Resistencia a la tracción y microdureza en función del tamaño y tipo de estructura de aleaciones ZA1 Hipoeutécticas y ZA5 Eutécticas

Abstract

Among the mechanical properties dependent on the microstructure of the material, can be mention the limit of tensile strength, elongation, tenacity, resistance to fatigue, creep resistance, corrosion resistance and abrasion as well as thermal and electrical conductivities. For Metallurgical Industry it is important to identify expressions correlating mechanical properties with structural parameters utilizing metal systems of industrial interest, such as zinc-aluminum alloys (ZA). Thus, dendritic spacings dependent on thermal conditions during the solidification process will have a close relationship with the thermal parameters and mechanical properties evaluation. This paper analyzes the variation of the obtained parameters from tensile tests according to the concentration of the alloy (Zn-1wt%Al and Zn-5wt%Al) and the type and size of structure obtained during directional solidification. The grain size, gs , in columnar, equiaxed and columnar to equiaxed transition (CET) zones was measured. Also, the sizes of the secondary dendritic spacing, λ2 , on the fracture zones of the tested samples were determined. The mechanical parameters determined are Vickers Microhardness (HV) and the parameters obtained from tensile tests, which are maximum tensile strength (TS) yield strength (YS), and ultimate tensile strength (UTS) of the material. Preliminary results indicate that the eutectic alloys (Zn-5wt%Al) are more resistant than hypoeutectic alloys (Zn-1wt%Al). The dependence of the mechanical properties with the type and size of grains and dendritic and eutectic spacings in both alloy systems it presents and analyzes.

Entre las propiedades mecánicas dependientes de la microestructura del material, se pueden citar el límite de resistencia a la tracción, la elongación, la tenacidad, el límite de resistencia a la fatiga, la resistencia a la fluencia, la resistencia a la corrosión y a la abrasión, además de las conductividades térmicas y eléctricas. Resulta de importancia para la Industria Metalúrgica determinar expresiones que correlacionen determinadas propiedades mecánicas con los parámetros estructurales, abordando sistemas metálicos de interés industrial, como es el caso de las aleaciones Zinc-Aluminio (ZA). De esta forma, los espaciamientos dendríticos dependientes de las condiciones térmicas durante el proceso de solidificación tendrán una estrecha relación con los parámetros térmicos y las propiedades mecánicas en evaluación. En el presente trabajo se analiza la variación de los parámetros obtenidos de los ensayos de tracción y de microdureza en función de la concentración de la aleación (Zn-1%Al y Zn-5%Al) y del tipo y tamaño de estructura obtenida durante la solidificación direccional. En la estructura se determina el tamaño de grano, gs , en las zonas columnares, equiaxiales y con transición de estructura columnar a equiaxial (TCE) y los tamaños de los espaciamientos dendríticos secundarios, λ2 , en las zonas de fractura de las piezas ensayadas. Los parámetros mecánicos determinados son la microdureza Vickers (HV) y los parámetros obtenidos de los ensayos de tracción, esto es, la tensión máxima (TS), la tensión de fluencia (YS), y la tensión de ruptura del material (UTS). Los resultados preliminares indican que las aleaciones eutécticas (Zn-5%Al) son más resistentes que las aleaciones hipoeutécticas (Zn-1%Al). Se presenta y analiza la dependencia de las propiedades mecánicas con el tipo y tamaño de grano y de espaciamiento dendrítico y eutéctico en los dos sistemas de aleación.