Practica 2 Transformaciones de fase

Objetivos:

• Familiarizarse y entender la terminología y la forma de analizar una transformación de fase difusiva.

• Realizar recristalizaciones parciales y totales, si es posible en este segundo caso, a muestras deformadas en frío variando tiempos y temperaturas de tratamiento.

• Analizar la influencia de la deformación y tiempo en la cinética de la recristalización.

• Familiarizarse y realizar las técnicas de metalografía cuantitativa para medir % de recristalización, velocidad de nucleación y velocidad de crecimiento durante la recristalización.

Procedimiento experimental:

Se seleccionan dieciséis muestras de acero a bajo carbono, seleccionando al azar una de estas probetas como un blanco original, las quince restantes serán agrupadas en grupos de cinco.

Cada grupo de probetas tendrá cinco probetas con una deformación en frío de 20%, cinco con una deformación de 40% y cinco con una deformación de 60%, las restantes no serán sometidas a deformación en frío.

De cada grupo de 5 probetas una será sometida a un tratamiento térmico para favorecer la recristalización a 650º por tiempos de 30, 60, 78 y 110 minutos, a su vez se debe conservar una probeta sin tratamiento térmico

Realizar la preparación metalográfica para cada una de las piezas, observar en microscopio los cambios en la microestructura y fotografiar.

Medir el % de recristalización, la velocidad de nucleación y la velocidad de crecimiento.

Tomar dureza de cada probeta y calcular un promedio para cada una, en escalas HRB y HRC.

Graficar, para cada temperatura: % recristalización versus logaritmo de tiempo, número de granos recristalizados vs. Tiempo para obtener velocidad de nucleación y tamaño (diámetro promedio) de los nuevos granos vs. Tiempo para obtener velocidad de nucleación.

Graficar dureza vs. Tiempo

Resultados:

% de deformación Original 30min 60min 78min 110min

20% 4.4x10^-4 4.8x10^-4 7.9x10^-4 6.0x10^-4 5.4x10^-4

40% S/T 4.6x10^-4 2.7x10^-4 2.2x10^-4 3.2x10^-4

60% S/T S/T 7.1x10^-4 - -

Tabla 1 % tamaño de grano (mm)

Podemos observar que los tamaños de grano de las probetas siguen un patrón de crecimiento y posteriormente de decrecimiento, esto se puede observar más claramente en las trabajadas a un 20% de deformación. Si bien se podría pensar que el tratamiento térmico o la deformación en frío no se llevaron a cabo de manera adecuada; esto podría explicarse teniendo en cuenta que al deformarse los granos de la pieza original se forman laminillas gruesas dentro de la estructura, al recibir el tratamiento térmico que favorece la recristalización, estas laminillas comienzan a liberar esfuerzos, formando una microestructura que conlleve una menor energía interna, por lo que forman un grano primitivo. Si bien este tiene una menor energía interna que las laminillas, no es el sistema con menor energía, pues incluso no son granos equiaxiales, por lo que estos granos primitivos se fraccionan en otros más pequeños, los cuales poseen una forma más estable y que posteriormente pueden comenzar a crecer.

Ejemplo de la formación de granos primitivos y su posterior refinamiento

20% 650º sin tratamiento 20% 650º 30min 20% 650º 60min

20% 650º 78min 20% 650º 110min

y = 1E-06x4 - 0.0003x3 + 0.0204x2 - 0.3596x + 4.4

R2 = 1

y = -5E-07x4 + 0.0001x3 - 0.0127x2 + 0.4263x + 3E-11

R2 = 1

Probeta Dureza promedio

Original 15 HRC

20% def. Sin tratamiento 19.7 HRC

20% def. 30min 17.8 HRC

20% def. 60min 10 HRC

20% def. 78min 40.7 HRB

20% def. 110min 55.7 HRB

40% def. Sin tratamiento 119.7 HRC

40% def. 30min 121.7 HRC

40% def. 60min 104 HRC

40% def. 78min 86.3 HRC

40% def. 110min 76.2 HRC

60% def. Sin tratamiento 125.7 HRC

60% def. 30min 116.3

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