Ultimo Informe Cmii
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OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
OBJETIVOS
Observar y medir como la oxidación y corrosión alteran las propiedades
físicas y mecánicas de un metal o aleación, lo que ocasiona una
disminución del tiempo de vida del metal. Por eso hemos utilizado 3
probetas que luego del tratamiento térmico son expuestas al ambiente para
poder medir como varía su dureza y demás propiedades.
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
PROCEDIMIENTO
1. En este laboratorio usamos 4 probetas de cobre y 4 probetas de acero se
exponen a un horno a 850°C en diferentes periodos de tiempo, los cuales
son:
0.5h
1 hora 52 minutos
2 hora 27 minutos
2 hora 57 minutos
2. Luego se procede a lijarlas para quitarle la corrosión.
3. Después de esto se toman medidas con un vernier digital y se pesa con
una balanza analítica.
4. Por último se procede a hacer gráficas.
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS UTILIZADOS
Balanza Analítica AS/X – RADWAG
Aparato X están equipadas de
una gran pantalla gráfica. La
exactitud de la serie AS/X y la
estabilidad de las mediciones es
garantizada por la calibración
automática interna efectuada
conforme cambios de la
temperatura y paso del tiempo.
La balanza analítica de la serie
AS/X se ofrecen con los
siguientes rangos: 110, 160, 220 y 310g y con la exactitud de 0,1mg.
Horno eléctrico
El horno se compone de alúmina de alta
calidad de fibra de ladrillo y carburo de
silicio elementos de calefacción con un
diseño especial, y puede ser utilizado
hasta 1400°C es una herramienta ideal
para los materiales de recocido.
Especificaciones principales:
Marca: Furnerce
Estándar de trabajo temperatura:
1350°C
Temperatura máxima de trabajo: 1400°C
Precisión de la temperatura: +/1 -.c
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
Mesa anti vibraciones RADWAG
Mesa amortiguadora de vibraciones
sirve para garantizar condiciones
estables de pesaje. Está compuesta
por una base independiente y un
tablero MDF branizado con espacio
para el elemento estabilizador - una
losa de piedra.
La construcción de acero pintado o
inoxidable dispone de 4 piernas que
permiten ajustar su altura.
Un Vernier Digital (MITUTOYO ABSOLUTE DIGIMATIC)
Precisión ± 0,02 mm /
± .001. Ajuste fino con el
pulgar rodillo.
Un calibrador digital
equipada. Construcción
en acero inoxidable
endurecido y están
equipadas con escala
absoluta del sistema de
medición de alta
velocidad. Este calibrador digital tiene una característica única que permite
a un punto de origen cero a establecerse en cualquier lugar dentro del
rango de medición e incluso ser retenidos cuando se apaga con este punto
establecido, se mostrará siempre la distancia de esta posición.
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
Probetas de acero y cobre
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
DATOS OBTENIDOS
Datos obtenidos de las probetas de acero y cobre
COBRE1 2 3 4
H(mm) 16.045 16.875 18.045 17.54D(mm) 12.71 12.69 12.7 12.71P(g) 18.0776 18.9957 20.1227 19.6184Pf (g) 17.9248 18.6474 19.6041 19.0708
ACERO BAJO CARBONO1 2 3 4
H(mm) 18.81 17.51 19 18.2D(mm) 12.6 12.6 12.67 12.58P(g) 18.0614 16.9301 18.3247 17.6449Pf(g) 18.0118 16.7557 18.0872
BRONCE1 2 3 4
H(mm) 15.93 15.61 17.4 16.605D(mm) 12.645 12.64 12.5 12.635P(g) 16.5661 16.4386 18.2376 17.4748Pf(g) 16.5505 16.4263 18.2269 17.4335
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
CALCULOS Y RESULTADOS
Cálculo de los volúmenes
COBRE1 2 3 4
H (mm) 16.045 16.875 18.045 17.54D (mm) 12.71 12.69 12.7 12.71V(cm3) 2.0347 2.1332 2.2847 2.2242
ACERO BAJO CARBONO1 2 3 4
H (mm) 18.81 17.51 19 18.2D (mm) 12.6 12.6 12.67 12.58V(cm3) 2.3442 2.1822 2.3942 2.261
BRONCE1 2 3 4
H(mm) 15.93 15.61 17.4 16.605D(mm) 12.645 12.64 12.5 12.635V(cm3) 1.9995 1.9577 2.1342 2.0809
Para el acero:De la reacción química se observa que se produce el óxido férrico
:4 Fe+3O2→2Fe2O3
La masa perdida al oxidarse será del fierro que se convirtió en óxido férrico
ACERO BAJO CARBONO1 2 3 4
W0(g) 18.0614 16.9301 18.3247 17.6449Wf(g) 18.0118 16.7557 18.0872 17.3224
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
De la reacción se obtiene la masa del óxido:
4 Fe+3O2→2Fe2O3
Masa/mol:223.2 96.2 319.4
223.2−319.4W perdido−W oxido
La masa del óxido es:
ACERO BAJO CARBONO1 2 3 4
OXIDO 0.0496 0.1744 0.2375 0.3225
20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.0496
0.1744
0.2374
0.3225
OXIDO VS TIEMPO
Series2Exponential (Series2)
T(min)
Oxi
do(g
)
Para el cobre:De la reacción se observa que se produce el óxido cúprico
2Cu+O2→2CuO
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
La masa perdida al oxidarse será del cobre que se convirtió en óxido cúprico.
COBRE1 2 3 4
W0(g) 18.0776 18.9957 20.1227 19.6184Wf (g) 17.9248 18.6474 19.6041 19.0708
De la reacción se obtiene la masa del óxido:
2Cu+O2→2CuO
Masa/mol:127 32 159
127−159W perdido−W oxido
La masa del óxido es:
COBRE1 2 3 4
OXIDO(g) 0.1528 0.3483 0.5186 0.5476
20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.1528
0.3483
0.51860.5476
OXIDO VS TIEMPO
Series2Exponential (Series2)
T(min)
Oxi
do(g
)
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
CUESTIONARIO
1. ¿En que casos la oxidación presenta un comportamiento de tipo lineal?
La siguen los metales ligeros, alcalinos, alcalinoterreos y de las tierras raras, dondeel volumen del oxido es inferior al del metal; por tanto, la relación del volumen especificodel oxido al del metal es inferior a uno. La capa de oxido es discontinua y el oxigeno puede atravesarla y atacar directamente al metal.
W=K · t
2. El hierro por encima de los 500 ºC presenta un oxido complejo, debido a sus varias valencias. Sabiendo que se forman los oxidos: FeO, Fe2O3 y Fe3O4, indicar esquemáticamente sus ubicaciones en una capa de oxido.
Este metal comenzará a formar óxidos debido al contacto con el oxígeno. El metal irá aumentando su estado de oxidación de la siguiente forma:
Se observa como el estado de oxidación va de +2 hasta +3.
3. Un cilindro metálico sólido con un diámetro inicial de 12.65 mm, una altura de 18.58 mm y una masa inicial de 20.5798 gramos es introducido en un horno a 850 ºC durante tres horas. Su masa final es de 19.6932 gramos. Determinar el espesor del material perdido por oxidación.
Para un material de Fe cuya densidad es 7.87 g/cm3Espersor de oxidacion=eDf=después de la oxidación
Masa inicial(g) 20.5798Masa final(g) 19.6932Diametro(mm) 12.65Haltura(mm) 18.58
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
0.8866=π4
(12.652−Df 2 )HρDf=Do−2e
e=0.154mm
4. Un deposito abierto de acero que contiene un electrolito corrosivo sufre una perdida de material de 2 gramos/metro cuadrado por dia. Calcule la perdida expresada en mdd. 1 mdd = 1 miligramo/decímetro cuadrado por dia. Calcule el sobre espesor de las paredes y fondo de dicho deposito para que dure sin perforarse al menos 10 años. Considerar la densidad del acero 7,87 gr/cm3.
2g
m2=2∗105mmd
5. Se quiere utilizar un determinado tipo de acero para la fabricación de tanques que almacenaran un líquido corrosivo. Para ello se expusieron probetas de este acero a la acción de este liquido corrosivo y se observo una perdida media de 30 miligramos/decímetro cuadrado por día. Determinar si el acero seleccionado es el adecuado. Un material se considera bastante resistente y puede utilizarse si su velocidad de corrosión es menor o igual a 1 mm/año.
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
CONCLUSIONES
Al finalizar el laboratorio hemos comprobado y observado que los procesos
de oxidación y corrosión ocurren todo momento pero se hacen más
evidentes cuando ha pasado un largo periodo de tiempo, en ambientes más
agresivos como es el caso de las zonas costeras (cercanas al mar) y en
distintos ambientes.
Los procesos de corrosión y oxidación no son buenos para la vida útil de los
metales ya que afectan mucho a sus propiedades mecánicas y físicas.
La oxidación se produce porque el oxígeno del aire reacciona con el metal,
y en presencia de la humedad, la corrosión ocurre más rápido. Al producto
que genera se le conoce como herrumbre.
RECOMENDACIONES
Se observa que mediante las gráficas podríamos tener la velocidad de
oxidación y así poder estimar la vida útil del metal.
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN 2014-I
BIBLIOGRAFÍA
"Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los materiales" - William D.
Callister.
“Ciencia e Ingeniería de Materiales” – Askeland.