Enfriamiento probeta de zinc

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Laboratorio N° 1

Enfriamiento de Probeta de Zinc

Profesor: Cristian Vial

Fecha: 14 de Septiembre, 2009

Índice

1. Introducción 3

1.1 Objetivo 3
1.2 Métodos experimentales 3
1.3 Teoría 4

2. Presentación de Resultados 5

2.1 Enfriamiento al Horno 5
2.1.1 Probeta fundida a 450ºC: 5
2.2 Enfriamiento al Aire 7
2.2.1 Probeta fundida a 450ºC: 7
2.2.2Probeta fundida a 500ºC: 8
2.3 Enfriamiento al Agua 9
2.3.1 Probeta fundida a 450ºC 9
2.3.2 Probeta fundida a 500ºC 10

3. Análisis de Resultados 11

3.1 Enfriamiento al Horno 11
3.2 Enfriamiento al Aire 11
3.3 Enfriamiento al Agua 12

4. Conclusiones 13

5. Referencias 14

1. Introducción

1.1 Objetivo

El objetivo de este informe es observar y analizar lavariación de la estructura de granos en la solidificación de una probeta de Zinc, controlando la temperatura de sobrecalentamiento y la velocidad de enfriamiento.

1.2 Métodos experimentales

Para lograr dicho objetivo, se procedió a fundir 6 probetas de Zinc puro, 3 de ellas a una temperatura de 450ºC (las llamaremos grupo A) y las otras tres a 500ºC (grupo B) para luego dejarlas enfriary solidificar a distintas velocidades según vemos en el siguiente esquema.

Temperatura
sobrecalentamiento

Velocidad
enfriamiento

De esta manera se pretende controlar cómo se ve afectada la forma y tamaño de los granos con la variación de temperatura de sobrecalentamiento y velocidad de enfriamiento.

Finalmente, se procedió a realizar una metalografía a cada una de lasprobetas las cuales fueron posteriormente fotografiadas. Estas fotografías son las que ahora serán analizadas.

1.3 Teoría

Los antecedentes teóricos con los que contamos son los siguientes:

a) La nucleación heterogénea ocurre con mayor facilidad que la homogénea, dado que se debe vencer una cantidad menor de energía libre para iniciar el proceso de nucleación. Esta ocurre sobreparedes o sobre partículas en suspensión.
b) De la teoría de enfriamiento de lingotes y dado que nuestras probetas pueden ser consideradas modelos de lingotes, esperamos una estructura similar a la de la siguiente figura:
[pic]

c) Esperamos también que en las probetas de mayor temperatura de fusión, se forme una zona columnar de mayor tamaño, debido a la mayordiferencia de temperatura con el exterior, lo que requiere de una mayor extracción de calor para enfriar toda la probeta. Esto propicia el crecimiento de granos de tipo columnar.
d) Para los enfriamientos más rápidos, esperamos que en la zona central se formen granos de menor tamaño, y que obtengamos una menor zona columnar, debido a las corrientes convectivas que se forman al interior del líquido.Éstas arrastran granos del borde (de la zona Chill) hacia el centro, propiciando el crecimiento equiaxial.

2. Presentación de Resultados

2.1 Enfriamiento al Horno

En estos casos las probetas fueron enfriadas lentamente al interior de los hornos donde fueron inicialmente fundidas. De esta manera se logra un enfriado controlado.

2.1.1 Probeta fundida a 450ºC:

[pic] [pic]Metalografía Centro 50x Metalografía Centro 100x

Estas fotografías muestran el centro de una probeta de zinc fundida a 450ºC y posteriormente enfriada al horno. En ella se puede apreciar granos de tamaño relativamente grande. Por otra parte, se aprecian pequeños núcleos de cristales que solidificaron con anterioridad a la matriz.

[pic] [pic]
Metalografía Borde 50x Metalografía Borde100x

Estas fotografías muestran bordes de la misma probeta anterior. En ella se puede apreciar una mayor cantidad de granos de menor tamaño, que corresponde a la zona chill.

Esto se debe al mayor gradiente de temperatura al que se ve expuesta esta zona al solidificar cerca del borde del molde.

2.1.2 Probeta fundida a 500ºC:

[pic] [pic]
Metalografía Centro 50x...
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