Proyecto Final Fichas Tecnicas Modif

Caracterizacin Metalrgica De Los Aceros Inoxidables 304, 316 y Dplex 2205.

IntroduccinLos aceros inoxidables son aleaciones Cromo-Nquel con un mnimo de 10 a 12% en Cromo, existen diferentes tipo de aceros inoxidables como lo son; Ferriticos, Austeniticos, martensiticos, Dplex y endurecidos por precipitacin, en nuestro caso el siguiente Proyecto Socio tecnolgico esta vasado principalmente en los Austeniticos 304, 316 y Dplex 2205. Estos aceros fueron caracterizados Metalrgicamente, partiendo de una preparacin Metalografica bajo la Norma ASTM E 3-01, as como tambin el ensayo de Dureza Vickers segn la norma ASTM E 92-97, seguido de una Metalurgia Cuantitativa que conllevo una determinacin de tamao de Granos mediante la norma ASTM E 112-96, y con ello la elaboracin del Registro Documentado. Esto permitir tanto a los estudiantes como profesores contar con las Muestras Caracterizadas previamente, disminuyendo el tiempo de investigacin, as como tambin el uso de los reactivos qumicos, que son de gran costo y generan cierta contaminacin Ambiental.

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CAPITULO l El problemaPlanteamiento del Problema: Los aceros inoxidables son aleaciones Hierro-Cromo con un mnimo de 11% de cromo. Este ultimo juega un papel muy importante ya que brinda una gran resistencia a la corrosin, mientras que el nquel proporciona excelentes propiedades mecnica, las cuales pueden ser evaluadas a travs de una caracterizacin metalrgica, esta consiste en analizar microestructuralmente una muestra utilizando las tcnicas de microscopia ptica, y diagrama de equilibrio correspondiente, para as lograr obtener la descripcin del material, en este caso aceros inoxidable 304, 316, y dplex 2205. En el Instituto Universitario de Tecnologa Dr. Federico Rivero Palacio en el Departamento de Tecnologa de Materiales, especficamente en el Laboratorio de Metalografa, se disponen de una serie de muestras de aceros inoxidables entre ellas 304, 316 y Dplex 2205, las cuales requieren una caracterizacin que permita identificarlas y clasificarlas segn las normas correspondientes, cabe destacar que dichos aceros por su aplicacin en el pas son de suma importancia para los estudiantes de Materiales Industriales. Es por ello que el propsito fundamental de este Proyecto Sociotecnolgico se centra en la identificacin y clasificacin de dichos aceros, permitiendo de esta forma generar un registro documentado de las muestras existentes en el Laboratorio antes mencionado. Con ello se podr brindar una informacin actualizada y accesible en cuanto al uso general y aplicaciones de estos materiales. De esta forma dicho espacio contar con un grupo de muestras ordenadas en un banco de referencia y clasificadas bajo un fichero tcnico, facilitando as la bsqueda de

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informacin futuros investigadores que basen su estudio en estos Aceros Inoxidables. Es importante destacar que la preparacin metalografa de estos aceros, requiere de tiempo y dedicacin si el ejecutor no cuenta con la destreza para su caracterizacin, ya que involucra diferentes equipos en su proceso como son: el desbaste, pulido, y ataque qumico. Los mismos requieren de un buen manejo, ya que estos generan un alto costo econmico, as como tambin un importante nivel de contaminacin ambiental (aire y aguas). Es por ello que el siguiente proyecto socio tecnolgico se plantea como estrategia los siguientes objetivos.

1.3 Objetivos de la investigacin. 1.3.1 Objetivo General. Caracterizar metalrgicamente los aceros inoxidables (304,316

y Dplex 2205), para la elaboracin de registro documentados. 1.3.2 Objetivos especficos. Realizar el ensayo de preparacin metalografa de las muestras segn la norma ASTM E 3-01. Identificar las muestras bajo el procedimiento de codificacin desarrollado por el laboratorio de metalografa. Realizar el anlisis microestructural de las muestras utilizando

las tcnicas de microscopia ptica, y diagrama de equilibrio correspondiente.

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Realizar el ensayo de dureza Vickers segn la norma ASTM E

92-97 Determinar el tamao de granos en los aceros bajo la norma ASTM E-112-96. Generar reporte a travs del formulario tcnico desarrollado por el laboratorio de metalografa. Generar informe.

1.4 Justificacin Debido al gran inters a nivel comercial que tienen los Aceros Inoxidables y sus mltiples aplicaciones a escala industrial, se hace de vital importancia generar una herramienta que permita de forma clara y ordenada el acceso a la informacin de estos materiales. Es por ello que la construccin de un registro documentado de las muestras que reposan en el Laboratorio brindara un aporte en la formacin de los estudiantes de materiales industriales. De igual forma dicho registro disminuir el proceso de preparacin de estos aceros permitiendo la disminucin considerable de consumibles y reactivos qumicos que conlleva una preparacin metalogrfica.

Con la construccin del fichero tcnico se estara contribuyendo indirectamente con el medio ambiente, ya que evitara el uso prolongado y desechos qumicos, los cuales afectan directamente el aire y las aguas del entorno.

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CAPITULO II Marco Terico

2.1 Generalidades.A principios del siglo XX algunos metalurgistas descubrieron que adicionando poco ms de 10% de cromo (Cr) al acero, ste no presentaba herrumbre bajo condiciones normales; la razn de ello es que el cromo suele unirse primeramente con el oxgeno para formar una delgada pelcula transparente de xido de cromo sobre la superficie del acero y excluye la oxidacin adicional del acero inoxidable. En 1913, Brearley revel en Inglaterra la buena resistencia a la corrosin de los aceros que contenan del 9 al 16% de cromo, patentando esta aleacin en Canad y Estados Unidos Actualmente se encuentra en una etapa en la que los nuevos materiales deben vencer la resistencia de los patrones de compra existentes. 2.2 Antecedentes: Los acero inoxidable son esencialmente aceros de bajo carbono, el cual contiene un mnimo de aproximadamente 10% de cromo, presentando la

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excelente combinacin de resistencia a la corrosin y alta resistencia mecnica, por lo que son determinados como la mejor opcin en una gran variedad de aplicaciones industriales. Debido a lo antes mencionado se han realizado diferentes investigaciones que relacionan propiedades mecnicas y microestructurales. Entre las cuales resaltan:

En primer lugar, se encuentra el Atlas de microestructuras de aleaciones industriales producidas en Venezuela realizado por Leiry Centeno y Luis Betancourt y colaboradores, pertenecientes del departamento de tecnologa de los materiales del IUT-FRP e el ao 2000, este trabajo consista en la explicacin de las tcnicas y equipos empleados para la preparacin metalografica.

Seguidamente La Nstor

evaluacin microestructural de muestras de

referencia del sistema Hierro-Carbono para uso acadmico realizada por Ascanio y colaboradores del Departamento de Tecnologa de materiales en Julio del 2010 en el Instituto Universitario de Tecnologa Dr. Federico Rivero Palacio, la cual tuvo como objetivo la creacin de fichas tcnicas de dicha aleacin, ya que sera de mayor facilidad la manipulacin de las muestras. 2.3 Aceros Inoxidables Se denomina as por su gran resistencia a la corrosin y se debe principalmente a la presencia de cromo; este elemento en cantidades relativamente pequeas mejora la resistencia, pero solamente a partir de 10 y 12% se puede hablar con propiedad del acero inoxidable; tambin la presencia de nquel aumenta la resistencia a la corrosin, ya que su presencia modifica la estructura del acero y permite obtener alecciones

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dotas de mejores caractersticas de ductilidad, resistencia mecnica en caliente y soldabilidad; as pues, se puede decir , que un acero inoxidable es aquel que posee como principal elementos de aleacin cromo y nquel, pero tambin posee otras adicciones cuya finalidad es aumentar la resistencia de la corrosin por va hmeda o para mejorar la resistencia a la oxidacin a altas temperaturas

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Clasifican De Los aceros inoxidables:

Se en cinco grupos: Aceros inoxidable Ferrticos Aceros inoxidables Austenticos Aceros inoxidables Martensticos Aceros inoxidables dplex Aceros inoxidables Endurecibles por Precipitacin

2.3.1 Aceros Inoxidables Ferrticos Son aceros tambin de la serie 400 con alto porcentaje de cromo (12 -28%) y bsicamente con nquel (Ni), contiene bajo o ningn porcentaje de carbono (0,08 -0,20 %), son magnticos, no admiten tratamientos trmicos, tienen gran ductilidad y formabilidad, gran resistencia a la corrosin, sobre todo en ambientes oxidantes y de altas temperaturas. Derivan su nombre de la fase alfa () o ferrita que es la fase estable para el hierro (Fe), puro a temperatura inferior a los 910 C. Segn se aprecia en el diagrama de Hierro Cromo (Fe-Cr); para aceros bajo o ningn porcentaje de carbono por encima de 12 % de Cromo, la

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fase estable a

cualquier temperatura es la ferrita; por lo tanto estos

aceros no admiten tratamientos trmicos. La ferrita es una fase del sistema cbico centrada en las caras (CCC) de gran ductilidad con caractersticas magnticas. Son aceros de baja resistencia al impacto, por lo cual no se usan en aplicacin del tipo de estructuras; tiene una gran ductilidad y formabilidad, por lo que tienen un alto uso en aplicaciones tales como platinas para auto mviles, utensilios de cocina entre otros etc. Por su alto contenido de cromo poseen buena resistencia a la corrosin. En los procesos de calentamiento se trata de evitar que la fases Austentica, en caso de estar presente, se pueden transformar durante el enfriamiento en Martensta, que la presencia de esta fase en una matriz ferrifica disminuye la utilidad de esta. En estos aceros la zona de sensibilizacin se da por encima de los 924 C y la inmunidad se restaura por calentamiento durante un corto tiempo (10 a 60 min) entre 650 y 815 C.

Diagrama 1 diagrama de equilibrio Cr-Fe

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2.3.2 Aceros Inoxidables Austeniticos Los aceros inoxidables austenticos constituyen la familia con el mayor nmero de aleaciones disponibles, integra las series 200 y 300 AISI. Su popularidad se debe a su excelente formabilidad y superior resistencia a la corrosin. Como su nombre lo indica, tienen configuracin metalografa austentica y una estructura cristalina es cbica centrada en las caras (fcc). Esta Gama de aceros se obtiene adicionando elementos formadores de austenita, tales como nquel, manganeso y nitrgeno. El contenido de cromo generalmente vara del 16 al 26% y su contenido de carbono se mantiene siempre muy bajo, en el rango de 0.03 a 0.08%. El cromo proporciona una resistencia a la oxidacin y a la corrosin hasta temperaturas aproximadas de 650C en una variedad de ambientes. El nquel, y en menor extensin el manganeso, se adiciona a estos aceros para estabilizar la fase Austentica en un amplio rango de temperaturas y evitar as su transformacin en Martensta cuando son enfriados rpidamente a temperatura ambiente. 2.3.2.1 Los Aceros Austenticos Se Dividen en Dos Categoras:

Serie 300 AISI. Aleaciones cromo-nquel.

Serie 200 AISI. Aleaciones cromo-manganeso, nitrgeno.

Serie 300 AISI: Es la ms extensa y son aleaciones Cr-Ni. El nquel es un elemento estabilizador o formador sustitucional de austenita, y se emplea con este propsito en un porcentaje de 4 a 37%. La serie 300 AISI mantiene alto contenido de nquel y hasta 2% de manganeso. Tambin

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pueden contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio, elementos que son utilizados para conferir ciertas caractersticas, como podra ser el prevenir en las estructuras soldadas la corrosin en la regin cercana a la soldadura. En ciertos tipos se usa azufre o selenio para mejorar su habilidad de ser maquinados.

Serie 200 AISI: Son aleaciones Cr-Mn-N y representan la ms reciente adicin a la familia Austentica. Contienen menor cantidad de nquel hasta 7% y mantienen la estructura Austentica con altos niveles de nitrgeno. El manganeso de 5 a 20% es necesario en estas aleaciones bajas en nquel para aumentar la solubilidad del nitrgeno en la configuracin Austentica, adems de prevenir la transformacin a Martensta. La adicin de nitrgeno tambin incrementa la resistencia mecnica. 2.3.3 Sus caractersticas: Excelente resistencia a la corrosin. Endurecidos por trabajo en fro y no por tratamiento trmico. Excelente soldabilidad. Excelente factor de higiene y limpieza. Formado sencillo y de fcil transformacin. Tienen la habilidad de ser funcionales en temperaturas extremas, bajas temperaturas (criognicas) previniendo la fragilizacin, y altas temperaturas (hasta 925C). Son esencialmente no magnticos. Pueden ser magnticos despus de que son tratados en fro. El grado de magnetismo que desarrollan despus del trabajo en fro depende del tipo de aleacin de que se trate. En entre los aceros mas importante de este grupo se encuentran

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2.4 Acero inoxidable 304:

Todo propsito, tiene propiedades adecuadas para gran cantidad de aplicaciones. Se recomienda para construcciones ligeras soldadas en las que el recosido no es prctico o posible, pero que requieren buena resistencia a la corrosin. Otras propiedades del tipo 304 son su servicio satisfactorio a altas temperaturas (800C a 900C) y buenas propiedades mecnicas. El tipo 304, contiene bajo carbono con lo que se evita la precipitacin de carburos durante periodos prolongados de alta temperatura; tiene un contenido de carbono de 0.08% mximo por lo que se le considera un material satisfactorio para la mayora de las aplicaciones con soldadura. 2.5 Acero inoxidable 316 Contiene de 2 a 3% de molibdeno que mejora la resistencia a la corrosin frente a diversos qumicos agresivos, cidos y atmsferas salinas. Se utiliza para adornos arquitectnicos, equipos para el procesamiento de alimentos, farmacuticos, fotogrficos, textil, etc.

2.6 Aceros inoxidables Martensiticos: Son aceros altos en cromo. Pueden contener, adems, otros elementos de aleacin, pero el cromo es el elemento ms importante y fundamental para conseguir la inoxidabilidad. El acero de 12 a 14% de Cr y 0.35% de C, conocidos generalmente con el nombre de acero inoxidable para cuchillera, que fue el primero que se descubri, es el ms simple y baratos de los aceros inoxidables, y aunque tiene numerosas aplicaciones y se emplea con gran xito para usos muy diversos es tambin el que tiene menor resistencia a la corrosin. Los aceros ms importantes de este grupo son:

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El Acero inoxidable con 13% Cr y 0.10% de C. El Acero para cuchillera con 13% de Cr y 0.35% de C. Otros aceros de este grupo son el acero inoxidable con 17% de Cr y 0.65% de C y el muy duro con 17% de Cr y 1% de C. tambin son de estructuras martensiticas el hierro inoxidable resistente a el agua de mar con 0.10% de Cr, 13% de Cr y 2% de Ni y el acero inoxidable resistente al agua de mar con 0.20% de C, 16% de Cr y 2% de Ni. Finalmente los Aceros inoxidables de fcil mecanizacin que adems de 13% de Cr y 0.10% de C tienen azufre, selenio o fsforo para mejorar la maquinabilidad, tambin se pueden agrupar como pertenecientes a esta familia. (2) 2.7 Aceros inoxidables Dplex. Los aceros inoxidables Dplex, se definen como un grupo de los aceros inoxidables que contienen una estructura de dos fases (ferritaantenita) y la mayora de las veces es un descriptor de una aleacin donde las dos fases estn presentes en cantidades significativas. Generalmente poseen hierro, cromo, nquel, molibdeno y aadido

tambin en algunos casos el nitrgeno. Poseen una estructura bifsica, con una proporcin de austenita de (60%-40%) de ferrita de (40%-60%). El porcentaje de los elementos es, C

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