UNIVERSIADA NACIONAL DE INGENIERIA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD INGENIERIA GEOLOGIA MINERA Y METALURGICA METALURGICA
Metalografía Cuantitativa
NUÑEZ-MELGAR BNNHGNHNHJMNHYJMHJMHJ20132127B BNNHGNHNHJMNHYJMHJMHJ 20132127B
LEON
PABLO
S.
ESTUDIANTE
:
DOCE DO CENT NTE E
:
Ing. LOBATO FLORES, A!"# L$#n%&#
CURSO
:
Ing$ Ing$n& n&$ $'( '( ) *&$n *&$n%& %&(+ (+ $ #+ #+ M(!$ M(!$& &( ($+ $+
M$211/
pág. 1
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INTRODUCCIÓN
La microscopia ópica !s "#a $!rrami!#a ra%icio#a&' m"( impora#! para !& !s"%io %! ma!ria&!s' !# paric"&ar %! a&!acio#!s m!á&icas. A"or!s como Casro ' Garc)a ' *!#!%! ' V!&a#%ia ( Torr!s r!+!r!# ,"!' ," !' a" a"# # c" c"a# a#%o %o &a &ass -c# c#ic icas as %! mi micr cros osco cop) p)a a !& !&!c !cr ró# ó#ic ica a $a $a(a (a# # !o&"c !o &"cio# io#a%o a%o a /or /ormas mas ca% ca%a a !0 má máss so+ so+si sica% ca%as' as' &a mic micro rosco scopia pia ópica sig"! si!#%o &a $!rrami!#a i#%ica%a para !& !s"%io %! "# amp&io !sp!cro %! !mas i#c"&a%os co# &a m!a&"rgia /)sica' a&!s como !sr"c"ras %! so&i%i+cació#' pro%"cos %! ra#s/ormacio#!s %! /as!' /a s!' !s !sr r"c "c" "ra rass %! gr gra# a#o' o' s" s"p! p!r+ r+ci ci!s !s %! /r /rac ac" "ra ra'' !# !#r r! ! o oro ros. s. Ac" Ac "a& a&m! m!# #!' !' pa para ra Tor orr! r!ss 23 234' 4' &a im imp& p&!m !m!# !#a aci ció# ó# %! mo mo%! %!rr#a #ass -c#icas %! %igia&i0ació# ( proc!sami!#o %! imág!#!s /aci&ia# ( m!5ora# &a o6!#ció# %! i#/ormació#. E& a#á&isis m!a&ográ+co !s "#a $!rrami!#a m"( 7i& !# !& !s"%io %! &os m! m!a&! a&!s' s' po por, r,"! "! p!r p!rmi mi! ! i#% i#%ii ii%"a %"a&i0 &i0ar ar &as /as /as!s !s pr pr!s!# !s!#!s !s'' s" ca#i%a% r!&aia ( mor/o&og)a. Da%o ,"! &as /as!s m!á&icas i!#!# propi!%a%!s m!cá#icas ,"! &!s so# propias' &a ca#i%a% %! /as!s pr!s!#!s ( s" %isri6"ció# %!!rmi#a# &as propi!%a%!s m!cá#icas %! &a a&!ació# m!á&ica' como &o a+rma# V!&a#%ia V!&a#%ia ' Ca&&is!r ' ( G"&ia! . 8o( %) 8o( %)a' a' s! $a $ac! c! #! #!c! c!sa sari rio o pr pr!% !%!c !cir ir !& co comp mpor ora ami mi!# !#o o %! &o &oss ma!ria&!s !# %i/!r!#!s co#%icio#!s %! s!ricio' ( !& p"#o %! pari%a !s !& a#á&isis micro!sr"c"ra&. No si!mpr! s! %ispo#! %! "# c!#ro o &a6oraorio co# -c#icos !sp!cia&isas ( !,"ipos so+sica%os para &a carac!ri0ació# %! ma!ria&!s' (a s!a para &a s!&!cció# %! ma!ria&!s o para "# a#á&isis %! co#ro& %! ca&i%a%. La imag!# %igia& s! $a i#corpora%o' prácicam!#!' a &a oa&i%a% %! &os !,"ipos %! microscop)a !&!cró#ica ( microscop)a co# /oca& ( !sá s"si"(!#%o rápi%am!#! a &as ra%icio#a&!s cámaras /oográ+cas !# &os microscopios ópicos. Las !#a5as %! &a imag!# %igia&' /r!#! a &a a#a&ógica' i!#!# %a%as por &as m7&ip&!s posi si6 6i&i%a%!s %! ma#i ma #ip" p"&a &aci ció# ó# ," ,"! ! o/ o/r! r!c! c!.. A% A%!m !más' ás' %i %ic$ c$as as im imág ág!# !#!s !s p" p"!% !%!# !# s! s!rr proc! pr oc!sa% sa%as as par para a o6 o6!#! !#!rr i#/ i#/or ormac mació# ió#.. R!co !co#o #oc!r c!r'' co# co#ar ar ( m!% m!%ir ir ama9o' /orma' posició# o %!#si%a% %! %!!rmi#a%os o65!os :por !5!mp&o !& ár!a %! &os #7c&!os !# "#a imag!# $iso&ógica;' !s a&go ,"!' co# "#a corr!ca pr!paració# %! &a m"!sra' !sá a& a&ca#c! %! c"a& c" a&," ,"i! i!rr or or%! %!#a #a%o %orr p! p!rso rso#a #a&& co comp mp&! &!m! m!# #a% a%o o co co# # "# so so//<
pág. =
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OBJETIVOS •
•
•
•
Ap&i Ap&ica carr &os &os m-o m-o%o %oss para para %!! %!!rrmi#a mi#arr &os &os porc porc!# !#a a5! 5!ss %! &as &as /as! /as!ss !# &as &as micr micro! o!sr sr"c "c" "ras ras a#a& a#a&i0 i0a% a%as as ( &a m!%i m!%ici ció# ó# %!& %!& ama9o %! gra#o. Co#oc!r !& co#c!po %! gra#o ASTM %! ama9o %! gra#o M!%ir !& ama9o %! gra#o %! "#a m"!sra m!á&ica ar!!s %! &os %isi#os m-o%os c"a#iaios I#!rpr! I#!rpr!ar ar &os r!s"&a%os r!s"&a%os o6!#i%os o6!#i%os ( sa6!r !scog!r !& m-o%o m-o%o más a%!c"a%o para &a %!!rmi#ació# %! &os a&or!s s!9a&a%os.
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METALOGRAFIA CUANTITATIVA FUNAMENTO TE!RICO
U#a %! &as /"#cio#!s más impora#!s %! &a i#g!#i!r)a !s &a c"a #i+ #i + cac ió# %! &os /!#ó /!#óm! m!#o #oss %! &a #a"r #a"ra& a&!0 !0a' a' %! ma#! ma#!ra ra a& a& ,"! p"!%a# s!r ma#ip"&a%os a ra-s %!& "so %! &as ma!máicas. La %!!rmi#ació# %!& ama9o %! gra#o %! ma!ria&!s po&i?crisa&i#os !s "#a %! &as mas impora#!s m!%icio#!s ,"! p"!%!# !/!c"ars! %a%a a%a &a i#@" i#@"!# !#ci cia a a# impo impor ra# a#! ! %!& ama9 ama9o o %! gra# gra#o o !# !& comporami!#o ( &as propi!%a%!s %! &os m!a&!s. Ei Eis!# s!# ari arios os m- m-o%os %os para ara %!! %!!rrmi#ar i#ar&o &o !#r !#r! ! &os &os ,"! s! !#c" !#c"!# !#r ra# a# E& m-o m-o%o %o p&a# p&a#im im- -ri rico co %! B!r B!ri! i!ss ( !& m-o m-o%o %o %!& %!& i#!rc!po %! 8!(#.
Metalografía "ualitativa co#sis! só&o !# o6s!rar &a micro!sr"c"ra' %!!rmi#á#%os! c"á&!s so# &os microco#si"i#!s ,"! &a compo#!. Los microco#si"i#!s ar)a# %! ac"!r%o co# !& ipo %! pa#%i&&a a#a&i0a%a ( %! ac"!r%o co# &os raami!#os -rmicos' raami!#os m!cá#icos' proc!sos %! /a6ricació# ( oros proc!sos a ,"! !& ma!ria& $a(a si%o som!i%o. ara &os ac!ros' &os pri#cipa&!s co#si"(!#!s so#
-
Ferrita Ce#entita Au$tenita %erlita Marten$ita Vainita Troo$tita Sor&ita Le'e&urita $tea'ita gra(to)
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FRACCION VOLUMEN :ORCENTABE DE CAMO; / U#o %! &os %aos más impora#!s ,"! "6 m!a&"rgisa r!,"!rirá !# m!a&ogra/)a c"a#iaia !s &a /racció# %! o&"m!# %! a&g"#os o o%o o%oss &os &os co#s co#si i" "(! (!# #!s !s %! &a a&!a a&!aci ció# ó#.. La /rac /racci ció# ó# !# p!so p!so ( o&"m!# so# "s"a&m!#! ca#i%a%!s.
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La m!%i%a c"a#iaia %! &a /racció# !# o&"m!# %! "#a /as! !# "#a a&!ació# p"!%! s!r o6!#i%a %!s%! !& a0ar !# p&a#o 6i%im!#sio#a& %! arias /ormas. U#a %! &as /ormas i#o&"cra m!%i%a %! ar!a' ora &a m!%i%a %! i#!rc!pció# %! &)#!as ( "#a !rc!ra !& co#!o %! p"#os
r!a oa& K.K mm= Fracció# %!& ár!a K.P1=1HH H.H3K 3.K
&a#o paro# 6i%im!#sio#a& campo/ 1HH Do#%! o%os &os p"#os ,"! ca!# so6r! "#a /as! so# H ( &os p"#os %! o%a &a r!% so# T.
F H T
E# "# a#á&isis &i#!a&J s! 6asa !# &a i#!rc!pció# %! &)#!as
F LH L T
LH s"maoria %! &as %isa#cias i#!rc!pa%as por &a /as! L T s"maoria %! &as &o#gi"%!s ra0a%as A#á&isis s"p!r+cia&J s! 6asa !# &a m!%ició# %! ár!as
F AH A T
AH s"maoria %! &as ár!as %! &a /as! A T s"maoria %! &as ár!as oa&!s
CALCULO E TAMA*O E GRANO+
E& ama9o %! gra#o i!#! co#si%!ra6&! i#@"!#cia !# &as propi!%a%!s m!cá#icas %! &os m!a&!s ( a&!acio#!s' por !so !s %! gra# i#!r-s co#o co#oc! c!r&o r&o.. As) p"!s p"!s'' po%! po%!mo moss !#! !#!#% #%!r !r ,"! ,"! &a r!a& r!a&i0 i0ac ació ió# # %! &os &os %i/! %i/!r! r!# #!s !s ra raam ami! i!# #os os -rm -rmico icoss !#g !#ga a como como pri# pri#ci cipa pa&& o65! o65!i io o o6!#!r !& ama9o %! gra#o %!s!a%o. R!s"&a !i%!#! ,"! %ic$o
pág. K
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ama9o %! gra#o !s i#!rsam!#! proporcio#a& a& #7m!ro %! gra#os pr!s!#!s !# &a m"!sra. C,l"ulo te-ri"o 'el ta#a.o 'e grano+
E& ama9o %! gra#o s! !pr!sa' s!g7# #orma ASTM' m!%ia#! !& #7m!ro G o6!#i%o %! &a !pr!sió# N/#ero 'e grano$ 0 1ulg 2 a 3445 6 2 G73
Do#%! G !s !& #7m!ro %! ama9o %! gra#o %! "#o a oc$oJ !s! m-o%o s! ap&ica a m!a&!s ,"! $a# r!crisa&i0a%o comp&!am!#!. S!g7# !& mismo cri!rio' s! co#si%!ra Gra#o gr"!so c"a#%o G Q 3 :%iám!ro %! gra#o K= micras; Gra#o +#o c"a#%o G :%iám!ro %! gra#o >= micras; o%!mos $ac!r#os "#a i%!a %!& ama9o %! gra#o' s!g7# !& )#%ic! G si o6s!ramos &a sig"i!#! +g"ra
Ta#a.o 'e grano or'ena'o 'e$'e G63 8a$ta 9
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TAMA*O E GRANO
U#a %! &as m!%icio#!s micro!sr"c"ra&!s c"a#iaias más com"#!s !s a,"!&&a %!& ama9o %! gra#o %! m!a&!s ( a&!acio#!s. N"m!rosos proc!%imi!#os $a# si%o %!sarro&&a%os para !simar !& ama9o %! gra#o' !sos proc!sos !sá# si#!i0a%os !# %!a&&! !# &a #orma ASTM E112.A&g" #os ipos %! ama9o %! gra#o so# m!%i%os' ama9o %! gra#o %! &a /!rria ( ama9o %! gra#o %! &a a"s!#ia. Ca%a ipo pr!s!#a pro6&!mas paric"&ar!s asocia%os co# &a r!!&ació# %! !sos 6or 6or%!s %!s %! ma#! ma#!ra ra ,"! ,"! p"!% p"!%! ! o6! o6!#! #!rs rs! ! "# ra#g ra#go o !ac aco o. Los pri# pri#ci cipa pa&! &!ss m-o m-o%o %oss para para &a %!! %!!rm rmi# i#ac ació ió# # %!& %!& ama ama9o 9o %! gra# gra#o o r!com !com!# !#%a %a%o %oss por por &a ASTM ASTM :Am! :Am!ri rica ca# # Soci Soci! !( ( /or /or T!si !si#g #g a#% a#% Ma!ria&s; so# ? M-o%o %! Comparació# ? M-o%o %! &a#im-rico ? M-o%o %! I#!rs!cció#
7M:to'o 'e "o#1ara"i-n
M!%ia#! !& m-o%o %! pr"!6a ( !rror s! !#c"!#ra "# paró# ,"! coi#ci%! co# &a m"!sra !# !s"%io ( !#o#c!s s! %!sig#a !& ama9o %! gra#o %!& m!a& por !& #7m!ro corr!spo#%i!#! a& #7m!ro )#%ic! %!& paró# mioJ s! raa# %! ma#!ra s!m!5a#!' !# c"(o caso s! acos acos" "m6 m6ra ra !sp! !sp!ci ci+c +car ar !& ama ama9o 9o %! gra# gra#os os !# -rm -rmi# i#os os %! %os %os pág.
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#7m! #7m!ro ross ,"! ,"! %!#o %!#oa a !& porc porc!# !#a a5! 5! apro aproi ima ma%o %o %! ca%a ca%a ama ama9o 9o pr!s!#!. E& m-o%o %! comparació# !s más co#!#i!#! ( 6asa#! pr!ciso !# m"!sras %! gra#os %! !5!s ig"a&!s. E& #7m!ro %! ama9o %! gra#o # p"!%! o6!#!rs! co# &a sig"i!#! r!&ació# N= # ?1 INCLUE%ICTURE ;8tt1+008t#l)rin"on'elvago)"o#0444<=3>?4)@1g; MERGEFORMATINET INCLUE%ICTURE ;8tt1+008t#l)rin"on'elvago)"o#0444<=3>?4)@1g; MERGEFORMATINET INCLUE%ICTURE ;8tt1+008t#l)rin"on'elvago)"o#0444<=3>?4)@1g; MERGEFORMATINET
7M:to'o 1lani#:tri"o
Es !& más a#ig"o proc!%imi!#o para m!%ir !& ama9o %! gra#o %! &os m!a&!s. E& c"a& co#sis! !# ,"! "# circ"&o %! ama9o co#oci%o :g!#!ra&m!#! 1P. mm /' 3HHH mm= %! ár!a; !s !!#%i%o so6r! "#a r#icro/oogra+a o "sa%o como "# paá# so6r! "#a pa#a&&a %! pro(!cció#. S! c"!#a !& #7m!ro %! gra#os ,"! !sá# comp&!am!#! %!#ro %!& c)rc"&o #1 ( !& #7m!ro %! gra#os ,"! i#!rc!pa# !& circ"&o #= para "# co#!o !aco &os gra#os %!6!# s!r marca%os c"a#%o so# co#a%os &o ,"! $ac! &!#o !s! m-o%o.
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&a m!%ició# %!& ama9o %! gra#o por !& m-o%o p&a#im!ricos :B!ri!s;. s;. Micr Mi crog ogra ra/) /)a a %! "# ac!r ac!ro o a& ma#ga#!so a"s!#)ico r!coci%o a 1HHC' !#! !#!5! 5!ci ci% %o a K=HC =HC par para %!co %!cora rarr &os &os co# co#or or#o #oss %! gra# gra#o o co# co# p!r&i !r&ia +#a. +#a. E& c)rc"&o i!#! "# %iám!ro %!
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7M:to'o$ 'e inter"e1"i-n
E& m-o%o %! i#!rc!pció# !s más rápi%o ,"! !& m-o%o p&a#im-rico %!6i%o a ,"! &a micro/oogra/)a o paró# #o r!,"i!r! marcas para o6!#!r "# co#!o !aco. E& ama9o %! gra#o s! !sima co#a#%o por m!%io %! "#a pa#a&&a %ii%i%a %! i%rio' o por /oomicrogra/)a o so6r! &a propia m"!sra' !& #7m!ro %! gra#os i#!rc!pa%os por "#a o más &)#!as r!sas. Los gra#os oca%os por !& !r!mo %! "#a &)#!a s! c"!# c"!#a a# # so&o so&o como como m!%i m!%ios os gra# gra#os os.. Las Las c"!# c"!#a ass s! $ac! $ac!# # por por &o m!#os !#r!s posicio#!s %isi#as para &ograr "# prom!%io ra0o#a6&!. La &o#gi"% %! &)#!as !# mi&)m!ro' %ii%i%a !#r! !& #7m!ro prom!%io %! gra# gra#os os i#! i#!rc rc!p !pa a%o %oss por por !&&a !&&a %a &a &o#g &o#gi i"% "% %! i#! i#!rs! rs!cc cció ió# # pro prom!% m!%io o %iám %iám! !rro %! gra# gra#o o. E& m-o -o%o %! i# i#!rs! !rs!cc cció ió# # s! r!comi!#%a !sp!cia&m!#! para gra#os ,"! #o s!a# %! !5!s ig"a&!s.
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Los Los 3 círc círcul ulos os conc concén éntr tric icos os tien tienen en diámetros de 79.5 x 47.8 y 31.8 mm para una línea de longitud total de 500 mm. La ampliacin de esta microgra!ía es 500 " de a#uí #ue la real es 1 mm. $n conteo del n%mero de intercepciones de contornos de grano &límite de grano' &algunos no son (ien deli deline nead ados os por por el reac reacti ti)o )o )ita )ital* l* pro(lema com%n* especialmente si se usan usan disp dispos osit iti) i)os os auto automa mari ri+a +ado dos' s' re)ela ,0 intercepciones de contornos de grano y 7 intercepciones intercepciones de uniones triples.
MTOO SNDER7GRAFF
A%!c" %!c"a% a%o o para ara ac!r ac!ros os a&!a a&!a%o %os' s' !s m"( m"( s!# s!#si6& si6&! ! a p!," p!,"!9 !9as as %i/!r!#cias !# !& ama9o %! gra#o. E& m-o%o co#sis! !# m!%ir &os gra# gra#os os cor cora% a%os os por por "#a "#a &)#! &)#!a a %! H.HH H.HH3 3 p"&g p"&ga% a%as as :H.1 :H.1= =mm mm;; a& ama9o #a"ra&. E# &a prác práci ica ca s! ra0 ra0a# a# &)#! &)#!as as'' co#s co#si% i%!r !ra# a#%o %o !& a"m! a"m!# #o' o' si !& a"m!#o !s 1HH' &a &o#gi"% %! &a &)#!a s!rá 1HH H.1=1=.mm. S! $ac!# 1H %!!rmi#acio#!s co# &)#!as si"a%as a& a0ar ( &a m!%ia arim-ica %! #7m!ro %! gra#os cora%os por ca%a "#o !s !& )#%ic! %! ama9o %! gra#o. S!g7# !& m-o%o comparaio ASTM N ASTM 1?3 gra#o gr"!so N ASTM 3? gra#o +#o S!g7# !& m-o%o %! Gra?S#(%!r M!#os %! gra#o 6aso P 11 &ig!ram!#! 6aso 1= 13 mo%!ra%am!#! +#o D! 13 a más gra#o m"( +#o Inter1reta"i-n Lineal illiar'
8i&& 8i&&ar ar% % $a i#! i#!# #a% a%o o "# par paric ic"& "&ar ar'' rápi rápi%o %o ( #o !% os o m - o% o para %!!rmi#ar !& !,"ia&!#! N %! &a ASTM' por m!%io % ! & o s #7m!r #7m!ros os %! %! &)#!a &)#!ass cora cora%as. %as. L L :Ni M; pág. 1=
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Do#%! Ni N7m!ro %! gra#os cora%os por &a circ"#/!r!#cia L Lo#gi"% %! &a circ"#/!r!#cia por !& #7m!ro %! !c!s "i&i0a%o L Diám!ro o ama9o %! gra#o M A"m!#o !mp&!a%o
A co#i#"ació# o6s!ramos a&g"#as /oos oma%as a 1HH ( 3HH Foo oma%a a 1HH Es %! "# ma!ria& %! H.3C' %o#%! o6s!ramos /!rria :6&a#co; ( p!r&ia :#!gro;
Foo oma%a a 3HH Esa /oo !s %! "# ma!ria& ,"! i!#! H.3C Do#%! o6s!ramos &a c!m!#ia :CF!>; co# /!rria :+!rro W;
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Si &o r!a&i0amos por !& m-o%o comparaio co# "#a s!ri! %! imág!#!s !sá#%ar o6s!ramos ,"! !& ama9o %! gra#o ,"! más s! s!m!5a !s !& %!& c"a%ro X3
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CONCLUSIONES •
E# !sa prácica p"%imos %ar#os c"!#a %! &as carac!r)sicas %!& %!& ac!r ac!ro o ,"! ,"! !#) !#)am amos os !# &a pro6 pro6! !a' a' %!6i %!6i%o %o a ,"! ,"! /"! /"! %is!9a%a para s!r a#a&i0a%o m!%ia#! &a m!a&ogra/)a.
•
E#!#%!r &os m-o%os %! %!!rmi#ació# %! gra#o
•
U#a !0 r!a&i0a%o !& p"&i%o %! &a pi!0a /"imos a& &a6oraorio !# %o#%! p"%imos ap&icar&! #ia& a &as caras %! &a pro6!a para !&im !&imi# i#ar ar imp imp"r!0 "r!0as as !# &a pi!0a i!0a "#a "#a !s r!a&i !a&i0a 0a% %o !so !so proc!%imos a o6s!rar &a pro6!a !# "# microscopio co# "# a"m!#o %! 1HH por ci!ro !& máimo a"m!#o ,"! s! p"!%! a&ca#0ar co# &os microscopios %!& &a6oraorio p!ro ,"! !# !s! caso !s s"+ci!#! para &&!ar a ca6o &a prácica %! %!!rmi#ació# %! ama9o %! gra#o por &os %i/!r!#!s m-o%os.
•
La m!%ició# %!& ama9o %! gra#o r!&acio#a' !# !& ma!ria&' !& #7m!ro %! gra#os por "# "#i%a% %! %! ár ár!a' !& !& %iám!ro prom!%io ( &a i#!rc!pció# prom!%io. prom!%io.
•
La %!!rmi#ació# %! &a /racció# o&"m-rica %! "# co#si"(!#! o /as! paric"&ar !# "#a micro!sr"c"ra !s ora impora#! ( "s"a& m!%i%a !s!r!o&ógica. Es!' a& ig"a& ,"! !& ama9o %! gra#o' !s capa0 %! arro5ar 6asa#!s %aos ac!rca %! & comp compor ora ami mi!# !#o o a# a#o o m!cá m!cá#i #ico co como como ,")m ,")mic ico o %! "# ma!ria& paric"&ar.
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UNIVERSIADA NACIONAL DE INGENIERIA
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METALOGRAFZA' F.B. Gi& M"r' B. M. Ma#!ro &a#!&&a' !% UC. rim!ra !%ició# Espa9a' =HH3.
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