ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: Evaluar el tipo de inclusiones para la muestra en estado de suministro y sin recocido. Espécimen tratado térmicamente por recocido. LAB MAT ESPOCH 200 𝜇𝑚 Figura 1. Inclusiones en el espécimen sin tratamiento térmico, obtenida a 10X lente objetivo. Figura 2. Inclusión tipo oxido globular D5 tomada de la norma ASTM E45-95. Al comparar la imagen tomada del espécimen con las que muestra la norma ASTM E45-95 se puede afirmar que corresponde a inclusión tipo oxido globular D5. Espécimen en estado de suministro. LAB MAT ESPOCH 200 𝜇𝑚 Figura 2. Inclusiones en el espécimen sin tratamiento térmico, obtenida a 10X lente objetivo. Figura 2. Inclusión tipo oxido globular D2 tomada de la norma ASTM E45-95. Al comparar la imagen tomada del espécimen con las que muestra la norma ASTM E45-95 se puede afirmar que corresponde a inclusión tipo oxido globular D2. (ASTM, 1997) Determinar la severidad de las inclusiones. Espécimen tratado térmicamente por recocido. Según la norma ASTM E45-95 se encontró en la superficie pulida del espécimen una severidad igual a 5. Espécimen en estado de suministro. Según la norma ASTM E45-95 se encontró en la superficie pulida del espécimen una severidad igual a 2. Comparar las microestructuras obtenidas con otras microestructuras presentes en referencias. Espécimen tratado térmicamente por recocido. LAB MAT ESPOCH 200 𝜇𝑚 Figura 3. Microfotografía del espécimen con tratamiento térmico (recocido) que ha sido atacado con nital al 3% de concentración, obtenida a 10X lente objetivo. Al comparar la microfotografía obtenida del espécimen tratado térmicamente, sometido a recocido con Metals Handbook, nos encontramos que presenta cierta semejanza con un Acero 1045, el cual es un Acero de contenido medio de carbono que tiene_las_siguientes_características: Carbono retenido, las manchas negras, retenidas en una matriz, parte blanca, que en este caso es una matriz ferrítica. Podemos observar que la micrografía se nota ligeramente oscura, producida por lo exposición en exceso al nital, lo que provocó que la superficie lisa presente una ligera decoloración obscura. (Handbook, 2004) Espécimen en estado de suministro. LAB MAT ESPOCH 200 𝜇𝑚 Figura 3. Microfotografía del espécimen sin tratamiento térmico que ha sido atacado con nital al 3% de concentración, obtenida a 10X lente objetivo. Al comparar la microfotografía obtenida del espécimen que no ha sido tratado térmicamente con Metals Handbook, nos encontramos que guarda cierta semejanza con una fundición de acero ASTM A216, el cual es una pieza de fundición de carbono que_ha_sido_tratado_térmicamente. El espécimen ha sido tratado térmicamente de recocido por austenización a 1600 F durante 8 horas y enfriado en horno. La estructura es perlita (oscura) en una matriz de ferrita (blanca). La micrografía es de una sección transversal de la barra que se tomó perpendicular a la dirección de rodadura (Handbook, 2004) Según la aplicación del acero ASTM A216 se utiliza principalmente como material de fundición. También se utiliza como una parte de la máquina para el equipo pesado. Sin embargo, las propiedades del A216 no son lo suficientemente única para requerir en cualquier industria. Este tipo de acero responde a las necesidades que requiere muestro espécimen analizado. (Digfineart, 2019) Determinar las fases presentes observadas en las muestras con y sin recocido. Espécimen tratado térmicamente por recocido. Matriz Ferritica Carburos Retenidos Espécimen en estado de suministro. Matriz Ferritica Perlita esferoidal (Nodular) Calcular el porcentaje de carbono en base a los porcentajes de las fases de las muestras sin y con recocido. Espécimen tratado térmicamente por recocido. % Carburos Retenidos = 43 % Matriz Ferritica = 57 Espécimen en estado de suministro. % Perlita esferoidal = 15 % Matriz Ferritica = 85 Hallar la dureza Rockwell, Brinell y Vickers. Espécimen tratado térmicamente por recocido. DUREZA BRINELL: 11.7 HB 2.5/ 187.5/15 Datos: Carga: 187.5 kgf Diámetro indentador: 2.5mm (D) Diámetro huella:1.26mm (d) Solución: HB = 1.25 𝑚𝑚 HB = 1.8544 { 1.27 𝑚𝑚 2F πD(D2 − √D2 − d2 ) 0.5 kgf π ∗ 2.5(2.52 ∗ √2.52 − 1.262 HBW = 11.7 } DUREZA VICKERS: Parte blanca Datos: Carga: 500 gf 113 HV 0.5/ 15 Solución: HV = 1.8544 88.2 𝜇𝑚 HV = 1.8544 { 0.5 kgf } [0.5(92.5 + 88.2) ∗ 10−3 ]2 HV = 113 92.5 𝜇𝑚 F d2 Parte negra (carbono retenido) 167 HV 0.5/ 15 Datos: Carga: 500 gf Solución: HV = 1.8544 74 𝜇𝑚 HV = 1.8544 { F d2 0.5 kgf } [0.5(75 + 74) ∗ 10−3 ]2 HV = 167 75 𝜇𝑚 Espécimen en estado de suministro. DUREZA ROCKWELL: 38 HRC DUREZA VICKERS: 341 HV 0.5/ 15 Datos: Carga: 500 gf Solución HV = 1.8544 37.5 𝜇𝑚 HV = 1.8544 { 39 𝜇𝑚 F d2 0.5 kgf } [0.5(39 + 37.5) ∗ 10−3 ]2 HV = 341 Analizar y comparar la relación existente entre microestructura y dureza para las dos muestras. En la micrografía tomada de la probeta en estado de suministro se observa la presencia de una matriz ferrítica en mayor porcentaje que la observada en la probeta recocida. Por otro lado, el porcentaje de carbono retenido presente en la probeta luego del tratamiento térmico (recocido) es mayor, presentando concentraciones más grandes que las observadas en la probeta de suministro. Al realizar las pruebas de dureza en cada una de las probetas notamos una clara variación, mostrando que la probeta de suministro presenta una mayor dureza, a diferencia que la probeta con tratamiento térmico, la cual presenta una reducción en su dureza por lo que fue imposible realizar la prueba de dureza Rockwell C. Es importante recalcar que se llegó a la conclusión de que la parte blanca observada en la microestructura, atacada con nital al 3%, de la probeta con tratamiento térmico (recocido) es una matriz ferrítica porque su dureza es menor a la dureza hallada en la parte negra (carbono retenido). Completar las siguientes tablas Tabla 1. Resumen Recocido y Estado de suministro Tratamiento Temperatura de Térmico Austenización Sin tratamiento No aplica Recocido 880 ℃ Temperatura del medio de enfriamiento No aplica Enfriado en horno Tamaño de Grano 4 No aplica Observaciones No existen límites de grano Tabla 2. Durezas medidas Dureza Brinell Dureza Vikers Tratamient Diámetr Diámetr D. Identador Carga Tiemp o Térmico o1 o2 [mm] [kgf] o [s] [mm] [mm] Estado de Suministro Recocido Dureza 1.25 1.27 2.5 187.5 Estado de suministro Recocido 11.7 15 Diagonal Diagonal Carga 1 [µm] 2 [µm] [kgf] Tiemp o [s] 37.5 39 0.5 15 88.2 92.5 0.5 15 Estado de suministro 341 Recocido 113 Tabla 3. Resumen de Inclusiones y microestructuras Tratamiento Térmico Micrografía Microestructura /Inclusiones observadas Tamaño de grano método comparación Tipo D: Otros óxidos Severidad 2 No aplica Dureza promedio Estado de suministro sin ataque Estado de suministro con ataque Perlita esferoidal (15%) en matriz ferrítica (85%) Los granos no son proporcionales entre sí, por 341 HV 0.5 comparación 38 HBC se aproxima a tamaño #4 Recocido sin ataque Tipo D: Otros óxidos Severidad 5 Recocido con ataque Carbonos retenidos (43%) en una matriz ferrítica (57%) No aplica Se visualiza carbono retenido, y no es posible hallar el tamaño de grano en tal condición. Matriz ferrítica: 113 HV 0.5 Carbono retenido: 167 HV 0.5 RESULTADOS OBTENIDOS: Análisis y discusión del tipo de inclusiones presentes para las muestras sin y con recocido. Tanto en el espécimen tratado térmicamente como el espécimen en estado de suministro nos encontramos con inclusiones tipo oxido globular D, pero se encuentra diferencia en la severidad, en el espécimen en estado de suministro tenemos una severidad de 2 tanto que el otro espécimen nos encontramos con una severidad 5. La diferencia encontrada en la severidad se puede ocasionar a que los especímenes son de distinta marca de fabricante y por lo tanto son de diferente colada lo que conlleva a las aleaciones difieran. Análisis y discusión de las microestructuras obtenidas y comparadas. Al observar las micrografías obtenidas luego de realizar el ataque químico con nital al 3% de concentración, notamos que en la probeta de suministro se visualiza la presencia de perlita, en pequeñas cantidades, en forma de nódulos en una matriz ferrítica. Por otro lado, tenemos que, al realizarle un tratamiento térmico de recocido a la probeta, la matriz ferrítica se mantiene, pero su porcentaje se reduce de gran manera, por lo presencia de carbono retenido en forma de grafito. Esta diferencia se puede justificar por las circunstancias de uso del material de suministro, es decir, el mismo pudo haber sido utilizado en procesos que involucren fricción, causando calentamiento, lo que conlleva a un ligero tratamiento térmico involuntario durante el uso. Análisis y discusión de las fases presentes, su relación con la dureza y tamaño de grano. En la micrografía perteneciente a la probeta de suministro observamos una estructura con presencia de perlita esferoidal bastante compacta en una matriz ferrítica, dando una dureza mayor al material, por otro lado observamos que en la micrografía de la probeta con tratamiento térmica, se encuentran concentraciones de carbono retenido de un tamaño relativamente grande, proporcionando mayor maleabilidad al material y por ende una dureza inferior a la presenciada en la probeta anteriormente mencionada. Comprobaos de esta manera que mientras más compacta sea la microestructura mayor será la dureza. Analizar la influencia de las fases presentes en las posibles propiedades mecánicas (ductilidad, tenacidad, etc.) de cada una de las muestras. Con las pruebas de dureza realizadas en cada una de las probetas, llegamos a la deducción de que las fases del material y su microestructura tienen un rol importante en las propiedades del material, ya que cuando la microestructura se encuentra compacta, aumenta considerablemente la dureza, esto conlleva a la disminución de la ductilidad del mismo, es decir es inversamente proporcional a la dureza. Los tratamientos térmicos se utilizan específicamente con el fin de aumentar la dureza del material en cuestión para la implementación en trabajos específicos, donde la ductilidad no juega un papel importante. CONCLUSIONES: El tamaño, la distribución y el número de inclusiones presentes en los especímenes analizados, son pequeños; por lo que se puede concluir que el proceso de fabricación es satisfactorio. Se determinó la densidad de inclusiones, así como de su microestructura en los dos especímenes, encontrándonos con poca similitud entre ellos y esto se da debido a que las inclusiones dependen de la composición propia de cada material, esto cambia porque los especímenes son de diferente marca de fabricante por ende la colada y aleación no es misma. Respecto a la microestructura, aquí varia debía a que un espécimen esta tratado térmicamente por recocido y dicho tratamiento térmico se efectúa con el objetivo de conocer las características y propiedades iniciales del elemento, por otro lado, el espécimen de suministro se encuentra en condiciones o estado de deterioro por su funcionamiento. Las propiedades mecánicas de cada espécimen presento mucha diferencia respecto a la dureza, esto se debe principalmente al tratamiento térmico de recocido aplicado, este espécimen fue el que presento menor dureza. BIBLIOGRAFÍA 1. ASTM, C. (1997). ASTM E 45-97. In Standard Test Methods for Determining the (pp. 1-15). Annual Book of ASTM Standards. 2. Digfineart. (2019, Junio https://www.digfineart.com/QrbRpW6KY/ 11). Retrieved 3. Handbook, A. (2004). Metallography and Microstructures. ASM International. from