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En el presente trabajo de investigación utilizaremos el método deductivo con el objeto de partir de aspectos generales para llegar a situaciones particulares.

2.2.1. Modelo experimental

En la presente investigación, para el análisis de resultados y contrastación de la hipótesis, se utilizó el diseño de un solo factor (unifactorial) con 07 niveles y tres réplicas para cada nivel. Se consideró las siguientes variables:

• Variable independiente:

o Tiempo de recocido (hrs): 1 – 2 – 3 – 5 – 10 – 15 – 20. • Variable dependiente:

o Resistencia a la tracción (MPa). o Ductilidad (% elongación). o Dureza: escala Brinell (HB). o Microestructura.

• Variables parametrizadas:

o Temperatura de recocido (°C): 880. o Enfriamiento lento dentro del horno.

Para el cálculo del número de probetas se utilizó la siguiente expresión: P = Nm x R

Donde:

P = N° de probetas

N = Niveles de la variable independiente. m = factores o variables independientes. R = Número de repeticiones.

Por consiguiente, el número de probetas (P) utilizados fue:

Número de probetas (P) = 71 x 3 = 21 probetas.

Se utilizaron 21 probetas para el ensayo de resistencia a la tracción, 21 probetas para el ensayo de dureza, las mismas que sirvieron para los respectivos análisis metalográficos.

2.2.2. Matriz de datos

Tabla 2.3. Modelo matricial de un solo factor para el análisis de los resultados. Tiempo de recocido (hrs) Réplicas 1 2 3 t1 t11 t12 t13 t2 t21 t22 t23 t3 t31 t32 t33 t4 t41 t42 t43 t5 t51 t52 t53 t6 t61 t62 t63 t7 t71 t72 t73 ti : Tiempo de recocido (hrs): = 1 – 2 – 3 – 5 – 10 – 15 – 20.

tij : Resistencia a la tracción (Mpa), ductilidad (%), dureza (HB) y microestructura.

Tabla 2.4. Matriz de orden de datos del experimento de un solo factor, para determinar los

resultados de las variables independientes en estudio.

Tiempo de recocido (hrs) Réplicas 1 2 3 t1 2 18 20 t2 14 21 6 t3 11 1 19 t4 17 10 4 t5 13 7 3 t6 5 15 12 t7 9 16 8

2.3. Procedimiento experimental

La presente investigación se realizó de acuerdo al siguiente diagrama de bloques según la figura 2.5.

Figura 2.5. Diagrama de bloques del procedimiento experimental.

Resultados, discusión de resultados y conclusiones Redacción del informe

Ensayo de dureza

Ensayo de Tracción Análisis

metalográfico Tratamiento térmico de recocido a

barras de fundición gris perlítica a 880°C a los tiempos de estudio

Maquinado de probetas: Ensayo de dureza ASTM E-140 Ensayo de tracción ASTM E-8

Barras cilíndricas de Fundición Gris de 15mm de diámetro x 200mm de longitud.

a) Fabricación del material de estudio

Las barras de 15 mm de diámetro x 200 mm de longitud de fundición gris perlítica fueron fabricados por la empresa Fundición Metalúrgica y Servicios Afines (FUMETSA – Trujillo).

b) Tratamiento térmico de recocido

A las barras de fundición gris de 15 mm de diámetro x 200 mm de longitud se les sometió a recocido de la siguiente manera:

• 03 barras cilíndricas se calentaron a 880°C por espacio de 1 hora y luego se enfriaron lentamente dentro del horno hasta temperatura ambiente.

• 03 barras cilíndricas se calentaron a 880°C por espacio de 2 horas y luego se enfriaron lentamente dentro del horno hasta temperatura ambiente.

• 03 barras cilíndricas se calentaron a 880°C por espacio de 3 horas y luego se enfriaron lentamente dentro del horno hasta temperatura ambiente.

• 03 barras cilíndricas se calentaron a 880°C por espacio de 5 horas y luego se enfriaron lentamente dentro del horno hasta temperatura ambiente.

• 03 barras cilíndricas se calentaron a 880°C por espacio de 10 horas y luego se enfriaron lentamente dentro del horno hasta temperatura ambiente.

• 03 barras cilíndricas se calentaron a 880°C por espacio de 15 horas y luego se enfriaron lentamente dentro del horno hasta temperatura ambiente.

• 03 barras cilíndricas se calentaron a 880°C por espacio de 20 horas y luego se enfriaron lentamente dentro del horno hasta temperatura ambiente.

c) Elaboración de probetas

De las barras cilíndricas de fundición gris con tratamiento térmico de recocido a las condiciones de estudio se cortaron y maquinaron para la obtener probetas para los respectivos ensayos: probetas para el ensayo de tracción según norma ASTM E8 - 98 (figura 2.3) y probetas para el ensayo de dureza según norma ASTM E - 140 (figura 2.4).

d) Ensayo de tracción

Se realizó utilizando la máquina de tracción universal JINAN TESTINE EQUIPMENT IE CORPORATION de 10 Ton HLC-100. Con este ensayo se evaluó la resistencia a la tracción y ductilidad.

e) Ensayo de dureza

Se evaluó en la escala Brinell (HB). Se utilizó el durómetro digital universal TIME GROUP 187.5.

f) Análisis metalográfico

Para este análisis se utilizaron las mismas probetas que se usaron para el ensayo de dureza. Se realizó de acuerdo a la siguiente secuencia: encapsulado de probetas, desbaste grueso, desbaste fino, pulido, ataque químico con Nital 2% y toma de fotomicrografías utilizando el microscopio metalográfico Leica de 50 a 1000X.

g) Evaluación de resultados

Los resultados se evaluaron estadísticamente mediante el análisis de varianza para determinar si la variable en estudio afectó significativamente en el rango experimental seleccionado, para lo cual se consideró un error α = 0.05 que corresponde a un nivel de confianza de 95%.

CAPITULO III

RESULTADOS

Los resultados de las pruebas experimentales en estudio, realizado a probetas de fundición gris perlítica sometidos al tratamiento térmico de recocido a 880°C a los tiempos de: 1, 2, 3, 5, 10, 15 y 20 horas y con enfriamiento lento dentro del horno, se detallan en las tablas y figuras que a continuación se muestran:

3.1. Resultados del ensayo de tracción

Para este ensayo se utilizó la máquina de tracción universal JINAN TESTINE EQUIPMENT IE CORPORATION de 10 Ton de capacidad. Se realizó de acuerdo a la norma ASTM E8 - 98.

a. Resistencia a la tracción

Estos resultados experimentales obtenidos en probetas de fundición gris perlítica recocidas a las condiciones de estudio se muestran en la tabla 3.1 y figura 3.1.

Tabla 3.1. Resultados de la resistencia a la tracción (MPa) obtenidos de probetas de fundición

gris perlítica recocidas a 880°C a los tiempos de estudio y con enfriamiento lento (dentro del horno).

Tiempo de recocido (°C)

Resistencia a la tracción (MPa)

R1 R2 R3 Promedio 1 245 235 242 243.00 2 231 226 218 225.00 3 202 192 198 197.00 5 187 172 183 180.70 10 152 148 143 147.70 15 139 142 128 136.30 20 120 127 118 121.60 Suministro (25°C) 258 246 249 251.00

Figura 3.1. Efecto del tiempo de recocido (hrs) sobre la resistencia a la tracción (MPa) en una

fundición gris perlítica recocido a 880°C con enfriamiento lento (dentro del horno). 100 120 140 160 180 200 220 240 260 0 5 10 15 20 25 R esi st en ci a a l a t ra cc ión ( M P a ) Tiempo de recocido (hrs)

b. Ductilidad

Estos resultados se muestran en la tabla 3.2 y figura 3.2 y fueron evaluados en porcentaje (%) de elongación:

Tabla 3.2. Resultados de ductilidad (% elongación) obtenidas de probetas de fundición gris

perlítica recocidas a 880°C a los tiempos de estudio y con enfriamiento lento (dentro del horno).

Tiempo de recocido (hrs) Ductilidad (% elongación) ε1 ε2 ε3 Promedio 1 1.30 1.40 1.60 1.40 2 1.80 2.20 2.10 2.03 3 3.00 3.20 2.80 3.00 5 3.60 3.40 3.30 3.40 10 4.20 3.80 3.70 3.90 15 4.40 4.80 4.20 4.50 20 4.50 4.60 4.70 4.60 Suministro (25°C) 0.90 0.80 1.00 0.90

Figura 3.2. Efecto del tiempo de recocido (hrs) sobre la ductilidad (%) en una fundición gris

perlítica recocido a 880°C con enfriamiento lento (dentro del horno).

0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 D u ct il id a d ( % ) Tiempo de recocido (hrs)