Determinación del efecto de refinamiento de grano con Zr en las propiedades tensiles y de dureza en el sistema Cu8Sn fundido en moldes de arena bajo norma ASTM B208-140

Abstract

RESUMEN: El refinamiento de grano realizado a través inoculación de aleaciones de bronces fosforados as-cast ha sido estudiado durante varios años con el propósito de establecer una metodología efectiva que permita obtener aleaciones con estructura de granos refinados y sin la necesidad de aplicar tratamientos térmicos a las aleaciones producidas. En el presente proyecto se estudió el efecto refinador del zirconio en el tamaño de grano y su efecto en las propiedades tensiles y dureza en aleaciones as-cast de bronce fosforado (Cu8Sn), para ello se produjeron dos sistemas de aleación Cu8Sn y Cu8Sn0,16Zr, esto se realizó por medio de fundición y vaciado en moldes de arena aglomerados con resina fenólica, una vez producidas las aleaciones fueron cortadas y maquinadas para producir probetas de tensión, con el propósito de realizar ensayos de tensión y dureza, además de realizar análisis fractográfico. Los resultados arrojaron que la resistencia ultima a la tensión de Cu8Sn0,16Zr es mayor que la de Cu8Sn, al igual que el límite de cedencia, el módulo de elasticidad y el esfuerzo de rotura. De igual manera se obtuvo una reducción del 55,35% en el tamaño medio de grano en la aleación inoculada. Los análisis fractográficos permitieron determinar que la fractura a nivel macroscópico de ambas aleaciones es de copa y cono, a nivel microscópico se determinó que hubo dos modos de ocurrencia de la fractura: fractura por desprendimiento dendrítico y fractura por coalescencia de microcavidades. Ambos modos de fractura son propios de aleaciones de carácter dúctil.

ABSTRACT : The grain refinement carried out through inoculation of as-cast phosphorus bronze alloys has been studied for several years with the purpose of establishing an effective methodology that allows to obtain alloys with refined grain structure and without the need to apply thermal treatments to the alloys produced. In the present project, the refining effect of zirconium on the grain size and its effect on the tensile properties and hardness in phosphor bronze as-cast alloys (Cu8Sn) was studied. For this, two Cu8Sn and Cu8Sn0,16Zr alloy systems were produced, this was carried out by casting sand mold hardened with phenolic resin, once the alloys were produced they were cut and machined to produce tension test tubes, with the purpose of carrying out tension and hardness tests, in addition to performing fractographic analyzes. The results showed that the ultimate tensile strength of Cu8Sn0.16Zr is higher than that of Cu8Sn, as well as the yield strength, the modulus of elasticity and the fracture stress. Similarly, a reduction of 55.35% in the average grain size in the inoculated alloy was obtained. The fractographic analysis allowed to determine that the fracture at the macroscopic level of both alloys is cup and cone, at the microscopic level it was determined that there were two modes of occurrence of the fracture: dendritic detachment fracture and microvoid coalescence fracture. Both fracture modes are typical of ductile alloys.