Informe del laboratorio de Ciencia de los Materiales
Grupo 2: Diego Carrera Roberto Chicaiza Yandry Granda Andres Andrade PRACTICA DEL ACERO SIN TRATAMIENTO TERMICO 1.- Tema: Montaje, pulido mecánico y ataque químico de probetas metalográficas destinadas a la observación microscópica en este caso el acero para el recocido y temple 2.- Objetivos: -Poder casar conclusiones por la observación y análisis de muestras metálicas bajo el microscopio para compararla con la muestra del recocido. -Determinación de parámetros cualitativos y cuantitativos en la preparación de muestras metalográficas resultados obtenidos. 3.- Teoría La preparación metalográfica involucra una serie de pasos para obtener una probeta con una superficie plana libre de rayaduras al observarse bajo el microscopio óptico. Primero se selecciona una muestra adecuada, cortándola para llevarla a un tamaño fácil de manejar, y de ser necesario se realiza el montaje para facilitar su manipulación. Posterior a esto se inicia con el procesote preparación mediante lijas abrasivas y discos rotatorios con diferentes granulometrías hasta llegar a dejar la superficie en algunos de los casos tipo espejo.
La observación al microscopio de muestras no-metálicas, sean materiales cerámicos o materiales compuestos sigue por lo general los mismos pasos de la preparación de muestras metalográficas para materiales metálicos. Preparación de la superficie a analizar Para este ensayo es necesaria la preparación de una muestra. 1. Cortar la muestra con una cortadora metalográfica: es un equipo capaz de cortar con un disco especial de corte por abrasión, mientras suministra un gran caudal de refrigerante, evitando así el sobrecalentamiento de la muestra. De este modo, no se alteran las condiciones microestructurales de la misma. 1. se usa el equipo Debastadora y Pulidora Metalográfica, se prepara la superficie del material, en su primera fase denominada Desbaste Grueso, donde se debasta la superficie de la muestra con papel de lija, de manera uniforme y así sucesivamente disminuyendo el tamaño de grano (Nº de papel de lija) hasta llegar al papel de menor tamaño de grano. Una vez obtenido el último pulido con el papel de lija de tamaño de grano más pequeño. Al inicio de la segunda fase de pulido denominada Desbaste Fino,en la que se requiere de una superficie plana libre de ralladuras la cual se obtiene mediante una rueda giratoria húmeda cubierta con un paño especial cargado con partículas abrasivas cuidadosamente seleccionadas en su tamaño para ello existen gran posibilidad de abrasivos para efectuar el ultimo pulido; en tanto que muchos harán un trabajo satisfactorio parece haber preferencia por la gama de óxidos de aluminio para pulir materiales ferrosos y de los basados en cobre y óxido de cerio para pulir aluminio, magnesia y sus aleaciones. Pulimento La etapa del pulimento es ejecutada en general con paños macizos colocados a platos giratorios circulares, sobre los cuales son depositadas pequeñas cantidades de abrasivos, en general diamante industrial en polvo fino, con granulometrías de 10 micras, 6, 3, 1, y 0,25 micras Ataque químico Hay una enormidad de ataques químicos, para diferentes tipos de metales y situaciones. En general, el ataque es hecho por inmersión o fregado con algodón embebido en el líquido escogido por la región a ser observada, durante algunos segundos hasta que la estructura o defecto sea revelada. Uno de los más usados es el NITAL, (ácido nítrico y alcohol), para la gran mayoría de los metales ferrosos. Examen Microscopia Utilización de microscopios estéreos (que favorecen la profundidad de foco e permiten por tanto, visión tridimensional de la área observada) con aumentos que pueden variar de 5x a 64X
El principal instrumento para la realización de un examen metalográfico lo constituye el microscopio metalográfico, con el cual es posible examinar una muestra con aumentos que varían entre 50 y 2000. El microscopio metalográfico, debido a la opacidad de los metales y aleaciones, opera con la luz reflejada por el metal. Por lo que para poder observar la muestra es necesario preparar una probeta y pulir a espejo la superficie. Existe una norma internacional ASTM E 112 que trata sobre las correctas técnicas de Metalografía. TAMAÑO DE GRANO El tamaño de grano tiene un notable efecto en las propiedades mecánicas del metal. Los efectos del crecimiento de grano provocados por el tratamiento térmico son fácilmente predecibles. La temperatura, los elementos aleantes y el tiempo de impregnación térmica afectan el tamaño del grano. En metales, por lo general, es preferible un tamaño de grano pequeño que uno grande. Los metales de grano pequeño tienen mayor resistencia a la tracción, mayor dureza y se distorsionan menos durante el temple, así como también son menos susceptibles al agrietamiento. El grano fino es mejor para herramientas y dados. Sin embargo, en los aceros el grano grueso incrementa la endurecibilidad, la cual es deseable a menudo para la carburización y también para el acero que se someterá a largos procesos de trabajo en frío. Todos los metales experimentan crecimiento de grano a altas temperaturas. Sin embargo, existen algunos aceros que pueden alcanzar temperaturas relativamente altas (alrededor de 1800 F o 982 C) con muy poco crecimiento de grano, pero conforme aumenta la temperatura, existe un rápido crecimiento de grano. Estos aceros se conocen como aceros de grano fino. En un mismo acero puede producirse una gama amplia de tamaños de grano. alúmina
Compuesto en forma de arenilla blanca o cristales incoloros.
ASTM E 407 Documento de Información: Título Norma para la práctica Microetching metales y aleaciones ASTM International
Ámbito de aplicación: Esta práctica se refiere a soluciones químicas y los procedimientos que se utilizan en el grabado de metales y aleaciones para examen microscópico. Precauciones de seguridad y la información son diversos también. Esta norma no pretende abordar todos los problemas de seguridad detectados, en su caso, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma para establecer prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso. 4.- Equipos y materiales Equipos Cortadora Buelher, pulidora de disco Buelher, Materiales Acero ferroso, alumina, nital. 6.- Análisis de resultados Pulido tosco 100X
Podemos observar claramente que existe rayadura a pesar de que nuestro ojo nos indica que esta pulido el material.
Pulido tipo espejo 100X
En esta imagen vemos que el pulido que ha realizado la alumina ha sido mas eficaz que el pulido tosco. Ataque químico 100X
Con el ataque químico del nital podemos ver la estructura de un acero ferroso en donde las partes oscuras son concentraciones de carbón.
Ataque químico 200X
Con esta imagen vemos mas grandes la concentración de carbón. Ataque químico 400X
Miramos en esta imagen claramente que las concentraciones de carbono tienen forma irregular.
Figura 7.45 Microestructura del acero F 1250, recocido.
Figura 7.46 Microestructura del acero F 1250,con temple en aceite
7.- Conclusiones y recomendaciones .- El microscopio óptico ayuda de gran manera revelándonos la realidad de los materiales ya que nuestro ojo apenas pudo mirar una pequeña diferencia entre el pulido tosco y el pulido tipo espejo, mientras que el microscopio óptico nos revelo que en el pulido tosco existían grandes rayaduras y en el pulido tipo espejo se observaban pequeñas mancha negras. .- El manejo de los materiales de laboratorio debe ser con extremo cuidado porque los materiales y sustancias que allí se manejan superan por mucho la resistencia humana, ya sea de manera física como la fuerza de un torno y como la temperatura de un crisol, pueden dar como resultado lesiones permanentes. .- Los reactivos son importantes para demostrar las propiedades de los materiales que nuestros sentidos no pueden captar con una simple observación. .- Con las normas y la experiencia necesaria es más fácil conseguir los resultados esperados de una reacción. .-En esta práctica pudimos darnos cuenta de las características del acero que teníamos en la probeta, debido a que fue diseñada para ser analizado mediante la metalografía 8.- Bibliografía "http://es.wikipedia.org/wiki/Metalograf%C3%ADa" www.daloia.com.ar/p_mecanico/index.htm www.austromex.com.mx/resultados.php?maqfield=NA&operfield= www.cuadernodelaboratorio.es/metalografia
