METALOGRAFIA DEL ALUMINIO

METALOGRAFIA DEL ALUMINIOAlumno: Vilchez Urrutia, Jos A.04160143

METALOGRAFAEl ensayo de metalografa es utilizado para visualizar la micro estructura de los materiales. Para realizar este ensayo se utilizaron los lineamientos estipulados por las normas ASTM E3 01 y ASTM E 407, la primera para proceso de metalografa y la segunda para proceso de ataque qumico.EL proceso de metalografa consta de 5 fases: Seleccionado, desbaste por lijado, pulido de la muestra, ataque qumico y observacin microscpica de resultados.Para finalizar el ensayo, con las observaciones realizadas de la microestructura se determinan propiedades de los materiales y su historial estructural.EL ALUMINIOEl aluminio (Al13) es un metal blanco brillante, ligero, dctil, maleable y poco alterable por el aireDensidad: 2700 kg/m3Punto de fusin: 660 CRefleja bien la radiacin electromagntica del espectro visible y el trmico.Es Resistente a la corrosin, a los productos qumicos, a la intemperie y al agua de mar, gracias a la capa de Al2O3 formada.Vista de una barra de alumino

USOS DEL ALUMINIOLa utilizacin industrial del aluminio ha hecho de este metal uno de los ms importantes, tanto en cantidad como en variedad de usos, siendo hoy un material polivalente que se aplica en mbitos econmicos muy diversos y que resulta estratgico en situaciones de conflicto.Es el caso de la aeronutica y de los tendidos elctricos donde el menor peso implica en un caso menos gasto de combustible y mayor autonoma, y en el otro la posibilidad de separar las torres de alta tensin. Adems aleado con otros metales, se utiliza para la creacin de estructuras portantes en la arquitectura y para fabricar piezas industriales de todo tipo de vehculos y enseres domsticos tales como utensilios de cocina y herramientas.El uso del aluminio puro es relativamente escaso. Para aplicaciones en la industria aeronutica y automotriz se utilizan las aleaciones de aluminio cuya importancia est dada por su excelente relacin resistencia-peso.

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Relacinresistencia-peso Resistencia a la tensin/densidad PREPARACION DE PROBETASCorte: El tamao de la muestra siempre que se pueda debe ser tal que su manejo no encierre dificultad en la operacin.Montaje de muestra: Con frecuencia, la muestra a preparar, por sus dimensiones o por su forma, no permite ser pulida directamente, sino que es preciso montarla o embutirla en una pastilla. El material del que se componen estas puede ser Lucita (resina termoplstica) o Bakelita (resina termo endurecible).

Desbaste: Despus de montada la probeta, se inicia el proceso de desbaste sobre una serie de hojas de esmeril o lija con abrasivos ms finos, sucesivamente. El proceso de desbaste se divide en 3 fases:Desbaste grosero Desbaste intermedio Desbaste final

Los diferentes tipos de desbasteGroseroMedioFino

Fuente: Sydney H. Avner. Introduccin a la Metalurgia Fsica. Pg. 31

Pulido: La ltima aproximacin a una superficie plana libre de ralladuras se obtiene mediante una rueda giratoria hmeda cubierta con un pao cargado con partculas abrasivas seleccionadas en su tamao, en ste sentido, existen muchos abrasivos, prefiriendo a gamma del xido de aluminio para pulir metales ferrosos, los basados en cobre u xido de cerio para pulir aluminio, magnesio y sus aleaciones. Otros abrasivos son la pasta de diamante, xido de cromo y xido de magnesio. La seleccin del pao para pulir depende del material que se va a pulir y el propsito del estudio metalogrfico.

Vistas sin Ataque a 100x

Pieza fundida en molde de acero

Vistas sin Ataque a 100xPieza fundida en molde de arenaEl ataqueDespus de fotografiar las piezas a 100 aumentos se procedi a realizar el ataque qumico, en el cual ambas piezas se sumergieron en una substancia abrasiva compuesta de:2ml HF, 3ml HCL, 5ml HNO3 y 190ml de H2O.Se sumergieron en esta substancia durante 2 minutos aproximadamente.

Vistas con Ataque a 100xPieza fundida en molde de acero

Vistas con Ataque a 100xPieza fundida en molde de arena

AnlisisAl obtener las piezas mediante el proceso de fundicin se pudieron observar varios fenmenos presentes en el modelo final, uno de ellos y el ms evidente a simple vista fue la contraccin.

El fenmeno decontraccinse mostr de forma ms notoria en la pieza fundida en molde metlico.El fenmeno de contraccin se presenta cuando una cara del molde se enfra de forma ms lenta que las otras, en este caso la cara superior del cilindro, lo cual se manifiesta en el rechupe presentado en la pieza. (Para el aluminio este rechupe puede llegar a ser del 7%).En la pieza fundida en arena se observa un poco menos marcado este fenmeno debido a que la arena al estar hmeda genera una baja velocidad de enfriamiento y permite un enfriamiento ms uniforme del aluminio.CALIDADES DEL ALUMINIOEl Instituto nacional de Racionalizacin del Trabajo ha normalizado las calidades del aluminio, segn el porcentaje de impurezas admisibles que contiene en las nueve clases que se detallan posteriormente:

SERIES DE ALUMINIOS SEGN SUS ALEANTESLas aleaciones de aluminio (tanto las forjadas como las moldeadas) se clasifican en funcin del elemento aleante usado (al menos el que est en mayor proporcin). Los elementos aleantes ms usados son:

CONSTITUCIN DE LAS ALEACIONES DE ALUMINIOAleaciones de aluminio maleableAluminio puro (o pureza), aluminio purisimo, AlFeSi.Aleaciones de AlMn maleables.Aleaciones de AlMg y de AlMgMn maleables.Aleaciones de AlMgSi maleables.Aleaciones de AlCuMg y AlCuSiMn maleables.Aleaciones de AlZnMg maleables.Aleaciones de AlZnMgCu maleables.Aleaciones con plomo maleables: para mejorar el mecanizado, a las aleaciones tipo AlCuMgPb y AlMgSiPb contienen pequeas adiciones de plomo y en algunos casos de cadmio, bismuto y estao. Estos elementos se presentan como fases separadas en la estructura que permite la formacin de virutas cortas durante el mecanizado. Estas aleaciones no deben contener magnesio, pues se formara una fase de Mg3Bi2 que es muy frgil.Aleaciones con litio maleables: las aleaciones de aluminio y litio se caracterizan por su baja densidad, lo que supone buenas propiedades mecnicas frente a la masa. En la mayora de los casos se trata de aleaciones con otros elementos, como la AlCuLi (2020). Estas aleaciones tienen problemas de fragilidad que hacen que requieran otros aleantes y condiciones de fabricacin especiales (pulvimetalurgia), y tienen aplicacin comercial en el campo aeroespacial.Otras aleaciones maleables.APORTACIONES DE LOS ELEMENTOS ALEANTESLos principales elementos aleantes del aluminio son los siguientes y se enumeran las ventajas que proporcionan.Cromo (Cr)Aumenta la resistencia mecnica cuando est combinado con otros elementos Cu, Mn, Mg.Cobre (Cu)Incrementa las propiedades mecnicas pero reduce la resistencia a la corrosin.Hierro (Fe).Aumenta la resistencia mecnica.Magnesio (Mg)Tiene una gran resistencia tras el conformado en fro.Manganeso (Mn)Incrementa las propiedades mecnicas y reduce la calidad de embuticin.Silicio (Si)Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecnica.Titanio (Ti)Aumenta la resistencia mecnica.Zinc (Zn)Aumenta la resistencia a la corrosin.Escandio (Sc)Mejora la soldaduraLas aleaciones de aluminio forjado se dividen en dos grandes grupos, las que no reciben tratamiento trmico y las que reciben tratamiento trmico.La Figura siguiente muestra diferentes lingotes de una aleacin cobre-aluminio de distinto grado de pureza, en los cuales se observa que la proporcin de granos columnares se reduce considerablemente respecto a los granos equiaxiales: con menor sobrecalentamiento del lquido y con mayor nivel de soluto de cobre en el de aluminio, estas condiciones producen un refinamiento de los granos del lingote. El menor sobrecalentamiento implica un gradiente menor de temperatura en el lquido que es enfriado, por tanto la nucleacin de granos slidos se inicia en todas partes del lingote, logrndose as un grano final ms fino. Con mayor nivel de soluto de Cu la diferencia entre T0y Ti, Figura (b), es mayor y una regin ms amplia queda con sobre enfriamiento constitucional, esto incrementa la zona de nucleacin simultnea produciendo as un refinamiento del grano.Para disminuir o eliminar la zona columnar en la colada continua se ha ensayado la aplicacin de un campo magntico que agite el lquido, y que por ende quiebre los brazos dendrticos y forme nuevos ncleos

ALUMINIO SILICIOLas Aleaciones de Aluminio Silicio son muy didcticas porque permiten observar como se forma un eutctico cuando ambos materiales en estado slido no son solubles. Los eutcticos no son exclusivos de los aceros y al igual que en el caso del acero aqu se uso un filtro amarillo para ver los contrastes entre el eutctico y la matriz de Aluminio

OTRAS VISTAS DE ALEACIONES

Microestructura cuasilaminar de la aleacin gamma-TiAl procesada por colada centrfuga.

DURALUMINIOPrincipales propiedadesAleacin de muy altas caractersticas y resistencia traccin, muy elevada resistencia mecnica a temperatura ambiente, sin embargo, su resistencia a la corrosin, soldabilidad y aptitud para el anodizado son bajas. Se emplean en la industria aeronutica y de automocin.Buena mecanizacin.Buena resistencia a la abrasin.Buena resistencia a la corrosin.La composicin qumica fundamental del duraluminio es: cobre, 2,5-4,5%; silicio, 0,3-0,9%; magnesio, 0,3-1,0%; manganeso, 0,5-0,8 %, y el resto es aluminio.