Influencia de los tratamientos térmicos en la microestructura de los bronces al níquel y aluminio, NAB

Autor: González Duque, Laura
Přispěvatelé: Biezma Moraleda, María Victoria, Universidad de Cantabria
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: UCrea Repositorio Abierto de la Universidad de Cantabria
Universidad de Cantabria (UC)
Popis: RESUMEN: Los bronces NAB o bronces al níquel y aluminio, son una familia de aleaciones base cobre con una importante presencia de níquel, que aporta resistencia a corrosión, y de aluminio, que confiere una mayor elasticidad y resistencia a tracción a estas aleaciones. El níquel, además, mejora la solubilidad del hierro, otro elemento de aleación característico de la misma, que favorece resistencia mecánica, pero que tiene tendencia a formar precipitados, por lo que se busca una relación óptima Fe/Ni. En el presente proyecto, se ha estudiado la aleación CuAl10Fe5Ni5-C (EN-1982). Para ello, se obtienen pequeñas probetas de un tocho de colada, y se someten a diversos tratamientos térmicos, cuidadosamente seleccionados, atendiendo al diagrama de equilibrio correspondiente, Cu-Al-Fe-Ni, pretendiendo simular los procesos térmicos a los que se ven sometidos los NAB en la industria. A algunas probetas se las somete a un temple con agua salada en agitación como medio de enfriamiento, que permite una mayor velocidad de disipación de calor. Este proceso se aplica a 850 ᵒC durante 2 horas para permitir la difusión de los elementos químicos que se han distribuido obligadamente por el proceso de colada. Posteriormente, se seleccionan algunas de estas probetas y se les aplica un revenido para liberar las posibles tensiones producidas en el temple. Se han realizado revenidos a distintas temperaturas: 750 ᵒC, 600 ᵒC y 450 ᵒC, siempre durante 6 horas y enfriando al aire. Tras la aplicación de los tratamientos térmicos, las muestras son atacadas con reactivos químicos para revelar sus fases metálicas. En el ataque se emplea HNO3 al 20% en agua destilada, FeCl3 al 10% en metanol y una disolución con 40% de NH4OH y 10% de H2O2 en agua destilada. Estos reactivos son altamente selectivos y complementarios, pues cada uno de ellos potencia unas determinadas fases. Sin embargo, se pueden apreciar algunos tiempos de ataque demasiado prolongados, por lo que sería interesante probar en ocasiones futuras ataques con concentraciones de reactivo más elevadas. A continuación, las microestructuras obtenidas se han estudiado mediante un análisis metalográfico empleando un microscopio óptico (MO), comparándose las fases obtenidas, que serán diferentes con cada uno de los tratamientos térmicos empleados. Para completar el estudio, se llevaron algunas probetas del bronce NAB al microscopio electrónico de barrido (SEM), para observar ciertos detalles de interés difíciles de apreciar con la sencilla resolución del microscopio óptico, y se empleó la técnica EDX para identificar las fases, con un análisis composicional. Finalmente, se aprecia que, aplicando el revenido a 600 ᵒC, se obtiene una estructura de la aleación NAB con un mayor número de fases intermetálicas, mientras que el revenido a 450 ᵒC no es suficiente para eliminar las tensiones del temple, mostrándose como resultado una microestructura más rígida y frágil, con presencia de las fases propias del tratamiento térmico de temple. También destaca que en el revenido a 750 ᵒC, hay una transformación completa de la estructura de temple, liberándose todas o, al menos, la mayoría, de las tensiones existentes en la estructura templada. La estructura de colada también es analizada, y presenta todas las fases posibles en un NAB, lo que puede ser explicado por la amalgama de procesos térmicos que ha sufrido el material antes de llegar al laboratorio (diversos temples, normalizados y revenidos). ABSTRACT: Nickel Aluminium Bronzes, NAB, are a type of copper alloys with an important presence of nickel, which confer corrosion resistance, and additions of aluminium, improving the mechanical strength of these alloys. Nickel also improve the iron solubility, an element that is characteristic of NAB alloys, so an optimal relation between Fe/Ni is searched. In the current project, CuAl10Fe5Ni5-C (EN-1982) specimens are studied. Some of them were cut from a particular batch of sand mould casting and were subjected to the effect of various thermal treatments, after a carefully selection according to the equilibrium diagram corresponding, Cu-Al-Fe-Ni, looking for to simulate thermal processes that could suffer NAB bronzes in the industry. A quenching cooled with seawater stirred was applied to some specimens. That cooling medium allows a higher heat dissipation rate. That process is applied at 850 ᵒC during 2 hours to let the chemical elements diffusion which were distributed in a forced way for casting process. Later, some specimens are sectioned to apply a tempering that relief quenching strains that could have produced. Three different tempering temperatures at 750 ᵒC, 600 ᵒC and 450 ᵒC, are employed, always during 6 hours and an air cooling. After the thermal treatment, the samples are attached with chemical reagents to show the metallic phases. As chemical agents, 20 % HNO3 in distilled water, 10 % FeCl3 in methanol and dissolution with 40 % NH4OH and 10 % H2O2 in distilled water, are used. These reagents are highly selective and complementary, as each of them enhances certain phases. Although, it can be watched some too long chemical attack times, so it would be interesting to test in future chances attacks with higher reagent concentrations. The microstructures are observed with an optical microscopy (OM), and the phases obtained are compared, that will be different with each of the heat treatments applied. To complete the study, some NAB bronzes specimens were carried out to the scanning electron microscope (SEM) to observe certain details of interest, hardly appreciated by the simple microscope resolution, and they were analysed by the EDX technical to identify the phases through their compositional analysis. Finally, it was appreciated that applying a 600 ᵒC tempering, it is obtained a structure of the NAB bronze with a higher number of intermetallic phases, while the 450 ᵒC tempering is not enough to remove the quenched strains, showing as a result a microstructure starker and more fragile, with the presence of the phases kind of the quenching thermal treatment ones. It is also highlight that, with a tempering at 750 ᵒC, there is a complete transformation of the quenching structure, liberating all of them, or at least most of them, about existed strains in the quenching structure. Quenching structure is also analysed, and all passible phases in a NAB alloy are observed. That is explained for the whole thermal processes that the material suffers before go into the laboratory (quenching, normalizing and tempering). Máster en Nuevos Materiales
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: