Guía Trabajo práctico N°1 Solidificación

Guía Trabajo práctico N°1
Solidificación
Objetivos de la práctica:
 Relevar y analizar curvas de enfriamiento para metales puros y distintas
aleaciones.
 Correlacionar las curvas de enfriamiento de una aleación con su diagrama de
equilibrio. Identificar y explicar los fenómenos observados mediante estas
curvas.
 Registrar experimentalmente curvas de enfriamiento de aleaciones.
 Conocer y utilizar instrumentos para la medición registro de la temperatura. En
este caso termocuplas.
 Determinar en forma aproximada, la composición química de una aleación
binaria a partir de la curva de enfriamiento y el diagrama de equilibrio.
Descripción de la práctica:
Se dispondrán de aleaciones del sistema Pb-Sn con diferentes composiciones,
incluyendo también Pb y Sn puros en tubos de ensayo.
Se calentarán los tubos hasta fundir completamente el metal luego de lo cual se dejará
enfriar al aire registrando la temperatura en función del tiempo.
El registro de la temperatura se llevará a cabo mediante una termocupla y un
adquisidor conectado a una pc.
Materiales
 Seis tubos de ensayo conteniendo aleaciones
composiciones químicas.
 Termocupla y cable compensado Chromel-Alumel.
 Diagrama de equilibrio Pb-Sn.
 PC y placa adquisidora de datos.
Pb-Sn
de
diferentes
Consideraciones de seguridad:
Se trabajará con metales en estado líquido dentro de tubos de ensayo de
laboratorio. El calentamiento se llevará a cabo mediante mechero de gas. Los
elementos de seguridad necesarios para operar en la práctica (personas que
manipulen los elementos en forma directa) son:
 Gafas de seguridad
 Guantes de trabajo.
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Las personas que observen la práctica sin efectuar operaciones directas no
necesitan elementos particulares. Todos los presentes (operadores y observadores)
deben vestir pantalón largo y calzado cerrado.
Guía para el análisis de datos y preparación del informe:
El informe de laboratorio debe contener la descripción del sistema de adquisición
de datos y las curvas de enfriamiento (curvas T vs t) de distintas aleaciones Pb-Sn,
obtenidas en el laboratorio. Se deben determinar y explicar los puntos y zonas
características de cada curva. A parir de dichas curvas y de un diagrama de fases PbSn, se debe determinar la composición química de cada aleación estudiada.
Finalmente, se deben comparar los datos obtenidos en la práctica con los valores
reportados en la bibliografía y citar posibles causas sobre las diferencias encontradas,
si es que existen.
A continuación se presentan una serie de preguntas a modo de guía para la
elaboración del informe u orientación de estudio.
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¿Qué es una curva de enfriamiento?
Busque de bibliografía los valores de Cp para los elementos Pb y Sn en estado
sólido y líquido.
Describa como espera que sean las curvas de enfriamiento para los elementos
puros. En qué aspectos de las curvas influyen los valores de Cp encontrados en
el punto anterior.
Comprare con las curvas obtenidas en la práctica y explique las diferencias.
En general en bibliografía las curvas de enfriamiento se presentan con trazos
rectos. Que suposiciones deben cumplirse para obtener una curva con trazos
rectos.
Identifique en todas las curvas obtenidas los cambios de pendiente y explique a
qué se deben.
¿Se observa algún otro fenómeno en dichas curvas?
Aunque no se hayan observado en la práctica, si usáramos un instrumental más
preciso y condiciones mejor controladas, ¿qué otros fenómenos podrían
observarse?
Construya un diagrama de equilibrio a partir de las curvas obtenidas y compare
con los diagramas de bibliografía.
Identifique las diferencias y explique las causas de error.
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Termocuplas
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¿En qué principio se basa la medición de temperaturas mediante termocuplas?
¿Qué se entiendo por junta caliente y junta fría?
Si dispongo de un cable de extensión para una termocupla tipo J, ¿puedo usarlo
con un termocupla tipo K?
Explique qué se entiende por compensación de cero y cómo se realiza.
¿De qué orden será el error si se conectan al revés los cables compensados?
¿Una Pt100 es una termocupla?
Bibliografía recomendada:
1- A.P. Guliáev. Metalografía, Tomo I, 1977.
2- D.A. Porter + K. Easterling. Capítulo 1: “Thermodynamics and phase diagrams” y
capitulo 4: “Solidification”.
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