“Año del buen servicio al ciudadano” UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAL DE INGENIERIA MECÁNICA CURSO: CIENCIA DE LOS MATERIALES II TEMA: RECOCIDO CONTRA ACRITUD INTEGRANTES: BRONCANO DEL AGUILA RAY 20161028I COAQUIRA ORDOÑEZ LUIS BRYAN 20112686F GONZALES PACHECO LUIS 20142671G PROFESOR: LUIS SOSA, JOSE SECCIÓN: “C” LIMA, 14 DE OCTUBRE DEL 2017 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD OBJETIVOS: Observar cómo varían las propiedades mecánicas del Cobre (Cu) luego de someterlo a un recocido contra acritud, previamente, sometido a un trabajo en frío o deformación plástica. Conocer los mecanismos de recristalización, las transformaciones que ocurren en las estructuras cristalinas en el metal. Realizar los respectivos ensayos de dureza y metalografía a los materiales escogidos (Cu) para el trabajo en frío a distintos valores de deformación longitudinal y sometida posteriormente al recocido. Realizar el tratamiento térmico de recocido para así restablecer las propiedades y estructuras que se perdieron en el proceso de deformación en frio. 1 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD DESCRIPCIÓN DE LOS MATERIALES: Horno eléctrico para el recocido Se utiliza para someter a las probetas al tratamiento térmico de recocido. Lijas al agua Se utilizan para el arranque de material necesario. Se usaron lijas de 180, 360,600,800,1000,1200. Durómetro Rockwell electrónico Usado para obtener los valores de dureza después del recocido. Ácido nítrico Utilizado para el respectivo ataque químico. Microscopio Metalográfico Usado para visualizar las imágenes micrográficas de las probetas después de la deformación. 2 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD Probetas para el recocido Estas probetas fueron deformadas en frio mediante compresión en una prensa hidráulica, desde una deformación nula hasta una máxima. Maquina pulidora Se hace con el objetivo de eliminar todas las rayas finas producidas durante el desbaste, tendiendo a obtener una superficie especular. DESCRIPCION DEL PROCEDIMIENTO: I. Se preparó el horno a una temperatura de 800°C, temperatura aproximada para realizar el recocido. II. Se procedió a introducir las probetas en el horno, apagar el horno y dejarlas reposar dentro de este por 2 a 3 horas. III. Una vez culminado el proceso de recocido se examina la probeta y se procede a realizar el lijado, pulido y baño químico respectivo. 3 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD IV. Finalmente se lo lleva al microscopio para el análisis de los granos. NOTA1: En cualquiera de los pasos de pulido siempre que se vaya a observar la probeta debe lavarse con alcohol y secarse con algodón en el secador para evitar corrosión NOTA2. Si se debe suspender el laboratorio por algún motivo la probeta debe lavarse con alcohol, secarse con algodón y con el secador y cubrir su superficie trabajada con vaselina. DATOS OBTENIDOS DEL LABORATORIO: A continuación, se adjunta las medidas de dureza en el durómetro Rockwell de cada una de las probetas después de haber sido recocidas. DUREZA MEDIDA EN ESCALA HRH (Rockwell Escala H, P = 60 kgf, d= 1/8 pulg) PROBETA 0 1 2 3 4 5 6 1 68.6 57.1 61.3 64.6 66.9 66.3 66.2 2 74.2 63.5 66.7 65.4 68.1 67.1 67.8 4 3 70.4 61.6 65.3 67.1 68.4 69.6 68.4 PROM 71.1 60.7 64.4 65.7 67.8 67.7 67.5 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD CALCULOS Y RESULTADOS: Mediante las siguientes formulas se hallaron los valores respectivos del índice de grano de cada probeta según la norma ASTM E112: N 2n 1 Donde: N= número de granos por área de 1plg2 n= índice de grano. Se ha limitado un cuadrado de 1plg x1plg de área en cada medida de índice de grano. El diámetro del ocular mide 1,8mm en 100X, por lo tanto, la imagen del ocular tiene un diámetro de 180mm en el papel. Se ha designado: Marcas negras: granos incompletos. Marcas azules: granos completos. Probeta 0: N 8 11 15 granos 1 p lg 2 2 100 2 ( ) .15 2n1 100 1 .15 2n1 1 n 4.91 5 5 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD Probeta 1: N 6 9 12 granos 1 p lg 2 2 100 2 ( ) .(12) 2 n1 100 1 .(12) 2n1 1 n 4,58 5 Probeta 2: N 15 23 30,5 granos 1 p lg 2 2 100 2 ( ) .(30,5) 2n1 100 1 .(30,5) 2n1 1 n 5,93 6 Probeta 3: N 10 16 21 granos 1 p lg 2 2 100 2 ( ) .(21) 2 n1 100 1 .(21) 2n1 1 n 5.39 5 6 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD Probeta 4: N 14 30 37 granos 1 p lg 2 2 100 2 ( ) .(37) 2 n1 100 1 .(37) 2 n1 1 n 6.21 6 Probeta 5: N 13 43 49.5 granos 1 p lg 2 2 100 2 ( ) .(49.5) 2n1 100 1 .(49.5) 2n1 1 n 6.63 7 Probeta 6: N 9 40 44.5 granos 1 p lg 2 2 100 2 ( ) .(44.5) 2n1 100 1 .(44.5) 2n1 1 n 6.48 6 7 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD CONCLUSIONES: Después del recocido contra acritud, se ha podido notar mediante las medidas de dureza la disminución de dureza, quiere decir que durante el recocido se logró llegar a la etapa de recristalización donde se aprecia el cambio de dureza debido a la formación de un grano más uniforme libre de deformaciones. Luego del recocido contra acritud, el tamaño de grano ha ido disminuyendo, desde la probeta 0 hasta la probeta 6, nos quiere decir que, a mayor porcentaje de deformación, hay menor tamaño de grano. RECOMENDACIONES: Se recomienda que la superficie donde se va a medir la dureza tiene que ser lo más plano posible para que el error de medición no sea muy grande. Unas cuantas micras de desnivel ya representa un gran error en la medición de dureza. Se debe pulir y realizar un ataque nital para poder observar mejor la microestructura. Siempre limpiar con alcohol y secar con algodón. 8 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD BIBLIOGRAFIA: Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales. William Smith Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los materiales, William D. Callister 9 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD ANEXOS: Medidas de dureza del Laboratorio 1, cuando las probetas adquirieron acritud: N° Lo (mm) Lf (mm) % Def P(psi) 0 1 2 3 4 5 6 17.6 17.87 17.88 18 17.23 16.29 17 17.6 16.47 13.97 9.13 7.4 7.73 5.86 0.00% 7.83% 21.87% 49.28% 57.05% 52.55% 65.53% 0 80 142 191 241 286 345 10 A 55.23 72.07 86.9 94.57 96.93 95.27 96.03 Dureza (HRF) B C 60.43 56.03 72.13 54.63 87.53 75.87 93.57 89.37 95.63 82.73 92.47 89.2 93.9 94.1 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD Probetas recocidas (estructura): Probeta 0 Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 11 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD Probeta 4 Probeta 5 Probeta 6 12 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD CUESTIONARIO 1.- Mencionar los procesos que ocurren durante el calentamiento de un metal que ha sido deformado en frío. a) Proceso previo: Este proceso no requiere una alta temperatura, ya que en este caso se produce una traslación insignificante de los átomos. Un pequeño calentamiento elimina ya la deformación de la red. Las líneas que en los roentgenogramas del metal deformado son borrosas debido a las alteraciones de la red y de su regularidad, vuelve a hacerse claras. b) Proceso de Restauración: En esta parte del proceso se da la eliminación de las deformaciones de la red. Como resultado de esto disminuyen un poco la dureza y la resistencia, mientras que la plasticidad aumenta. c) Proceso de Polinización: Al mismo tiempo de la restauración se puede dar este proceso, que consiste en que las dislocaciones que dentro del grano se encuentran en desorden se agrupan formando una pared y creando una estructura reticular, que puede ser estable y dificultar los procesos que se desarrollan a temperatura más altas. d) Proceso de Recristalización: Donde se lleva a cabo la formación de nuevos granos, este proceso se desarrolla a temperaturas más elevadas que la restauración y la polinización y puede comenzar con una velocidad apreciable después de calentar el metal por encima de una temperatura determinada. e) Crecimiento de grano: En este último proceso comienza el consumo gradual de la matriz trabajada en frio debido al crecimiento de estos granos. Una vez terminado todos los procesos, la estructura del metal y sus propiedades vuelven a ser las de antes de ser deformado. 2.- Mencionar como cambia la resistencia eléctrica del material durante la recuperación en un recocido contra acritud. Cuando se eleva la temperatura, se observa una disminución de la resistividad, lo que puede atribuirse a la migración y eliminación de las vacancias y una reducción de la densidad de dislocaciones. 13 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD 3.- Durante el recocido de un material deformado en frío ¿Cómo es el crecimiento de los granos? En un metal completamente recristalizado, la fuerza impulsora para el crecimiento de los granos corresponde a la disminución de la energía asociada con los bordes de grano. El crecimiento de los nuevos granos se produce por movimiento de la interface grano recristalización-grano deformado. Los bordes de grano tienden a moverse hacia el centro de la curvatura. El ángulo entre tres bordes de grano es de alrededor de 120º 4.- Se tienen dos probetas de hierro electrolítico deformadas 5% y 50%, que son recocidas a 800 grados centígrados, ¿Cuál de ellas alcanzará un grano más grande después del mismo tiempo de permanencia en el horno? A mayor porcentaje de deformación inicial, menor tamaño de grano recristalizado Según la gráfica, vemos que la probeta con 5% de deformación alcanzara a tener un grano más grande a comparación de la otra probeta. 5.- ¿A qué se denomina textura de un material deformado en frío? Se denomina “textura” a la orientación que toman los granos del material debido a la deformación en frio. Con el aumento de la deformación crece el grado de “texturación” y cuando los grados de deformación son grande alcanza el 100%, es decir, todos los granos resultan estar igualmente orientados. 6.- ¿En qué se diferencia el proceso de recristalización para un material deformado en frío de uno deformado en caliente? 14 Universidad nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica RECOCIDO CONTRA ACRITUD Cuando es deformado en caliente el material mantiene las propiedades que obtiene en el proceso de recristalización, pero si es deformado en frio el material sufre una variación de sus propiedades al bajar la temperatura donde se llevó a cabo la recristalización. 7.- ¿A qué se denomina grado de deformación crítico o porcentaje de deformación crítico? Existe un grado crítico de trabajo en frio por debajo del cual la recristalización no puede ocurrir, tal como se muestra en la figura. Normalmente, este valor está comprendido entre el 2% y el 20% de trabajo en frío. 15