METALOGRAFIA

METALOGRAFÍA

La metalografía consiste en realizar un estudio de la micro estructura del material, además que una vez realizada conoceremos ciertas características del material en estudio, tales como: el tamaño del grano, fronteras del grano, las fases características de una aleación, etc.

ENSAYO DE METALOGRAFÍA

La preparación de una muestra consiste en los pasos necesarios para poder analizar la misma de forma correcta. Específicamente se describen a continuación, los pasos para la preparación de muestras observadas en microscopio.

SECCIONAR

Consiste en remover una muestra del material analizado, teniendo en cuenta las convenciones en tamaño y qué tan representativa es dicha porción del total a analizar. Este primer paso es usado para otras prácticas además de la metalografía, por ejemplo, ensayos de dureza.

El método para cortar debe ser aquel que minimice la deformación y el calentamiento del área de corte, ya que en ambos casos esto podría aceptar la superficie que se examina.

MONTAJE DE LA MUESTRA ENCAPSULADO

Consiste en proporcionar una base que sostenga la muestra, lo anterior brinda facilidad de uso. Por ejemplo, en la manipulación de especímenes pequeños o cortantes. Es importante tener en cuenta que, antes de realizar el montaje se debe limpiar la muestra según su naturaleza. Por ejemplo, muestras con óxido (el cual no es objeto de estudio) deben ser limpiadas químicamente, por otro lado la limpieza física es adecuada y casi siempre necesaria.

Tipos de montaje:

MONTAJE MECÁNICO: Montaje en abrazaderas de diferentes tipos. Es un tipo de montaje sencillo, pues no requiere maquinaria especializada.

MONTAJE EN PLÁSTICO: Es el tipo de montaje más usado. Básicamente se usan dos formas para montaje en plástico:

• Moldeo por compresión o montaje en caliente: Requiere de calor, presión y por tanto algún tipo de prensa especializada.

• Montaje en frio: Se realiza vertiendo encima de la muestra, dos mezclas líquidas poliméricas que se solidifican al reaccionar a temperatura ambiente.

PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE (LIJADO)

Con el transcurso del tiempo esta actividad ha ido desarrollándose día con día, en el presente existes maquinas para realizar esta operación de forma automática, pero de cualquier manera el principio es el mismo.

Para poder quitar de la superficie grandes ralladuras o imperfecciones, debido al seccionado, se utilizan lijas para hierro, estas las podemos encontrar en un rango desde 100 hasta 2000(numero de granos) compuestas generalmente de Carburo de Silicio.

La pieza objeto para el análisis debe de tener un acabado superficial muy bueno, conocido como acabado de espejo. Esto se logra mediante el uso de un alisador, generalmente alúmina (Al2O3), esta se coloca sobre un disco rotatorio cubierto por un paño y ejerciendo la presión correcta entre la pieza y el paño se obtiene el acabado que se busca.

ATAQUE QUIMICO

Luego de la última pasada de pulimento, la superficie es tratada químicamente. El ataque químico es un proceso de corrosión controlada de la muestra, se realiza sumergiendo la superficie en algún tipo de solución adecuada. La solución química usada depende del material que compone la muestra, la temperatura y tiempo del ataque, el efecto deseado en la superficie entre otros. Este es el paso más importante en la metalografía, ya que si la solución química no es la indicada, no se podrán observar las características deseadas de la muestra. La siguiente tabla muestra soluciones químicas para realizar el ataque en algunos metales típicos.

SOLUCIONES TIPICAS PARA EL TRATAMIENTO DE ACEROS

SOLUCION COMPOSICION EFECTO

PICRAL Ácido pícrico 4 g

Alcohol etílico 100 ml Revelar límites de grano de austenita en estructuras martensíticas.

Ennegrecer perlita.

NITAL 2% Ácido nítrico 2ml

Alcohol etílico 110 ml Realzar la interface entre los carburos y la matriz. Ennegrecer perlita.

COMTEMPLACION MICROSCOPICA

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 50x y 2000x.

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.

MICROCONSTITUYENTES DE LOS ACEROS

FERRITA

Con este nombre se designa a la solución sólida alfa, la cual es una solución sólida intersticial de carbono en Fe-α (BCC). La máxima solubilidad del carbono la presenta a 727 °C y es del 0,022%, disminuyendo hasta el 0,008% a temperatura ambiente. Esta estructura es la más blanda de todas las que aparecen en el diagrama binario.

AUSTENITA, A

La austenita es una fase dúctil y blanda compuesta por Fe- γ (FCC) que tiene disuelto en posiciones intersticiales carbono. La solubilidad máxima del carbono en la austenita es del 2,03% a 1129 °C. La austenita al microscopio presenta una estructura de granos poligonales con unas bandas típicas en algunos granos (maclas).

MARTENSITA

La martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro alfa. Se obtiene por enfriamiento muy rápido de los aceros, una vez elevada su temperatura lo suficiente para conseguir su constitución austenítica.

La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal en lugar de cristalizar en la red cúbica centrada, que es la del hierro alfa, debido a la deformación que produce en su red cristalina la inserción de los átomos del carbono.

La dureza de la martenista puede atribuirse precisamente a la tensión que produce en sus cristales esta deformación de la misma manera que los metales deformados en frío deben a los granos deformados y en tensión el aumento de dureza que experimentan. Después de la cementita es el constituyente más duro de los aceros.

Por otra parte, y puesto que la gran dureza de la martensita es debida fundamentalmente al C –no a los elementos de aleación- ello ha llevado durante casi 60 años a buscar las razones de la extraordinaria dureza de la martensita en la tetragonalidad de malla conferida por el C.

La velocidad de transformación de la austenita en martensita es prácticamente instantánea.

La martensita (observada al microscopio) presenta un aspecto acicular con efectos de relieve

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