Introducción a la metalografia

FUNDAMENTOS DE MATERIALES

Metalografía

CONTENIDO

INTRODUCCION ............................................................................. ...2 METALOGRAFIA: ............................................................................ ...3 OBJETIVO PRINCIPAL DE LA METALOGRAFIA: M ETALOGRAFIA: ................................... 4 PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN DE LA MUESTRA METALOGRÁFICA: .......................................................................... ...4 MATERIALES A UTILIZAR: UTIL IZAR: ............................................................... ...... ......................................................... 4 OPERACIONES A SEGUIR PARA PREPARAR UNA MUESTRA METALOGRAFICA: ....................................................................... ...5 DESCRIPCION DEL MICROSCOPIO METALURGICO: .......................... 17 TECNICAS DE PREPARACION METALOGRAFICAS: ............................18 CONSTITUYENTES METALOGRÁFICOS: ............................................ 20 EXAMEN MICROGRAFICO Y MACROGRAFICO ................................. 22 TIPOS DE MAQUINAS METALOGRAFICAS ........................................ 25 MICRIFOTOGRAFIAS ........................................................................ 33 HERRAMIENTAS PARA LA L A METALOGRAFIA META LOGRAFIA ..................................... 34 CONCLUSIÓNES ...................................................... ......................... 38 BIBLIOGRAFÍA: ................................................................................ 39

1


Metalografía

INTRODUCCION Numerosos requerimientos son utilizados como información concerniente a la preparación mecánica de varios materiales, mediante el estudio microscópico. El propósito de la preparación de muestras metalografícas, es producir una superficie pulida que represente una micro estructura especifica que pueda ser observada a través del microscopio. En esta parte serán discutidos los aspectos físicos del desbaste y pulido, los diferentes tipos de cortadoras metalograficas, las operaciones para realizarla y sus constituyentes. FUNDAMENTO TEÓRICO Dentro de los sólidos podemos distinguir sólidos cristalinos y sólidos amorfos. Los sólidos cristalinos están constituidos por átomos ordenados a larga distancia, o sea que están dispuestos de tal forma que su ordenamiento se repite en las tres dimensiones, formando un sólido con una estructura interna ordenada. Si esta estructura es regular en todo el material se denomina MONOCRISTAL. Sin embargo, lo más habitual es que la estructura sea regular por zonas del material, cambiando la orientación cristalina de una zona a otra, pero no la estructura. Se dice entonces que el material es POLICRISTALINO, integrado por numerosos granos que poseen la misma estructura cristalina, pero que cambian de orientación de unos a otros. La región donde se unen los granos se denomina límite de grano. Fundamentos de Ciencia de Materiales PRACTICA 1 METALOGRAFÍA La organización de esos granos da lugar a la micro estructura del material, material , que contempla:   

La forma y tamaño de los granos Si hay varias fases presentes: granos de diferentes fases La configuración de dichas fases

(a)

(b)

Figura 1: Ejemplos de microestructuras: (a) Latón y (b) Ferrita. 2


Metalografía

INTRODUCCION Numerosos requerimientos son utilizados como información concerniente a la preparación mecánica de varios materiales, mediante el estudio microscópico. El propósito de la preparación de muestras metalografícas, es producir una superficie pulida que represente una micro estructura especifica que pueda ser observada a través del microscopio. En esta parte serán discutidos los aspectos físicos del desbaste y pulido, los diferentes tipos de cortadoras metalograficas, las operaciones para realizarla y sus constituyentes. FUNDAMENTO TEÓRICO Dentro de los sólidos podemos distinguir sólidos cristalinos y sólidos amorfos. Los sólidos cristalinos están constituidos por átomos ordenados a larga distancia, o sea que están dispuestos de tal forma que su ordenamiento se repite en las tres dimensiones, formando un sólido con una estructura interna ordenada. Si esta estructura es regular en todo el material se denomina MONOCRISTAL. Sin embargo, lo más habitual es que la estructura sea regular por zonas del material, cambiando la orientación cristalina de una zona a otra, pero no la estructura. Se dice entonces que el material es POLICRISTALINO, integrado por numerosos granos que poseen la misma estructura cristalina, pero que cambian de orientación de unos a otros. La región donde se unen los granos se denomina límite de grano. Fundamentos de Ciencia de Materiales PRACTICA 1 METALOGRAFÍA La organización de esos granos da lugar a la micro estructura del material, material , que contempla:   

La forma y tamaño de los granos Si hay varias fases presentes: granos de diferentes fases La configuración de dichas fases

(a)

(b)

Figura 1: Ejemplos de microestructuras: (a) Latón y (b) Ferrita. 2


Metalografía

El instrumento que nos permite determinar la microestructura de los materiales es el microscopio, que puede ser óptico o electrónico. En nuestro caso nos centraremos en el óptico. En aquellos materiales que son opacos a la luz visible sólo la superficie es susceptible de ser observada, y la luz del microscopio se debe usar en reflexión (microscopio metalográfico). Para lograr el objetivo de visualizar la microestructura de un material es necesaria una cuidadosa preparación de la superficie. Ésta debe desbastarse y pulirse hasta que quede como un espejo. Esta condición se consigue utilizando papeles abrasivos y polvos cada vez más finos. Se releva la microestructura tratando la superficie con un reactivo químico (ataque químico). El tipo de reactivo y el tiempo de tratamiento dependerán de la naturaleza el material.

METALOGRAFIA: Es el estudio de la estructura cristalina de los metales y las aleaciones, y de las relaciones entre estas estructuras y las propiedades físicas de los metales, es decir, es la ciencia que estudia las características estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas y mecánicas. Entre las características estructurales están el tamaño de grano, el tamaño, forma y distribución de las fases que comprenden la aleación y de las inclusiones no metálicas, así corno la presencia de segregaciones y otras irregularidades que profundamente pueden modificar las propiedades mecánicas y el comportamiento general de un metal. Mucha es la información que puede suministrar un examen metalográfico. El principal instrumento para la realización de un examen metalográfico es el microscopio metalográfico, con el cual es posible examinar una muestra con aumentos que varían entre 50 y 2000. Las herramientas más importantes de los metalógrafos son el microscopio y los rayos X. El examen microscópico de especímenes permite la determinación del tamaño, la estructura y la orientación de los cristales del metal. Mediante este tipo de exámenes, los metalógrafos pueden identificar un metal o una aleación, descubrir posibles impurezas y comprobar la eficacia de los tratamientos térmicos para su endurecimiento o templado. Los especímenes empleados para el examen metalográfico suelen pulirse con gran cuidado y después tratarse con ácidos diluidos; esto pone de relieve la estructura del grano, al atacar las delimitaciones entre los cristales o uno de los componentes de una aleación. Cuando los metales han de ser examinados al microscopio electrónico, puede hacerse una réplica o molde delgado, transparente a los electrones, de la superficie atacada por el ácido, ya que el metal en bruto no transmite los rayos catódicos. Como alternativa, puede prepararse un espécimen muy fino; la microestructura observada es una proyección de la existente en el mismo.

3


Metalografía

Cuando se hace pasar un haz de rayos X a través de un espécimen de una sustancia cristalina, se obtienen patrones de difracción que pueden interpretarse para determinar la estructura interna de los cristales. La investigación metalográfica ha mostrado que al estirar o deformar un metal, se producen diminutos deslizamientos entre las capas de átomos que componen el cristal, lo que permite al metal adoptar una nueva forma e incrementar su dureza y fortaleza. Si el metal se calienta tras la deformación, vuelve a cristalizarse; es decir, sus átomos se reorganizan formando nuevos cristales no sometidos a tensión alguna. Esto explica por qué los metales se vuelven quebradizos cuando son doblados en frío y por qué vuelven a reblandecerse cuando son recalentados.

OBJETIVO PRINCIPAL DE LA METALOGRAFIA: Es la realización de una reseña histórica del material buscando microestructura, inclusiones, tratamientos térmicos a los que haya sido sometido, microrechupes, con el fin de determinar si dicho material cumple con los requisitos para los cuales ha sido diseñado; además hallaremos la presencia de material fundido, forjado y laminado. Se conocerá la distribución de fases que componen la aleación y las inclusiones no metálicas, así como la presencia de segregaciones y otras irregularidades.

Procedimiento de preparación de la muestra metalográfica: Materiales a utilizar:           

Pieza de acero laminado (tornillo). Reactivo de ataque rápido (50% ácido clorhídrico puro y 50% de agua destilada) Reactivo de ataque : ácido nítrico y alcohol etílico. ( Nital ) Trocitos cortados de material de acero (1020) recocido. Probeta de pieza trabajada en frío de acero 1020. Baquelita (resina sintética obtenida con fenol y formol), en polvo. Materiales para esmerilar: papeles lijas con distintos tamaños de grano. Materiales para pulir : paño sujeto sobre disco de la pulidora automática y abrasivo alúmina. Probeta de acero con % de C desconocido. Probetas adicionales para observación por microscopio, ya preparadas y listas para su observación. Microscopio metalográfico.

4


Metalografía

OPERACIONES A SEGUIR PARA PREPARAR UNA MUESTRA METALOGRAFICA: SELECCIÓN DE LA MUESTRA

La muestra escogida debe satisfacer las condiciones de amplitud y representatividad estadística, más cuando la dimensión de la probeta unitaria se reduce a unos pocos milímetros. Si corresponde a un control rutinario, la selección es por métodos aleatorios. Si, por el contrario, se investiga la causa de un fallo, la probeta debe ser tan próxima como se pueda a su hipotético origen. La probeta puede tener cualquier forma y dimensiones equivalentes a un paralelepípedo de 5 a 15 mm de lado. La extracción de la probeta desde la pieza, o producto a ensayar, se realiza mediante corte con una sierra de disco con refrigeración evitando cualquier posible calentamiento pues podría modificar el estado del material a ensayar.

Algunos tipos de papeles de esmeril dependiendo de la función que van a desarrollar El primer objetivo es obtener una superficie lisa y exenta de irregularidades mediante un proceso de desbaste. Para ello se utiliza una serie de papeles de esmeril o lijas ordenados de mayor a menor tamaño de grano, con los que se actúa secuencialmente sobre la superficie. El tamaño de grano del papel se relaciona con la numeración de éste, que da cuenta del nº de partículas por pulgada 2, de manera que la secuencia será: 320, 800, 1000, 1200. Las partículas abrasivas del papel suelen ser de carburo de silicio (SiC).

5


Metalografía

La técnica consiste en actuar sobre dos direcciones perpendiculares consecutivamente, durante un cierto tiempo. El operador deberá decidir cuando el proceso es suficiente, en función del acabado de la superficie, en la medida que el rayado generado con el desbaste elimine rayados anteriores. Cada vez que se cambie el papel de esmeril se debe conseguir eliminar las líneas de rayado del papel anterior, así como cada vez que se gire la muestra 90º. En esta etapa es fundamental conseguir la planaridad de la muestra. Durante el desbaste es importante tener en cuenta que cada vez que se cambie el papel de esmeril se debe lavar la muestra, para no introducir partículas de tamaño mayor al papel que se va a usar. Y también se ha de tener precaución con el calentamiento de la muestra. Una vez desbastada la muestra con el papel esmeril más fino (de mayor numeración), se pasa al pulido de la muestra. Este se hace sobre una superficie relativamente blanda (caucho, corcho, fieltro) y no abrasiva, sobre la que se impregna una suspensión de polvos abrasivos. En nuestro caso utilizaremos suspensión de alúmina (Al2O3) de tamaño de partícula conocido: 5 y 1 μm. Para el pulido es altamente recomendable el uso de la pulidora. Mediante el pulido se debe conseguir llevar la superficie de la muestra hasta brillo especular. Se observa entonces al microscopio con el fin de evaluar la calidad del pulido (quedarán arañazos residuales del último tamaño de alúmina empleado, no perceptibles fácilmente a simple vista) y para comparar con la imagen que se obtenga tras el ataque químico. Información de carácter general. Los exámenes macroscópicos se realizan generalmente sin preparación especial, pero a veces es necesaria una cuidadosa preparación de la superficie para poner de manifiesto las características macroscópicas. En macroscopía, se utilizan criterios para el tipo de corte a realizar (transversal o longitudinal) para extraer la muestra dependiendo el estudio a realizar, por ejemplo: Corte transversal: Naturaleza del material, homogeneidad, segregaciones, procesos de fabricación de caños, y otros. Corte longitudinal: Proceso de fabricación de piezas, tipo y calidad de la soldadura y otros. El examen micrográfico , es una técnica más avanzada y se basa en la amplificación de la superficie mediante instrumentos ópticos (microscopio) para observar las características estructurales microscópicas (microestructura). Este tipo de examen permite realizar el estudio o controlar el proceso térmico al que ha sido sometido un metal, debido a que los mismos nos ponen en evidencia la estructura o los cambios estructurales que sufren en dicho proceso. 6


Metalografía

Como consecuencia de ello también es posible deducir las variaciones que experimentan sus propiedades mecánicas (dependiendo de los constituyentes metalográficos presentes en la estructura). Los estudios ópticos microscópicos producen resultados que no solo son útiles a los investigadores sino también a los ingenieros. El examen de la microestructura es muy útil para determinar si un metal o aleación satisface las especificaciones en relación a trabajos mecánicos anteriores, tratamientos térmicos y composición general. La microestructura es un instrumento para analizar las fallas metálicas y para controlar procesos industriales. Para un estudio de la estructura microscópica se necesita una preparación aún más cuidadosa de la superficie. No obstante el procedimiento de preparación de la superficie es básicamente el mismo para ambos ensayos metalográficos. Esta experiencia delinea una forma de preparar muestras pequeñas (de acero blando) con el fin de realizar un examen metalográfico. Los cuatro pasos básicos que se requieren para preparar la superficie para su observación son: 1) Corte transversal. 2) Montaje. 3) Desbaste y pulido. 4) Ataque Los pasos a seguir en el procedimiento de preparación es el mismo para todos los materiales difiriendo solo las herramientas de corte y el grado de finura de los papeles de esmeril, según la dureza del material. El reactivo de ataque a utilizar depende del tipo de aleación.

Procedimiento de preparación de una muestra: Corte transversal: Por lo general, se deben cortar varios trozos pequeños del material a examinar. La ubicación de las muestras y la forma en que se corten afectarán los resultados y su interpretación. Dependiendo del tipo de pieza a examinar es la zona donde se efectuara la muestra. No existe una regla fija que determine el lugar a elegir. Los criterios varían. Por ejemplo: Si se estudian perfiles o barras laminadas, deben extraerse probetas de sus extremos y parte media. Por ejemplo, una varilla de acero estirado en frío puede cortarse de tal forma que quede expuesta una sección transversal o una longitudinal, y ambas secciones variarán notablemente su aspecto. En el caso del acero (y de algunas otras aleaciones), es necesario evitar el calentamiento de la muestra al hacer el corte. 7


Metalografía

Dado que el material a examinar es un acero blando (acero al carbono recocido, aleaciones livianas), el corte se realizara con una sierra a mano y de diente grande. (Mientras mas blando sea el material, mas grande debe ser el diente de la sierra a utilizar, con el objeto de que la viruta se fácilmente extraída de la zona de corte, evitando que al agruparse se adhiera a la superficie a estudiar, falseando la observación posterior.) Los materiales duros (aceros aleados, templados, no ferrosos endurecidos) deben cortarse con discos abrasivos muy delgados de carbundum a altas velocidades y gran refrigeración. Los metales frágiles como fundición blanca, aceros templados, bronces ricos en estaño, etc, pueden romperse con golpe de martillo para extraer la probeta.

-Corte por Sierra Produce severas condiciones de trabajo en frío y no es ventajoso. El corte mediante este método ocasiona superficies irregulares con valles excesivamente altos, dando como efecto más tiempo de aplicación de las técnicas de preparación de las muestras. Generalmente este tipo de corte es utilizado para extraer probetas de piezas muy grandes, para poder luego proceder con el corte abrasivo y adecuar la probeta a los requerimientos necesarios. -Corte por Disco Abrasivo Este tipo de corte es el más utilizado, ya que la superficie resultante es suave, y el corte se realiza rápidamente. Los discos para los cortes abrasivos, están formados por granos abrasivos (tales como óxido de aluminio o carburo de silicio), aglutinados con goma u otros materiales. Los discos con aglutinantes de goma son los más usados para corte húmedo; los de resina son para corte en seco.

Montaje: Si la muestra que va a examinarse es lo suficientemente grande como para que pueda sujetarse bien con la mano, no es necesario montarla. Siempre que se pueda se eligen probetas de 20 x 20 mm y alturas de 15 mm. No obstante la mayoría de las veces la muestra es demasiado pequeña como para que pueda sostenerse de esta forma (por ejemplo un tramo de varilla, alambre, lámina), mientras se esmerila o pule. El montaje puede efectuarse de varias maneras. Con sujetadores tipo tenazas (figura de la derecha). La muestra puede también encerrarse en una resina epóxica de dos compuestos, que se solidifican después de que se mezclan y vacían; asimismo pueden 8


Metalografía

usarse resinas termoplásticas transparentes. Al emplear esta técnica, la muestra se coloca en el molde con plástico en polvo, luego se aplican presión y calor, hasta que el plástico se suaviza y densifica. El enfriamiento se logra a presión, hasta que el plástico se endurece, y por último se saca del molde el objeto ya montado. En la figura de la derecha se muestra un montaje de molde típico y a continuación se escribe el procedimiento a seguir.

La superficie de la muestra que va a examinarse se coloca cara abajo sobre la placa de base y el cilindro se desliza sobre la muestra y la placa. Luego se llena el cilindro con baquelita, hasta la mitad o 2/3 de su volumen. Puesto que la baquelita se compacta, pero la muestra no cambia de tamaño, es necesario llenar a mayor altura cuando la muestra es pequeña, que cuando es grande, a fin de tener un montaje con las dimensiones. Después, el embolo se inserta en el cilindro y alrededor del ensamblaje se coloca un calentador o elemento térmico. Luego, ambos se colocan entre las planchas de una prensa y se inserta un termómetro a través de un soporte, por la parte superior hasta el cilindro. La presión se efectúa mientras se continúa el calentamiento. A aproximadamente 140 °F (60°C), l a baquelita en polvo se suaviza y entonces se reduce la presión. Esta debe mantenerse alrededor de 35 lb/plg2 hasta que la temperatura llegue a 148 °C (300°F). En este punto, el plástico se habrá endurecido, y entonces puede eliminarse la presión; luego puede extraerse la muestra ya montada. Cuando este lo suficientemente fría como para poder manejarse, se puede iniciar el esmerilado.

9


Metalografía

Desbaste y pulido: Desbaste grueso: Este se logra mejor en un esmeril húmedo de banco o en una acabadora de superficies de bandas húmedas, usando bandas de granos 120, 140, 160. El objetivo del esmerilado es obtener una superficie plana, libre de toda huella de marcas de herramientas, y en la que todas las marcas del esmerilado sigan la misma dirección. Se puede esmerilar en seco a condición de no producir cambios estructurales por el calentamiento de la muestra. También se deben evitar presiones excesivas que calienten o distorsionen la superficie a observar. Luego, la muestra se lava y se seca antes de pasar a la próxima etapa de esmerilado. -Desbaste Intermedio

Se realiza apoyando la probeta sobre el papel de lija o de esmeril, colocado sobre una mesa plana o esmeriladora de banda fija. En esta fase se utilizan los papeles de lija No. 320/340 y 400 o de esmeril # 1/O y 2/O. Desbaste fino: Este proceso se efectúa utilizando granos cada vez mas finos de lija metalográfica para esmerilar. Se utilizan papeles de grano 320 en adelante. La lija se sostiene sobre una superficie plana y dura, que puede ser acero o vidrio, y la muestra se pasa sobre el papel de lija SIN seguir un movimiento rotatorio. Cuando se termina de esmerilar con un papel de lija, las marcas deben estar todas en la misma dirección, como se indica en la figura 3. Antes de proseguir con la siguiente lija mas fina, deben lavarse la muestra como las manos del operario. Ahora la muestra debe desplazarse en forma tal que las rayas hechas por las distintas lijas formen ángulos rectos con las del inmediatamente anterior. Así, puede verse con claridad si se han eliminado las rayas mas gruesas que se hicieron en la operación anterior. Ver figura El desbaste se da por terminado cuando se obtiene una cara perfectamente plana, con rayas muy finas en toda la superficie, producidas en un solo sentido, por el papel de esmeril de mayor finura. Cuando mas blando es el material, mayor es la finura del grano del papel de esmeril utilizado en ultimo término.

10


Metalografía

Pulido: Se procede a hacer el pulido solo después de lavar con sumo cuidado tanto las manos como la muestra, a fin de evitar cualquier contaminación de la rueda de pulido. Este procedimiento se basa en el uso de una rueda cubierta con una tela, cargada con una suspensión de alúmina. Al principio, la muestra se sostiene en una posición sobre la rueda, sin hacerla girar, hasta que se hayan eliminado la mayoría de las rayas anteriores. Luego puede hacerse girar con lentitud en sentido contrario al de rotación de la rueda, hasta que solo puedan verse las marcas de alúmina. La rotación de la muestra reduce a un mínimo el peligro de formación de ranuras. La muestra se hace girar con lentitud en sentido contrario al de giro de la rueda tendiendo a obtener una superficie especular. Si los pasos descriptos se realizan debidamente, este pulido no debe requerir más de dos minutos. Los resultados del pulido pueden mejorarse si esta última etapa de pulido se realiza sobre la rueda girando a baja velocidad. Para pulir aceros dulces, casi siempre es conveniente usar una alúmina de grano 600. En otros metales y aleaciones pueden lograrse mejores resultados si se acaba con alúmina rebajada, óxido de magnesio, diamante en polvo o cualquier otro tipo de compuesto pulidor que se dispone. El electropulido es adecuado para el acabado de gran numero de muestras idénticas, puesto que requieren ajustes y control cuidadoso. Por otro lado alguno de los mejores electrolitos constituyen un peligro de explosión.

11


Metalografía

-Pulido fino La última aproximación a una superficie plana libre de ralladuras se obtiene mediante una rueda giratoria húmeda cubierta con un paño cargado con partículas abrasivas seleccionadas en su tamaño. En éste sentido, existen muchos abrasivos, prefiriendo a gamma del oxido de aluminio para pulir metales ferrosos, los basados en cobre u oxido de cerio para pulir aluminio, magnesio y sus aleaciones. Otros abrasivos son la pasta de diamante, oxido de cromo y oxido de magnesio. La selección del paño para pulir depende del material que se va a pulir y el propósito del estudio metalográfico.

-Pulido electrolítico Es una alternativa de mejorar al pulido total pudiendo reemplazar al fino pero muy difícilmente al pulido intermedio. Se realiza colocando la muestra sobre el orificio de la superficie de un tanque que contiene la solución electrolítica previamente seleccionada, haciendo las veces de ánodo. Como cátodo se emplea un material inerte como platino, aleación de níquel, cromo, etc. Dentro del tanque hay unas aspas que contienen en constante agitación al líquido para que circule permanentemente por la superficie atacándola y puliéndola a la vez. Deben controlarse el tiempo, el amperaje, el voltaje y la velocidad de rotación del electrolito para obtener un pulido satisfactorio. Muchas veces después de terminado este pulido la muestra queda con el ataque químico deseado para la observación en el microscopio. Superficies después de ser pulidas dependiendo del tipo de pulido utilizado

12


Metalografía

Ataque: Este permite poner en evidencia la estructura del metal o aleación. Existen diversos métodos de ataque pero el más utilizado es el ataque químico. El ataque químico puede hacerse sumergiendo la muestra con cara pulida hacia arriba en un reactivo adecuado, o pasar sobre la cara pulida un algodón embebido en dicho reactivo. Luego se lava la probeta con agua, se enjuaga con alcohol o éter y se seca en corriente de aire. El fundamento se basa en que el constituyente metalográfico de mayor velocidad de reacción se ataca más rápido y se verá mas oscuro al microscopio, y el menos atacable permanecerá más brillante, reflejará más luz y se verá más brillante en el microscopio. Por otro lado, en los metales con un solo constituyente metalográfico, los límites de grano están sujetos a ataques selectivos, puesto que representan zonas de imperfección cristalina e impurezas que aceleran el ataque local. Además los granos con orientaciones distintas son atacados con diferente intensidad, dado que esta diferencia en la orientación provoca velocidades de ataque diferentes. Observar figura siguiente . (Se observa como varía el aspecto superficial de cada uno de los granos.)

Se debe evitar el sobreataque, dado que la superficie se puede manchar y tapar la estructura o producirse manchas de corrosión. Un reactivo común utilizado para atacar hierros y aceros al carbono en general es el nital, que consiste en 5% de ácido nítrico concentrado en alcohol etílico ( en 100cm3 de alcohol etílico 95% agregar 5 cm3 de NO3H concentrado). Para su aplicación, el nital se vierte en un plato y la muestra (lavada y secada previamente) se frota con un algodón impregnado en nital. Por lo común es adecuado de 3 a 5 segundos para que el ataque químico sea adecuado. El nital oscurece la perlita y pone de manifiesto los bordes de la ferrita. Ferrita y cementita blancos y perlita mas oscura (laminas claras y oscuras semejante a una impresión digital). Inmediatamente después se lava la muestra con elevada agua corriente, se enjuaga con alcohol y se seca mediante un golpe de aire.

13


Metalografía

El ataque químico se realiza utilizando los siguientes reactivos y tiempos de ataque, dependiendo del material en estudio:

Tras el ataque químico, se procede a la observación al microscopio metalográfico de la superficie obtenida, observando la forma y el tamaño de los granos de la muestra. Tener en cuenta para ello los aumentos del microscopio. Se toma una imagen representativa de la muestra con la cámara disponible en uno de los microscopios. Proceso de ataque

14


Metalografía

Otro método de ataque muy utilizado en aleaciones no ferrosas y que actualmente se está introduciendo en el campo de las ferrosas es el ataque electrolítico. Se hace generalmente a continuación del pulido electrolítico pero con un voltaje mucho menor. La diferencia con el pulido es que en el pulido la disolución anódica es indiferenciada y ahora es selectiva. Para tener una idea de las magnitudes de tensión y densidades de corriente manejadas:

15


Metalografía

Examen microscópico: La muestra se coloca en la placa de un microscopio metalúrgico, de modo que la superficie sea perpendicular al ojo óptico. Puede observarse con ampliaciones diferentes, y elegir la adecuada. Si se examina con un aumento de 500x deben aparecer claramente la constituyente perlita, en una muestra de acero completamente recocido. Puede quizás tomarse una imagen de la microestructura. Si la muestra no ha sido bien atacada por el ácido, el aspecto de la perlita será prácticamente invisible o muy débil. Si e l ataque ha sido excesivo la perlita tendrá un aspecto muy negro. Se puede hacer un repulido rápido y un nuevo ataque.

f) PREPARACIÓN DE LA RÉPLICA Una vez preparada la muestra después del pulido y el ataque, y observada su micro estructura, se procederá a la preparación de la réplica. Para ello se aplican 1-2 gotas de líquido de revelado (Transcopy) en la cara verde de la lámina de réplica. Inclinar la lámina para que el líquido fluya por toda la superficie. Debe evitarse que el líquido ablande el adhesivo de la parte de atrás de la lámina. Al cabo de 10-30 seg, el líquido ha ablandado la lámina plástica y cuando casi todo el disolvente se ha evaporado, la superficie a revelar de la muestra debe ser fuertemente contra la parte verde de la lámina, sobre una superficie plana y evitando que la muestra se desplace sobre la lámina, durante 30 seg. Se deja estar al menos de 3 a 5 min para que la lámina plástica endurezca y se pueda separar cuidadosamente. Separando el papel posterior la réplica puede pegarse sobre una porta de cristal para una más cómoda manipulación. A continuación se realiza la inspección al microscopio de la réplica, tomando como referencia y comparando con la superficie revelada previamente.

16


Metalografía

DESCRIPCION DEL MICROSCOPIO METALURGICO: En comparación al microscopio biológico el microscopio metalúrgico difiere en la manera en que la luz es proyectada. Como una muestra metalográfica es opaca a la luz, la misma debe ser iluminada por luz reflejada. Un haz de luz horizontal de alguna fuente de luz es reflejado, por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo a través del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra. Un poco de esta luz incidente reflejada desde la superficie de la muestra se amplificará al pasar a través del sistema inferior de lentes, el objetivo, y continuará hacia arriba a través del reflector de vidrio plano; luego, una vez más lo amplificará el sistema superior de lentes, el ocular. El poder de amplificación inicial del objetivo y del ocular está generalmente grabado en la base del lente. Cuando es utilizada una combinación particular de objetivo y ocular y una longitud adecuada de tubo, la amplificación total es igual al producto de las amplificaciones del objetivo y ocular. La amplificación máxima obtenida con el microscopio óptico es de unos 2000 x. La limitación principal es la longitud de onda de la luz visible, la cual limita la resolución de los detalles finos de la muestra metalográfica. La utilidad del microscopio metalúrgico puede ser ampliada debido a la incorporación de diversos aparatos auxiliares, como son los que permiten observar aspectos estructurales que no son visibles en condiciones normales. Puesto que el ojo humano es insensible a las diferencias de fase, debe incorporarse al microscopio un aparato óptico especial. Las diferencias de fases causados por variaciones extremadamente pequeñas al nivel de micro estructuras, se transforman más tarde, en diferencias de intensidad en la imagen observada, revelando de esta forma aspectos invisibles bajo iluminación ordinaria.

17


Metalografía

TECNICAS DE PREPARACION METALOGRAFICAS: 

Preparación Normal o Tradicional

Esmerilado burdo o tosco: La muestra debe ser de un tamaño de fácil manipulación. Una muestra blanda se puede aplanar si se mueve lentamente hacia arriba y abajo a través de una superficie de una lima plana poco áspera. La muestra plana o dura puede esmerilarse sobre una lija de banda, manteniendo la muestra fría sumergiéndola frecuentemente en agua durante la operación de esmerilado, evitando alterar su estado con el calor que se produce en el acto de pulido y asi mantener una misma fase. En todas las operaciones de esmerilado, la muestra debe moverse en sentido perpendicular a la ralladura existente. El esmerilado, continúa hasta que la superficie quede plana, y todas las ralladuras debidas al corte manual o al disco cortador no sean visibles, emulando la superficie de un espejo. SUPERFICIES DESPUES DE SER LIJADAS

Montaje: Este paso se realiza en el caso que las muestras sean pequeñas o de difícil manipulación en las etapas de pulido intermedio y final. Piezas pequeñas como tornillos, tuercas, muestras de hojas metálicas, secciones delgadas entre otros, deben montarse en un material adecuado o sujetarse rígidamente en una monta mecánica. La resina que se utiliza para fijar la probeta, se aplica a la probeta por medio de temperatura, es decir, es una resina termo-fijadora, comúnmente empleada para montar muestras es la baquelita. La muestra y cantidades correctas de baquelita, se colocan en un cilindro de la prensa de montar manual. La temperatura y presión aplicada producen una fuerte adhesión de la baquelita a la muestra, proporcionando un tamaño uniforme convenientes para manipular las muestras en operaciones de pulido posteriores.

18


Metalografía

Pulido Intermedio: Luego del paso anterior, la muestra se pule sobre una serie de hojas de esmeril o lijas que contienen abrasivos finos. El primer papel es generalmente Nº 150 luego 200, 300, 400 y finalmente es posible encontrar en el mercado Nº1500. Antes de pulir con la siguiente lija se debe girar en 90º la muestra, a fin de eliminar el rayado realizado con la lija anterior. Las operaciones de pulido intermedio con lijas de esmeril se hacen en húmedo; sin embargo, en ciertos casos, es conveniente realizar este paso en seco ya que ciertas aleaciones se corroen fácilmente por la acción del agua. Pulido Fino: Esta etapa representa una de los pasos de mayor cuidado por parte del preparador de muestras, ya que en muchas ocasiones en la superficie del metal se han formado dobles caras o planos y que por supuesto por ningún motivo pueden ser utilizadas para el pulido fino, sino se remedia tal defecto superficial. El pulido fino se realiza mediante un disco giratorio cubierto con un paño especial, húmedo, cargado con partículas abrasivas, como es el oxido de aluminio para pulir materiales ferrosos y de los base cobre, y oxido de cerio para pulir aluminio, magnesio y sus aleaciones. La selección del paño para pulir depende del material y del propósito del estudio metalográfico. Se pueden encontrar paños de lanilla o pelillo, similares a los que se utilizan el las mesas de pool. También se pueden encontrar paños sintéticos para pulir con fines de pulido general, de los cuales el Gama y el Micropaño son los que se utilizan más ampliamente. 

Preparación Electroquímica

La técnica por pulido electroquímico requiere al igual que el caso anterior, la selección de una probeta de un tamaño apropiado para luego utilizar el electropulido. Este método consiste en una disolución electroquímica de la superficie del metal que produce un aislamiento y pulido, se aplica por lo general a muestras pequeñas. En el caso de metales blandos se requiere tomar ciertas precauciones para realizar el pulido debido a que se pueden formar capas amorfas. Para que ello no ocurra se utiliza también el pulido electrolítico, para lo cual se coloca la probeta como ánodo en una solución adecuada de electrolito (suspendida por un hilo de platino sujeta por pinzas conectadas al polo positivo de una batería) de tal forma de aplicar una fuerza electromotriz creciente, la intensidad se va a elevar hasta alcanzar un máximo. Aunque el potencial va aumentando, cae hasta alcanzar un valor constante y luego se vuelve a elevar bruscamente. Esta parte constante de la curva indica que corresponde al período de formación de la superficie lisa y brillante. Las probetas se lavan y luego se atacan por el método usual o bien se puede utilizar un ataque electrolítico que consiste en reducir la intensidad de corriente sin cambiar el electrolito inicial.

19


Metalografía

CONSTITUYENTES METALOGRÁFICOS: En los aceros, el carbono se encuentra en general, o combinado en forma de cementita o disuelto, rara vez en forma de grafito. Este es el motivo por el cual solo se emplea el diagrama de equilibrio metaestable Fe - Fe3C para el estudio de los aceros. Los constituyentes estructurales de equilibrio de los aceros son: Austenita: Se define como una solución sólida de carbono en hierro gamma. Solo es estable a temperaturas superiores a 723 ºC, desdoblándose por reacción eutectoide, a temperaturas inferiores, en ferrita y cementita. Solo puede aparecer austenita a temperatura ambiente en los aceros austeníticos, en este caso la austenita si es estable a temperatura ambiente. Es deformable como el hierro gamma, poco dura, presenta gran resistencia al desgaste, es magnética, es el constituyente más denso de los aceros y no se ataca con reactivos. La resistencia de la austenita retenida a la temperatura ambiente oscila entre 80 y 100 daN/mm2 y el alargamiento entre 20 y 25 %. Puede disolver hasta 1,7-1,8 % de carbono. Presenta red cristalográfica cúbica centrada en las caras (c.c.c.), con los siguientes parámetros de red, a=3,67 A y d=2,52 A. Ferrita: Este constituyente está formado por una solución sólida de inserción de carbono en hierro alfa. Es el constituyente más blando de los aceros pero es el más tenaz, es el más maleable, su resistencia a la tracción es de 28 daN/mm2 y su alargamiento de 35 %. Su solubilidad máxima es de 0,008 %. Puede también mantener en solución de sustitución a otros elementos tales como Si, P, Ni, Cr, Cu... que figuran en los aceros, bien como impurezas, bien como elementos de aleación. La ferrita se presenta en los aceros hipoeutectoides como constituyente y mezclada con la cementita entra a formar parte de la perlita. Si el acero es muy pobre en carbono, su estructura está formada casi en su totalidad por granos de ferrita cuyos límites pueden revelarse fácilmente con el microscopio, después de un ataque con ácido nítrico diluido. Los granos son equiaxiales. Tiene una distancia interatómica de 2,86 A y un diámetro atómico de 2,48 A. Perlita: Está formada por una mezcla eutectoide de dos fases, ferrita y cementita, se produce a 723 ºC cuando la composición es de 0,8 %. Su estructura está constituida por láminas alternadas de ferrita y cementita, siendo el espesor de las láminas de ferrita superior al de las de cementita, estas últimas quedan en relieve después del ataque con ácido nítrico, lo 20


Metalografía

cual hace que en la observación microscópica se revelen por las sombras que proyectan sobre las láminas de ferrita. La perlita es más dura y resistente que la ferrita, pero más blanda y maleable que la cementita. Se presenta en forma laminar, reticular y globular. Cementita: Es un constituyente que aparece en fundiciones y aceros. Es el carburo de hierro, de fórmula Fe3C, que cristaliza en el sistema ortorrómbico. Es muy frágil y duro, teniendo sobre 840 Vickers, y es muy resistente al rozamiento en las fundiciones atruchadas. A bajas temperaturas es ferromagnético y pierde esta propiedad a 212 ºC (punto de Curie). Se piensa que funde por encima de 1950 ºC, y es termodinámicamente inestable a temperaturas inferiores a 1200 ºC. Se puede presentar en forma reticular, laminar y globular. Bainita: Es el constituyente que se obtiene en la transformación isotérmica de la austenita cuando la temperatura del baño de enfriamiento es de 250 a 500°C. Se diferencian 2 tipos de estructuras: la Bainita superior de aspecto arborescente formada a 500-580°C, compuesta por una matriz ferrítica conteniendo carburos y la Bainita inferior, formada a 250-4000 ºC tiene un aspecto similar a la martensita y esta constituida por agujas alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de carburos. La bainita tiene una dureza que va de 40 a 60 HRc. Sorbita: Se obtiene con un revenido después del temple. Al realizar el calentamiento la martensita experimenta una serie de transformaciones y en el intervalo comprendido entre 400 y 650 ºC la antigua martensita ha perdido tanto carbono, que se ha convertido ya en ferrita. La estructura así obtenida se conoce como sorbita. Martensita: Es una solución sólida, intersticial, sobresaturada de carbono en hierro alfa. Es el constituyente estructural de temple de los aceros y su microestructura se presenta en forma de agujas cruzadas. Los átomos de hierro están como en la ferrita, en los vértices. Los átomos de carbono están en las caras y en las aristas, presenta por tanto una red distorsionada. Esta distorsión de la red es la responsable de la dureza de la martensita. Presenta una red tetragonal. Sus características mecánicas son resistencia a la tracción entre 170-250 Kg/mm2, dureza HRc entre 50-60, alargamiento de 0,5 % y es magnética.

21


Metalografía

EXAMEN MICROGRAFICO Y MACROGRAFICO La forma mas sencilla de realizar el estudio, es examinando las superficies metálicas a simple vista, logrando determinar de esta forma las características macroscópicas. Este examen se denomina macrográfico y de ellos se extraen datos sobre los tratamientos mecánicos sufridos por el material, es decir, determinar si el material fue trefilado, laminado, forjado, entre otros, comprobar la distribución de defectos como grietas superficiales, de forja, rechupes, partes soldadas. Así mismo, los exámenes macroscópicos se realizan generalmente sin preparación especial, pero a veces es necesaria una cuidadosa preparación de la superficie para poner de manifiesto las características macroscópicas. En macroscopía, se utilizan criterios para el tipo de corte a realizar (transversal o longitudinal) para extraer la muestra dependiendo el estudio a realizar, por ejemplo: o

o

Corte transversal: Naturaleza del material, homogeneidad, segregaciones, procesos de fabricación, y otros. Corte longitudinal: Proceso de fabricación de piezas, tipo y calidad de la soldadura y otros.

Por otra parte, existe otro tipo de examen que es el examen micrográfico, que representa una técnica más avanzada y se basa en la amplificación de la superficie mediante instrumentos ópticos (microscopio) para observar las características estructurales microscópicas (microestructura). Este tipo de examen permite realizar el estudio o controlar el proceso térmico al que ha sido sometido un metal, debido a que los mismos colocan en evidencia la estructura o los cambios estructurales que sufren en dicho proceso. Como consecuencia de ello también es posible deducir las variaciones que experimentan sus propiedades mecánicas (dependiendo de los constituyentes metalográficos presentes en la estructura). Los estudios ópticos microscópicos producen resultados que no solo son útiles a los investigadores sino también a los ingenieros. El examen de la microestructura es muy útil para determinar si un metal o aleación satisface las especificaciones en relación a trabajos mecánicos anteriores, tratamientos térmicos y composición general. La microestructura es un instrumento para analizar las fallas metálicas y para controlar procesos industriales. Para un estudio de ella se necesita una preparación aún más cuidadosa de la superficie. No obstante el procedimiento de preparación de la superficie es básicamente el mismo para ambos ensayos metalográficos. Esta experiencia delinea una forma de preparar muestras pequeñas de acero blando) con el fin de realizar un examen metalográfico. Los pasos a seguir en el procedimiento de preparación son los mismos para todos los materiales difiriendo solo las herramientas de corte y el grado de finura de los papeles de esmeril según la dureza del material. 22


Metalografía

El reactivo de ataque a utilizar depende del tipo de aleación. Los ensayos micrográficos se realizan sobre muestras o probetas de los materiales que han de ser sometidos a estudio, preparamos una superficie que luego de ser pulida convenientemente, se ataca con reactivos químicos apropiados a la finalidad de la determinación a realizar. Conociendo mejor el examen micrográfico: Si el examen se ejecuta para analizar una fractura, la que se sospecha provocada por irregularidades en el material, las muestras deberán ser por lo menos dos, una de la propia fractura y otra de una zona intacta de la misma pieza, con el objeto de observar y comparar las modificaciones que ha sufrido la estructura y de las que se podrán deducir y contar con una mayor cantidad de datos, es necesario tener en cuenta además, los tratamientos recibidos por la pieza en su fabricación, como forjado, laminado, recocido, temple, entre otros; pues en muchos casos (forjado y laminado) es beneficio contar con muestras en las distintas direcciones de sus fibras. Como se ha indicado, el estudio en si se hace sobre superficies convenientemente preparadas de dichas muestras o probetas. Esta preparación consiste en llegar a un pulido casi perfecto, para lo cual se parte de un desbaste que podríamos llamar grueso, con el fin de aplanar la superficie, lo que se consigue con un ajuste a lima o con el auxilio de devastadoras mecánicas de diseño especial. Los reactivos químicos y sus finalidades son muy variadas, pero en principio se busca con ellos la revelación, por coloración o por corrosión, de los distintos componentes de una estructura metalografica para poder diferenciarlos con facilidad. Por lo general, están constituidos por ácidos o álcalis diluidos en alcoholes, agua o glicerina. Y su elección se hará de acuerdo con la naturaleza química de la estructura a destacar en la muestra. Con tal fin, una vez pulida la superficie se hará en agua caliente, frotándola con un algodón o tela suave para quitarle todo rastro de las operaciones anteriores que pueda presentar, concluyendo esta limpieza con alcohol etílico o solvente similar y secándola con un soplado de aire caliente. Las fotografías obtenidas de estos exámenes, genéricamente llamados “Microfotografías”,

se logran con la ayuda del microscopio metalográfico, cuyos principios ópticos y de observación no difieren mayormente de los comunes. En él, con iluminación adecuada, se observa por reflexión (los rayos luminosos al incidir sobre el objeto se refleja hacia el ocular), la imagen de la superficie atacada, a través de un sistema de lentes con los que se amplifica según lo que requiera la observación. Por otra parte, con la observación de las estructuras micrográficas y por comparación con microfotografías, es posible deducir el contenido aparente de carbono, finura y variedad de los componentes, clasificación de aceros, reconocer las inclusiones por defectos de fabricación (óxidos, silicatos, oxisulfuros, silicoaluminatos)

23


Metalografía

EXAMEN METALOGRAFICOS A LAS PROBETAS DE SAE 1015 Y SAE 1045

Muestra 1

Muestra 2 Según como vemos en las micrografías obtenidas de los exámenes, reafirman que la muestra 1 es un acero SAE 1015 según la distribución de la perlita y la ferrita. Y las micrografías de la muestra 2 reafirman que estamos trabajando con un acero SAE 1045, así lo muestra el contenido de ferrita y de la perlita laminar.

24


Metalografía

Tipos de maquinas metalograficas CORTADORAS METALOGRÁFICAS

IB-FINOCUT Cortadora metalográfica de precisión de baja velocidad. • Potencia del motor 40 W. • Velocidad variable 40 - 450 rpm cabezal micrométrico,

mordaza universal, apagado automático al finalizar el proceso de corte. • Sistema de refrigeración incorporado. • Disponibles diversas mordazas para distintas aplicaciones. • Disco de corte: diam 125 mm. • Cabezal micrométrico: 0 - 25 mm.

IB-MINICUT La cortadora metalográfica más compacta diseñada para cortar piezas de pequeño tamaño. • Suministrada con una campana de protección de fibra de

vidrio desde la que se puede controlar el proceso de corte. • Mordazas de accionamiento rápido. Interruptor de

seguridad. • Sistema de recirculación del refrigerante de 55 l. • Máxima capacidad de corte: diam 60 mm. • Potencia del motor: 1,5 CV • Disco de corte: diam 250 mm.

IB-METACUT Cortadora metalográfica diseñada para múltiples aplicaciones. • Doble mordaza de accionamiento rápido. • Cámara de corte iluminada. • Campana de protección de fibra de vidrio con ventana para

controlar el proceso de corte. • Sistema de frenado electrónico.

25


Metalografía

• Sistema de recirculación del refrigerante de 55 l. • Máxima capacidad de corte: diam 75 mm. • Potencia del motor: 4 CV • Disco de corte: diam 250 mm. • Mesa de corte: 210 x 210 mm.

IB-SERVOCUT Cortadora metalográfica automática controlada por microprocesador. • Diseñada para realizar cortes eficaces y precisos en todo

tipo de piezas. • Sistema de frenado electrónico. • Velocidad de avance programable. • Técnica de corte por impulsos. • Sistema de recirculación del refrigerante de 55 l. • Máxima capacidad de corte: diam 75 mm. • Potencia del motor: 4 CV • Disco de corte: diam 250 mm. • Mesa de corte: 210 x 210 mm. • Aire comprimido: 6 bar.

IB-ROBOCUT-M Gran cortadora metalográfica con un potente motor de 6,3 CV. • Sistema de frenado electrónico. • Mesa de corte con ranuras en T y doble mordaza de

accionamiento rápido. • Base de fundición. • Campana de protección de fibra de vidrio desde la que se

puede controlar el proceso de corte. • Sistema de recirculación de 85 l. • Armario base integrado. • Máxima capacidad de corte: diam 120 mm. • Potencia del motor: 6,3 CV • Disco de corte: diam 350 mm. • Mesa de corte: 350 x 350 mm.

26


Metalografía

IB-ROBOCUT-A Gran cortadora metalográfica automática con microprocesador de control y operación hidroneumática. • Mesa de corte con ranuras en T y doble mordaza de

accionamiento rápido ajustable para aflojar diversos tipo y tamaños de piezas. • Fuerza de corte y avance programables. • Corte por impulsos. • Sistema de recirculación de 85 l. • Armario base integrado. • Máxima capacidad de corte: diam 120 mm. • Potencia del motor: 6,3 CV • Disco de corte: diam 350 mm. • Mesa de corte: 350 x 350 mm. • Aire comprimido: 6 bar

PRENSAS METALOGRÁFICAS

IB-METAPRESS Prensa hidráulica para montaje en caliente. Especialmente diseñada para laboratorios donde se prepare un número moderado de piezas. • Carcasa de fibra de vidrio anticorrosión. • Comparador de lectura directa de presión. • Sistema automático de refrigeración por agua. • Señal acústica al finalizar el proceso. • Admite moldes de 25 a 40 mm. • Fuerza máxima: 50 kN. • Temperatura máxima 200º C. • Potencia de calentamiento: 1400 W.

27


Metalografía

IB-DIGIPRESS Prensa de montaje por composición en caliente controlada por microprocesador. Posee una amplia pantalla digital que permite programar todos los parámetros de la secuencia de moldeo: presión, temperaturas de calentamiento y enfriamiento, tiempo de proceso, precarga, precalentamiento. • Memoriza hasta 200 programas. • Pueden emplearse moldes de 25 a 40 mm. • Operación automática controlada por microprocesador. • Fuerza máxima: 50 kN. • Temperatura máxima: 250º C.

PULIDORAS METALOGÁFICAS

Serie IB-GRIPO... Las pulidoras de la serie GRIPO son idóneas para la preparación de probetas metalográficas en laboratorios de tamaño medio. • Diseño de sobremesa. • Base ligera anti-corrosión. • Disponibles en versión de 1 y 2 platos. • Platos de 200, 250 y 300 mm. • Velocidad constante o variable con

pantalla digital. • Interruptor de protección de sobrecarga del motor • GRIPO I: 1 plato, velocidad fija 300 rpm, platos 200 / 250 mm. • GRIPO IV: 1 plato, velocidad variable 50 - 600 rpm, platos 200 / 250 mm. • GRIPO 2: 2 platos, velocidad fija 300 rpm, platos 200 / 250 mm. • GRIPO 2V: 2 platos, velocidad variable 50 - 600 rpm, platos 200 / 250 mm. • GRIPO 2M: 2 platos, 2 velocidades fijas 150 / 300 rpm, platos 200 / 250 mm. • GRIPO 300-1V: 1 plato, velocidad variable 50 - 600 rpm, plato 300 mm.

28


Metalografía

IB-DISPOMAT

Es un equipo dispensador de fluido, programable y con microprocesador de control, que permite ahorrar tiempo y fungibles. un instrumento independiente que puede emplearse con cualquier pulidora, e incluso dispensar fluido a pulidoras simultáneamente. Todos los parámetros del proceso como frecuencia, duración de la dispensación, selección de fluido, se controlan directamente desde el teclado del panel frontal.

Es

dos

IB-DIGISET Diseñada para preparar probetas de forma manual o automática. • Microprocesador de control para ajustar los

parámetros del proceso. • Disponibles en versión de 1 y 2 platos. • Platos de 200, 250 y 300 mm. • Velocidad variable 50 - 600 rpm con pantalla

digital. • Teclado de control en el panel frontal que

permite controlar la velocidad del plato, encendido y apagado y el agua. • Interruptor de protección de sobrecarga del

motor. • Una barra de luces muestra la carga del motor.

29


Metalografía

IB-DIGIMAT Es un cabezal programable con microprocesador de control, diseñado para conectarlo a las pulidoras de la serie DIGISET. El cabezal se utiliza para la preparación automática de grandes cantidades de probetas. Todos los parámetros con fuerza, tiempo del ciclo, velocidad del plato, sentido de giro y tipo de fluido pueden programarse y guardarse en la memoria. Los parámetros se muestran en la pantalla digital. Al finalizar el proceso, una señal acústica informa al operario.

IB-DIGIPREP DIGIPREP es un sistema automático de preparación de probetas formado por pulidoras de la serie DIGISET, el cabezal DIGIMAT y el dispensador DISPOMAT. El sistema puede memorizar hasta 100 programas. A través de la salida RS-232 del cabezal también se pueden enviar los datos a un PC. Todos los parámetros se controlan desde el cabezal, los tres aparatos trabajan y se paran simultáneamente. Al finalizar el ciclo se emite una señal acústica. Gracias a la completa automatización del proceso de obtienen unos resultados reproducibles.

30


Metalografía

MICROSCOPIOS Y LUPAS METALOGRÁFICAS IB-MET-2000

Este microscopio está pensado especialmente para distinguir y analizar las estructuras de superficies opacas, siendo, por tanto, un instrumento fundamental para la investigación en metalografía, controles de calidad de materiales, industria metalúrgica, mineralogía, etc. • Microscopio con portaoculares

triocular o binocular, tipo Siedentopf. • Oculares gran angulares de 10x (18 mm), opcional 5x, 12,5x y 16x. • Ajuste de la distancia interpupilar de 55 a 75 mm. • Ajuste de dioptrías desde -5 a +5, con soporte para retículos de contaje y

medida. • Revólver cuádruple invertido, montado sobre cojinetes de bolas y resorte de

muelles. • Platina rectangular (150 x 200 mm) y carro mecánico con recorrido en X/Y 15

x 15 mm. • Mandos de enfoque coaxiales dotados de ma cro y micrométrico, con

recorrido de 20 mm, con pasos mínimos de 2 micras. • Ajuste fin de carrera para protección de la muestra. • Iluminación con lámpara de halógeno de 6V, 20 W. • Incorpora un dispositivo porta-filtros (filtro verde, azul y mate). • Objetivos plano-acromáticos de 4x, 10x, 25x y 40x. • Opcional 100x (inmersión en aceite) y de 20x y 60x (en seco).

31


Metalografía

LUPAS ESTEREOSCÓPICAS. Serie IB-S... El diseño ergonómico del modelo ST3, en combinación con sus altas prestaciones, lo convierten en la herramienta ideal para la observación estereoscópica tanto de muestras Biológicas como Petrológicas y Metalográficas. Su alto recorrido de Zoom (0,67 - 4,5), larga distancia de trabajo (W.D. 100 mm), oculares Gran-Oculares (22 mm) y una amplia gama de accesorios, complementan un equipo imprescindible para trabajos de rutina e investigación. Basado en un sólido estativo con base intercambiable, la versatilidad de la serie SZ permite adoptar en un futuro la iluminación diascópica. En versión triocular o binocular, este modelo cubre cualquier necesidad gracias a su amplia gama de accesorios. La serie SZ en combinación con el estativo SZ-A1 y el macro-stand SZ-STL1 permite una gran versatilidad en las aplicaciones industriales de montaje e inspe cción, así como en técnicas de Biología, Anatomía y Electrofisiología. Una mayor flexibilidad, precisión y posibilidades de giro, se pueden obtener con el Macro-Stand SZ-STL2. Su gran estabilidad y peso permiten la adaptación de sistemas de Fotografía y Video.

32


Metalografía MICRIFOTOGRAFIAS

  





Es el carburo de hierro de fórmula Fe3C, contiene 6.67 %C y 93.33 % de hierro en esta micro esructura se puede observar de un blanco brillante que aparece como cementita primaria o también conocida como proeutéctica Este a su ves esta formando parte de la perlita como láminas paralelas separadas por otras láminas de ferrita, Además se presenta en forma de granos dispersos en la matriz de ferrita

Micrografías Acero S355J2G2W a 250 X y 500X respectivamente. Para el acero S355J2G2W se tiene un tamaño de grano Norma ASTM N° 6, en donde se observa una cantidad pequeña de perlita en una matriz ferritica.

33


Metalografía

Posee también una capa protectora que contiene varios compuestos principalmente goethita los cuales son más densos que la lepidocrocita, así como compuestos metálicos de Cu, Ni y Cr.

Micrografías Acero A-588 a 250X y 500X respectivamente. El acero A-588 se observa la presencia de perlita en una matriz ferrifica con un tamaño de grano Norma ASTM N° 8. No existe patina, por lo tanto se puede destacar que la lepidocrocita aparece como el principal constituyente, donde la herrumbre aún no es protectora, ya que la lepidocrocita es más permeable y menos compacta que la goethita y el tiempo de exposición no es suficiente para la formación de esta última.

HERRAMIENTAS PARA LA METALOGRAFIA Cortadora mecanográfica

Una cortadora mecalográfica es la maquina especializada para realizar cortes sin dañar la estructura metalográfica de la muestra. Antes de cortar alguna barra del material a ser examinado se deben verificar los siguientes requisitos: primero, colocar la barra del material en las prensas de la cortadora cuidando que las mordazas de la prensa no queden en ángulo. Segundo, 34


Metalografía

verificar que el lubricante caiga sobre la parte en la que el disco (lo que corta) va a hacer contacto con la pieza, para que el material no se queme y sea mas fácil cortarlo. Tercero, utilizar el disco que sea adecuado, por ejemplo, para un material duro se utilizara un disco blando y consecuentemente para un material blando se utilizará un disco duro. El procedimiento para cortar la pieza será el siguiente: primero, bajar la palanca que dirige al disco lentamente hasta que se haga una pequeña incisión en el material y levantar el disco para que el lubricante penetre en la incisión. Posterior a esto, se debe cortar a una velocidad constante sin quemar el material para evitar la mayor cantidad de rayones posibles y que todos sean de la misma profundidad para facilitar el lijado.

Encapsuladora Térmica

En algunos casos, es conveniente encapsular las muestras en alguna resina termofraguante como bakelita, para evitar que los bordes de la pieza metálica rasguen las lijas o los discos de pulido y facilitar la manipulación de la pieza. Esta operación se realiza en una maquina especializada conocida como encapsuladora.

Encapsulado en frío

Otra técnica para encapsular las piezas se basa en el uso de resinas epóxicas autofraguantes, el proceso se realiza a temperatura ambiente. 35


Metalografía

Esmeril Este aparato consta de dos discos de material suave y rugoso, los cuales giran a una velocidad de 3500 RPM. Al momento de hacer contacto con estos discos se produce un desgaste en el material metálico, con el cual la pieza va tomando forma a nuestro gusto.

Lijas de Desbaste El área de desbaste cuanta con cuatro lijas de diferente tamaño de grano que son: 240, 320,400 y 600. Entre más grande es el número nominal de la lija mas pequeño es el tamaño de grano, lo cual hace mas fino el lijado y en cada etapa se reduce paulatinamente la superficie irregular. El lijado se hace en una única dirección que va al avanzar la etapa, las direcciones son cuatro e idénticas a los puntos cardinales. Pulidora mecánica El pulido se hace en la máquina pulidora con un disco de pulido al que se le adhiere un paño, el cual va depender del material que se va a pulir. Se utiliza una suspensión abrasiva como la alumina o el polvo de diamante. El propósito es lograr que la superficie sea lo mas uniforme posible y con un pulido tipo espejo (que refleje como un espejo). Para eso, la superficie debe estar limpia, siempre húmeda y con suficiente abrasivo. La pieza debe apoyarse suavemente al disco considerando los ejes de dirección. El pulido se hace en dos etapas: - Semi-acabado : se emplean discos de pulido y paños de nylon o fieltro, dependiendo del material; y abrasivo de mayor densidad comparado al pulido fino. 36


Metalografía

- Pulido: se hace con disco de pulido y paños de nylon o fieltro, dependiendo del material; y abrasivos de menor densidad comparado al pulido grueso. Microscopio metalográfico La diferencia principal de un microscopio metalografico con respecto a un microscopio tradicional radica en el sistema de iluminación. Dada la opacidad de los metales, el microscopio recibe en su ocular solamente la luz reflejada por la muestra. Sin embargo, los principios ópticos son los mismos. El aumento esta determinado por la distancia del objeto al ojo y por el ángulo bajo el cual vemos. Por convención, decimos que un objeto es aumentado 1X cuando esta colocado a una distancia de 250mm del ojo (10 pulgadas).

En la práctica, sin embargo, llamamos aumento a la relación entre el tamaño del objeto y el tamaño de la imagen proyectada en la placa fotográfica o bien el tamaño de la imagen observada a 250mm del ojo a través del ocular.

37


Metalografía

CONCLUSIÓNES 











Un ensayo de metalografía se realiza con el fin de obtener toda la información que es posible encontrar en la estructura de los diferentes materiales. Este ensayo se realiza con la ayuda de un microscopio en donde se observa la estructura de ciertas muestras, que nos permitirán concluir que tipo de aleación se tiene, contenido de carbono (una aproximación) y tamaño de grano. Una vez se logra esto la muestra se podrá relacionar con las propiedades físicas y mecánicas que se desean. Operaciones a seguir para preparar la muestra son: corte, montaje, desbaste y pulido. Al final se observa lo obtenido en el microscopio metalografico. Tecnicas de preparacion metalograficas: normal (tradicional) y electroquímica. Sus constituyentes son: austerita, ferrita, perlita, cementita, bainita, sorbita y martensita.

38

Introducción a la metalografia

Recommend Documents