UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE Facultad de Ingeniería Programa de Formación: Procesos y materiales Paola Stephania Gómez
Fecha: Agosto- 28 - 2015
INFORME DEL LABORATORIO No. 1 “Dureza y Tracción”
RESUMEN El propósito de este laboratorio consiste primero en determinar y analizar la dureza para algunos probetas establecidas, es importante saber que la dureza son las diversas características de la resistencia que ofrece el metal a la deformación local, concentrada en un volumen reducido, el ensayo de dureza se efectúa sobre la superficie de la probeta y consiste en la penetración en ella de otro cuerpo, para medir la dureza de estos materiales se emplearon mediante dos métodos teniendo en cuenta que para aquellos metales los cuales se identificó al inicio del ensayo su porcentaje de contenido de carbono, así mismo se reconoció para cual de los dos métodos aplicar en la medición de la dureza, uno de los métodos se conoce con el nombre conos de diamante (Rocwell) o de una pirámide y el otro penetración estática de una bola de acero (Brinell), para la dureza Rocwell existen tres escalas, en el ensayo de dureza se utilizó la escala C (negra) la cual sirve para determinar la dureza con un cono de diamante independientemente del valor de la carga general (P= 150kgf). Se representa por HRC, para aquellos materiales relativamente blandos que tienen HRC<= 20, se utiliza la bola de acero, porque la impronta del acero deja una impronta demasiado profunda. Por último se investigó el proceso de tracción para dos probetas metálicas hasta su rotura y determinar a la vez las siguientes características mecánicas del material: 1) límite de fluencia, 2) límite de resistencia, 3) tensión durante la rotura 4) alargamiento durante la rotura, 5) esfuerzo máximo, con base a esto se identifica el punto de deformación para cada probeta tendiendo presente el material que lo contiene.
_________________________________________________________________________________________ ________________________________ABSTRACT_____________________________________ The purpose of this lab is first to identify and analyze the hardness for some established specimens , it is important to know that the hardness are the various characteristics of the resistance of the metal to local deformation , concentrated in a small volume, the hardness testing is performed on the surface of the specimen and penetration is another body therein, to measure the hardness of these materials were used by two methods given for those metals which was identified at baseline the percentage of carbon content, also it was recognized to which of the two methods applied in measuring the hardness, one of the methods known to the diamond cones name (Rocwell) or of a pyramid and the other static penetration of a steel ball (Brinell), for there are three scales Rocwell hardness, in the hardness testing in the C ( black ) scale which is used to determine the hardness of a diamond cone regardless of the value of the overall load ( P = 150kgf ) was used. It is represented by HRC, for those relatively soft materials having HRC <= 20, the steel ball is used, because the imprint of steel leaves too deep imprint. Finally the pulling process was investigated for two metallic specimens until failure and determine both the mechanical characteristics of the material following: 1) yield point, 2) limit resistance, 3) voltage during the break 4) elongation during the break 5) maximum stress, based on this point of deformation for each specimen tending present material containing it identifies. __________________________________________________________________________________________________
Introducción La dureza da una medida a la resistencia de los materiales analizados en el laboratorio mediante la deformación plástica localizada, como puede ser la resistencia a ser rayados por otro material más duro, o que un penetrador genere una huella superficial cuando se aplica de forma controlada a la carga, el método Rocwell aunque es un método de indentación no pretende de manera directa medir la dureza a través de
la determinación directa de la magnitud de esfuerzos de contacto, sino que la define como un numero arbitrario, inversamente proporcional a la penetración del identador.1 El estándar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un método de ensayo por indentación por 1 (Afanasiev & Marien, Determinacion de la dureza Rocwell) 1
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el cual, con el uso de la máquina calibrada, se fuerza una bola endurecida de 10 mm, bajo condiciones específicas, contra la superficie de los materiales a ensayar y se mide el diámetro de la impresión resultante luego de remover la carga 2 (figura 1).
trazadas sobre el ocular. En general tiene un aumento de 10 a 50, la medición con microscopio logra una exactitud de 0,01 mm, se realiza varias mediciones para reducir el margen de error. La denominación de la dureza va acompañada muchas veces por un índice que señala las condiciones con las cuales ha sido determinada la dureza, para el caso del acero 1020, el número de dureza obtenido mediante la penetración de una bola de diámetro D= 10mm con la carga P= 3000 kg/f y una exposición de 20 s se escribe en la forma H 10/3000/30.
Figura 1. Determinación de la dureza por penetración de una bola de acero.
Mediante el ensayo de tracción se determina el comportamiento de los materiales analizados cuando están sometidos a una solicitación uniforme de tracción, la probeta se extensa pos su dos extremos en una máquina de ensayo y se alarga uniformemente hasta que se rompe. Un tambor registrador anota la relación entre la tensión de tracción y el alargamiento (variación de longitud) de la probeta. Y dibuja el diagrama de tensión- alargamiento3.
Ilustración 1. Materiales analizados
La
Metodología Experimental Determinación de dureza Britnell:
Figura 2. Formula de carga del material
relación de la carga en kilogramos-fuerza respecto al área de la superficie de la impronta, en milímetros cuadrados, se llama número de dureza Brinell,
El ensayo consiste en que se presiona contra la probeta una bola de acero templado con determinado diámetro D (10mm), se procede a calcular primero la carga para cada uno de los materiales, y así poder aplicar la carga durante 20 segundos de manera constante con respecto al manómetro y analizar la huella dada para cada material por medio de un microscopio. La medición se puede tomar bajo un dispositivo especial o con microscopio, para este caso se efectúa con un microscopio por medio de escalas
Se puede calcular el área de la superficie de la impronta por la fórmula:
2 (Afanasiev & Marien, Determinacion de la dureza Brinell) 3 (Scholossorsch)
De esta manera el número de dureza Brinell es función del diámetro de la impronta d que depende del valor
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de la carga P y del diámetro D de la bola, la obtención de los resultados son los siguientes:
Análisis de Resultados método Brinell:
La
Determinación de dureza Rocwell: La esencia del método consiste en utilizar una punta especial de diamante en forma de cono con un ángulo en el vértice de 120º o una bola que se presionan en el metal, es importante verificar que los materiales no tengan oxidaciones, que sea pulido y paralelo a las caras, la pieza o material debe tocar la punta del diamante mediante cargas consecutivas (precarga
leve presión de 10 kg/fuerza y otra general P, formada de la precarga y la principal Pg. Durante la precarga de 10 Kgf la punta penetra en el metal a una profundidad ho; al añadir la carga principal hasta el valor P= Po+Pg, la profundidad de la impronta aumenta y después de quitar la carga principal, queda igual a hi.
La escala C sirve para determinar la dureza con un cono de diamante independientemente del valor de la carga general.para la carga P = 150 kgf la dureza se representa por Hrc, para materiales relativamente blandos que tienen Hrc<= 20, se utiliza la bola de acero, pro que la punta de diamante deja una impronta demasiado profunda. Ilustración 2. Materiales analizados en Rocwell C.
La lectura siempre se efectúa en la escala C a partir automatización de las operaciones del ensayo, la de cero, la precarga en todos los casos queda igual obtención a de los números de dureza. 10 kgf. Se realiza varias mediciones para reducir el margen de error. A continuación se presenta la tabla de datos de acuerdo a los 4 materiales analizados:
El método de Rocwel, en comparación con otros métodos tiene ventajas esenciales que consiste en la
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N o.
Material
Clasificación
Mediciones (HRC) 1
2
3
Promedio RWC
1 Acero 1045
Metal ferroso
28
26
27
27
2 Acero DF2 Acero Aliado 3 4340
Metal ferroso
54
55
55
54,67
Metal ferroso
32
35
33,4
33,47
3 Acero 5160
Metal ferroso
29
28
29,5
28,8
5
Rangos teóricos