ANALISIS DEL % CARBONO

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Magdalena Rojo Villanueva
hace 9 años
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1 TEORÍA TP 1 Clasificación de los aceros según el % de CARBONO NOMENCLATURA DE LOS ACEROS: SISTEMA S.A.E A.I.S.I Como la microestructura del acero determina la mayoría de sus propiedades y aquella esta determinada por el tratamiento y la composición química; uno de los sistemas más generalizados en la nomenclatura de los aceros es el que está basado en su composición química. Todos los países y muchas instituciones tienen sistemas para clasificar los aceros. Entraremos a detallar un poco el sistema S.A.E - A.I.S.I de clasificación de aceros. En 1912, la Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotores (Society of Automotive Engineers SAE) promovió una reunión de productores y consumidores de aceros, para establecer una nomenclatura y composición de los aceros. Más tarde, el Instituto Norteamericano del Hierro y el Acero, A.I.S.I, tomó la nomenclatura de la S.A.E. y la expandió. En el sistema S.A.E. - A.I.S.I, los aceros se clasifican con cuatro dígitos. El primer dígito especifica la aleación principal, el segundo dígito indica la aleación secundaria y los dos últimos dígitos dan la cantidad de carbono presente en la aleación. Las convenciones para el primer dígito son: 1 - MANGANESO 2 - NIQUEL 3 - NIQUEL-CROMO, principal aleante el cromo 4 - MOLIBDENO 5 - CROMO 6 - CROMO-VANADIO, principal aleante el cromo 8 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el molibdeno 9 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el níquel No hay aceros numerados 7xxx porque estos aceros resistentes al calor prácticamente no se fabrican. Se observa entonces que si el primer número es 1 se sabe que es un acero al carbono; si el dígito siguiente es el 0, o sea que la designación es 10xx, se trata de un acero ordinario al carbono; así 1030 significa un acero ordinario al carbono con 0.30%C. Dependiendo de los elementos de aleación presentes en el acero y del tratamiento térmico al cuál va a ser sometido, los aceros para ingeniería se dividen en: ACEROS AL CARBONO PARA CEMENTACION - Utilizados para la fabricación de bulones, ejes, cadenas, bujes, remaches, tuercas, tornillos racores, eslabones para cadenas, pasadores, y en general en elementos de ingeniería que requieran gran tenacidad conjuntamente con una baja resistencia mecánica. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 1010, 1016, 1020 ACEROS AL CARBONO PARA TEMPLE Y REVENIDO - Utilizado para la fabricación de palancas para frenos, cigüeñales, herramientas agrícolas, productos estampados y forjados de la industria automotriz, y en general en piezas de ingeniería que requieran dureza y tenacidad. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 1035, 1040, ACEROS AL CARBONO DE ALTO MANGANESO - Son aceros usados en la fabricación de piñones, bujes, casquillos, partes para la industria petrolera, acoples, ejes de transmisión. El acero es el S.A.E. / A.I.S.I ACEROS AEADOS PARA CEMENTACION - Son usados en la fabricación de engranajes, ejes de leva, cigüeñales, tornillos sinfín, cuerpos de válvulas. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 8620, 8615 ACEROS ALEADOS PARA TEMPLE Y REVENIDO - Usados en la fabricación de ejes reductores, engranajes, transmisión, espárragos, bielas, cinceles, tijeras, rotores de turbinas, y en general piezas que requieran alta resistencia mecánica. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 4140, 4340, 5160 ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS - Usados para la elaboración de tanques de la industria lechera y cervecera, equipos para la industria de alimentos, tanques para almacenamiento de vinos, equipos para procesos de pulpa de papel, intercambiadores de calor, equipos de tintorería. Los aceros son S.A.E. / A.I.S.I. 316, 304 ACEROS INOXIDABLES MARTENSITICOS - Usados para la fabricación de aparatos domésticos, grifería, transportadores, cubiertos. El acero es el S.A.E. / A.I.S.I. 420 ACEROS INOXIDABLES FERRITICOS - Usados en la fabricación de utensilios de cocina, bocelaría en la industria automotriz, y en general partes decorativas. El acero es el S.A.E. / A.I.S.I. 430 E.E.T. 466

SISTEMA S.A.E A.I.S.I Como la microestructura del acero determina la mayoría de sus propiedades y aquella esta determinada por el tratamiento y la composición química; uno de los sistemas más

2 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 2 Procedimiento del ensayo por el método gasométrico para la de determinación de CARBONO por combustión directa (Recomendación COPANT - R20 - C.D.U ) 1- Ajustese al cero el aparato. 2- Compruébese que en el sistema no haya pérdidas de gases. 3- Por medio de la llave múltiple, conéctese la bureta con el exterior. 4 - Súbase el frasco nivelador a su nivel superior, expulsando totalmente los gases contenidos en la bureta. 5 - Lávese la muestra con algún solvente para eliminar la materia orgánica (grasa, aceite, etc.) y séquese totalmente. 6 - Pésense, con precisión de un miligramo, de 0,5 a 2 g de muestra según la capacidad de la bureta y el tipo de acero. Anótese este peso como "M ". Tranfiérase cuantitativamente la muestra a la navecilla o crisol y colóquese sobre ella una cantidad de fundente ligeramente inferior a la misma. Cúbrase la navecilla o crisol con su tapa protectora. 7 - Compruébese que la temperatura del horno sea la requerida para el ensayo (1100 a 1250 o C) según el tipo de acero. 8 - Introdúzcase la navecilla o crisol con la muestra en la zona de mayor calentamiento del tubo de combustión. Tápese este tubo conectándolo con la salida del oxígeno del tren de purificación. 9- Conéctese la bureta con el tubo de combustión. 10- Déjese precalentar la muestra durante un mínimo de 2 a 3 minutos. 11- Bájese el frasco nivelador a su nivel inferior. 12- Abrase el paso de oxígeno con un flujo de 800 a 1000 ml/min Suspéndase el paso de oxígeno en el momento que el nivel de la solución haya recorrido las dos tercera partes del sector graduado de la bureta Quítese el tapón que conecta el tubo de combustión con el tren de purificación de oxígeno, con el objeto de que se nivele a cero la solución de la bureta; una vez logrado esto comuníquese la bureta con el bulbo de absorción y tómese la temperatura de los gases anotándolo como "t 1 ". 15- Súbase el frasco nivelador hasta pasar totalmente los gases al bulbo de absorción. 16- Háganse regresar completamente los gases a la bureta. 17- Repítanse una vez más las operaciones descriptas en los parrafos 15 y Aíslese la bureta mediante la llave múltiple Nivélese la solución mediante el frasco nivelador y efectúese la lectura correspondiente, anotándose como "L". 20- Anótese la presión barométrica como "P" Prueba en blanco: efectúese una prueba en blanco siguiendo el procedimiento indicado a partir del párrafo 4, sin utilizar muestra y anotando la lectura final como "L 2 ". Repítase esta operación hasta obtener dos resultados iguales Prueba testigo: esta prueba se lleva a cabo con el mismo procedimiento usando una muestra patrón certificada, con un contenido similar y conocido de carbono. Con esto se comprueba el aparato y el método de operación empleado. E.E.T. 466

4 - Súbase el frasco nivelador a su nivel superior, expulsando totalmente los gases contenidos en la bureta.

3 4 Absorbedor de CO 2 K(OH) Hidróxido de Potasio Frasco nivelador Válvula 3 vias Termómetro Agua Temperatura de los gases Refrigerante Bureta graduada Lectura del % Carbono Muestra a medir %C, con estaño como fundente Muestra 1 gramo Horno Eléctrico 1100 ºC Barómetro (Presión atmosférica) Navecilla de cerámica Regulador de caudal Caudal O 2 : 1 l/min Tubo de Oxígeno O 2 E.E.T. 466 ESQUEMA EQUIPO PARA ANALISIS DE CARBONO

estaño como fundente Muestra 1 gramo Horno Eléctrico 1100 ºC Barómetro (Presión atmosférica) Navecilla de

4 Determinación % de CARBONO 5 Recomendación COPANT - R20 - C.D.U Método gasométrico de determinación de CARBONO por combustión directa El método descripto en la presente recomendación consiste en medir el volumen de anhídrido carbónico ( CO 2 ) producido por la fusión del acero ó fundición en un horno eléctrico y en corriente de oxígeno.- Temperatura del horno, ºC = Caudal de oxígeno, ml/min = Lectura en blanco, L 2 = %C: contenido de carbono, en por ciento en peso. : lectura en la determinación de carbono de la muestra. L 2 : lectura en la prueba en blanco. M : peso de la muestra, en gramos. b : factor de correción en las condiciones de temperatura y presión actuales. - L 2 %C =. b M Peso de la muestra M (gr) Temperatura y presión de los gases Factor de corrección b Lectura %C de la muestra % C : contenido de carbono, por ciento en peso Carbono promedio %C = Responder y realizar: 1- De acuerdo al resultado obtenido en el ensayo, cómo clasificaría a que tipo de acero corresponde por su % de carbono? 2- Según el resultado obtenido, que cantidad de ferrita y perlita hay expresado en porciento. E.E.T. 466 T.P.

fusión del acero ó fundición en un horno eléctrico y en corriente de oxígeno.

5 3 Caracteristicas de los aceros en funcion del % de carbono RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (kg/cm 2 ) ALARGAMIENTO (%) RESISTENCIA A LA TRACCIÓN ALARGAMIENTO % DUREZA BRINELL CEMENTITA DUREZA BRINELL PERLITA % FERRITA PERLITA CARBONO % E.E.T. 466 Curso: Año Div Aceros al carbono Prof.: Fecha real.:

5 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN ALARGAMIENTO % DUREZA BRINELL 300 200 100 CEMENTITA DUREZA BRINELL

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