Laborratorio de dureza de materiales y de resorte

Catedratico:

Renan avilla

Alumno:

Jesus garcia flores

Introduccion:

En el presente ensayo presenttamos la dureza de los materiale como el acero y el bronce por medio de una maquina de comprecion y tambien presentamos la resistencia de los resortes en una maquina de el teller de metalurgia

Teoria relacionada de compresion de metales:

El ensayo de compresión es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a la probeta, en la dirección de su eje longitudinal, una carga estática que tiende a provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se irá incrementando hasta la rotura o suspensión del ensayo.
El diagrama obtenido en un ensayo de compresión presenta para los aceros, al igual que el de tracción un periodo elástico y otro plástico.
En los gráficos de metales sometidos a compresión, que indica la figura siguiente obtenidas sobre probetas cilíndricas de una altura doble con respecto al diámetro, se verifica lo expuesto anteriormente, siendo además posible deducir que los materiales frágiles (fundición) rompen prácticamente sin deformarse, y los dúctiles, en estos materiales el ensayo carece de importancia, ya que se deforman continuamente hasta la suspención de la aplicación de la carga, siendo posible determinar únicamente, a los efectos comparativos, la tensión al limite de proporcionalidad.
En los gráficos de metales sometidos a compresión, que indica la figura siguiente obtenidas sobre probetas cilíndricas de una altura doble con respecto al diámetro, se verifica lo expuesto anteriormente, siendo además posible deducir que los materiales frágiles (fundición) rompen prácticamente sin deformarse, y los dúctiles, en estos materiales el ensayo carece de importancia, ya que se deforman continuamente hasta la suspensión de la aplicación de la carga, siendo posible determinar únicamente, a los efectos comparativos, la tensión al limite de proporcionalidad.

Teoria relacionada con la compresion en resortes:

Resortes de Compresión
Los resortes de este tipo están diseñados para crear resistencia cuando se les aplica una fuerza de compresión. Newcomb Spring Corporation utiliza los más modernos equipos y medidores electrónicos para supervisar y controlar la longitud de los resortes durante el proceso de fabricación con el fin de garantizar el cumplimiento exacto de todas sus especificaciones.
Los resortes de compresión estándares por lo general son de:- espiral abierta- con forma helicoidal- se enroscan con un diámetro constante, aunque pueden fabricarse con forma de reloj de arena, cono o barril.
Los extremos de los resortes de compresión con frecuencia tienen forma de base para incrementar la vida operativa y para permitir que el resorte se asiente bien en la superficie que soporta la carga. La base incrementa también la cantidad de espirales activas y el diámetro del alambre disponible en un volumen dado de espacio, lo que puede dar por resultado cargas mayores o menor tensión. Nuestras instalaciones funcionan con una amplia variedad de equipos, desde herramientas para formar las bases operadas a mano, hasta dobladoras de bases de disco vertical de alta velocidad, automáticas.
Existen diversos factores asociados al diseño de los resortes de compresión, que deben tomarse en cuenta, ya que influyen directamente en el comportamiento del resorte. Los requerimientos de tolerancias de manufactura, la cuadratura de los extremos, la deflexión y la proporción de delgadez son factores que con frecuencia no se toman en cuenta durante el diseño. El personal de ventas y de ingeniería de Newcomb con gusto revisará junto con usted las especificaciones de sus resortes de compresión, y le hará recomendaciones respecto a las mejores opciones para el control de los costos y garantizar la funcionalidad adecuada a sus necesidades.

Ensayo de compresion de acero :

En el ensayo realizado en el laboratorio de metalurgia mandamos a hacer unas piezas de acero y de bronce para probar su dureza por medio de una maquina esta maquina nos proporciona la cantidad de fuerza que le aplicamos al material y tambien nos proporciona un diagrama que nos muestra el punto de elasticidad del material comprimido y su punto de ruptura el tamoño de las probetas son de 30mm de longitud y 10mm de diametro

Ensayo de compression de resortes:

En este ensayo nos pidieron resortes de compresion y los colocamos en una maquina de uso manual porque aplicamos la fuerza con una palanca la fuerza que es aplicada en el resort6e es por kilogramos fuerza dependiendo de los resortes le aplicaremos una fuerza ya sea pór 5,2,1 en kilogramos

Imagenes sobre el temple en el laboratorio

Practica sobre el temple en un material

Catedratico:

Renan Avila

Alumno:

Jesús García Flores

Inotrducción:

En el siguiente informe se habla sobre el temple de un material en el laboratorio de metalurgia y que ocasion el temple en el material.

Teoria Relacionada:

Templado del acero

El temple es un tratamiento térmico al que se somete al acero, concretamente a piezas o masas metálicas ya conformadas en el mecanizado, para aumentar su dureza, resistencia a esfuerzos y tenacidad. El proceso se lleva a cabo calentando el acero a una temperatura aproximada de 915°C en el cual la ferrita se convierte en austenita, después la masa metálica es enfriada rápidamente, sumergiéndola o rociándola en agua, en aceite o en otros fluidos o sales. Después del temple siempre se suele hacer un revenido.
Es uno de los principales tratamientos térmicos que se realizan y lo que hace es disminuir y afinar el tamaño del grano de la alineación de acero correspondiente. Se pretende la obtención de una estructura totalmente martensítica.
Se basa en calentar la pieza a una temperatura comprendida ente 700 ºC y 1000 ºC, para luego enfriarla rápidamente controlando el tiempo de calentamiento y de enfriamiento.

Tipos de temple

Hay dos tipos de temples, uno de ellos es el que se templa la totalidad de la pieza, incluyendo su núcleo, y otro es el que solo se templa su superficie externa, dejando el núcleo menos duro, para que sea más flexible. A este segundo temple se le llama "temple superficial" y existen dos tipos de éste según la manera de calentar: "a la llama" (en desuso) y el temple por inducción.
También la dureza superficial se obtiene por medio del cementado, sin endurecer el núcleo, aplicado en engranajes y otros elementos que requieran similares características.

Factores que influyen en el temple

La composición química del acero a templar, especialmente la concentración de carbono. También es muy importante la presencia de aleantes ya que amplían la franja temporal de enfriamiento en la que se puede obtener martensita.
La temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamiento de acuerdo con las características de la pieza.
La velocidad de enfriamiento y los líquidos donde se enfría la pieza para evitar tensiones internas y agrietamiento.
Las tensiones internas son producidas por las variaciones exageradas que se le hace sufrir al acero, primero elevándola a una temperatura muy alta y luego enfriándola. Éstas tensiones y grietas son consecuencia del cambio de volumen que se produce en el interior del acero debido a que el núcleo enfría a menor velocidad. A las piezas templadas hay que darles un tratamiento posterior llamado revenido para eliminar las tensiones internas

Características generales del temple

Es el tratamiento térmico más importante que se realiza
Hace el acero más duro y resistente pero más frágil
La temperatura de calentamiento puede variar de acuerdo a las características de la pieza y resistencia que se desea obtener.
El enfriamiento es rápido
Si el temple es muy enérgico las piezas se pueden agrietar.

Contenido:

Para comenzar el temple en el laboratorio de metalurgia primero cortamos dos pulgadas de una varilla, observamos en el momento del corte la resistencia del material.

Luego procedemos a calentar el horno donde vamos a realizar el temple, la temperatura que debe tener el horno al momento del temple es de 700º la pieza que cortamos se debe de introducir en el horno antes de que el horno alcanse la temperatura deseada por que una vez que introduzcamos la pieza esta absorve calor del horno.

Tambien observamos que la temperatura del horno va subiendo conforme al tiempo, exactamente 25º cada 5 minutos pero en el momento de que el horno va a alcanzar la temperatura deseada tarda un poco mas por eso tenemos que subir la temperatura del horno para que alcance la temperatura desea mas rapido.

Una vez que el horno alcanzo la temperatura deseada procedemos a sacar la pieza del horno, este temple que realizamos lo hicimos de dos formas, lo enfriamos con agua y lo enfriamos con aceite, el enfriamiento con aceite es un poco más lento.

Una vez que sacamos la pieza del horno y hacemos el enfriamiento en aceite, una vez que se enfria la pieza procedemos a cortarla con una cegueta y observamos que la pieza se volvio mas resistente.

Conclusiones:

1. La función principal del temple es endurecer los materiales para trabajar con ellos, por ejemplo un cincel.
2. Otros objetivos de este laboratorio es comprobar que cada material que se le aplica un temple se vuelve más resistente.

El tratamiento termico

Catedratico:

Renan Avila

Alumno:

Jesus Garcia Flores

Introduccion:

Acontinuacion se le presenta una breve informacion sobre los tratamientos termico lo que es el temple,revenido,recocido y los tratamientos superficiales.

Tratamiento termico

En el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales esta creado. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.Temple. El temple tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia de los aceros. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950ºC) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc.

Revenido

Es un tratamiento habitual a las piezas que han sido previamente templadas. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue basicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.

Recocido

Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenización (800-925ºC) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. Tambien facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.

Tratamientos superficiales

Tratamiento superficial de los metalesDebido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmósfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidación y corrosión. Muchos tratamientos superficiales están muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.Los tratamientos superficiales más usados son los siguientes:Cincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico al que se somete a diferentes componentes metálicos.Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer.Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero.Niquelado: baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación.Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tornillería.Pintura: usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.

Galvanizado

Es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. Se denomina galvanización pues este proceso se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus experimentos que si se pone en contacto un metal con una pata cercenada a una rana, ésta se contrae como si estuviese viva, luego descubrió que cada metal presentaba un grado diferente de reacción en la pata de rana, por lo tanto cada metal tiene una carga eléctrica diferente.Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede recubrirse un metal con otro, aprovechando esta cualidad (siempre depositando un metal de carga mayor sobre uno de carga menor).De su descubrimiento se desarrolló más tarde el galvanizado, la galvanotecnia, y luego la galvanoplastia.

Diferentes diagramas de hierro carbono

Diagrama de hierro carbono y definiciones

Catedratico:

Renan Avila

Alumno:

Jesus Garcia Flores

Introduccion:

En este informe se le presentara una breve introduccion de lo que es el diagrama de hierro carbono.

Teoria relacionada:

La adición de elementos de aleación al hierro influye en las temperaturas a que se producen las transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos, el más importante es el carbono.
El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa unas condiciones metastables, se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.
En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritéctica. La ecuación de esta reacción puede escribirse en la forma.
La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.
La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico. y la reacción que en ella se desarrolla es:
La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento.
La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación de la reacción eutectoide que se desarrolla puede expresarse por:
En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.

Una forma práctica y sencilla de conocer el comportamiento (alotropía) del hierro, primordialmente es con el diagrama hierro-carbono; teóricamente éste representa algunas condiciones metastables, y se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.En las aleaciones Fe-C pueden encontrarse hasta once constituyentes diferentes, que se denominan: ferrita, cementita, perlita, austenita, martensita, troostita sorbita, bainita, ledeburita, steadita y grafito.

Explicacon de el diagrama de hierro carbono
El diagrama de hierro carbono consta de una serie de elementtos que acontinuacion se le presentan como ser:en su lado derecho esta los grados de temperatura en las que puede alcanzar el hierro y en su lado inferior esta los porcentajes de carbono.en este diagrama podemos ver los procesos que pasa el hierro antes de ser fundido a 1536 grados centigradoslos procesos se conocen como alffa, beta, gamma y deltala fase alfa esta ubicada en desde la parte inferio del diagrama sata la pparte superior de este y su rango es de 0.008% asta 727 ggrados sentigrados.luego biene una etapa de transiciom que es conocida como beta esta etapa esta ubicada entre la parte alfa y la parte gamma esta etapade trancision se encuentra entre los grados de 727 y 910 grados centigrados.luego tenemos la parte gamma esta parte esta hubicada en las temperaturas 1148 grados y 1495 grados centigrados este periodo de trancision succede cuando el hierro esta a punto de alcanzar su estado liquido.y por ultimo tenemos la ettapa delta esta etapa ocurre entre las temperaturas de 1496 grados y 1536 grados que es cuando el hierro se funde.tambien el diagrama de hierro carbo cuenta con serie de puntos como ser:el porcentaje de carbono 0.8 en estte porcentaje de carbono es cuando podemos decir que un metal tiene la cantidad de carbono suficiente este punto se le conoce como punto eutectoide o aceros de medio contenido de carbono o tambien se le conoce como (perlitta) los aceros que estan abajo del punto eutectico son conocidos como aceros de bajo contenido de carbono o aceros hipoeutectoide y estos estan en el rango de 0.003% y 0.8%.luego bienen los aceros que estan sobre el punto eutectoide y son conocidos como aceros de alto contenido de carbono o aceros hipereutectoide y este llega hasta el punto que es conocido como punto eutectico-el punto eutectico:es a 4.3 grado de carbono y es cuando un acero esta listo para ser fundido y se le conoce como punto eutectico los aceros que esta abajo de l punto eutectico se la conocen como aceros hipoeutecticos y los carbonos que se encuentran arriba del punto eutectico se lse llama aceros de alto contenido de carbono o hipereutectico.y para terminnar en el diagrama de hierro carbono se encuentran zonas dentro de el que reciben el nombre deferrita, cementita, ledeburita, austenita y la parte liquidda que es la parte en que el hierro se funde.

FERRITA:

unque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de todas estas características, presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución sólida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano más irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformación en estado sólido, mientras que la austenita, procede de la solidificación.

MARTENSITA:

Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los átomos de C pueden difundirse hacía afuera de la estructura austenítica. De este modo, los átomos de Fe se mueven ligeramente para convertir su estructura en una tipo BCC. Esta transformación gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de nucleación y crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento no habrá tiempo suficiente para que el carbono se difunda en la solución y, aunque tiene lugar algún movimiento local de los átomos de Fe, la estructura resultante no podrá llagar a ser BCC, ya que el carbono está “atrapado” en la solución). La estructura resultante denominada martensita, es una solución sólida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razón para la alta dureza de la martensita, ya que como los átomos en la martensita están empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformación (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansión que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformación plástica de la matriz.

LEDEBURITA:

La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono.La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, decomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita

PERLITA:

Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita está formado por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es más borrosa y se denomina perlita sorbítica. Si la perlita laminar se calienta durante algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica (723 ºC), la cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominación de perlita globular.

CEMENTITA:

Es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Cristaliza formando un paralelepípedo ortorrómbico de gran tamaño. Es magnética hasta los 210ºC, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnéticas. Aparece como:- - Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos perlíticos.- - Componente de la perlita laminar.- - Componente de los glóbulos en perlita laminar. - - Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C)

Concluciones:

A) El diagrama de hierro carbono nos sirve para saber donde se funden los metales.

B) Con el diagrama sabemos que porcentaje de carbono tiene cada metal.

Imagenes de una pieza despues de la palicacion de un reactivo