Introducción a la Metalografía Práctica
PROLOGO...................................................................................................................................................3 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................................4 CONCEPTOS CONCEPTOS PRELIMINARES............................................................................................................... PRELIMINARES...............................................................................................................4 LA ESTRUCTURA DE GRANO POLIÉDRICO................................................................................................... ...................................................................................................44 CRISTALES METÁLICOS ............................................................................................................................... ...............................................................................................................................55 MEZCLAS DE CRISTALES O FASES............................................................................................................... ...............................................................................................................55 DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO....................................................................................................................... .......................................................................................................................66 PREPARACIÓ PREPARACIÓN N DE LAS PROBETAS................................... PROBETAS..................................................................................................... ..................................................................6 DESBASTE................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................66 PULIDO....................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................77 ATAQUE...................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................88 EXAMEN MICROSCÓPICO.................................................................................................................. MICROSCÓPICO.................................................................................................................. ..9 ESTRUCTURA DE LAS PROBETAS................................................ PROBETAS.................................................................................................... .....................................................11 .11 I.- ESTRUCTURAS MONOFÁSICAS OBTENIDAS POR MOLDEO................................................11 MOLDEO................................................ 11 a) METAL PURO:............................................................................................................................... PURO:................................................................................................................................11 .11 b) SOLUCIÓN SÓLIDA...................................................................................................................... 12 c) COMPUESTO................................................................................................................................. 14 II. ESTRUCTURAS BIFÁSICAS FORMADAS AL SOLIDIFICAR....................................................14 SOLIDIFICAR....................................................14 a) EUTÉCTICO................................................................................................................................... 14 b) PERITÉCTICO............................................................................. PER ITÉCTICO................................................................................................................................ ...................................................16 16 III. TRANSFORMACIONES EN ALEACIONES SÓLIDAS................................................................ SÓLIDAS................................................................1 1 a) PRECIPITACIÓN. ESTRUCTURAS WIDMANSTÁTTEN..............................................................19 WIDMANSTÁTTEN.............................................................. 19 b) REACCIÓN EUTECTOIDE............................................................................................................ 23 I!.I!.- EFECTO DE LA DEFORMACIÓN. MATERIALES MATERIALES CONFORMADOS................................ ......"1 ......"1 a) MATERIALES MONOÁSICOS..................................................................................................... 31 b) ALEACIONES !IÁSICAS............................................................................................................. 3" APENDICE I – REACTIVOS REACTIVOS DE ATAQUE............. ATAQUE.............................................................................. ................................................................. ............ ......... ...38 38
PROLOGO Las probetas de este curso se han seleccionado de manera que representen, de forma concisa, los hábitos microestructurales de los metales. En el presente libro se desarrolla una clasificación simple de estructuras, basada principalmente en el modo de form formar arse se.. Como Como base base de esta esta clas clasifific icac ació ión, n, se desc descri ribe be la natu natura rale leza za de los los proc proces esos os de cris crista taliliza zaci ción ón más más adec adecua uado dos, s, y se intro introdu duce cen n algu alguno noss conc concep epto toss preliminares; el curso resulta así, aunque en un niel elemental, bastante completo. Lo que que se apre apreci cie e de bre bree e y simp simple le,, es inte intenc ncio iona nado do;; se ha creí creído do que que la me!o me!or r apro"imación a cualquier tema, es la que se hace por medio de una e"posición fácilmente asimilable. #in embargo, al preparar esta edición, se pensó que se lograría una perspectia mas amplia si es e"pusieran los principios generales en forma algo más e"tensa y, desde luego, más gráfica; lo cual sería, además, $til no solo como lectura inicial, sino como referencia posterior. Este es el contenido del libro que hace pare!a con el que se está presentando, y que se titula %El significado de la microestructura en los metales%, ilustrado con más de cien fotografías. &unque este $ltimo olumen trata conceptos básicos, se decidió conserar en el presente librito aquellos aspectos tambi'n básicos que ya contenía(a$n a riesgo de repetir algo(con ob!eto de mantener el esquema esencial de un traba!o que ya está siendo ampliamente utilizado. El te"to del presente libro permanece, por lo, tanto, substancialmente inalterado e"cepto por lo que se refiere a alguna peque)a ampliación de ciertos puntos, y a la inclusión de arios dibu!os *apuntes de estructuras+. #e ha resistido la tentación de incluir fotografías en este manual práctico, por creer que así se frustraría el propósito del mismo como manual didáctico. &l iniciarse en la metalografía, el apunte dibu!ado de las estructuras básicas ayuda a un claro entendimiento de los rasgos esenciales de 'stas. or eso se han conserado como ilustraciones del te"to para representar las caract caracterí erísti sticas cas princi principal pales es de cada cada probet probeta. a. #in embarg embargo, o, como como muchas muchas de las foto fotogr graf afía íass que que ilus ilustra tran n el otro otro olu olume men n repr repres esen enta tan n prec precis isam amen ente te erd erdad ader eras as microestructuras de probetas de esta colección, se hará referencia a ellas para ofrecer el aspecto real de lo que se representa en los dibu!os.
INTRODUCCIÓN
El propósito de estos e!ercicios es ofrecer un curso de metalografía simple pero comp comple leto to.. Está Está pens pensad ado o para para aque aquellllos os que que sigu siguen en curs cursos os de intro introdu ducc cció ión n a la -etalurgia, o para ingenieros, u otros profesionales, que necesiten una introducción concisa a la microestructura de los metales. #uponen, además, una $til recopilación de la morfología cristalina de los materiales en general, que así se estudian y comprenden con mayor amplitud. Las estructuras se ha clasificado, seg$n su formación, en una serie de grupos lógicos, proporcionándose probetas típicas para cada grupo. &unque es erdad que cualquier proceso de cristalización origina estructuras ariadas, las características generales son análogas en todos ellos. #in embargo, se ha eitado en el presente curso el empleo de gran n$mero de e!emplos, pues, si se traba!ase traba!ase con demasiada demasiadass ' probetas, no se podría destacar claramente el esquema general de su comportamiento. or análoga razón se ha limitado, l imitado, intencionadamente, la información teórica, ya que 'sta debe obtenerse en las clases generales o por estudio. o obstante, tanto en este olumen como en su pare!a, se da suficiente información básica para que el curso resulte completo en sí mismo. /espu's de que se hayan asimilado en el presente curso los principios generales de las microestructuras, pueden estudiarse sistemas aleados seleccionados, así como los los efec efecto toss de ario arioss trat tratam amie ient ntos os t'rm t'rmic icos os sobr sobre e las las micr microe oest stru ruct ctur uras as y las las propiedades mecánicas. Esto puede hacerse, por e!emplo, traba!ando con las otras colecciones de robetas -etalográficas Comentadas que se relacionan en el &p'ndice 00.
CONCEPTO CONCEPTO PRELIMIN!RE La estructura de grano poliédrico. El modelo básico de la microestructura de los metales es la disposición en celdillas de los granos poli'dricos o cristales. El tama)o de estos granos oscila entre arios centímetros y la cent'sima de milímetro, apro"imadamente, seg$n el estado del metal. En su forma más simple, la estructura tiene su origen en que, en cada grano, la disposición de los átomos es esencialmente regular, regular, pero la orientación relatia de esta disp dispos osic ició ión n arí aría a de un cris crista tall a otro otro.. Este Este camb cambio io de orie orient ntac ació ión n es brus brusco co;; la transición tiene lugar límites de grano o de cristal. /ebi /ebido do a esta esta dife difere renc ncia ia en la orie orient ntac ación ión atóm atómic ica, a, cuan cuando do una una supe superf rfic icie ie,, adecuadamente preparada por pulido, se ataca, los distintos granos se atacan de forma diferente y, como consecuencia, se manifiestan indiidualmente a simple ista o ba!o el microscopio. La aludida estructura de grano o cristal poli'drico, es una consecuencia de que los cristales se forman, normalmente(tanto si se originan del estado líquido, como del estado sólido( a partir de un n$mero de n$cleos o centros de cristalización, cada uno de los cuales tiene diferente orientación atómica, para llegar, finalmente, al metal polic policri rist stal alin ino. o. La form forma a los los llam llamad ados os cris crista tales les alot alotri riom omór órfic ficos os es, es, por por tant tanto, o, una una consec consecuen uencia cia de este este crecim crecimien iento to m$ltip m$ltiple le y en difere diferente ntess direcc direccion iones. es. #eg$n #eg$n el proceso de su formación, los granos pueden tener, como se erá en las probetas, una forma alargada o una más regular, es decir, equia"ial.
Cristales metálicos En los metales se encuentran tres tipos de fases cristalinas. En primer lugar, hay cristales de metal puro que se encuentran en los metales elementales o básicos y que, prescindiendo de las impurezas, solamente contienen una clase de átomos. Los otros dos tipos son soluciones sólidas y compuestos intermetálicos, y se encuentran en las aleaciones. Las fases que son soluciones sólidas, conseran la disposición atómica del metal base *o disolente+, pero incorporan átomos de otros metales *solutos+ a aquella disposición. Como la mezcla íntima tiene lugar a escala atómica, los diferentes metales que que está están n pres presen ente tess no pued pueden en dist distin ingu guirs irse e por por e"am e"amen en micr micros oscó cópi pico co.. &sí, sí, la microestructura de una solución sólida aparece como la de un metal puro, es decir, formada por granos poli'dricos, aunque, en ciertas condiciones, puede apreciarse en los cristales de solución sólida alguna falta de homogeneidad en su composición. En muchos muchos sistemas sistemas aleados aleados pueden pueden encontrars encontrarse e nueos nueos constituy constituyentes entes,, para ciertas composiciones fi!as o entre ciertos l ímites de composición. Estos constituyentes, cono conoci cido doss como como fase fasess inte interm rmed edia iass o comp compue uest stos os inte interm rmet etál álic icos os,, pres presen enta tan n disposiciones atómicas diferentes de las de los metales base y, por lo tanto, las propiedades de estos compuestos pueden ser notablemente diferentes de las de los metales componentes.
Mezclas de cristales o fases #i se limita el estudio a las aleaciones binarias, pueden hacerse tres grupos desde el punto de ista de su comportamiento al alearse1 *2+ #olubilidad completa en estado sólido. ara cualquier composición, el sistema está constituido por una solución sólida. *3+ #olubilidad parcial en estado sólido. Cada metal disuele una limitada cantidad del del otro. otro. En compos composici icione oness compr comprend endida idass entre entre los límites límites de sus mutuas mutuas solubilidades, se forma una mezcla de dos soluciones sólidas. osibilidad ad de formar formar uno o más compuesto compuestos. s. En este caso tambi'n son, por *4+ osibilid regla general, parcialmente solubles entre sí en estado sólido los dos metales base. or lo tanto, algunas de las aleaciones constarán solamente de una u otra de las soluc solucion iones es sólida sólidass termin terminale ales, s, mientr mientras as que otras otras estará estarán n formad formadas as solamente por un compuesto. En composiciones intermedias habrá mezclas de solución sólida y compuesto, y, cuando pueda formarse más de un compuesto, algunas aleaciones estarán constituidas por mezclas de dos compuestos. La forma que en cada caso adopte una mezcla de fases dependerá de las reacciones que tengan lugar durante la solidificación o, una ez en el estado sólido, durante el enfriamiento subsiguiente. 5ambi'n dependerá del traba!o y del tratamiento t'rm t'rmic ico o a que que se hay haya some sometitido do post poster erio iorm rmen ente te el meta metal.l. o obst obstan ante te,, en tales tales estructuras a$n es posible apreciar, con frecuencia, un trazado de granos poli'dricos. Cuando una aleación contiene dos o mas fases, hay entre 'stas límites bien defini definidos dos que se conoce conocen n como como limite para distin distingui guirlo rloss de los limites de limites s de fase, fase, para grano que representan, por su parte, las superficies de contacto de los granos de la misma fase.
En estructuras que contienen mas de una fase, se encuentra que, normalmente, al atacar, las fases se afectan con distinta intensidad seg$n la naturaleza del reactio de ataque. Esto contribuye, con frecuencia de forma notable, a poner de manifiesto la microestructura.
Diagramas de equilibrio En los sistemas aleados, la ariación de la naturaleza y condición de las fases con la temperatura y con la composición, se representa gráficamente por los diagramas de equilibrio, que se conocen tambi'n como diagramas de constitución. #e refieren estos diagramas a las condiciones de equilibrio químico que se alcanzan a cualquier temperatura, cuando las fases presentes son homog'neas y de la composición debida. La regla de las fases establece que, en el equilibrio, ninguna aleación dada puede contener más fases que metales entran es su composición; e"cepto a ciertas temperaturas fi!as a las que es posible una fase más. En este $ltimo caso, sin embargo, una de las fases, por lo menos, debe desaparecer al cambiar la temperatura. En la práctica, las aleaciones no suelen alcanzar el estado de equilibrio. o obstan obstante, te, este este estad estado o de equili equilibri brio o es precis precisame amente nte la base base sobre sobre la que deben discutirse las estructuras, y estimarse lo que pueda faltar para alcanzarle. En este curso estaría estaría fuera de lugar considerar considerar con gran detalle detalle el equilibrio entre distin distintas tas fases. fases. #in embarg embargo, o, se deben deben relaci relaciona onarr las estruc estructur turas as con las formas formas características de los diagramas de equilibrio. &sí, las reacciones entre fases que tienen lugar durante la solidificación o, posteriormente, en las aleaciones en estado sólido, se representan por la porción correspondiente del diagrama de equilibrio del sistema en estudio, y los aspectos generales del equilibrio entre fases se discuten con más detalle en el otro olumen. /ebe hacerse notar que, aunque un diagrama de equilibrio se)ala la temperatura a la cual teóricamente debería iniciarse determinada reacción o cambio, en la práctica el metal debe subenfriarse, más o menos, antes de que se produzca una reacción apreciable. 6n retraso análogo ocurre, para el proceso inerso, al calentar.
PREP!R!CIÓN DE L! PRO"ET! Desbaste La super superfic ficie ie de las probet probetas as está, está, gener generalm almen ente, te, en condi condicio ciones nes de pasarl pasarla a directamente por los papeles de abrasio *carborundo, * carborundo, #iC+, lubricando con agua o con par afina. ero antes de hacer esto coniene quitar con lima fina o con papel abrasio de grano grueso, cualquier rebaba que pudiera haber quedado en el borde de las probetas. Lo me!o me!orr es pasa pasarl rla, a, suce sucesi sia ame ment nte, e, por por toda toda la serie serie norm normal al de pape papele les, s, empezando con los n$meros o tipos 378 ó 438, y acabando con el 988. Los papeles se mantienen planos sobre una superficie adecuada, y la probeta se frota en ellos apoyándola por la cara a desbastar, moi'ndola hacia adelante y hacia atrás, en la misma dirección, hasta que solo se obseren, en toda su superficie, marcas de desbaste correspondientes al papel de que se trate. tr ate. Es recomendable insistir a$n un poco, una ez que hayan desaparecido las marcas del abrasio anterior, con ob!eto de eliminar cualquier deformación más profunda que pudiera haberse producido durante alguna operación anterior. Esta precaución es especialmente importante en los metales blandos. La dirección dirección de desbaste se cambia al cambiar cambiar el papel, papel, para poder obserar obserar con mayor facilidad la desaparición de las marcas a que se ha aludido anteriormente. &demás, debe aumentarse el tiempo en e"ceso sobre cada papel a medida que se pasa a papeles más finos. #i se utilizan unidades de desbaste bien construidas, que disponen de caudal de agua suficiente, la probeta no necesita limpiarse entre papel y papel. #in embargo, si no se emplea emplea ning$n disposit dispositio io espec especial ial,, y los papele papeless se dispon disponen en sobre sobre una superficie plana lubricados solo con algo de agua o parafina, la probeta debe limpiarse cuidadosamente al terminar cada fase. &cabada toda la serie de desbastes, y despu's de bien laada y seca, la probeta está lista para el pulido y, finalmente, el ataque. &unque se an a especificar para cada probeta las recomendaciones oportunas para su pulido y ataque, se incluyen aquí las siguientes ideas generales.
Pulido Casi todo el pulido se hace sobre discos susceptibles de girar, cubiertos con un pa)o adecuado *-etrón :, por e!emplo+. &hora está muy e"tendido el empleo de pastas con diamante como agente de pulido; se emplea mucho la pasta de 2 de tama)o tama)o de partíc partícula ula,, pero pero el tiempo tiempo total total de pulid pulido o se acort acorta a consid considera erable blemen mente te empezando con la de < o con la de 4 . =eneralmente es me!or utilizar el lubricante recomendado por los propios fabricantes de las pastas, porque contiene, además, una sustancia que mantiene sueltas las partículas de diamante y con su má"ima capacidad de corte. El pa)o debe mantenerse bien lubricado.
o obstante, como se indica mas adelante, los productos líquidos que e"isten en el comercio para el pulido de metales *tales como el :luebell+, son tambi'n adecuados para una serie de metales no f'rreos, siempre que no contengan partículas o fases duras que puedan dar lugar a cierto reliee en la superficie. En este $ltimo caso debe preferirse el diamante, porque reduce al mínimo el reliee que pueda producirse durante el pulido. Cuando se empleen estos líquidos comerciales %pule metales%, deben aplicarse al pa)o en gran cantidad; en ning$n caso se de!ará secar la probeta durante la operación. La probeta debe mantenerse en firme contacto con la rueda o disco de pulido, eitándose, sin embargo, una e"cesia presión. /urante el pulido debe girarse la probeta, o moerse alrededor del disco, para obtener un pulido uniforme. &unque con las pastas de diamante, o con los l íquidos %pule metales% del comercio, se puede llegar a una superficie satisfactoria para la obseración o e"amen de rutina, para preparaciones de gran calidad se necesita un pulido más fino. Con este ob!eto puede emplearse o una pasta acuosa de magnesia fina, o una suspensión acuosa de al$mina gamma *al$mina fina+. & eces es coneniente a)adir al agua una peque)a cantidad de la solución recomendada para el ataque. Este pulido puede hacerse a mano, sobre un pa)o fi!o que se guarda en una ca!a a propósito. #i no se dispone de disc discos os,, el puli pulido do bast basto o pued puede e nace nacers rse e con con una una espe especi cie e de mu)e mu)equ quililla la aunq aunque ue,, naturalmente, e"ige más tiempo. Como alternatia al pulido mecánico, puede emplearse el pulido electrolítico, en cuyo caso deben seguirse las instrucciones del constructor del aparato. #e recomienda, sin embargo, que las probetas del presente curso de introducción se preparen por pulido mecánico, de!ando el electrolítico para traba!os posteriores.
Ataque &ntes de atacar, es esencial comprobar que la superficie de la probeta está desengrasada y limpia. #i en el pulido final se hubiese empleado magnesia o al$mina, un intenso laado, seguido de secado con acetona o alcohol, de!ará una superficie adecuada sobre la que ya no se debe oler a poner los dedos. or otra parte, si la probeta a a ser atacada despu's de pulida con pasta de diamante o con líquido %pule metales%, la superficie debe limpiarse cuidadosamente con algodón empapado en alcohol o, me!or a$n, en acetona; a pesar de ello, la superficie puede no quedar perfectamente desengrasada. #i se sospechase que a$n pudiera quedar algo de grasa, deberá desengrasarse, pasándola finalmente, durante unos momentos sobre un pa)o h$medo con magnesia o al$mina, seguido de un intenso laado y secado. & menos que se especifique otra cosa, el ataque debe hacerse por inmersión. La probeta debe sumergirse con la cara pulida hacia arriba en una cápsula peque)a que contiene la solución de ataque, cuya solución se hace girar suaemente durante el tiempo de inmersión. La probeta no debe su!etarse con las pinzas durante el ataque. En las notas que siguen, se indica el tiempo de ataque adecuado. #in embargo, coniene siempre obserar la superficie durante el ataque, sacando la probeta tan pronto como se aprecie la aparición de granos. El e"amen microscópico dirá si la intensida intensidad d del ataque es suficiente suficiente.. osteriorme osteriormente, nte, se puede puede seguir seguir atacando atacando para reelar los detalles con la intensidad requerida.
/espu /espu's 's de cada cada ataque ataque,, la probet probeta a debe debe laars laarse e cuidad cuidadosa osamen mente te en agua agua corrie corriente nte *a ser ser posibl posible e calien caliente+ te+,, para para termin terminar ar lanzan lanzando do un chorro chorro de alcoh alcohol ol o acet aceton ona a sobr sobre e la supe superfi rfici cie, e, dren drenan ando do el e"ce e"ceso so de 'sto 'stoss apoy apoyan ando do la prob probet eta a erticalmente sobre un pa)o. ara me!or terminar de secarla, se la coloca en la corriente de aire caliente de un secador de pelo, u otro aparato análogo. &ntes de poner la probeta ba!o el microscopio, coniene asegurarse de que no est á h$meda ni en la parte inferior ni en los lados; ambos se pueden secar con un pa)o o pape papell abso absorb rben ente te de labo labora rato torio rio,, pero pero sin sin toca tocarr la supe superf rfic icie ie prep prepar arad ada a para para la obseración. #e ha hech hecho o refe refere renc ncia ia a defo deform rmac acio ione ness prof profun unda das(b s(ba! a!o o la supe superf rfic icie ie( ( producidas durante el corte o durante el desbaste. Cuando se trata de metales duros, pueden no acusarse estos efectos, aunque siempre ale la pena oler a pulir y a atacar con ob!eto de marcar me!or los detalles de la erdadera estructura. Esto es recome recomenda ndable ble inclus incluso o despu' despu'ss de un cuidad cuidadoso oso desbas desbaste te seguid seguido o de pulid pulido o con diamante. En metales más blandos, la estructura puede aparecer confusa por la isible eidencia de esta deformación. &demás, con metales muy blandos y de ba!o punto de fusión, se puede producir recristalización en la capa superficial deformada, cuya capa es prác práctitica came ment nte e impo imposi sibl ble e de eit eitar ar en tale taless meta metale les. s. Como Como cons consec ecue uenc ncia ia,, la erdadera estructura está enmascarada por una capa superficial de nueos cristales. En tales casos, para obtener la erdadera estructura, es necesario repetir arias eces las operaciones de pulido y ataque. Estas precauciones no son muy necesarias en la serie de probetas que se a a comentar, pero en las correspondientes notas se adierte cuándo es coneniente tenerlas en cuenta.
E#!MEN MICROCÓPICO Es siempre una buena práctica e"aminar las probetas primero en el estado pulido, ya que ciertos hechos, tales como la presencia de inclusiones, grietas, porosidad, etc.., se reelan así me!or, y su e"amen, en este estado, ayuda a la interpretación final. #in embargo, en las notas que siguen, en las que importa principalmente el aspecto estructural básico, solamente se hace referencia al e"amen de la probeta en el estado pulid pulido o cuan cuando do 'ste 'ste tien tiene e rela relaci ción ón dire direct cta a con con el tipo tipo de estr estruc uctu tura ra que que se está está estudiando. &sí, aunque con frecuencia hay porosidad presente en los materiales moldeados, este hecho generalmente no se menciona en las notas particulares de cada probeta; sin embargo, en el hierro pudelado, por e!emplo, donde las fibras de escoria son una parte integrante de la estructura, se llama la atención de su aspecto en el estado pulido. #i la probeta se hubiese montado en un material plástico *ba>elita o ?C+, puede colocarse directamente sobre la platina del microscopio. Las probetas sin montar, aunque est'n casi nieladas, es me!or fi!arlas a un portaob!etos de idrio o metal por medio de plastelina o plasticina. La superficie preparada para ser obserada, se niela con un dispositio adecuado. Las anteriores obseraciones son aplicables a los microscopios de sobremesa normal normales. es. #i se emplea emplease se un micros microsco copio pio inert inertido ido,, se coloca colocaría ría simple simplemen mente te la probeta sobre la platina, con la cara a obserar hacia aba!o, habiendo preiamente seleccionado el disco de apoyo con el orificio adecuado. ormalmente no es necesario su!etar la probeta con el resorte de la platina, si no se an a tomar fotografías.
El procedimiento correcto para realizar un e"amen, es empezar a pocos aumentos, con con ob!e ob!eto to de obte obtene nerr una una pers perspe pect cti ia a gene genera ral,l, y desp despu's u's segu seguir ir obse obser ran ando do,, sucesiamente, a cada ez mayores aumentos para poder resoler los detalles más finos. &l enfocar, la platina y el ob!etio se acercan lentamente y, cuando aparece la imagen, se termina de enfocar con el a!uste fino. o se debe pensar que es suficiente e"aminar unos o dos campos se la superficie; por el contrario, debe recorrerse 'sta con cuidado, y e"aminar con particular atención las estructuras que aparezcan !unto a cualquiera de las superficies e"ternas *bordes+ de la probeta. /ebe siempre tenerse presente que la estructura de una probeta determinada tiene tres dimensiones, y que la superficie preparada es la imagen bidimensional en el plano de la sección pulida. Este hecho no debe olidarse al interpretar la disposición de cualquier configuración particular.
ETRUCTUR! DE L! PRO"ET! otas1 *0+
*00+
Los apuntes *dibu!os+ indican claramente los principales rasgos estructurales que se an a encontrar en las probetas. ero, por ser dibu!os de línea, no siempre dan una idea correcta de las distintas tonalidades y, en algunos casos, la representación ha tenido que ser necesariamente esquemática. o obstante, en el otro olumen se incluyen fotomicrografías correspondientes a algunas de las probetas de esta serie, lo cual se indica por la letra *@+ al final del título de la probeta. En el &p'ndi p'ndice ce 0 se dan dan deta detalllles es comp comple leto toss de las las solu soluci cion ones es de ataq ataque ue recomendadas.
I.- !"#$C"$#A! M%&%'(!ICA! %)"&IDA! P%# M%LD% a$ MET!L PURO% Pro&eta #'(Cinc )uro* +oldeado en arena ulir con líquido de pulir metales *:luebell, por e!emplo+, sobre pa)o -etrón :. &tacar frotando con algodón empapado en ácido clorhídrico al A8B, hasta que aparezca la estructura a simple ista.
Cristales les *grano *granos+ s+ radial radiales, es, column columnare ares, s, relati relatia amen mente te largos largos.. Los Estr Estruc uctu tura ra:: Crista gran granos os pres presen enta tan n brill brillo o aria ariabl ble e seg$n seg$n su orie orient ntac ació ión. n. o se nece necesi sita ta e"am e"amen en microscópico en esta probeta. Esta estructura es típica de todos los metales puros en estado moldeado; el tama)o de los cristales aumenta con el del molde y con la temperatura del metal fundido en el momento de la colada.
Pro&eta #'!(Cinc i+)uro* +oldeado en arena ulir y atacar como la 2. Estructura: La mayor parte de la estructura está compu compuest esta a por crista cristales les de forma forma más regula regular( r( llam llamad ados os equi equia" a"ia iale les(q s(que ue se han han form formad ado o a e"pe e"pens nsas as de los los gran granos os colu column mnar ares es.. En esos esos cristales pueden apreciarse ciertas formas que se discutirán más adelante. La pres presen enci cia a de impu impure rezzas solu solubl bles es o de elementos de aleación da lugar, con frecuencia, a la formación de granos equia"iales en el centro de la pieza moldeada, o incluso en toda su sección como se representa en el dibu!o. Como son muchos muchos los factor factores es que decide deciden n hasta hasta donde donde se puede puede e"ten e"tender der el crecim crecimien iento to equia"ial equia"ial,, es difícil predecir o asegurar asegurar la reproducibilid reproducibilidad ad a este respecto. respecto. &sí, en las probetas que siguen, obtenidas por moldeo, la disposición general de los granos puede ser completamente columnar, completamente equia"ial, o mostrar una combinación de ambas formas. ota1 #i la estructura en cualquiera de las probetas 2 y 2&, no estuiera clara despu's del primer ataque, debe de olerse a pulir y atacar hasta conseguir una preparación satisfactoria.
&$ OLUCIÓN ÓLID! Pro&eta #,(!leación co&re-e.ta/o 012 n$* +oldeada en arena3 ulir primero con :luebell, o con pasta de diamante sobre pa)o -etrón :, y acabar con al$mina fina suspendida en agua amoniacal *agua con unas gotas de solución de amoníaco al AB+, sobre pa)o -etrón :. &tacar durante un minuto en en solución alcohólica de cloruro f'rrico. f'rrico.
Estruc Estructur tura: a: #e aprecian a simple ista granos columnares de brillo ariable. El
e"amen microscópico tambi'n pone de manifiesto diferencia de tonalidad entre los distintos granos. En el presente e!emplo los límites de grano aparecen como finas líneas negras que siguen trayectorias irregulares. &demás, dentro de los granos puede obserarse como un esqueleto en contornos oscuros. Esto representa el fenómeno de %coring%, o falta de homogeneidad en la composición; es decir, en este caso una desigual distribución del esta)o en el cobre.
Esta falta de homogeneidad, o %coring%, que representa un estado de no equilibrio, se obsera con frecuencia en las soluciones sólidas obtenidas por moldeo, y es una consecuencia de la especial y selectia cristalización que e"perimentan. #i la probeta 2& se pule con cuidado *terminándola *terminándola en al$mina al$mina fina+, fina+, y se ataca ataca despu's despu's durante un minuto apro"imadamente en nital al 3B *solución de ácido nítrico en alcohol, al 3B+, el e"am e"amen en micro microsc scóp ópic ico o ree reela lará rá falt falta a de homo homoge gene neid idad ad * coring + debido a las impurezas. Es esto precisamente lo que produce los contornos oscuros en los granos desp despu' u'ss de un ataq ataque ue inte intens nso o con con ácid ácido o clor clorhí hídr dric ico, o, seg$ seg$n n se ha dich dicho o ya anteriormente. Cualquier línea o banda que se pueda er en los granos durante el e"amen microscopio de la probeta 0 &, representa una banda de deformación que solo puede hacerse desaparecer por repetidos pulidos y ataques. ota1 La falta de homogeneidad en las soluciones sólidas * coring +, +, se puede poner bien de manifiesto en las aleaciones de cobre atacándolas con una solución acuosa amoniacal de peró"ido de hidrógeno *'ase &p'ndice 0+.
Pro&eta #4(!leación co&re-e.ta/o 012 n$* +oldeada en arena3 Recocida a 566 7C durante do. 8ora.3 ulir y atacar como la 3. Estructura: #imilar a la de la 3, pero los granos aparecen homog'neos *no presentan %coring%+. El recocido ha permitido que los granos se homo homoge geni nice cen n con con resp respec ecto to a su comp compos osic ició ión, n, siendo ahora la microestructura similar a la de un metal puro. ota1 Las probetas 3 y 4 pueden mostrar, al atacar, bandas o marcas, como consecuencia de una defor eforma macción ión profu rofun nda dura urante nte el cort corte e o el desbaste. #i se obserasen en los granos líneas apro"imadamente paralelas, u'lase a pulir y a atacar hasta que desaparezcan.
c$ COMPUETO Pro&eta #1(!leación 9,2 de Co&re:1;2 de cinc* +oldeada en arena 0<$3 ulir y atacar como la 3. #on muy difíciles de eitar las rayas que aparecen en la prep prepar arac ació ión n fina final,l, aunq aunque ue pued puedan an redu reduci cirs rse e por por un buen buen pulid pulido o con con diam diaman ante te o hacerlas desaparecer por completo por pulido electrolítico.
Cristales les column columnare ares, s, relati relatia amen mente te grande grandes, s, del compue compuesto sto que Estr Estruc uctu tura ra:: Crista representa la fase *D. Los cristales están bien diferenciados y los límites de grano son line lineal ales es.. Cada Cada gran grano o es unifo uniform rme e en su aspe aspect cto. o. &unqu unque e es posi posibl ble e la falt falta a de homogeneidad en algunos cristales de este tipo, no se presenta en los de esta probeta. Esta estructura básica es poco probable que se encuentre en los materiales que se emplean en la práctica.
II. !"#$C"$#A! )I'(!ICA! '%#MADA! AL !%LIDI'ICA# a$ EUT=CTICO La reac reaccción ión eut' eut'ct ctic ica a repr repres esen enta ta la form forma a senc sencililla la por por la que que dos dos o más más constituyentes se disponen !untos durante la solidificación. /urante esta reacción en una aleación binaria, crecen, a una temperatura constante, dos tipos de cristales o dos fases fases distin distintas tas(si (simul multán táneam eamen ente, te, e interp interpues uestos tos(p (para ara dar una gran gran arie ariedad dad de formas características. Las aleaciones a la izquierda o a la derecha de la composición eut'ctica, separan cristales primarios de la fase en e"ceso antes de que tenga lugar la reacción eut'ctica.
Pro&eta #9(!leación eut>ctica* co&re:;*12 fó.foro* +oldeada en arena3 ulir como la 3. La superficie, una ez pulida, aparecerá iridiscente. &tacar durante 48 segundos segundos en solución acuosa de cloruro f'rrico.
Estr Estruc uctu tura ra:: & simple ista se aprecian granos, con frecuencia columnares. El
e"amen microscópico reela que estos granos están compuestos de colonias de estructura eut'ctica fina, siendo necesario e"aminarla a grandes aumentos para poder resolerla adecuadamente. Cristales ricos en cobre *solución sólida α+ y cristales de fosfuro de cobre, han crecido entrelazados, en forma aparentemente laminar, con tendencia a desarrollarse radialmente en cada colonia, haci'ndose, con frecuencia, más grosera, esta estructura en las pro"imidades de los límites de la colonia. Los cristales ricos en cobre aparecen oscuros o pardos por atacarse preferentemente por el reacti reactio, o, mientr mientras as que el fosfur fosfuro o de cobre cobre aparec aparece e blanco blanco.. & eces eces se obser obseran an cristales aislados bien de fosfuro de cobre, o bien de solución sólida α.
Pro&eta Pro&eta #?(!leación #?(!leación 8i)oeut>c 8i)oeut>ctica* tica* co&re:1*92 de fó.foro* +oldeada en arena 0<$ ulir como la 3. &tacar durante 78 segundos, apro"imadamente, en solución acuosa de cloruro f'rrico. La probeta se oscurece mucho durante el ataque. Estr Estruc uctu tura ra:: & simple ista no se aprecia una disposición general de los granos. Como esta aleación contiene un e"ceso ceso de cobre obre con rel relació ación n a la composición eut'ctica *es decir, es de composición hipoeut'ctica+, se han separado cris crista tale less rico ricoss en cobr cobre e *fas *fase e α+, adem además ás del del eut' eut'ct ctic ico o que que apar aparec ece e en form forma a claramente más grosera que en la probeta A. Las zonas del eut'ctico están rodeadas por una fran!a de fosfuro de cobre. Los cristales ricos en cobre *fase α+ contienen una cantidad relatiamente peque)a de fósforo en solución sólida. o son homog'neos *presentan %coring%+ y su tonalidad aría del marrón claro al marrón oscuro. Estos cristales fueron los primeros en formarse y crecer en la masa fundida y se desarrollaron con la forma o esqueleto dendrítico característico. /e hecho, la forma dendrítica no está bien desarrollada, y los cristales son mas bien de formas redondeadas. &lgunos, &lgunos, que aparecen aislados y con contornos circulares, representan zonas donde el plano de la superficie que se está obserando cortó brazos de dendritas. Pro&eta #5(!leación 8i)ereut>ctica* co&re:'6*92 de fó.foro +oldeada en arena3 ulir como la 3. &tacar durante arios segundos son una solución, reci'n preparada, que contenga 3 partes agua2 parte de amoníaco, densidad F 8GHH82 parte de peró"ido de hidrógeno de 38 ol$menes. Estructura: #e obtiene la imagen inersa de la 9, en el sentido de que aparecen dendritas de brazos redondeados de fosfuro de cobre en un campo eut'ctico. Las dendritas(que aparecen blancas(parecen estar más desarrolladas que las de la probeta 9. #in embargo en esta caso, las dendritas son homog'neas en cuanto a su composición *no presentan %coring%+ porque el fosfuro de cobre no tiene más que una determinada composición posible. La finura del eut'ctico es, apro"imadamente, similar a la del de la probeta A.
&$ PERIT=CTICO El hecho esencial en este fenómeno de solidificación llamado reacción perit'ctica, es que una fase sólida *por e!emplo la α+ reacciona, a temperatura constante, con el líquid líquido o del del que que está está crista cristaliz lizand ando o para para dar dar otra otra fase fase *por *por e!empl e!emplo o la β+. #eg$n la proporción relatia de sólido y de líquido que e"iste al iniciarse la reacción en una aleación dada, la fase α puede consumirse por completo o puede quedar en cantidad ariable. En el primer caso, el resto del líquido solidificará, en general, directamente como β; en el segundo caso, que es el que ahora interesa, los cristales primarios de α estarán rodeados por la fase β o situados dentro de ella.
Pro&eta #;(!leación co&re:452 de cinc* +oldeada en arena3 ulir como la 3. &tacar durante 48 segundos, apro"imadamente, en solución alcohólica de cloruro f'rric f'rrico o y, despu' despu'ss de obser obsera arr la estruc estructur tura, a, atacar atacar durant durante e arios arios segund segundos os en solución amoniacal de peró"ido de hidrógeno. Estructura Estructura:: La solución sólida a, desarrolló un armazón o esqueleto de cristales, que despu's fueron parcialmente enueltos por el compuesto p formado por reacción perit'ctica. & simple ista se aprecia ya la disposición general de la estructura, que está constituid constituida a principal principalmente mente de fase α *color claro+. El e"amen microscópico reela, sin embarg embargo, o, crista cristales les relati relatia amen mente te peque peque)os )os,, de fase fase β *más *más oscuro oscuros+, s+, de formas formas angulosas y dispuestos, con frecuencia, en un entramado que enmarca el esqueleto de la fase α. &sí, pues, la fase β se encuentra tanto en los límites de grano como dentro de ellos. E"iste cierto contraste entre los diferentes granos y, donde la fase β no está presente, los límites de grano se muestran como líneas negras.
&l atacar en la solución amoniacal de peró"ido de hidrógeno, se pone en eidencia la falta de homogeneidad de la fase a *%coring%+, oscureci'ndose mucho la fase β.
Pro&eta #@(!leación e.ta/o:'62 de anti+onio* +oldeada en arena* ulir como la 3, pero con una presión muy mu y suae. ara el desbaste se recomienda lubricar con parafina. &tacar durante 28 segundos segundos con solución alcohólica alcohólica de cloruro f'rrico. esta alea aleaci ción ón,, el orde orden n de los los fenó fenóme meno noss en el proc proces eso o de Estr Estruc uctu tura ra:: En esta cristalización es el inerso al de la probeta H en el sentido de que, inicialmente, se forman los cristales primarios del compuesto β *#n#b+, y despu's se llena la matriz con la solución sólida α, que se forma por reacción perit'ctica. & pocos aumentos se definen bien los cristales de la fase β, apareciendo en blanco sobre un fondo oscuro. Como estos cristales son cuboides, aparecen, seg$n el plano por el que se seccionen, como cuadrados, rectángulos, triángulos, u otras formas intermedias. #obre el fondo oscuro de la fase α pueden distinguirse los límites de los gran granos os y tambi tambi'n 'n apre apreci ciar arse se cier cierta ta falta falta de homo homoge gene neid idad ad *%co *%cori ring ng%+. %+. &demá demás, s, aparecen manchas claras en muchas partes del fondo oscuro.
El e"amen a mayores aumentos reela que el $ltimo hecho a que se ha aludido, está originado por una estructura muy m uy fina de peque)os cristales blancos entrelazados, algunos de los cuales están situados en los límites de grano de la fase α. /e hecho, 'sto 'stoss son son de fase fase β y prec precip ipititar aron on de la fase fase α despu's de la solidificación. La solubilidad del antimonio en el esta)o en estado sólido disminuye al disminuir la temperatura y el e"ceso de antimonio se separa como peque)os cristales de fase β.
Este precipitado fino, pudiera ser que no apareciera. En su lugar aparece, en este caso, un precipitado discontinuo, especialmente concentrado en los límites de grano, en form forma a de pequ peque) e)as as zona zonass de morf morfol olog ogía ía eute eutect ctoi oide de *'a *'ase se más más adel adelan ante te la estructura eutectoide+. ota1 #i no se tuiese el necesario cuidado durante el pulido, podrían aparecer poco eidentes los detalles finos de la estructura despu's del primer ataque. #e recomienda, por lo tanto, pulir y atacar sucesiamente una o dos eces.
III. "#A&!'%#MACI%&! & ALACI%&! !*LIDA! Como Como se trat trata a de camb cambio ioss en el esta estado do sólid sólido, o, pued pueden en tene tenerr luga lugarr, en las las aleaciones que corresponda, tanto si se encuentran en el estado moldeado como en el conformado .
a$ PRECIPIT!CIÓN3 PRECIPIT!CIÓN3 ETRUCTUR! ETRUCTUR ! AIDM!NTBTTEN Esta transformación supone la aparición(durante el enfriamiento, y entre ciertas temperaturas(de una segunda fase en los cristales de otra ya e"istente. El fenómeno tiene lugar porque, con la temperatura, se modifican las condiciones de la posible e"istencia de la solución sólida o de las otras fases. Este ste tipo tipo de tran transsform formac ació ión n da lug lugar, ar, con frec frecue uen ncia, ia, a una estr estru uctur ctura a IidmanstJtten. El hecho característico de una erdadera estructura IidmanstJtten es que agu!as o láminas finas de la segunda fase, precipitan o se introducen en un sistema de planos de los cristales de la fase matriz, de tal manera que las secciones al azar azar de esto estoss cris crista tale les(q s(que ue son son las las supe superf rfic icie iess que que se obse obser ran( an(re ree ela lan n una una disposición geom'trica de la fase precipitada en con!untos de formas esencialmente paralelas, pero con ariada inclinación de esos con!untos entre sí. or otra parte, los precipitados adoptan algunas eces la forma de rosetas o peque)os esqueletos que se disponen entre sí con cierta simetría. La precipitación tiene lugar, generalmente, en los límites de grano de la fase orig origin inal al,, ya que que son son los los punt puntos os en que que con con may mayor faci facililida dad d pued puede e inic inicia iars rse. e. En determinadas circunstancias, la precipitación solo puede tener lugar en estos límites. En 'stos los precipitados pueden adoptar la misma forma que los del interior de los granos; pero, en otros casos, pueden presentarse como un entramado parcial o total. #i la precipitación es reducida, el precipitado en los límites de grano puede estar formado simplemente por peque)as partículas de forma lenticular. Las probetas 28, a 24, muestran las peculiaridades de esta precipitación en un latón con 9;2 de co&re:1,2 de cinc3 #e pulen como la 3. &tacar durante 48 segundos, apro"imadamente, en solución alcohólica de cloruro f'rrico.
E.tructura.% Pro&eta #'6(+oldeada en arena3 -uestra esta probeta una estructura IidmanstJtten bien definida, en la cual han precipitado cristales de solución sólida α en los límites de los granos primarios de fase β y como agu!as dentro de ellos. /espu's de atacar con cloruro f'rrico, la fase a aparece normalmente con una tonalidad clara al lado del color más oscuro de l a fase β; en esta $ltima aparecen bien contrastados los diferentes granos. &lgunas eces, si el ataque ha sido suae, la fase α presenta un color d'bilmente rosado, mientras que la fase β toma color amarillo. ótes ótese e cómo la forma forma de la fase α precipitada aría, seg$n que el plano de la superficie de obseración corte longitudinal o transersalmente a sus agu!as.
Pro&eta #''* co+o la #'6* )ero calentada a ;66C durante una 8ora te+)lada en agua 0<$ El recalentamiento produ!o de nueo una estructura formada en su totalidad por fase β, y el temple en agua eitó la precipitación de la fase α, e"cepto una peque)a cantidad en el borde de la probeta, donde se perdió cinc durante el calentamiento. & eces pueden encontrarse trazas de fase α en algunos límites de grano del interior de la probeta. La estructura está constituida, por lo tanto, por grandes granos de fase β con límites lineales, similares a los que se encontraron en la 7 que, como se recordará, está constituida en su totalidad por fase β incluso a la temperatura ambiente. /urante su recale recalenta ntamie miento nto pudo pudo produc producirs irse e un crecim crecimien iento to de los granos granos de la fase fase α y, en algu alguna nass prob probet etas as,, los los gran granos os pued pueden en ser muy muy gran grande des; s; son, son, esen esenccialm ialmen ente te,, equia"iales, mientras que los granos de la 7 pueden ser columnares. Pro&eta #',* co+o la #'6 )ero calentada a ;66C durante ' 8ora enfriada en el 8orno 8a.ta lo. ?66C* te+)lada en agua de.de e.ta te+)eratura 0<$3 Este tratamiento ha permitido precipitar, en forma grosera, apro"imadamente la mitad de la fase α. La distinta orientación de los granos β de la matriz, se manifiesta claramente por el contraste de sus diferentes tonalidades.
Pro& Pro&et etaa #'4* #'4* co+o co+o la #',* #',* )ero )ero enfr enfria iada da en el 8orn 8orno o 8a.t 8a.taa la te+) te+)er erat atur uraa a+&iente 0<$3 Este tratamiento tratamiento ha permitido permitido la separación separación completa completa de la fase α, en forma de cristales muy grandes como consecuencia consecuencia del lento enfriamiento. Trata+iento t>r+ico
Este tipo de sistema aleado, permite ariar la estructura y propiedades mecánicas por tratamiento t'rmico en el estado sólido. El procedimiento corriente consiste en templar la aleación desde la región monofásica, y despu's producir la separación de la segunda fase como un precipitado e"tremadamente fino, bien por ene!ecimiento a temperatura ambiente, o bien por recalentamiento a una temperatura moderada. La temperatura requerida aría con el sistema aleado. Este precipitado fino proporciona mayor dureza y resistencia que las que se obtienen con precipitados groseros. #in embargo, el efecto sobre las propiedades no es muy marcado en el latón anterior. #e ha elegido la aleación K9B aluminio 7B cobre, para ilustrar a$n me!or el efecto de la estructura, ya que la constitución de esta aleación representa el tipo utilizado en las las alea aleaci cion ones es de alum alumin inio io trat tratab able less t'rm t'rmic icam amen ente te,, si bien bien,, en la prác práctitica ca,, la composición de tales aleaciones es más comple!a.
Pro&eta #'1(!leación alu+inio:12 de co&re* +oldeada en arena3 Calentada a 9,9C durante '? 8ora.* te+)lada en agua 0<$3 ulir primero con :luebell, o con un producto análogo, sobre un pa)o -etrón :. &cabar con pasta de diamante de 2 µ. El pulido final puede hacerse a mano con una pasta de magnesia fina, relatiamente diluida, sobre pa)o -etrón : ó C. El pa)o debe humedecerse en abundancia al final del pulido, para poder eliminar toda traza de magnesia de la superficie de la probeta al lanzar despu's sobre ella un chorro de agua. #i durante el pulido con magnesia la probeta tendiese a mancharse o a te)irse, utilícese agua destilada en lugar de agua corriente. &tacar durante 2A38 segundos en el reactio mezcla de ácidos. *?'ase &p'ndice 0+. Estructura: Está constituida por granos, a menudo equia"iales, de solución sólida de cobre en aluminio *fase >+; los granos presentan límites lineales. El recocido o trat tratam amie ient nto o de diso disolu luci ción ón,, ha homo homoge gene neiz izad ado o los los gran granos os con con resp respec ecto to a su composición, y el temple en agua ha eitado cualquier precipitación. ota1 uede encontrarse alguna porosidad en forma de contornos angulosos en los límites de grano, y en los ángulos o puntos de conergencia de arios límites.
Pro&eta #'9% co+o la #'1* )ero Fuelta a calentar a ,?6C(de.)u>. de te+)lada (durante 56 8ora. 0<$3 ulir como la 27. &tacar durante 282A segundos segundos en la mezcla mezcla de ácidos. Estruc Estructur tura: a: El recalentamiento a una temperatura relatiamente ba!a, permite la formación de un precipitado fino. ara poder distinguir la estructura de IidmanstJtten, formada por un precipitado oscuro en el interior de los granos, hay que e"aminar la probeta a grandes aumentos, a ser posible con ob!etio de inmersión. or el contrario, los límites de grano se ponen de manifiesto como zonas claras. El e"am e"amen en cuid cuidad ados oso o de esta estass zona zonass demu demues estr tra a la pres presen enci cia a de un prec precip ipititad ado o ligeramente coloreado, formado por partículas resueltas del compuesto θ *Cu&03+. Este precipitado está aquí en un grado más aanzado de desarrollo que el del interior de los granos, porque es de formación anterior. &l reducirse la concentración de soluto en las zonas adyacentes, se eita la precipitación IidmanstJtten en estas regiones. /esde un punto de ista práctico, el tratamiento que ha e"perimentado esta probeta ha dado dado orig origen en a un prec precip ipita itado do dema demasi siad ado o gros groser ero. o. El mayo mayorr aume aument nto o de la resistencia lo e"perimenta este material despu's de un tratamiento a temperaturas más ba!as y, generalmente, durante tiempos más cortos; en este caso, o no se encuentra eidencia de precipitado o es muy tenue. Como regla general, en las aleaciones correctamente endurecidas por precipitación, el precipitado es tan fino que no puede resolerse con el microscopio de luz isible. En algunos sistemas, puede apreciarse en el interior de los granos un ligero sombreado, encontrándose algunas eces zonas muy localizadas con e"ceso de precipitado; por e!emplo, en los límites de grano. En estas zonas la precipitación empezaría pronto, llegando a ser ya muy grande cuando la mayor parte del material había alcanzado las propiedades óptimas.
Pro&eta #I?(!leación alu+inio:12 de co&re* +oldeada en arena3 ulir y atacar como la 27. Estruc Estructur turas: as: La probeta ilustra un efecto posterior a la solidificación. #eg$n el diagrama de equilibrio, cabría esperar que la aleación solidificase en forma de granos de solución sólida >, y que, posteriormente, precipitase la fase θ *Cu&03+ para dar una estructura de tipo IidmanstJtten. #in embargo, durante la solidificación se ha producido una microsegregación, o %coring%, en la solución sólida. Es decir, el contenido en cobre de la solución sólida arí aría, a, y es, es, gene genera ralme lment nte, e, infe inferi rior or al alo alorr teór teóric ico. o. Esto Esto sign signifific ica a que que el líqu líquid ido o remanente se a enriqueciendo en cobre y llega a alcanzar la composición eut'ctica. &sí, la $ltima porción de líquido habrá solidificado como un eut'ctico formado por >M θ, que no es lo que hubiera correspondido de haberse cumplido las condiciones de equilibrio. El enfriamiento posterior ha sido, además, demasiado rápido para permitir la formación de un precipitado isible en la solución sólida diluida. El compuesto Cu&0 3 puede erse en la superficie pulida como un tenue trazado de color rosa pálido. El ataque reela granos de solución sólida no homog'nea, y unas zonas de eut'ctico en las regiones que contienen la fase θ; este $ltimo constituyente no se ataca por el reactio. arte del eut'ctico aparece en los límites de los granos de solución sólida *y algo tambi'n dentro de los granos+, rodeando el armazón de la solución sólida. ótese que al calentar a A3ANC *robeta 27+ se ha hecho desaparecer tanto la heter etero ogene geneid idad ad *%cor %corin ing g%+ como omo el comp compue uessto Cu& Cu&l 3, obten bteni' i'n ndose, ose, como como consecuencia, granos homog'neos de solución sólida. Ol temple en agua ha retenido este estado *microscópicamente indistinguible+ a la temperatura ambiente.
&$ RE!CCIÓN EUTECTOIDE En esta reacción, una solución sólida, o un compuesto, se descomponen en el estado sólido *teóricamente a temperatura constante+, para formar una mezcla de otras dos fases. La estructura eutectoide se presenta con frecuencia como un agregado laminar de dos constituyentes, aunque lo puede hacer en formas mas irregulares. #i la aleación es de composición eutectoide toda ella toma parte en la reacción, pero en otras aleaciones más o menos ale!adas de esa composición, la reacción eutectoide iene precedida por la separación de uno de los constituyentes en forma de masas bien diferenciadas. La formación de la estructura eutectoide se inicia en una serie de puntos de los límites de grano de la fase original, y se e"tiende gradualmente hacia el interior de ellos en forma de nódulos o colonias.
El eutectoide del acero es el e!emplo mas importante; la discusión que sigue se refiere al acero al carbono ordinario. & eleadas temperaturas, el carbono se disuele en el hierro dando origen a la solución sólida γ ó ó austenita. & temperaturas más ba!as, el hierro cambia su disposición atómica pudiendo, en la nuea disposición, mantener en solución poco carbono. &l enfriarse, los aceros se transforman en una mezcla de hierro a *hierro casi puro+ ó ferrita, y carburo de hierro, @e 4C, conocido como cementita. La erdadera composición eutectoide se presenta para un 8,HB de carbono; al enfriar austenita de esta composición, se transforma completamente en la mezcla eutectoide de ferrita y cementita. #u estructura es laminar y se conoce como perlita. En aceros con menos de 8,HB de carbono *aleación hipoeutectoide+ precipita primero ferrita, hasta que la matriz austenítica alcanza un contenido en carbono de 8,HB 8,HB,, tran transf sfor ormá mánd ndos ose e ento entonc nces es en perl perlitita. a. /e form forma a anál análog oga a en los los acer aceros os hipere hipereute utecto ctoide ides(q s(que ue contie contienen nen más de 8,HB 8,HB de carbon carbono( o( tiene tiene antes antes lugar lugar la precipitación de carburo de hierro. La formación de perlita, lo mismo que la de otras estructuras eutectoides, iene determinada por la temperatura de transformación a que tiene lugar. &sí, &sí, por e!emplo, a una temperatura inmediatamente inferior a la teórica de transformación, la perlita se form forma a muy muy lent lentam amen ente te y la estr estruc uctu tura ra resu resultltan ante te es rela relatitia ame ment nte e gros groser era. a. & temperaturas más ba!as, la transformación es más rápida y las estructuras a que se llega más finas. Cuando la probeta e"perimenta un enfriamiento continuo, el espaciado interlaminar en la perlita es ariable al tener lugar la transformación en un margen de temperaturas. & medida que la elocidad de enfriamiento aumenta, el margen efectio para la transformación se hace cada ez más estrecho, pudiendo llegar un momento en que, si la elocidad de enfriamiento es suficientemente grande, puede no llegar a formarse perlita. /ebe hacerse notar que el espaciado de las láminas en la perlita aparece siempre ariable en cualquier sección que se obsere, debido a que las distintas colonias de perlita presentes, están orientadas al azar.
Pro&eta #'5(!cero con 6*;2 de car&ono3 Redondo la+inado* calentado durante una 8ora a ;66C enfriado en el 8orno 0recocido$ 0<$ ulir con pasta de diamante, acabando con la de 2 µ, en pa)o -etrón :. &tacar durante 282A segundos en solución de ácido nítrico en alcohol *nital+. erse Estr Estruc uctu tura ra:: & pocos aumentos pueden peque)os granos de arias tonalidades grises o pardas. pardas. El e"amen e"amen a grandes grandes aumentos *por e!emplo con un ob!etio de 7 mm+ resuele toda la estr estruc uctu tura ra como como perl perlitita a rela relatitia ame ment nte e grosera. La superficie e"terior de la probeta de ha decarb decarbura urado, do, es decir decir,, ha perdid perdido o carbon carbono o durante el tratamiento de recocido, y la parte má s e"terna puede ser ferrita casi pura. ota1 &lgunas eces, como consecuencia consecuencia de tan lento l ento enfriamiento, la perlita tiende a adoptar la forma esferoidal, y la estruc estructur tura a result resultant ante e no es erdad erdadera eramen mente te lamina laminarr *'ase *'ase el PQ:E5 PQ:E5& & 2< segundo dibu!o relatio a la probeta 2<+. Pro&eta #';(Co+o la #'5* )ero enfriada al aire 0nor+aliado$ 0<$3 ulir y atacar como la 2<. Estructura: Es similar a la de la 2< pero la perlita es más fina y solo el 78A8B puede resolerse claramente con un ob!etio de 7 mm. #i la probeta se ataca intensamente, aparecerá a simple ista con iridiscencias de madreperla. recisamente por este hecho se denominó perlita a esta estructura. Pro&eta #'@(!cero con 6*492 de car&ono3 Redondo la+inado* enfriado en el 8orno de.de ;56C0<$3 ulir como la 2<. &tacar primero con nital al 3B durante durante 2A segundos. Estruc Estructur tura: a: Rreas de perlita moderadamente grosera, distribuidas en una matriz ferrítica. #i se ataca durante un minuto o más se pondrán de manifiesto los límites de grano de la ferrita. La estr estruc uctu tura ra de los los acer aceros os de meno menorr cont conten enid ido o en carb carbon ono o *S8, *S8,4A 4AB+ B+ está está constituida por ferrita con peque)as áreas perlíticas. Cuando el contenido en carbono es T8G4 T8G4AB AB,, la prop propor orci ción ón de ferr ferrita ita es meno menorr y apar aparec ece e como como la prob probet eta a 2K 2K un entramado rodeando a la perlita, como el e"ceso de carburo de hierro * cementita+ en la probeta 38.
En esto estoss acer aceros os,, la fase fase en e"ceso *ferrita+ no precipita en la Iidm Iidman anst stJt Jtte ten n a meno menoss que que el material tenga un tama)o de grano gran rande como omo resu result ltad ado o de un sobrecalentamiento o de moldeo, o menos que sea enfriado con relatia rapidez a tra's de la zona transformación.
forma muy a de
Pro&eta #,6(!cero con '*42 de car&ono3 Redondo la+inado* enfriado en el 8orno de.de @56C3 ulir y atacar como la 2<. Estructura: El e"amen a pocos aumentos reela granos aparentemente equia quia""iale ialess, con lím límites ites de gran rano irre irreg gular ulare es y gru grueso esos. & mayor ayores es aumentos *por e!emplo con ob!etio de 7 mm+ mm+ los los gran granos os se resu resuel ele en n bien bien como omo perli erlita ta,, más grose rosera ra y me!o me!or r defin efinid ida a que que la de la prob robeta eta 2K. 2K. &demás se encontrará una trama de lími límite tess de gran grano o cons consti titu tuid ida a por el carbu arburo ro de hier hierro ro en e"c e"ceso. eso. Este ste aparece blanco, pero oscurec rece o ennegrece atacando a ebullición en solución alcalina de picrato sódico *'ase &p'ndice &p'ndice 0+. or el contrario, la ferrita no se oscurece por este reactio. La superficie e"terna del redondo está parcialmente decarburada. Otro eutectoide &ien conocido .e )re.enta en el .i.te+a co&re:alu+inio3 La aleación eutectoide de este sistema contiene 22,HB de aluminio. La reacción supone la descompo descomposició sición n de un compuesto compuesto *fase β+ en la solución sólida de aluminio en cobre *fase α+ y en otro compuesto *fase γ +. +.
Pro&eta #,'(!leación co&re:''*;2 co&re:''*;2 de alu+inio* +oldeada en coHuilla calentada a@66C durante una 8ora* enfriada lenta+ente 0<$3 ulir como la 3. &tacar durante A28 segundos en solución soluci ón alcohólica de cloruro f'rrico. ótese que la superficie de esta probeta tambi'n tiene un aspecto iridiscente. Estructura: El material se ha transformado por completo en el eutectoide, que está constituid constituido o por la solución solución sólida sólida α *color *color claro+ claro+ y el compues compuesto to γ *color *color oscuro+, en disposición laminar fina principalmente. #in embargo, en algunas zonas se presenta un trazado más irregular y grosero. En la práctica, es difícil eitar la presencia de peque)as cantidades de fases α ó γ en e"ceso en aleaciones del tipo de la 32. &demás, la presencia de alguna de estas fases en e"ceso, afecta a la estructura del eutectoide faoreciendo una morfología más irregular. Pro&eta #,,(Co+o la #,'* )ero te+)lada en agua de.)u>. de enfriar lenta+ente 8a.ta 946C0<$3 ulir y atacar como la 32. Estructuro1 Esta probeta se ha transformado parcialmente, aunque la e"tensión con que ha tenido lugar la transformación puede ariar de una probeta a otra. #e encuentran nódulos o peque)as colonias de eutectoide en los límites de grano grano de la fase fase β originaria. La estructura del eute utectoi ctoide de es lami lamina narr, e"cept cepto o en la pro"imidad de los límites de la fase β donde es más grosera y más irregular. El resto de la estructura aparece de color claro claro con con tenues tenues marcas marcas acicu acicular lares. es. Esta Esta se cono conoce ce como fase fase βU y es un prod produc ucto to marten martensít sític ico o de β *'ase más adelante la probeta 3A+, que no representa una fase en equilibrio. Pro&eta #,4(!leación co&re:''*42 de alu+inio* 8i)oeutectoide3 Moldeada en arena3 Recocida a @66C enfriada lenta+ente 0<$3 ulir y atacar como la 32. Estructura: &gu!as dentadas de fase α sobre un fondo eutectoide. El eutectoide es mas bien bien irre irregu gula larr y rela relatitiamen amente te gros groser ero; o; las las partículas de fase γ son sufici suficient enteme emente nte grandes como para erse claramente y son de color azul. &lgunas eces se aprecian peque)as zonas de color marrón en las áreas de eutectoide; son las zonas de estructura laminar fina.
Las Las alea aleaci cion ones es que que e"pe e"perim rimen enta tan n reac reacció ción n eute eutect ctoi oide de,, pued pueden en tamb tambi' i'n n ser ser susceptibles de tratamiento t'rmico. El e!emplo más importante es el endurecimiento del acero por temple, y su reenido. ara ilustrarlo se emplea aquí una acero con 8,4AB de carbono. En gener general, al, el enfria enfriamie miento nto al aire aire *norma *normaliz lizado ado++ desde desde el estado estado auste austen n ítico ítico prod produc uce e una una estr estruc uctu tura ra más más fina fina que que el enfr enfria iamie mient nto o lent lento o *rec *recoc ocid ido+ o+ y, como como consecuencia, la dureza y la resistencia son mayores en el estado normalizado. #in embargo, se obtienen efectos considerablemente más marcados templando el acero y modi modific fican ando do desp despu' u'ss la estr estruc uctu tura ra por por ree reeni nido do para para obte obtene nerr el resu resulta ltado do final final deseado.
Pro&eta #,1(!cero con 6*492 de car&ono* nor+aliado de.de ;56 NC. ulir como la 2<. &tacar durante 38 segundos segundos en nital al 3B. Estructura: /ebe ser comparada con la de la 2K. La diferencia más eidente es la form forma a de la ferr ferrit ita, a, que en esta sta prob robeta eta se prese resen nta en bloqu loque es y acicul icular ar apro"imándose a la forma IidmanstJtten. La diferencia de la ferrita en las estructuras normalizadas y en las recocidas está muy marcada en las probetas de est' acero, acaso porque la temperatura de tratamiento fue relatiamente alta. #in embargo, debe notarse que el aspecto general de la estructura en un acero hipoeutectoide, iene determinado por el contenido de carbono y por la elocidad de enfriamiento sufrida. En algunos casos las diferencias pueden ser considerablemente menos acusadas, como se ha querido representar en el dibu!o de la derecha de los correspondientes a esta probeta.
/ebe /ebe espe espera rars rse e que que haya haya meno menoss ferr ferrita ita en el acer acero o norm normal aliz izad ado, o, por por habe haber r dispuesto de menos tiempo para su separación debido a su enfriamiento más rápido. #in #in emba embarg rgo, o, la comp compar arac ació ión n es difí difíci cill en esta estass mues muestr tras as,, debi debido do al difer diferen ente te mecanismo de formación de su estructura, resultando difícil apreciar diferencias en la cantidad de ferrita.
or $ltim ltimo, o, aunq unque la per perlita lita es, es, gene eneralm ralmen ente te,, más más fin fina en los los ace aceros ros normalizados, la comparación es tambi'n difícil con esta probeta porque la forma de crecimiento ha sido algo diferente y, especialmente, porque hay presentes peque)as agu!as de ferrita en las zonas perlíticas de la 37 que, superficialmente, dan la impres impresión ión de formas formas perlíti perlíticas cas groser groseras. as. El e"amen e"amen cuidad cuidadoso oso con con un ob!et ob!etio io de inmersión, reela que la perlita en la probeta 37 es, aunque poco, más fina que la de la 2K. /ebe hacerse notar que los dibu!os correspondientes a las probetas 2K, y 37, e"ageran mucho la diferencia, ya que el de la 2K, se hizo para ilustrar una estructura hipoeutectoide en comparación con una estructura eutectoide pura, mientras que el de la 37 pone su 'nfasis, principalmente, en el aspecto general de la formación de ferrita. 6n ataque prolongado durante 23 minutos, reelará los límites de grano de la ferrita en la probeta 37, aunque no se han marcado en el apunte dibu!ado.
Trata+iento t>r+ico Esta probeta *37+ ilustra la diferencia en la estructura como consecuencia del enfriamiento al aire frente al enfriamiento lento. ero hay a$n diferencias más acusadas cuando el acero se templa en agua desde su estado austenítico. Este tratamiento eita la formación equilibrada de ferrita y de perlita. #in embargo, cuando se alcanza una temperatura relatiamente ba!a, la estructura austenítica es tan inestable que tiene luga lugarr una una tran transf sfor orma maci ción ón mart marten ensí sítitica ca rápi rápida da,, lo que que supo supone ne un rea! rea!us uste te de las las posiciones atómicas. La microestructura está entonces formada por muchas agu!as martensíticas entrelazadas, y por muy peque)a cantidad de austenita residual. o e"isten límites claros entre las agu!as y la matriz, y la estructura tiene un aspecto acicular difuso. El carbono no precipita de la solución; la disposición atómica general se hace mas comple!a, está deformada y en tensión. or estas razones el material se hace duro y frágil, a menos que el contenido en carbono sea ba!o. El recalentamiento, es decir, el reenido, se emplea en este caso para liberar el carbono en forma de finas partículas de carburo, hasta el grado requerido para obtener l as propiedades finales deseadas. Pro&et Pro&etaa #,9(! #,9(!cero cero con 6*4 6*492 92 de car&on car&ono* o* te+)la te+)lado do en agua agua de.de de.de ;56 ;56C C 0calentado una 8ora a e.ta te+)eratura ante. de te+)lar$ 0<$3 ulir como la 2<. &tacar durante 2823 segundos con nital al 3B. el Estruc Estructur tura: a: 5ípicamente martensítica; apunte dibu!ado e"agera el contraste y es, en realidad, algo artificioso. En el cent centro ro de la secci ección ón pued puede e encontrarse un peque)o precipitado de ferrita; las formas de este constituyente son allí angulosas ó tienen contorno en diente de sierra. #e han formado en el centro de la sección donde la elocidad de enfriamiento no fue tan eleada como en la superficie. or la misma razón, puede encontrarse allí una pequ peque) e)a a cant cantid idad ad de un prod produc ucto to de transformación de color oscuro *generalmente perlita muy fina+ asociado a la ferrita.
La ferrita se reela me!or despu's de un ligero ataque *28 segundos+, mientras que la estr estruc uctu tura ra mart marten ensí sítitica ca apar aparec ece e más más acus acusad ada a desp despu' u'ss de un ataq ataque ue más más prolongado *2A38 segundos+.
Pro&eta #,?(Co+o la #,9* )ero reFenida durante , 8ora. a ?66 NC 0<$3 ulir como la 2<. &tacar durante 2A segundos segundos con nital al 3B. precipita itado do peque)a peque)ass Estr Estruc uctu tura ra:: Van precip partículas de de carburo que enmarcan las formas de ferrita acicular. Las partículas aparecen negras porque el microscopio no puede resoler, por separado, sus límites1 el límite alrededor de cada partícula se pierde, para dar la impresión de un punto negro. Este es un hecho general que se aplica a cualquier tipo de partícula fina; por e!emplo, a las láminas finas de una estructura eutectoide que aparecen como líneas oscuras, independien ientemente de su erdadero color. La estructura de esta probeta corresponde a la de un reenido completo, ya que los 988NC están cerca de la temperatura má"ima para el reenido de este tipo de acero. El tiempo de reenido permitió que el precipitado de carburo alcanzase un tama)o detectable. El crecimiento posterior de estas partículas es muy lento; despu's de 37 horas a 988NC, solo puede registrarse un engros engrosami amient ento o muy ligero ligero.. #e necesi necesita ta calent calentar ar durant durante e arios arios días antes antes de que pueda encontrarse, al microscopio, una notable diferencia. Pro&eta #,5(Co+o la #,?* )ero calentada a ?66C durante 1 día. 0<$3 ulir como la 39. &tacar durante 2838 segundos en nital al 3B. Estruc Estructur tura; a; Las partículas de carbono son ahora mayores que las de la 39, aunque aunque son son toda todaía ía muy finas. finas. -uchas -uchas se las partíc partícula ulass son ya sufici suficient enteme emente nte grandes como para poderse resoler, utilizando un ob!etio de inmersión, como formas redondeadas y blancas con límites oscuros. El aspecto general de la estructura es menos acicular que el de la 39. El tiempo de calentamiento final es, por supuesto, e"cesio, si se compara con el empleado en un tratamiento de reenido normal. Pro&eta #,5!(Co+o la #,?* )ero calentada a ??6C durante 1 día. 0<$3 ulir y atacar como la 3<. Estructura: El empleo de una temperatura más alta ha permitido a las partículas de carburo crecer hasta alcanzar tama)os todaía mayores que los encontrados en la 3<. ueden ya resolerse claramente, como peque)as partículas blancas, cuando se e"amina la probeta con un ob!etio de 7 mm. Con un ob!etio de inmersión aparecen como peque)as masas de cementita.
?ale la pena repetir que el tiempo de calentamiento despu's del temple, en esta probeta y en la anterior, no es representatio de un tratamiento de reenido normal, ya que, generalmente, se emplea apro"imadamente una hora. El tratamiento en el caso presente, se ha aplicado sólo con ob!eto de demostrar la naturaleza de las partículas de carburo.
I+.- 'C"% D LA D'%#MACI*&. MA"#IAL! C%&'%#MAD%! a$ M! M !TERI!LE MONO<ICO Cuando se traba!a en frío(por deba!o de su temperatura de recristalización(un material monofásico, su estructura queda distorsionada y el metal se endurece, se uele agrio. &l recocerle por encima de la temperatura de recristalización se forman, en el estado sólido, por un proceso de recristalización, nueos granos sin tensiones. 5ambi'n se produce una estructura recristalizada, cuando este tipo de metal se traba!a en caliente, es decir, traba!ándole traba!ándole o hechurándole por encima de la temperatura de recristalización. En ambos casos, el tama)o de grano final depende de una serie de factores pero, cuan cuando do el meta metall se ha trab traba! a!ad ado o corr correc ecta tame ment nte, e, es, es, gene genera ralm lmen ente te,, much mucho o más más peque)o que el del metal en estado moldeado. m oldeado. El conf confor orma mado do es, es, con con frec frecue uenc ncia ia,, dire direcc ccio iona nal,l, y, como como cons consec ecue uenc ncia ia,, las las inclusiones se disponen en la dirección del mismo. Cuando son relatiamente plásticas aparecen alargadas. #i, por el contrario, son frágiles tienden a romperse en trozos más pequ peque) e)os os de form formas as angu angulo losa sas. s. En este este $ltim $ltimo o caso caso las las incl inclus usio ione ness insolubles permanecen con formas angulosas; pero si fuesen parcialmente solubles en el metal, se redondearía su contorno, especialmente si el metal deformado se sometió a un calentamiento prolongado. ara e"aminar al microscopio un metal conformado , debe elegirse la muestra de tal manera que reele la estructura en la dirección del conformado . or esta razón las probetas siguientes son secciones longitudinales de barras hechuradas.
Pro&eta #,;(Jierro la+inado en caliente 0<$3 ulir como la 2<. &tacando durante 38 segundos con nital al 3B, se reelan la mayor ía de detalles, pero para para lleg llegar ar a defi defini nirr comp comple leta tame ment nte e el entr entram amad ado o de los los gran granos os,, es nece necesa sari rio o atacar durante 98 segundos apro"imadamente. Estruc Estructur tura: a: Lo más destacable es su naturaleza recristalizada que está constituida por peque)os granos equia" equia"ial iales es de hierro hierro α *ferrita+. El hierro contiene, apro"imadamente, 8,8AB de carbono, y esto determina la presencia de una película de carburo de hierro en los límites de los granos de ferrita, así como peque)as áreas de perlita fina que se oscurecen por el ataque.
Pro&eta #,@(Jierro )udelado 0la+inado en caliente$ 0<$3 ulir lir como omo la 2< 2<. E"amín amínes ese, e, primero, pulida. &tacar durante 98K8 segundos con al 3B. Estructura: Es característico del pude pudela lado do la pres presen enci cia a de fibr fibras as de escoria *silicatos+ que pueden ser de tama tama) )o, y que pue pueden erse erse en la probeta pulida sin atacar. Qbs'rese el aspecto d$ple" de estas inclusiones consecuencia de la naturaleza comple!a escoria. El ataque reela carburo laminar *no perlita+ en los límites de los granos de ferr ferritita. a. 5ambi' mbi'n n se encu encuen entr tra, a, con con frecuencia, algo de perlita en el hierro pudelado, seg$n el producto de partida.
nital hierro gran como de la la
Pro&eta #46(Co&re oKidado 0toug8-)itc8$* con 6*612 de oKígeno* eKtruído en caliente 0<$3 ulir como la 3 y e"aminar primer primero o la probet probeta a pulida pulida,, sin atacar. &tacar despu's, durante 98 segundos apro"imadamente, en soluci solución ón alcohó alcohólic lica a de clorur cloruro o f'rrico. Estruc Estructur tura: a: #in atacar, pero pulida, pueden erse peque)as partículas de ó"ido cuproso *de colo colorr gris gris ro!iz ro!izo+ o+,, a ece ecess de forma alargada, y dispuestas en línea, orientadas en la dirección del laminado o conformado . &l atacar, aparecen los granos de la estructura recristalizada; tambi'n se atacan algo las partículas de ó"ido. Los granos son relatiamente peque)os y de tama)o ariable, con ligera tendencia a la forma alargada, probablemente como consecuencia de haber sido conformado el material a temperatura relatiamente relatiamente ba!a. Qtra característica notable es la presencia de bandas dentro de los granos. Estas bandas son maclas, y son características de los metales que presentan determinada ordenación atómica *red c$bica de caras centradas+ cuando recristalizan. Pepresentan regiones en las que cambia la orientación atómica de dentro del cristal, y se originan durante la recristalización. Pro&eta #4'(Latón(;62 Cu:,62 n(eKtruído en caliente de.)u>. trefilado o e.tirado en frío 0<$3 ulir como la 3. &tacar durante 98 segundos segundos con solución alcohólica alcohólica de cloruro f'rrico.
conformado en caliente caliente de esta solución solución sólida sólida ha producido producido una una Estructura Estructura:: El conformado recristalización y los nueos granos contienen maclas. El traba!ado en frío subsiguiente ha alargado algo los granos y curado las maclas. m aclas. &demás, la mayor parte de los granos presentan un efecto de sombreado por la presencia de unas líneas finas que cambian de dirección de grano a grano, y en las maclas; en ciertos granos tambi'n aparecen, y se cruzan, haces de estas líneas. #on líneas de deformación e indican la posición de los planos cristalográficos en que tuo lugar el deslizamiento durante el traba!ado o la deformación en frío. Lo efectos de la deform deformac ación ión en frío frío citado citados, s, son son más pronun pronuncia ciado doss en las partes partes pró"i pró"imas mas a la superficie de la barra o redondo, donde la deformación fue mayor. Los efectos pueden ariar de una probeta a otra. Con Con frecue frecuenc ncia ia se reela reelan n líneas líneas de deform deformaci ación ón en las aleaci aleacione oness de cobre cobre despu's de traba!adas en frío, pero en otros muchos metales es difícil(en caso de que se logre(reelar la eidencia de deformación. 0ncluso con aleaciones de cobre suele ser ser prec precis iso o que que la defo deform rmac ació ión n lleg llegue ue a ser ser rela relati tiam amen ente te see seera ra,, para para que que se manifiesten las líneas de deformación por los reactios de ataque ordinarios. /espu's de una peque)a deformación en frío, puede ser que la $nica eidencia microscópica de ella sea la curatura de las maclas, si es que se llega a obserar.
Pro&eta #4,(Co+o la #4'* )ero recocida durante una 8ora a ?66 NC. ulir como la 3. &tacar durante K8 segundos, segundos, o más, con solución alcohólica alcohólica de cloruro f'rrico. Estruc Estructur tura: a: El recocido ha borrado los efectos del traba!o en frío, para dar una estructura típica de recristalización, sin deformación residual. ota1 ota1 Este Este materia materiall es relati relatiam ament ente e blando blando,, y la deform deformación ación que se puede puede introducir durante el corte y la preparación posterior, puede determinar la aparición de líneas de deformación. ormalmente estas líneas desaparecen cuando la probeta se pule y ataca repetidas eces. Pro&eta #D #iguiendo el procedimiento que se indica a continuación, pueden obserarse en esta probeta arios de los efectos que producen la deformación y el recocido.
La probeta es un peque)o cilindro de bronce de esta)o *cobre con un 7B de esta)o+. /espu's de moldeada, se recoció a <88NC durante una hora para obtener unos granos uniformes de solución sólida. En un lateral del cilindro se ha mecanizado una superficie plana, cuya superficie hay hay que que desb desbas asta tarr y puli pulirr como omo la 3 para para estu estudi diar ar en ella ella los los efec efecto toss de la deformación y del recocido. Vay que insistir bastante en el desbaste para eliminar toda deformación introducida durante el mecanizado de esa superficie. La probeta, una ez preparada, se comprime en la dirección de su e!e longitudinal, hasta que la superficie pulida aparezca ligeramente arrugada. /ebe de tenerse cuidado para no da)ar la superficie pulida, ni marcarla con huellas digitales al cogerla. /espu /espu's 's de la compre compresió sión, n, y sin más tratamien tratamiento, to, se e"amina al microscopio la superf superfici icie e pulida pulida.. #i hubo hubo una compre compresió sión n adecua adecuada, da, se podrá podrá aprec apreciar iar la forma forma general de los granos debido a la inclinación que habrán e"perimentado durante la deformación. &demás, &demás, se obserarán una serie de líneas finas, oscuras, que cruzan los granos, paralelas entre sí dentro de cada grano y que cambian de dirección de uno a otro. &lgunas eces podrá obserarse cómo se cruzan algunos haces de estas líneas dentro de ciertos granos. El proceso normal de la deformación plástica en los metales, es el deslizamiento de ciertos planos en los cristales; este deslizamiento tiene lugar en gran n$mero de planos dentro de cada cristal. Está claro que tal moimiento originará desplazamientos en las superficies libres. /e hecho, se producen en ellas peque)os escalones que, cuando está pulida, como en este caso, se sombrean ba!o la iluminación del microscopio, pudi'ndose er como líneas oscuras. La superficie, una ez e"aminada, se uele a pulir, para lo cual se necesita quitar primero las marcas de las líneas de deslizamiento con papel abrasio. Cuando, una ez pulida, se uele a atacar en solución alcohólica de f'rrico, se marcan de nueo las trazas de los planos de deslizamiento, presentándose como aparecen en el dibu!o de la probeta 42, es decir en forma de haces de líneas finas. or deformación plástica todos los metales e"hibirán bandas de deslizamiento, pero en muchos de ellos las líneas de deformación no se se)alan claramente por el ataque químico. #eg$n se ha indicado anteriormente, las soluciones sólidas a base de cobre son sensibles a este efecto, siendo el esta)o un soluto especialmente efectio para ello. @inalm @inalment ente, e, la probet probeta a puede puede recoce recocerse rse duran durante te 3848 3848 minuto minutoss a <88WC, <88WC, por e!emplo. #i la superficie uele a pulirse *preio un desbaste a fondo para quitar toda la cascarilla de ó"ido+, y se ataca en solución alcohólica de cloruro, se podrá obserar una estructura recristalizada de granos equia"iales y maclados. &l ariar el tiempo y, sobre todo, la temperatura de recocido, se modificará el tama)o de grano final de la estructura.
&$ !LE!CIONE "I<IC! Las aleaciones que contienen dos o más fases pueden presentar, además, una serie de rasgos característicos en el estado conformado . or e!emplo, una disposición fibrosa(en bandas(de las fases en la dirección de la deformación.
Cuando se deforman en una sola dirección aleaciones en las que hay presentes dos fases a todas la temperaturas, es ineitable una estructura de tipo fibroso. #in embargo, embargo, en materiales materiales como ciertos ciertos latones α+β que se hacen monofásicos * β+ a temperaturas eleadas, no se presenta la estructura fibrosa si la aleación se traba!a en caliente en la forma monofásica estable a esa temperatura * β+. La fas fase e α precipita entonces, en forma IidmanstJtten, al enfriar. ero si la aleación se traba!ase en el estado α+β ambos constituyentes se alargan y aparecerán en bandas alternas. Qcurre con frecuencia en la práctica, que una partida de material presenta distinta estructura, cambiando de un tipo a otro a lo largo de la barra porque el material se enfrió durante las operaciones de conformado . Los aceros hipoeutectoides, por e!emplo, traba!ados en caliente cuando están constituidos por una mezcla de ferrita y austenita, presentan una distribución fibrosa de la ferrita y perlita finales. :ien es cierto que el fenómeno es más comple!o en el caso del del acero, acero, porque porque tambi' tambi'n n aparec aparecen en banda bandass despu' despu'ss de traba! traba!ado ado en el estado estado totalm totalment ente e austen austeníti ítico, co, no pudien pudiendo do hacer hacer desapa desaparec recer er este este efecto efecto por recoc recocido ido posterior. El fenómeno de la presencia de bandas en el acero parece depender, considerablemente, de la nucleación de la ferrita durante el enfriamiento, en zonas alargadas, con inclusiones o segregaciones.
Pro& Pro&et etaa #44( #44(La Lató tón* n* ?6 ?62 2 de co&r co&re: e:16 162 2 de cinc cinc** eK eKtr truí uído do en ca cali lien ente te +oderada+ente +oderada+ente e.tirado 0<$3 ulir como la 3. &tacar en solución alcohólica alcohólica de cloruro f'rrico. Estructura Estructura:: /espu's de 28 segundos de ataque, puede apreciarse claramente la estruc estructur tura a fibros fibrosa, a, que que está está formad formada a por soluci solución ón sólida sólida α, de color claro, y por compu compuest esto o β, alargado y de formas angulosas, que aparece más oscuro. Con 28 segundos de ataque se reela poco detalle en la fase α, son necesarios 98 segundos, apro"imadamente, para reelar los granos maclados.
&demás, con el ataque, aparecen numerosas líneas de deformación en las agu!as de fase α pró"imas a la superficie e"terna de la barra, como se muestra en el apunte dibu!ado de a derecha, de los correspondientes a esta probeta. En ambos tipos de estructura, puede ser muy ariable la eidencia de deformación plástica.
Pro&eta #41(!cero #41(!cero con 6*492 de car&ono* la+inado en caliente 0<$3 ulir como la 2<. &tacar con nital al 3B. Estructura: & los 28 segundos de ataque reela ya una estructura estriada en la que alternan la ferrita *color claro+ con la perlita *color oscuro+, en casi toda la sección. Las partes más e"ternas están parcialmente decarburadas y, por ello, no se aprecia bien la estr estruc uctu tura ra en band bandas as en esas esas regi region ones es.. 6n ataq ataque ue más más prol prolon onga gado do pond pondrá rá de manifiesto los límites de grano en la ferrita, oscureci'ndose a$n más la perlita. ueden tambi'n apreciarse en el campo ferrítico, algunas inclusiones alargadas. alargadas.
En algunas probetas, la estructura en bandas puede no ser tan pronunciada como se representa en el apunte dibu!ado porque, ciertamente, no es un fenómeno que est' su!eto a un control fácil.
!PENDICE I ReactiFo. de ataHue *Cuando no se especifique otra cosa, el ataque debe hacerse por inmersión+ 2. 3. 4.
7.
A.
9. <.
#olu #oluci ción ón acuo acuosa sa,, conce concent ntra rada da,, de ácido ácido clor clorhí hídr dric ico o al A8B; A8B; ataca atacarr frotan frotando do suaemente con algodón impregnado en la solución. *ara las robetas 2 y 2&+. #olución ión ácida, alcohólica, de cloruro f'rrico1 A g; ácido clorhídrico concentrado1 3 ml; &lcohol *K9N+1 KA ml. *ara la mayoría de las aleaciones de cobre y probeta K+. #olu #oluci ción ón ácid ácida, a, acuo acuosa sa,, de clorur cloruro o f'rric f'rrico. o. Comp Compos osic ició ión n aria ariabl ble. e. E!emp E!emplo lo11 cloruro f'rrico, 28g, ácido ácido clorhídrico concentrado concentrado *49B+ 38 ml. &gua1 hasta hasta H8 ml. *#e emplea como alternatia de la solución soluci ón ácida alcohólica de cloruro f'rrico. ara probetas A y 9+. #olución acuosa de amoníaco y peró"ido de hidrógeno. &moniaco concentrado, *densidad *densidad F 8GHH8gml+, 8GHH8gml+, 2 parte; agua agua o"igenada ó peró"ido de hidrogeno hidrogeno *38 ol$menes ol$menes+, +, 2 parte; parte; agua destilada destilada 3 partes. partes. 6tilícese 6tilícese reci'n preparada. *ara reelar segregaciones en aleaciones de cobre, particularmente en la probeta H, y tambi'n para ataque de la <. #umergir la probeta durante unos segundos hasta que la superficie oscurezca; no frotar despu's de seca+. -ezc -ezcla la de ácid ácidos os.. &gua &gua dest destila ilada da KA ml; ml; ácido ácido clor clorhí hídr dric ico o conce concent ntra rado do *49B *49B++ 2GA ml; ácido nítrico concentrado *999HB+ 3GA ml; ácido fluor fluorhí hídr dric ico o conc concen entr trad ado o *7HB *7HB+, +, 8GA 8GA mi. mi. *ar *ara a alea aleaci cion ones es de alum alumin inio io.. robetas 07, 2A y 29+. ita itall al 3B. &lc &lcoh ohol ol etíli etílico co *K9N *K9N+, +, KH ml; ml; ácido ácido nítr nítric ico o conce concent ntra rado do *99 *999H 9HB+ B+ 3ml. &)adir el ácido sobre el alcohol. *ara hierros y aceros+. icra icrato to sód sódico ico alc alcalin alino o. Rcid Rcido o pícri ícrico co,, 3 g; Vidr Vidró" ó"id ido o sódic ódico o, 3A g; agua destilada hasta 288 ml. *ara distinguir entre carburo de hierro y ferrita en aceros. #e emplea a ebullición durante 28 minutos o más. El carburo se oscurece, la ferrita no se afecta. El ataque con este reactio puede mostrar, con más precisión que el nital, la separación laminar de la perlita+.
