ManualPracticasFundamentos 2015-1

7/23/2019 ManualPracticasFundamentos 2015-1

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE QUMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA METALRGICA

Manual de Ejercicios de laboratorio

2015-1

Fundamentos de Metalurgia y Materiales

Enseanza Prctica

Nombre del Alumno:

No. De Grupo:


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Semestre lectivo:

Nombre del Profesor:

ENSAYO DE DUREZA METALRGICA

EJERCICIO 1

Objetivos:

El alumno:1.Conocer y aplicar los fundamentos mecnico-fsicos de la dureza.2.Comparar la dureza de diferentes materiales.

Tiempo de Realizacin del ejercicio:2 Horas (1 sesin)

Equipo, material y reactivos:

Durmetro Universal Microscopio metalrgico Vernier Probeta de material metlico Probeta de material cermico Probeta de material polimrico

Procedimiento Experimental:

1.Identificar el tipo de material.2.Escoger de acuerdo al material; la escala de dureza a aplicar, la carga, el tipode penetrador y el tiempo de aplicacin de carga para cada material.

3.Realizar el ensayo.

En el caso de dureza Vickers o Brinell se realiza el siguiente procedimiento:

3.1 Colocar la muestra bajo el identador.3.2 Realizar una identacin con una carga (calculada o seleccionada).3.3 Medir el tamao de la huella.3.4 Calcular el nmero de dureza.En el caso de dureza Rockwell se repiten los pasos 3.1-3.2, y posteriormente selee el valor de la dureza en el equipo (Cartula Display).

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4.Convertir los resultados a Nmero de dureza Brinell5.Graficar Material vs. Nmero de dureza Brinell.6.Comparar los nmeros de dureza de los materiales.

Manejo de Resultados:

Tablas 1.1. Para ensayo Brinell:Material Carga(Kg)

Dimetrodel

identador(mm)

Tiempo deaplicacin(s)

Dimetrode la huella(mm)

DurezaBrinell(kg/mm2)

DurezaBrinell(N/mm2)

Tabla 1.2. Para ensayo Rockwell:Material Escala

RockwellTipo depenetrador

Cargaprimaria

Cargasecundaria

DurezaRockwell

Correspondencia a durezaBrinell

Anlisis de ResultadosConclusiones

Tabla 1.3. Ejemplos de durezas para diferentes materiales

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Normas ASTM

CERMICO: ASTM C 1326 KNOOP HARDNESS OF ADVANCED CERAMICS ASTM C 1327 VICKERS HARDNESS OF ADVANCED CERAMICS

POLMERO: ASTM, (CURRENT EDITION), STANDARD METHODS FOR ROCKWELLHARDNESS OF PLASTICS AND ELECTRICAL

INSULATING MATERIALS, D785-85, ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS,PHILADELPHIA,

ASTM, (CURRENT EDITION), STANDARD METHODS FOR CONDITIONING

PLASTICS AND ELECTRICAL INSULATING MATERIALS FOR TESTING, D618, ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS,PHILADELPHIA

BIBLIOGRAFA

Kehl, George L.,The principles of metallographic laboratory practice, Mc.Graw-Hill, New York,1949.

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Askeland, D. R.,La Ciencia y la ingeniera de los materiales, Grupo EditorialIberoamrica, Mxico, 1987.

American Society for Testing and Materials.Annual Book of ASTM Standards,Metals Test Methods and Analytical Procedure, Philadelphia, EU, 2000.

ENSAYO DE TENSIN - ENSAYO DE COMPRESIN

EJERCICIO 2

Objetivos:

Para el Ensayo de Tensin:

El alumno:1.Conocer y aplicar los fundamentos del Ensayo de Tensin.2.Obtendr las propiedades mecnicas inherentes al Ensayo de Tensin.

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3.Comparar las propiedades mecnicas obtenidas del Ensayo de Tensin dediferentes materiales.

Para el Ensayo de Compresin:

1.Conocer y aplicar los fundamentos del Ensayo de Compresin.2.Obtendr las propiedades mecnicas inherentes al Ensayo de Compresin.3.Comparar las propiedades mecnicas obtenidas del Ensayo de Compresin dediferentes materiales.

Tiempo de Realizacin del ejercicio:4 Horas (2 sesiones)


Ensayo de Tensin

Para cada probeta de material se debe:

1.Medir el dimetro inicial de la probeta y marcar en la seccin reducida unalongitud inicial de 50.8 mm (2 plg).

2.Efectuar el ensayo.

3.Unir las dos partes obtenidas para medir la longitud final y el dimetro de laestriccin.

4.Analizar el tipo de fractura que presenta cada material utilizando una lupa.

Ensayo de Compresin:

Para cada probeta de material se debe:

1.Medir el dimetro y la altura iniciales de la probeta.2.Efectuar el ensayo.3.Medir el dimetro y altura finales.


Ensayo de Tensin

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Tabla 2.1 Dimensiones de probeta iniciales y finales

Material Dimetro inicial

Do (mm)

Longitud inicial

lo (mm)

Dimetro final

Df (mm)

Longitud final

lf (mm)

Anlisis de la fractura:

Tabla 2.2. Tipo de FracturaMaterial % de fractura

frgil% de Fractura

dctil

Para los datos del Ensayo de Tensin:

A partir de los datos generados, efectuar la grfica esfuerzo-deformaciningenieriles correspondiente a cada material ensayado, expresando elesfuerzo en Pascales (Pa) y la deformacin en milmetros sobre milmetros(mm/mm).

Con base en la grfica, determinar las propiedades mecnicas (mdulo deYoung, esfuerzo de fluencia, resistencia a la tensin, resistencia a la rotura). De los datos de dimetros y longitudes iniciales y finales, calcular elporcentaje de reduccin de rea y porcentaje de elongacin.

Tabla 2.3 Propiedades mecnicas resultantes del ensayo de Tensin

Material Modulo deYoung E

(Pa)

Resistencia a lafluencia (fl)

(Pa)

Resistencia a la fluenciaconvencional (fl)

(Pa)

Resistencia a latensin (tr)

(Pa)

Material Resistencia a larotura (rot)

(Pa)

% dealargamiento

% dereduccin

de rea

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Ensayo de Compresin

Tabla 2.4 Dimensiones de probeta iniciales y finales

Material Dimetroinicial, Do

(mm)

Longitudinicial, lo

(mm)

Dimetro finalDf

(mm)

Longitud finallf

(mm)

Para los datos del ensayo de Compresin:

Con base en los datos generados efectuar la grfica esfuerzo-deformaciningenieriles correspondiente a cada material ensayado, expresando el

esfuerzo en Pascales (Pa) y la deformacin en milmetros sobre milmetros(mm/mm).

De los datos de dimetros iniciales y finales, calcular el % de alargamiento De los datos de longitudes iniciales y finales, calcular el porcentaje deacortamiento.

Tabla 2.5 Propiedades mecnicas resultantes del ensayo de Compresin

Material Modulo de

Young E(Pa)

Resistencia a la

fluencia (fl)(Pa)

% de

alargamiento(Dimetro)

% de

acortamiento(Altura)

Anlisis de Resultados

Conclusiones

Bibliografa:Kehl, George L.,The principles of metallographic laboratory practice, Mc. Graw-Hill, New York, 1949.Askeland, D. R.,La Ciencia y la ingeniera de los materiales, Grupo EditorialIberoamrica, Mxico, 1987.

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American Society for Testing and Materials,Annual Book of ASTM Standards,Metals Test Methods and Analytical Procedure, Philadelphia, EU, 2000.

ENSAYO DE IMPACTO.

EJERCICIO 3

Objetivos

El alumno:

1.Conocer y aplicara los fundamentos del Ensayo de Impacto.2.Observara el efecto de la temperatura en la energa absorbida en unaprobeta de impacto.

3.Determinara la temperatura de transicin a travs de la grfica por cientode fractura frgil-por ciento de fractura dctil-temperatura.

Tiempo de realizacin del ejercicio: 2 horas (1 sesin)

Equipo, material y reactivos

Maquina Pndulo de ImpactoVernierTermmetro Mufla Pinzas para mufla Guantes aluminizadosVasos de Precipitados

Recipiente de unicel Lupa.Acetona SalAlcohol Hielo

Probetas Charpy de Acero

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Procedimiento Experimental

1.Medir el ancho y espesor en la zona del entalle de cada probeta2.Seleccionar 5 temperaturas diferentes de trabajo3.Colocar cada probeta a cada temperatura de trabajo por un tiempo

aproximado de 20 minutos4.Realizar el ensayo para cada probeta5.Registrar la energa absorbida para cada temperatura ensayada6.Analizar la fractura frgil y/o dctil de cada probeta

Manejo de Resultados

Tabla 3.1. Datos y resultadosProbetaNo.

Temperatura(C)

L1(mm)

L2(mm)

rea(mm2)

Energaprdida(Kg m)

Energaabsorbida

(Kg m)

Energaefectiva(Kg m)

ProbetaNo.

Energa/rea(Kg m/mm2)

Energa/rea(J/m2)

L1= Altura de la probeta

L2= Ancho en el entalle

Tabla 3.2. Anlisis de la fracturaProbetaNo.

Temperatura Tipo de fractura(Frgil, dctil o

mixta)

% de fracturafrgil

% de fracturadctil

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Graficar energa absorbida vs temperatura de las probetas de acero Graficar % de fractura dctil- % de fractura frgil vs temperatura de lasprobetas de acero

Determinar la zona de transicin dctil-frgil


Conclusiones

Bibliografa

Askeland, D.R. , La Ciencia y la ingeniera de los materiales, Mxico, Grupo

Editorial Iberoamrica, (1987). American Society for Testing and Materials, Annual Book of ASTM Standards,Metals Test Methods and Analytical Procedure, Philadelphia PA., USA, (2000).

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RELACIN: PORCENTAJE DE DEFORMACIN-DUREZA

EJERCICIO 4

Objetivo

El alumno:Determinar el efecto de la deformacin plstica de materiales metlicos sobre ladureza metalrgica

Tiempo de Realizacin del ejercicio:2 Horas (1 sesin)


Mquina de tensin Durometro RocwellVernier Probetas clindricas de aluminio, cobre y acero


1.De alguno de los extremos de las probetas de tensin utilizadas en laprctica de ensayo de tensin ensayo de compresin cortar un probetacilndrica con relacin H/D aproximadamente igual a 1

2.En la mquina de tensin proporcionarles al menos tres porcentajes dedeformacin plstica a cada probeta

3.Cada que se haga una deformacin medir la dureza rockwell alcanzada4.Manipular detalladamente los materiales reunidos.5.Observar sus caractersticas con la ayuda del equipo proporcionado.


Tabla 4.1. Observaciones y resultadosMaterialmetlico

% dedeformaci

n (1)

DurezaRockwell

% dedeformaci

n (2)

DurezaRockwel

l

% dedeformaci

n (3)

DurezaRockw

ell

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PROPIEDADES TERMOELCTRICAS

EJERCICIO 5

Objetivos:El alumno:1.Conocer y aplicar los principios termoelctricos.2.Construir un termopar.3.Determinar la relacin temperatura-milivoltaje para un par metlico.

Tiempo de Realizacin del ejercicio:2 Horas (1 sesin).


Registrador de temperaturas Multmetro Mechero Puntas caimnAlambre de cobreAlambre de aceroTermopar chromel alumel

Desarrollo Experimental:

1.Para cada uno de los alambres proporcionados: Medir el voltaje entre los dos extremos (a temperatura ambiente) Calentar uno de los extremos del alambre. Colocar en los dos extremos las puntas caimn de un multmetro Medir el voltaje entre los dos extremos. Registrar el milivoltaje.

2. Unir un extremo del alambre de cobre con un extremo del alambre de acero(junta caliente).

3. Calentar la unin4. Colocar en los extremos libres las puntas caimn de un multmetro.5. Medir y registrar el milivoltaje.

Para el termopar chromel-alumel:

6. Conectar la unin fra de un termopar chromel-alumel al adquisidor de datos

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7. Introducir la unin caliente del termopar en el bao de plomo y registrar loscambio de temperatura y cambios con respecto al tiempo.


Tabla 5.1 Datos de milivoltaje

mV

Alambre de cobre

Alambre de acero

Termopar Cobre-Acero

De los datos obtenidos a travs del adquisidor de datos para el plomo lquidoconstruir la grfica temperatura tiempo por medio de Excel. Lo anterior es lacurva de solidificacin.


Conclusiones

Bibliografa: Kehl, George L., Theprinciples of metallographic laboratory practice, Mc. Graw-Hill, New York, 1949.

American Society for Testing and Materials,Annual Book of ASTM Standards,Metals Test Methods and Analytical Procedure, Philadelphia, EU, 2000.

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PREPARACIN MICROGRFICA DE MATERIALES

EJERCICIO 6

Objetivos:

El alumno:1.Aprender la tcnica adecuada de preparacin de materiales para su

observacin al microscopio.2.Conocer y utilizar el microscopio correspondiente a cada material.3.Observar y conocer la microestructura de cada material bajo el microscopio.



Cortadora de disco Montadora Desbastadora Manual Pulidora (Desbaste grueso y fino) Microscopio Analizador de imgenes Lijas (240, 320, 400 y 600) Material metlico

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Material cermico Material polimrico Mineral Reactivos de ataque (Nital, Cloruro frrico, HF, etc.) Almina (1 y 0.05 micras) Baquelita


1.Seleccin del rea de corte de la muestra.2.Corte.3.Montaje de la probeta en baquelita o resina epxica.4.Desbaste grueso.5.Desbaste fino.6.Pulido grueso.

7.Pulido fino.8.Anlisis microscpico sin ataque.9.Ataque qumico (s el material lo requiere).10. Observacin al microscopio.11. Obtencin y registro de imgenes.

Nota: las imgenes registradas deben acompaarse al pie de la siguiente

informacin:- No. de foto o imagen- Material- Descripcin breve de la microestructura- Aumentos (100X, 500X, etc.)- Reactivo de ataque (s se utiliz)


Tabla 6.1. DatosMaterial Corte

1. Arco consegueta.2. Cortadoracon disco

Montaje1. En caliente(material,temperatura,presin, tiempo)2. En fro(material,temperatura,presin, tiempo)

Desbaste gruesoGrado delija

DesbastefinoSecuenciade lijas

Pulidogrueso1. Tipo depao2. Tipo deabrasivo ytamao

Pulidofino1. Tipo depao2. Tipo deabrasivo ytamao

AtaquequmicoReactivo yformulacin

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Material ObservacionesRayas, granos, lmites degrano, inclusiones, etc.


Conclusiones

Bibliografa: Kehl, George L.,The principles of metallographic laboratory practice, Mc. Graw-Hill, New York, 1949.

Askeland, D. R.,La Ciencia y la ingeniera de los materiales, Grupo Editorial

Iberoamrica, Mxico, 1987. American Society for Testing and Materials,Annual Book of ASTM Standards,Metals Test Methods and Analytical Procedure, Philadelphia, EU, 2000.

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CARACTERIZACIN DE UN COMPONENTE METLICO

EJERCICIO 7

Objetivos

El alumno:1.Realizar la bsqueda bibliogrfica sobre la fabricacin y usos de uncomponente metlico.

2.Disear un plan de trabajo para la caracterizacin del componente.3.Aplicar los conocimientos de los ensayos mecnicos realizados y las tcnicasde preparacin metalogrfica en la caracterizacin del componente.



Cortadora de disco Montadora Desbastadora Manual Pulidora Microscopio metalogrfico Analizador de imgenes Lijas para desbaste

Componente metlico Reactivos de ataque (Nital, Cloruro frrico, HF, etc.) Almina (1 y 0.05 micras) Baquelita Durmetro Universal (Rockwell, Brinell y Vickers)


1aSesin: Presentacin del plan de trabajo (al inicio del curso se proporcionarun componente metlico e iniciar la bsqueda bibliogrfica).

2aSesin: Preparacin metalogrfica.3aSesin: Adquisicin de imgenes.4aSesin: Realizacin de los ensayos mecnicos.5 Sesin: Presentacin ante el grupo de los resultados obtenidos de lacaracterizacin del componente (obligatoria en Power Point).


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ConclusionesPresentacin

La presentacin !e"e c#$pren!er:

Cartula (aunque no est en el manual, la cartula debe observar: UNAM, Facultad de Qumica,

Deartamento de !n"eniera Metal#r"ica, Nombre de la materia, el "ruo, su nombre, el nombre

del rofesor, el semestre$ %n fin la cartula de cada informe o reinforme que entre"arn, qui& con

otra distribuci'n, con ms o menos datos$

continuacin dic!a "resentacin de#e contener los siguientes as"ectos$

o om#re de la "ie&a o com"onenteo om#re de la aleacin (de "referencia con la com"osicin 'umica)

o istoria de la fa#ricacin* (a+udada con imgenes de "rocesos de manufactura relativos a la

fa#ricacin de la "ie&a o com"onente* es importante este punto para poder entender el

proceso de fabricacin o manufactura)

o El "lan de tra#a,o 'ue se va a seguir$ n-mero de cortes* "re"aracin metalogrfica* reactivos

de ata'ue* ti"o de anlisis 'umico* ensa+os mecnicos* etc.

o Resultados a o#tener (imgenes con datos de la microestructura encontrada + aumentos a las

'ue se anali&* com"osicin 'umica* datos de dure&a* tensin* im"acto* etc.* +a sea deensa+os efectuados (si se reali&aron) o #ien de informacin encontrada en la #i#liografa (si

no se "udieron reali&ar alg-n ensa+o mecnico +/o anlisis 'umico).

o nlisis de Resultados

o 0onclusiones

o Presentacin

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