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Aguilar Kevin, Ramos Steven, Torres David Informe:6 Grupo Laboratorio: GR1 Grupo materia:GR2

ESCUELA POLIT??CNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIER??A MEC??NICA LABORATORIO DE CIENCIA DE MATERIALES I

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Tema ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACI??N DE ALEACIONES DE ALUMINIO

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Objetivos Comprobar experimentalmente y contrastar con los valores te??ricos la variaci??n de la resistencia mec??nica debido a la formaci??n de precipitados en el aluminio ??? Analizar las propiedades y caracter??sticas, adem??s de los m??todos de fabricaci??n del tratamiento t??rmico de envejecido para el aluminio.

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Datos Obtenidos Tablas de las durezas de cada probeta en funci??n del tiempo de permanencia para la precipitaci??n.

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Datos Calculados Realizar un gr??fico dureza vs. tiempo de envejecimiento.

Figura 1: Dureza vs Tiempo

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Consultas Consulte las aplicaciones de aleaciones de aluminio envejecidas. Las aleaciones de aluminio pueden ser de dos tipos las que son forjadas con y sin tratamiento t??rmico, las aleaciones que pueden aumentar su resistencia mediante un tratamiento t??rmico en un proceso de precipitaci??n se las presenta: • Serie2xxx. Principal elemento aleante es el Cu, pero en ocasiones tambi??n se le a??ade Mg. Lugares donde sea necesario una alta relaci??n dureza-peso como por ejemplo: en las ruedas de los camiones, aviones, en la suspensi??n de los camiones, en el fuselaje de los aviones, Barras, tubos, pletinas, perfiles en estructuras que requieran buena dureza a temperaturas superiores a 150 ??C. • Serie 6xxx. Se usan como elementos aleantes el Mg y el Si en proporciones adecuadas para que se forme el Mg2Si. Ya que estas aleaciones son menos resistentes que el resto por lo que se las usa por ejemplo en aplicaciones arquitect??nicas, cuadros de bicicletas, pasamanos de los puentes, equipo de transporte y estructuras soldadas. • Serie 7xxx. El Zn desde 1-8 por ciento de proporci??n es el mayor aleante de esta aleaci??n y por su alta dureza se las usa por ejemplo en las estructuras de los aviones, equipos m??viles y otras partes altamente forzadas, barras, perfiles, tubos, chapas, planchas, alambre. Consulte el diagrama de fases Al-Mg, y estime una aleaci??n de 8 por ciento de magnesio. Dise??e los pasos a seguir para realizar un envejecido de dicha aleaci??n: temperaturas, tiempos de permanencia en cada situaci??n y m??todos de realizaci??n

Figura 2: Magnesio vs Aluminio Para poder realizar el proceso de envejecimiento de una aleaci??n de magnesio al ocho por ciento se puede seguir los siguientes pasos, tome en cuenta que no es un dise??o exacto m??s bien como una suposici??n ya que se puede generar una variaci??n de los diferentes factores 2

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que intervienen, tambi??n considere que el punto ???M??? que se utiliz?? como uno del punto de partida no siempre va a ser el mismo en toda composici??n. • Lo primero que se debe de proceder a realizar es calentar la aleaci??n sobre la l??nea de solvus, por lo que se selecciona una temperatura de 400 grados cent??grados, como indica la gr??fica anterior, se mantiene a esa temperatura durante un tiempo, se podr??a suponer durante unos 10-15 minutos dependiendo ya que si se excede se obtendr??a resultados diferentes. • A continuaci??n, se procede a realizar un enfriamiento del metal este se podr??a realizar de forma brusca emergi??ndolo en agua, o se lo podr??a dejar enfriar a temperatura ambiente. • Siguiente se procede a realizar el tratamiento por precipitaci??n, en este se le debe de calentar nuevamente al metal a una temperatura por debajo de la de saturaci??n, seg??n la imagen anterior se lo podr??a realizar hasta que alcance los 250 grados cent??grados. • Se lo procede a mantener a esa temperatura por alrededor de 10-15 minutos. • Para finalizar se debe de enfriar el metal, se puede considerar usar los dos m??todos anteriores del paso 2. Consulte los efectos de un mismo tiempo de sobreenvejecido si la temperatura es mayor o menor. El sobreenvejecimiento ocurre posteriormente generalmente a una temperatura ambiente despu??s de la fase de temple, aqu?? se presenta una disminuci??n de resistencia y dureza debido a las curvas caracter??sticas del tratamiento, a un mismo tiempo dado con una temperatura menor la disminuci??n de resistencia y dureza de la probeta ser?? menor mientras que a una temperatura mayor se podr?? notar una mayor disminuci??n de dureza y resistencia en la misma probeta. 6

Conclusiones Aguilar Kevin Los procesos de endurecimiento ayudan a mejorar ciertas caracter??sticas de un material, pero esto va variando dependiendo de cu??l se desea que se mejore, por lo que, as?? como varia el objetivo el proceso tambi??n, cabe tomar en cuenta que se tiene que tener un grado de exactitud para as?? no obtener resultados no deseados. Los metales que se deben de tratar necesitan una cierta temperatura para que se logre obtener buenos resultados, esta var??a dependiendo del tipo de aleaci??n que esta posee y es en s?? de mucha utilidad poseer los diagramas de fase y como leerlos, siendo as?? una forma m??s segura de realizar la mejora del material deseado. Para que el tratamiento de un material sea el apropiado se debe tener un control lo m??s preciso en tiempos y temperaturas ya que si estos no son los indicados se puede generar fen??menos como el sobreenvejecimiento del material, lo cual llevar??a a que el metal no adquiera las cualidades que se desea obtener. Ramos Steven De acuerdo a la temperatura que se use para realizar de disoluci??n var??a el tiempo en que se 3

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produce el envejecimiento y por ende la dureza que obtiene la aleaci??n. Los precipitados presentes en las aleaciones de aluminio que se forman por el exceso de la una fase sobre otra en el cambio brusco de una temperatura mayor a una menor (enfriamiento) ayudan a aumentar la resistencia y dureza de la aleaci??n ya que impiden el movimiento de las dislocaciones. De acuerdo al grafico obtenido por el tratamiento de endurecimiento de aleaciones de aluminio podemos observar que acorde al tiempo que se mantuvo en el horno la dureza del material va aumentado esto quiere decir que el tratamiento de envejecimiento para estas aleaciones es directamente proporcional con el tiempo y por ende para la formaci??n de los precipitados. Torres David De acuerdo a los resultados obtenidos de dureza en funci??n del tiempo en el tratamiento de endurecimiento por precipitaci??n a 240??C, se puede notar como aumenta la dureza cuanto mayor es la permanencia en la etapa de disoluci??n del tratamiento. Las part??culas formadas del aleante en la matriz conocidas como precipitados son las que obstaculizan el desplazamiento de las dislocaciones en la deformaci??n del material, as?? se logra elevar el valor de resistencia y dureza del material, no obstante este valor var??a, disminuyendo en funci??n del tiempo esto se conoce con el nombre de sobreenvejecimiento, esta es una de las razones por la cual se realizan inspecciones c??clicas del estado de las propiedades del material dependiente de la aplicaci??n del mismo. La elecci??n del valor de temperatura a la cual se realice el tratamiento de disoluci??n determinara el alcance m??ximo de dureza en funci??n del tiempo, es preferible optar por una temperatura intermedia, obteniendo as?? un valor m??ximo de dureza en un tiempo promedio en comparaci??n a temperaturas superiores o inferiores. 7

recomendaciones Aguilar Kevin Se debe de tener un extremo cuidados al momento de retirar las probetas del horno ya que se les aplico temperaturas de considerable magnitud. Al momento de realizar el enfriamiento tomar en cuenta que las probetas se encontraban a altas temperaturas lo cual si se las manipula podr??a generar una lesi??n seria. Proceder con mucho cuidado al momento de realizar la medici??n de la dureza de los materiales ya que se podr??a generar un error al momento de medir lo cual conllevar??a a que el experimento sea un fracaso. Ramos Steven Para el an??lisis de las aleaciones de aluminio tomar cuenta el tiempo dentro del horno y la temperatura a la que se producir?? la disoluci??n ya que depender?? de eso para los datos de dureza de la misma. Usar probetas propiamente de la aleaci??n sin ninguna alteraci??n por uso para as?? disminuir el porcentaje de error acorde a la resistencia obtenida. Torres David 4

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Realizar las mediciones de dureza siguiendo las recomendaciones normalizadas, evitando la toma de datos err??neos y resultados fuerza de contexto. Seleccionar una valor de temperatura optimo en la etapa de disoluci??n del tratamiento, en base a la literatura existente, resultados deseados y facilidades en la pr??ctica. 8

Bibliogr??fica VERLAG DUSSELDORF (2004), MANUAL DEL ALUMINIO VOLUMEN II, EDITORIAL REVERET??, S.A., BARCELONA ESPA??A, PAG 114-167 DITRICH G. ALTENPOHL, (1999), ALIMINUM; TECHNOLOGY, APPLICATIONS AND ANVIRONMENT. L.F. MONDOLFO, ALUMINUM ALLOYS, STRUCTURE AND PROPERTIES Smith W. Hashemi J. (2006). Fundamentos de la ciencia e ingenier?a de materiales. Mc Graw Hill. Cuarta edicion.Mexico.

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