TRABAJO EN FRIO - TRATAMIENTO TERMICO DE RECOCIDO DE REGENERACION Maracaibo, Julio de 2004. INTRODUCCION En el siguiente informe se estudiar el comportamiento de dos temas principales en la asignatura de Materiales para Ingeniera como los es el trabajo en fro y el recocido de regeneracin. Estos dos temas son de gran importancia ya que mediante ellos se le puede propinar a cualquier material, en este caso el latn, las caractersticas de forma y de microestructura que se desee, dependiendo de las necesidades que se presenten. El trabajo en fro, o mejor conocido como laminacin, se utiliza para deformar y endurecer el latn simultneamente; estos trabajos de mucha utilidad en cuanto a piezas pequeas y adems se obtienen excelentes tolerancias dimensionales y acabados superficiales a travs de este proceso. Estos trabajos se realizaron mediante la utilizacin de una maquina especial denominada laminadora, la cual se define posteriormente. El recocido de regeneracin, el cual se realiz en un horno de recocido, se emplea para eliminar los efectos del endurecimiento causados por la laminacin. MARCO TERICO TRABAJO EN FRO El trabajo en fro o labrado en fro es el proceso de esforzamiento o deformacin de un material en la regin plstica del diagrama esfuerzo - deformacin, sin la aplicacin deliberada de calor. El trabajo (o labrado) en fro significa la conformacin de un metal a baja temperatura (por lo general, la temperatura del ambiente). El trabajo en fro da por resultado un gran incremento en la resistencia de fluencia, acrecienta la resistencia ltima y la dureza, y disminuya la ductilidad. LAMINACIN EN FRO Es un proceso cuyo objetivo de este proceso es obtener chapas finas por medio de la reduccin a fro controlada, garantizando al producto homogeneidad de espesor, planicidad y rugosidad adecuada a las etapas siguientes. La reduccin del espesor se obtiene a travs de los esfuerzos de compresin y traccin realizados por cilindros de laminacin. RECOCIDO Es un tratamiento trmico en el cual se reduce la dureza de una microestructura con acritud mediante permanencia a temperatura elevada. Con el fin de poder apreciar detalles de la evolucin microestructural correspondiente a este tratamiento, es necesario analizar el significado de los siguientes cuatro trminos: acritud, restauracin, recristalizacin y crecimiento de grano. La acritud significa deformacin mecnica de un material a temperaturas relativamente bajas. El rea de acritud se define en relacin a la reduccin relativa del rea de la seccin transversal del material, causada por procesos como el laminado. Mientras mas aumente el grado de acritud, la dureza y resistencia del material aumentan. Este proceso se denomina endurecimiento por acritud. El mecanismo responsable de este tipo de endurecimiento se basa en la resistencia a la deformacin plstica opuesta por la elevada densidad de dislocaciones que se generan durante el proceso de deformacin en fro.

La restauracin es la etapa ms sutil del recocido. En esta etapa no existe ningn cambio en la microestructura. Sin embargo, la movilidad de los tomos es la suficiente para disminuir la concentracin de defectos puntuales en el interior de los granos y, en algunos casos, permitir el movimiento de las dislocaciones hacia posiciones menos energticas. Este proceso lleva asociada una modesta disminucin de dureza y puede ocurrir a temperaturas justo por debajo de las necesarias para producir cambios significativos en la microestructura. La recristalizacin es el resultado desde el punto de vista microestructural de una permanencia de temperaturas en la cual la movilidad de los tomos es la suficiente para afectar a las propiedades mecnicas. Se nuclear nuevos granos equiaxiales y libres de tensiones en las regiones de la microestructura con acritud sometidas a elevadas tensiones. Estos granos crecen al mismo tiempo hasta que llegan a constituir la totalidad de la microestructura. En esta etapa el tamao de grano disminuye con el grado de acritud. Crecimiento de grano. La microestructura que se obtiene durante la recristalizacin aparece de forma espontnea. Dicha microestructura es estable en comparacin con la estructura correspondiente al estado original con acritud. Sin embargo, la microestructura de recristalizacin contiene una elevada concentracin de bordes de grano. La reduccin de esas entrecaras de alta energa constituye un mtodo para lograr una mayor estabilizacin de un sistema. HORNOS PARA RECOCIDO Son hornos diseados para alcanzar temperaturas de trabajo de 1.100 C -1.400 C mximas capaces de provocar el cambio necesario en la estructura metalogrfica del metal a tratar. En la versin de horno elctrico, se prevee una entrada de gas protector (generalmente nitrgeno) a la cmara de tratamiento con el fin de proteger a las piezas a tratar contra la descarburacin. Cuando se trata de hornos a combustibles lquidos o gaseosos, la regulacin del circuito de combustin permite obtener en la cmara de tratamiento una atmsfera oxidante, neutra o reductora. Hornos de Recocido OBJETIVOS Estudiar el efecto del trabajo en fro en algunos materiales sobre:

o o

Microestructura (Deformacin de los granos, orientacin, tamao de grano) Correlacionar la microestructura con los cambios en las propiedades mecnicas (Dureza, Resistencia a la Traccin) debido al trabajo en fro.

Estudiar el efecto del tratamiento trmico de regeneracin (Recuperacin, Recristalizacin, Crecimiento de grano), sobre la microestructura y propiedades mecnicas (Dureza, Resistencia a la Traccin) de algunos materiales. MATERIALES Barra rectangular de aleacin 70% Cu y 30% Zn (Latn 70/30). Laminadora. Horno de Recocido. Microscopio Metalogrfico. Lijas para desbaste.

REACTIVOS DE ATAQUE REACTIVO I 17% cido Fosfrico 17% cido Actico 66% cido Ntrico REACTIVO II 50 ml. Hidrxido de Amonio 50 ml. Agua Destilada X ml. Perxido de Hidrgeno PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Tomar una muestra del extremo de la barra, prepararla para el anlisis metalogrfico, tomar fotografa a 100x y 200x, luego medir dureza. Seccionar la barra en tres partes iguales de longitud. Someterla a deformacin plstica por laminacin con los siguientes porcentajes de laminacin (en base a su espesor): 20%, 40%, 60% y 80%. Preparar las muestras laminadas para anlisis metalogrfico, tomar fotografas a 100x y 200x, medir dureza. Aplicar tratamiento trmico de Recocido de Regeneracin a las muestras laminadas a una temperatura de 650 C y durante un tiempo de permanencia en el horno de 1 hora. Preparar las muestras recocidas para anlisis metalogrficos, tomar fotografas a 100x y 200x, medir dureza. OBSERVACIONES

Las muestras sern laminadas de tal manera que las superficies a preparar metalogrficamente estn perpendicular a la superficie de los rodillos del laminador. La superficie a preparar para anlisis metalogrfico sern en todos los casos, la seccin transversal de la barra. Realizar como mnimo cinco mediciones de dureza, que no presenten una diferencia a 5 unidades de dureza. RESULTADOS OBTENIDOS

FOTOS 1 Y 2

Fotos tomadas a 200x y 400x, respectivamente. Latn antes de ser sometido a laminacin. En este estado el espesor de la barra es de 12.2 mm. FOTOS 3 Y 4

Fotos tomadas a 200x y a 400x, respectivamente. Latn despus de ser sometido a Recocido. El tratamiento trmico del recocido se realiz a una temperatura de 650 C durante un intervalo de tiempo de 1 hora. FOTOS 5 Y 6

Fotos tomadas a 200x y 400x, respectivamente. Latn sometido a 20% de laminacin. En este estado el espesor disminuyo a 9.6 mm. FOTOS 7 Y 8

Fotos tomadas a 200x y a 400x, respectivamente. Latn sometido a 40% de laminacin. En este estado el espesor de la barra fue de 7.2 mm. FOTOS 9 Y 10

Fotos tomadas a 200x y 400x, respectivamente. Latn sometido a 60% de laminacin. En este estado el espesor de la barra midi 5 mm.

FOTOS 11 Y 12

Fotos tomadas a 200x y 400x, respectivamente. Latn sometido a 80% de laminacin. En este estado el espesor de la barra es de 2.5 mm. A continuacin se presenta un cuadro del comportamiento de la dureza de la barra de latn en sus diferentes estados Rockwell B Entrega Recocida 20% 40% 60% 80% : PREGUNTAS Qu efecto produce el trabajo en fro en la microestructura del latn 78 31,5 77 85 92 88 Rockwell B 79 34,5 75,5 86 94 89 Rockwell B 81,5 33,5 80 86 89 92

Durante la deformacin, los granos giran alargndose tambin, causando que algunas direcciones y planos cristalogrficos se alineen. En consecuencia, se desarrollan orientaciones preferenciales o texturas. Este efecto produce un comportamiento anisotrpico. En procesos como el laminado, se produce tanto direcciones como planos preferenciales, generando una textura de capas superpuestas. Las propiedades de una hoja laminada dependen de las direcciones en las que aplicamos el esfuerzo. Si la hoja o lamina esta orientada adecuadamente con el esfuerzo aplicado durante su uso, se puede conseguir altas resistencias. S in embargo puede ocurrir una falla prematura si aplicamos un esfuerzo en direccin diferente. La textura, como podra esperarse, se hace ms intensa cuando se incrementa la cantidad de deformacin. Explique como influye la cantidad de trabajo en fro sobre la ductilidad, resistencia y dureza del latn. Un material se considera trabajado en fro si sus granos estn en una condicin distorsionada despus de finalizada la deformacin plstica. Todas las propiedades de un metal que dependa de la estructura reticular se ven afectadas por la deformacin plstica o por el trabajo en fro. La resistencia a la tensin, la resistencia a la cadencia o fluencia y la dureza aumentan, mientras que la ductilidad, representada por el porcentaje de alargamiento, disminuye. La dureza suele aumentar en el primer 10% de reduccin, en tanto que la resistencia a la tensin aumenta ms o menos linealmente. La resistencia a la cedencia aumenta ms rpidamente que la resistencia a la tensin, as que a mayor intensidad de deformacin plstica, el intervalo entre las resistencias de cedencia y de tensin disminuye. Como influira en incremento de porcentaje de laminacin en la dureza, resistencia a la traccin, fluencia, fatiga, ductilidad y tenacidad del latn. El incremento del % de laminacin en el latn va aumentando la dureza respectivamente, aumentando as tambin la resistencia a la traccin, la ductilidad disminuye, por eso tambin disminuye la resistencia a la fluencia y a la fatiga. Cual es la influencia del tratamiento trmico de recocido de regeneracin con respecto a la microestructuras y dureza del latn El tratamiento de recocido de regeneracin influye en la dureza del latn disminuyndola, ya que elimina los efectos de trabajo en fro, y en la microestructura regenera el tamao del grano a su forma inicial. Cmo influira un incremento y una disminucin de la temperatura y del tiempo del tratamiento del recocido de regeneracin del latn El recocido de regeneracin se realiza para eliminar los efectos residuales producidos mediante el trabajo en fro, esto se hace a una temperatura determinada; y se incrementa esta temperatura se cambiaran las propiedades mecnicas del material ya que estaramos por encima de la temperatura de recristalizacin y no es lo deseado el proceso de recocido; de lo contrario si se disminuye la temperatura del recocido de regeneracin no se eliminaran todas las tensiones internas del material que se produjeron en el trabajo en fro y no obtendramos los efectos deseados. Defina trabajo en fro y explique sus ventajas y limitaciones. Es una deformacin de un metal por debajo de la temperatura de recristalizacin, durante el trabajo en fro aumenta el numero de dislocaciones, haciendo que el metal endurezca al mismo tiempo que se modifica su forma. Ventajas y limitaciones.

Se puede simultneamente endurecer el metal mientas le damos la forma final deseada.

Se obtienen excelentes tolerancias dimensionales y acabados superficiales a travs del proceso de trabajo en fro. El proceso de trabajo en fro es un mtodo de bajo costo para producir grandes cantidades de piezas pequeas. La ductilidad, la conductividad elctrica y la resistencia a la corrosin se deterioran por el trabajo en fro. Sin embargo, el trabajo en fro reduce la conductividad elctrica en menor grado que los dems procesos de endurecimiento. Los esfuerzos residuales y el comportamiento anisotrpico pueden generarse durante el trabajo en fro.

Explique los factores ms importantes que afectan el proceso de recristalizacin en los metales y aleaciones. Se consideran tres factores importantes cuando se selecciona un tratamiento trmico de recocido: temperatura de recristalizacin, tamao de los granos recristalizados y temperatura de crecimiento del grano. Temperatura de recristalizacin: en ellas influyen diversas variables del procesamiento. La temperatura de recristalizacin disminuye cuando se incrementa la cantidad de trabajo en fro, Un tamao menor de grano original trabajado en fro reduce tambin la temperatura de recristalizacin al generar mas lugares con alta densidad de dislocaciones (los anteriores limites de grano). Los metales puros se recristalizan a temperaturas menores a las aleaciones endurecidas por solucin slida. Al incrementar el tiempo de recocido se reduce la temperatura de recristalizacin. Por eso hay mayor tiempo disponible para la nucleacin y el crecimiento de nuevos granos recristalizados. La temperatura de recristalizacin depende de la aleacin. Por lo comn las aleaciones de mayor punto de fusin tienen una temperatura mayor a la temperatura de recristalizacin Tamao del grano recristalizado: Existen algunos factores que influyen tambin en el tamao de los granos recristalizados. La reduccin de la temperatura de recocido, el tiempo para lograrla o el tiempo de recocido reducen el tamao del grano minimizando las posibilidades de crecimiento de grano. Temperatura de crecimiento del grano: La duracin y el costo del tratamiento suelen reducirse considerablemente si se realiza a temperaturas mayores. Sin embargo, debe prevenirse el crecimiento del grano. Esta tambin se aplica a otros tipos de tratamientos trmicos. Explique las tres etapas del recocido de regeneracin. Recuperacin: es un tratamiento trmico de baja temperatura diseado para reducir los esfuerzos residuales. Recristalizacin: ocurre por la nucleacin y el crecimiento de nuevos granos que contienen pocas dislocaciones. Cuando el metal es calentado por encima de la temperatura de recristalizacin aproximadamente 0.4 veces la temperatura absoluta de fusin del metal, la recuperacin rpida elimina los efectos residuales y produce la estructura de dislocaciones poligonizadas. Crecimiento de grano: a temperaturas de recocido muy grandes, la energa asociada con la excesiva rea del borde del grano, sumada a la energa de las dislocaciones atrapada en los bordes, hace a la estructura fina inestable a temperaturas altas. Para reducir esta energa los granos empiezan a crecer y ciertos granos eliminan a los ms pequeos.

CONCLUSION Despus de haber analizado dichos procesos y de haber tenido la oportunidad de realizar la prctica, llegamos a la conclusin de que estos son de suma importancia en el campo de la ingeniera. Por ejemplo el trabajo en fro; como en la practica trabajamos con piezas pequeas fue de mucha utilidad y nos permiti hacer un laminado con varios porcentajes permitiendo que el proceso fuese menos costoso, rpido de realizar, con la nica desventaja de que el latn se endureci; pero para darle la ductilidad deseada tambin se realizo un recocido de regeneracin para eliminar tensiones y permitirle al material ganar la tenacidad requerida. Tambin se pudo observar que mediante el tratamiento de recocido se aumenta el tamao de grano y su ductilidad, adems realizando un nuevo tratamiento de recocido es posible que la microestructura del material vuelva a su estado original.

Este blog tiene como proposito dar asesoria e informacin a todos los interesados en el rea de la metalurgia y en especial a la metalografia de campo. Contacto ivanalcina@gmail.com

BienvenidosLa metalografia in situ o de campo es una tcnica que se utiliza cuando los componentes a ser examinadas son muy grandes para ser llevadas a un laboratorio. Estos componentes no pueden ser seccionados o fsicamente alterados. Esta tcnica se llama a veces metalografa no destructiva. En la industria del acero la metalografa se utiliza para inspeccionar los rodillos de laminacin. 1. La tcnica se puede aplicar en el sitio. 2. La tcnica puede ser utilizada como un monitor de la calidad de un componente. 3. La tcnica es no destructiva 4. La metalografa in situ puede ser un monitor de los cambios microestructurales en un componente durante su vida como por ejemplo reactores qumicos, vlvulas de presin, turbinas, intercambiadores de calor, y materiales sometidos a creep 5. La metalografa puede complementar una tcnica no destructiva como por ejemplo el ensayo de ultrasonido

Metalografia Laton 70-30

Laton 70/30 Atacada con Cloruro Ferrico 200X

Laton 70/30 Atacada con Cloruro Ferrico 200X

Laton 70/30 Atacada con Cloruro Ferrico 400X

Laton 70/30 Atacada con Cloruro Ferrico 400X