Laminación de latón

REPÚBLICA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE MECÁNICA
LABORATORIO DE MATERIALES PARA ING.
INFORME DE TRABAJO EN FRIO
PRACTICA #2
INTRODUCCION
El presente trabajo trata dos temas principales, el trabajo en frío y el recocido de regeneración.
El trabajo en frío, (LAMINACION)por lo cual el latón fue deformado y endurecido simultáneamente; estos
trabajos de mucha utilidad en cuanto a piezas pequeñas y además se obtienen excelentes tolerancias
dimensionales y acabados superficiales a través de este proceso.
El recocido de regeneración para eliminar los efectos del endurecimiento causados por el trabajo en frío, que
resulta del incremento en el numero de dislocaciones, el cual se llama endurecimiento por deformación o
endurecimiento por trabajo en frío.
1 Describa cada una de las microestructuras estudiadas en la practica.
Esencialmente, los latones son aleaciones cobre−zinc, algunas de las cuales tienen pequeñas cantidades de
otros elementos, como plomo, estaño o aluminio. Las variaciones en composición darán como resultado las
características de color, resistencia, ductilidad, maquinabilidad, resistencia a la corrosión deseadas o una
combinación de tales propiedades.
En la figura 1 (ver anexos), se muestra la porción del diagrama de fase binario cobre−zinc aplicable a
aleaciones comerciales. La solubilidad del zinc en la solución alfa sólida aumenta desde 32.5% a 1657 °F
hasta 39% a 850°F. Como el cobre es F.C.C. La fase beta es un compuesto de electrones b.c.c (cubico
centrado en el cuerpo) y sufre un ordenamiento, señalada por una línea puntirrayada, en la región de 850 a
875°F al enfriar este intervalo de temperatura, la fase beta c.c.c., con los átomos de cobre y zinc, dispersados
al azar en los puntos de la red, cambia continuamente hasta convertirse en estructura ' ordenada, la cual es
todavía b.c.c pero con los átomos de cobre en las esquinas y los de zinc en los centros de los cubos unitarios.
La reacción de ordenamiento es tan rápida que no puede retardarse o evitarse por templado.
La tabla de la figura 2 ( ver anexos ), se muestra el efecto del zinc sobre las propiedades tensibles sobre
tensibles de aleaciones recocidas de cobre.
En la mayoría de los casos, la adición de elementos de solución sólida tiende a disminuir la ductilidad
conforme aumenta la resistencia. Como se muestra en la tabla de la figura 2, la adición de zinc incrementa la
ductilidad junto con la resistencia.
La mejor combinación de resistencia y ductilidad en el latón 70 Cu−30Zn.
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2 ¿ Qué efecto produce el trabajo en frío en la microestrutura del latón ?
Durante la deformación se produce una estructura fibrosa conforme los granos dentro del material se alargan.(
figura 2 )
Durante la deformación, los granos giran alargándose también, causando que algunas direcciones y planos
cristalográficos se alineen. En consecuencia, se desarrollan orientaciones preferenciales o texturas. Este efecto
produce un comportamiento anisotrópico.
En procesos como el trefilado, se produce una textura de fibra. Afortunadamente, esto proporciona la mayor
resistencia a lo largo del eje del alambre, que es lo deseable.
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 dirección diferente.
La textura, como podría esperarse, se hace más intensa cuando se incrementa la cantidad de deformación.
En un proceso de trabajo en frío cualquier inclusión o grano de segunda fase que se encuentre presente en la
estructura original, se alinea también durante la deformación. Las inclusiones blandas normalmente se
deforman y se alargan; las inclusiones duras pueden no deformarse pero se alinean en la dirección de la
deformación. Las inclusiones alargadas, llamadas sopladuras, actúan como pequeñas ralladuras internas y
reducen las propiedades mecánicas del latón cuando es trabajado en frío.
3 Explique como influye la cantidad de trabajo en frío sobre la ductilidad, resistencia y dureza del
latón.
Un material se considera trabajado en frío si sus granos están en una condición distorsionada después de
finalizada la deformación plástica. Todas las propiedades de un metal que dependa de la estructura reticular se
ven afectadas por la deformación plástica o por el trabajo en frío. La resistencia a la tensión, la resistencia a la
cadencia o fluencia y la dureza aumenta, mientras que la ductilidad, representada por el porcentaje de
alargamiento, disminuye. Podemos observar en la figura 4 ( ver anexos ), que aunque la resistencia y la dureza
aumentan, la rapidez de cambio para cada una de la misma. La dureza suele aumentar en el primer 10% de
reducción, en tanto que la resistencia a la tensión aumenta mas o menos linealmente. La resistencia a la
cedencia aumenta mas rápidamente que la resistencia a la tensión, así que a mayor intensidad de deformación
plástica, el intervalo entre las resistencias de cedencia y de tensión disminuyen. ver figura 5. El efecto de
trabajado en frío sobre las propiedades tensiones de un latón 70−30 se muestra en tabla de la figura 4.
4 Como influiría en incremento de porcentaje de laminación en la dureza, resistencia a la tracción,
fluencia, fatiga, ductilidad y tenacidad del latón.
El incremento del % de laminación en el latón va aumentando la dureza respectivamente, aumentando así
también la resistencia a la tracción, la ductilidad disminuye, por eso también disminuye la resistencia a la
fluencia y a la fatiga.
5 ¿ Cual es la influencia del tratamiento térmico de recocido de regeneración con respecto a la
microestructuras y dureza del latón ?
El tratamiento de recocido de regeneración influye en la dureza del latón disminuyéndola, ya que elimina los
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efectos de trabajo en frío, y en la microestructura regenera el tamaño del grano a su forma inicial.
6 ¿ Cómo influiría un incremento y una disminución de la temperatura y del tiempo del tratamiento del
recocido de regeneración del latón ?
El recocido de regeneración se realiza para eliminar los efectos residuales producidos mediante el trabajo en
frío, esto se hace a una temperatura determinada; y se incrementa esta temperatura se cambiarían las
propiedades mecánicas del material ya que estaríamos por encima de la temperatura de recristalización y no es
lo deseado el proceso de recocido; de lo contrario si se disminuye la temperatura del recocido de regeneración
no se eliminarían todas las tensiones internas del material que se produjeron en el trabajo en frío y no
obtendríamos los efectos deseados.
7 Defina trabajo en frío y explique sus ventajas y limitaciones.
Trabajo en frío: deformación de un metal por debajo de la temperatura de recristalización, durante el trabajo
en frío aumenta el numero de dislocaciones, haciendo que el metal endurezca al mismo tiempo que se
modifica su forma.
Ventajas y limitaciones.
• Se puede simultáneamente endurecer el metal mientas le damos la forma final deseada.
• Se obtienen excelentes tolerancias dimensionales y acabados superficiales a través del proceso de trabajo en
frío.
• El proceso de trabajo en frío es un método de bajo costo para producir grandes cantidades de piezas
pequeñas. Sin embargo, para piezas grandes la cantidad de trabajo en frío es limitada. Si se intentan muchas
deformaciones el metal puede fallar durante el procesamiento. Además, las fuerzas elevadas requieren de
grandes y costosos equipos de conformado para sobrepasar el esfuerzo de fluencia en piezas grandes.
• La ductilidad, la conductividad eléctrica y la resistencia a la corrosión se deterioran por el trabajo en frío.
Sin embargo, el trabajo en frío reduce la conductividad eléctrica en menor grado que los demás procesos de
endurecimiento.
• Los esfuerzos residuales y el comportamiento anisotrópico pueden generarse durante el trabajo en frío.
Estas características pueden ser tanto útiles como perjudiciales, dependiendo la manera en que sean
utilizadas.
8 Explique los factores más importantes que afectan el proceso de recristalización en los metales y
aleaciones.
Se consideran tres factores importantes cuando se selecciona un tratamiento térmico de recocido: temperatura
de recristalización, tamaño de los granos recristalizados y temperatura de crecimiento del grano.
Temperatura de recristalización: en ellas influyen diversas variables del procesamiento.
• La temperatura de recristalización disminuye cuando se incrementa la cantidad de trabajo en frío, grandes
cantidades de T.F. hacen al metal menos estable y proporciona la nucleación de granos recristalizados.
Existe una cantidad mínima de trabajo en frío, de aproximadamente 30% a 40%, por debajo de la cual no
ocurre la recristalización.
• Un tamaño menor de grano original trabajado en frío reduce también la temperatura de recristalización al
generar mas lugares con alta densidad de dislocaciones (los anteriores limites de grano).
• Los metales puros se recristalizan a temperaturas menores a la s aleaciones endurecidas por solución sólida.
• Al incrementar el tiempo de recocido se reduce la temperatura de recristalización. Por eso hay mayor
tiempo disponible para la nucleación y el crecimiento de nuevos granos recristalizados.
• La temperatura de recristalización depende de la aleación. Por lo común las aleaciones de mayor punto de
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fusión tienen una temperatura mayor a la temperatura de recristalización
Tamaño del grano recristalizado: Existen algunos factores que influyen también en el tamaño de los granos
recristalizados. La reducción de la temperatura de recocido, el tiempo para lograrla o el tiempo de recocido
reducen el tamaño del grano minimizando las posibilidades de crecimiento de grano.
El incremento en el trabajo en frío inicial también reduce el tamaño final del grano proporcionando un numero
mayor de lugares de nucleación de los nuevos granos. Finalmente, la presencia de una segunda fase en la
microestructuras sirve para evitar el crecimiento del grano y mantiene pequeño el tamaño del grano
recristalizado.
Temperatura de crecimiento del grano: La duración y el costo del tratamiento suelen reducirse
considerablemente si se realiza a temperaturas mayores. Sin embargo, debe prevenirse el crecimiento del
grano. Esta también se aplica a otros tipos de tratamientos térmicos.
9 Explique las tres etapas del recocido de regeneración.
Recuperación: es un tratamiento térmico de baja temperatura diseñado para reducir los esfuerzos residuales.
La microestructuras contiene granos deformados que contienen a su vez un gran numero de dislocaciones en
forma de red. Cuando calentamos al metal a temperaturas levemente elevadas las dislocaciones se mueven y
se desarreglan, mientras que los esfuerzos residuales se reducen y finalmente se eliminan.
recristalización: ocurre por la nucleación y el crecimiento de nuevos granos que contienen pocas
dislocaciones. Cuando el metal es calentado por encima de la temperatura de recristalización
aproximadamente 0.4 veces la temperatura absoluta de fusión del metal, la recuperación rápida elimina los
efectos residuales y produce la estructura de dislocaciones poligonizadas.
Crecimiento de grano: a temperaturas de recocido aun mayores, tanto la recuperación como la recristalización
ocurren rápidamente, producido la estructura recristalizada de grano fino. Sin embargo, la energía asociada
con la excesiva área del borde del grano, sumada a la energía de las dislocaciones atrapada en los bordes, hace
a la estructura fina inestable a temperaturas altas. Para reducir esta energía los granos empiezan a crecer y
ciertos granos eliminan a los más pequeños. Este fenómeno se llama crecimiento de grano.
10. Construya las siguientes gráficas con los datos obtenidos en la practica
• Dureza − porcentaje de laminación
• Dureza − Tamaño del grano
• dureza − Resistencia a la tracción
• Porcentaje de laminación − tamaño de grano.
CONCLUSION
Después de haber analizado dichos procesos y de haber tenido la oportunidad de realizar la practica, llegamos
a la conclusión de que estos son de suma importancia en el campo de la ingeniería.
Por ejemplo el trabajo en frío; como en la practica trabajamos con piezas pequeñas fue de mucha utilidad y
nos permitió hacer un laminado con varios porcentajes permitiendo que el proceso fuese menos costoso rápido
de realizar, con la única desventaja de que el latón se endureció; pero para darle la ductilidad deseada también
se realizo un recocido de regeneración para eliminar tensiones y permitirle al material ganar la tenacidad
requerida.
BIBLIOGRAFIA
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• CIENCIA Y MATERIALES PARA INGENIERIA, Donald Askelan, quinta edicion, 1.998.
• MATERIALES PARA INGENIERIA, Avner, segunda edicion.
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