Fotografa 8 tenemos un acero de herramientas D2. En este se encuentra una distribucin uniforme de carburos, sealados con rojo, los cuales debido al alto contenido de cromo de este acero (entre 11% y 13%) [8] se establece que deben ser carburos de cromo. En azul se muestra una inclusin, que se puede deber a algn precipitado debido a que se presentan slo pocas en toda la muestra. De color marrn, se muestra una lnea, la cual segn su patrn alargado se cree que es un rayn hecho en el proceso de pulido, o posteriormente a este al ser mal manipulada la muestra. La matriz de la muestra, cerca de donde se encuentra la flecha marrn, se nota con unos puntos muy pequeos, los cuales al comparar con la muestra del AISI H13, dan un indicio de que se trata de martensita, sin embargo por ms que se ampla la imagen no se tiene una resolucin ptima para concluir definitivamente esto, aunque dicha microestructura es la que se ha de esperar en un acero para herramientas para trabajo en fro indeformable (por la alta dureza que proporciona la martensita y que es necesaria en este tipo de acero), de aqu se determina que hara falta una vista a ms aumentos para determinar correctamente la microestructura de la matriz. La Fotografa 9, presenta un acero inoxidable. Debido la microestructura que se observa, en forma de granos con bordes prominentes, se establece que se trata de un acero inoxidable ferritico. Como peculiaridades se observa que este acero posee carburos, sealados con rojo, que se distribuyen tanto por el interior de los granos, como en los bordes de grano. Para corroborar an ms la idea de que son carburos, se compara esta imagen con la extrada del ASM Handbook volumen 9, (Figura 5). En esta se observan carburos a lo largo de toda la muestra, segn lo que se dice en dicha referencia, dentro de los granos y en los bordes de estos, lo que la hace semejante la muestra de la Fotografa 9. La presencia de carburos es consistente con la composicin de un acero inoxidable, ya que este posee carbono y grandes cantidades de cromo, elemento que forma carburos.

Figura 5. Acero inoxidable ferritico con presencia de carburos. [9]

En la Fotografa 10 se tiene un acero inoxidable austentico, segn lo dicho por el laboratorista. Sin embargo al observar al microscopio, la microestructura no se alcanza a observar con claridad. Esto nos deja ver que este tipo de acero inoxidable es ms resistente a la corrosin que el acero inoxidable ferritico (Fotografa 9), debido a que pese a que fue atacado, no se alcanzan a observar los bordes de grano del mismo. De esto, se puede deducir entonces, que los aceros inoxidables austenticos se deben atacar qumicamente de una forma distinta a los ferrticos, para que se pueda estudiar su microestructura. Los puntos negros que se observan a lo largo de la muestra, al basarse en la (Figura 6) y lo que establece para esta el ASM Handbook volumen 9, son sulfuros, que dependiendo de la composicin del acero que se tiene bien pueden ser sulfuros de manganeso o sulfuros de cromo (si el porcentaje de manganeso es menor a 0,20% aproximadamente). Estos sulfuros producen en el material un aumento en la dureza, lo que conlleva a un aumento de la dificultad para ser mecanizado. [10]

Figura 6. Acero inoxidable austentico mostrando la presencia de sulfuros. [10]

En la Fotografa 11 se observa una sper aleacin de nquel llamada Inconel 718. La primera peculiaridad de que se observa es la presencia de unas manchas con varios colores, sealadas con verde, las cuales se encuentran a lo largo de toda la muestra. Al entrar al ASM Handbook volumen 9, encontramos que la aleacin de nquel Inconel 718, tiene en su matriz dos fases, una fase (sealada con azul) que se encuentra uniforme y una fase la cual se encuentra en forma de puntos dispersos por toda la matriz. En base a esto, se establece que en la muestra la fase es la que fue atacada, y por ello se observa con esos colores y tonalidades. Los puntos negros, sealados con rojo, se creen que son compuestos intermetlicos, debido a que se encuentran en baja cantidad.

La Fotografa 12 muestra una microestructura de varias tonalidades, pero compuesta por los mismos colores: entre rojo y naranja, y un amarillo. El hecho de que existan diferentes tonalidades, nos muestra que la muestra presenta maclado. El maclado es el movimiento de un plano cristalogrfico respecto a otro, lo que produce como resultado una diferente reflexin de la luz, y por consiguiente distintas tonalidades. [12] Debido a que este maclado se produce por una deformacin, se cree que se trata de una muestra la cual fue sometida a un proceso de deformacin, bien sea despus de producida o como proceso en su fabricacin, para determinar correctamente se debera realizar un anlisis a toda la probeta de donde fue sacada esta muestra.

En la Fotografa 13 se observa un latn (aleacin de cobre y zinc). Esta posee una estructura con formas redondeadas sobre una matriz de color negro. Al entrar en el ASM Handbook volumen 9 (Figura 7), se encuentra que lo que se observa aqu son dos fases; una fase (sealada con azul) que se encuentra en forma de dendritas, que en este caso son slo la parte inicial de la dendrita, ya que no se alcanza a distinguir la bifurcacin propia de estas; y una fase (sealada con verde) la cual es la matriz sobre la cual se encuentra la fase . Aparte de la matriz en negro, se observan ciertos puntos negros sobre la muestra (sealados con rojo), los cuales posiblemente se han de tratar de compuestos intermetlicos, sin embargo esto se debe comprobar con otro tipo de ensayos como de difraccin de rayos X.

Figura 7. Aleacin C28000, donde se observa una estructura detrtica de la fase , sobre una matriz . [13]

La Fotografa 14 muestra una aleacin de titanio, en la cual se observan dos fases, una que se encuentra como matriz, la cual es blanca, y otra que es de color negro. Remitindose al ASM Handbook volumen 9, se observa que la matriz de color blanco se trata de la fase , y las microestructuras de color negro se trata de la fase . Los puntos negros de mayor tamao pueden ser intermetlicos (flechas rojas), debido a la poca cantidad que hay en la muestra.

(3) ALEACIONES DE ALUMINIO ADICIONALES

Imagen 1. Aleacin AA 3003

A temperatura ambiente las fases presentes en la aleacin de aluminio AA3003 son: (Al) primario, y Al15Mn3Si2, como se ilustra en la observacin metalogrfica realizada a una muestra de dicha aleacin.

Dichas fases se presentan como fase continua y como precipitado blanco respectivamente, as como se seala en la imagen.

En el diagrama de fases pseudobinario de las aleaciones Al-Mn-Si para 1.5% de Mn se muestra la secuencia de solidificacin y transformaciones en el estado slido de la aleacin AA3303.


Como se observa en la imagen de la microestructura de la aleacin de aluminio AA8006 existe la presencia de una fase continua que es (Al) primario y de precipitados del tipo Al3(Fe,Mn) y Al6(Fe,Mn).

A continuacin se muestran los diagramas de fase de las aleaciones Al-Fe-Mn, para el caso del diagrama se ilustra en el caso de aleaciones Al-Fe-Mn para 0.7% de Mn y en el diagrama b para dichas aleaciones con 1.6% de Fe.


En la imagen de la microestructura de una aleacin de aluminio AA8011 se observa que existe una fase continua (Al) primario y existe la presencia de precipitados del tipo Al8Fe2Si, en el diagrama de fase pseudobinario de las aleaciones Al-Fe-Si para 1% Fe la fase es Al8Fe2Si y la fase es Al5FeSi.

7. CONCLUSIONES

Tras el anlisis de las diferentes microestructuras, logramos concluir a que material corresponda cada una de ellas.

Sin embargo, es necesario mencionar que en varios casos no fue posible caracterizar con certeza cada una de las fases que se encontraban presentes en algunas piezas, debido a que las muestras no haban sido atacadas, o era necesario utilizar otro reactivo que nos revelara una fase en especfico.

Adems, para observar inclusiones, caractersticas especficas de algunos carburos, la matriz correspondiente, posibles defectos y en general gran cantidad de detalles sera necesario realizar una observacin en un microscopio con mayor resolucin.

8. ANEXOS

Anexo1. Se muestra slo la parte de la transformacin eutctica del diagrama Fe-Fe3C. Se encierra en rojo el hecho de que la ledeburita a temperatura ambiente no existe, sino que se trata de perlita con la misma forma en una matriz de cementita.

Anexo 2. Diagrama de fases Al-Cu.

Anexo 3. Diagrama de fases ternario de Al-Mg-Si, con corte en la zona de slido.

REFERENCIAS

[1] BIBLIOTECA UNIVERSIDAD DE PIURA. Fundiciones grises. [En lnea] Visto el 25 de octubre de 2014. Disponible en: http://www.biblioteca.udep.edu.pe/BibVirUDEP/tesis/pdf/1_43_187_9_279.pdf

[2] ING. MANUEL VEGA UTRERA. Fundiciones grises aleadas de alta resistencia. [En lnea] Visto el 25 de octubre de 2014. Disponible en: http://www.um.edu.uy/_upload/_descarga/web_descarga_39_FundicionesgrisesaleadasdealtaresistenciaIngManuelVega.pdf

[3] ASM. Handbook Volume 9: Metallography and microstructures. Page 1377


[5] WILLIANK DE MORAIS. Diagrama hierro carbono. [En lnea] Visto el 25 de octubre de 2014. Disponible en: http://blog.utp.edu.co/metalografia/files/2010/10/microestructuras-diagrama-hierro-carbono1.jpg

[6] ASTM. A681 08: Standard Specification for Tool Steels Alloy. Page 1


[8] SUMITECCR. AISI D2 [En lnea] Visto el 25 de octubre de 2014. Disponible en: http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%20D2.pdf


[10] ASM. Handbook Volume 9: Metallography and microstructures. Pages 1626-1627

[11] ASM. Handbook Volume 9: Metallography and microstructures. Pages 2027-2028

[12] UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA. Maclas de deformacin. [En lnea] Visto el 25 de octubre de 2014. Disponible en: http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm04/pfcm4_3_11.html[13] ASM. Handbook Volume 9: Metallography and microstructures. Page 1866

[14] ALUMINIOS Y METALES UNICORNIO. Aluminio 2024 [En lnea] Visto el 25 de octubre de 2014. Disponible en: http://www.aluminiosymetalesunicornio.com.mx/2024.html

[15] ASM. Handbook Volume 3: Alloy phase diagrams. Page 291

[16] ALUMINIOS Y METALES UNICORNIO. Aluminio 6061 [En lnea] Visto el 25 de octubre de 2014. Disponible en: http://www.aluminiosymetalesunicornio.com.mx/6061.html

[17] ASM. Handbook Volume 3: Alloy phase diagrams. Page 1537

Laboratorio NO FERROSOS

Documents

Transcript of Laboratorio NO FERROSOS