Metalografia

ENSAYOS METALOGRAFICOS

Introducción

La metalografía es la parte de la metalurgia que estudia las características es- tructurales o de constitución de los metales y aleaciones, para relacionarlas con las propiedades físicas, mecánicas y químicas de los mismos.

La importancia del examen metalográfico radica en que, aunque con ciertas limitaciones, es capaz de revelar la historia del tratamiento mecánico y térmico que ha sufrido el material.

A través de este estudio se pueden determinar características como el tamaño de grano, distribución de las fases que componen la aleación, inclusiones no metálicas

como sopladuras, micro cavidades de contracción, escorias, etc., que pueden modifi-

car las propiedades mecánicas del metal.

En general a partir de un examen metalográfico bien practicado es posible ob- tener un diagnóstico y/o un pronóstico.

El examen metalográfico puede realizarse antes de que la pieza sea destinada a un fin, a los efectos de prevenir inconvenientes durante su funcionamiento, o bien puede ser practicado sobre piezas que han fallado en su servicio, es decir, piezas que se han deformado, roto o gastado. En este caso la finalidad del examen es la determi- nación de la causa que produjo la anormalidad.

Básicamente, el procedimiento que se realiza en un ensayo metalográfico in- cluye la extracción, preparación y ataque químico de la muestra, para terminar en la observación microscópica. Si bien la fase más importante de la metalografía es la ob- servación microscópica, la experiencia demuestra que poco se puede hacer si alguna de las operaciones previas se realiza deficientemente.

Si la etapa de preparación no se realiza cuidadosamente es posible que se ob- tenga una superficie poco representativa del metal y sus características. Una prepara- ción incorrecta puede arrancar inclusiones no metálicas, barrer las laminas de grafito en una muestra de fundición, o modificar la distribución de fases si la muestra ha sufri- do un sobrecalentamiento excesivo.

A continuación se hará una breve descripción de cada uno de los pasos previos a la observación en el microscopio, comenzando por la extracción de la muestra, si- guiendo con las distintas fases de preparación de la misma y por último se describe el ataque químico a la muestra y la observación microscópica.

I Extracción de la muestra

Durante la extracción de la muestra es fundamental considerar el lugar de don- de se extraerá la probeta y la forma en que se hará dicha extracción.

Se debe tener en cuenta que no es indiferente el lugar de donde se extraerá la muestra, según sea el objetivo del examen. Por ejemplo cuando se trata de una pieza rota en servicio y el objeto del examen es determinar las causas de dicha falla, la probeta debe extraerse, en la medida de lo posible, de la zona puntual donde la pieza ha fallado. Esto permitirá obtener la mayor información posible de las características del material en dicha zona y así obtener mejores conclusiones sobre las posibles

causas de la falla. Por ejemplo, si se pretende determinar si un trozo de alambre

posee trabajo en frió, causado por algún proceso de trefilado, se deberá observar una cara paralela al eje longitudinal de dicho trozo; por lo tanto la extracción de la muestra estará determinada por esta condición. En síntesis se debe lograr una muestra representativa del material a examinar.

En cuanto a la forma de extracción de la probeta se debe tener en cuanta que esta operación debe realizarse en condiciones tales que no afecten la estructura su-

perficial de la misma. Por lo tanto se debe cuidar que la temperatura del material no se eleve demasiado durante el proceso de extracción.

La extracción se puede hacer con cierras de corte manual, o en el caso de pie- zas muy duras con cortadoras sensitivas muy bien refrigeradas.

II Preparación de la muestra

La preparación de la muestra puede dividirse en tres fases:

1) Desbaste Grosero

2) Desbaste Final

3) Pulido

II.1 Desbaste Grosero

El desbaste grosero se practica una vez extraída la probeta con la finalidad de reducir las irregularidades, producidas en la operación de extracción, hasta obtener una cara lo más plana posible. Esta operación puede realizarse con una cinta de des- baste o bien en el caso de materiales no muy duros como aceros sin templar y fundi- ciones se puede hacer con lima, aunque aumente algo la distorsión que se produce en la superficie a causa de la fluencia del material.

De cualquier manera que se practique el desbaste grosero siempre se debe cuidar que la presión no sea exagerada para que la distorsión no sea muy importante, ni la temperatura de la superficie se eleve demasiado.

II.2 Desbaste Final

La operación de desbaste final comienza con un abrasivo de 150, seguido del

250, 400, para terminar con el 600 o 1000.

El desbaste se puede realizar a mano o con desbastadoras mecánicas.

Para el caso de desbaste manual el papel abrasivo se coloca sobre una placa plana y limpia y se mueve la probeta longitudinalmente de un lado a otro del papel aplicándole una presión suave; se debe mantener la misma la dirección para que todas las rayas sean paralelas. Durante la operación se debe dejar que una corriente de agua limpie los pequeños desprendimientos de material y a su vez lubrique y refrigere la zona desbastada.

El final de la operación sobre un papel está determinada por la desaparición de las rayas producidas durante el desbaste grosero o el papel anterior. Para poder reco- nocer esto fácilmente se opera de manera que las rayas de un papel a otro sean per- pendiculares, es decir se debe rotar 90º la dirección de movimiento de la probeta cada vez que se cambia de abrasivo. Además cada vez que se cambia de abrasivo es con- veniente lavar la probeta y enjuagarse las manos para no transportar las partículas desprendidas en el abrasivo anterior, ya que esto puede provocar la aparición de ra- yas.

La presión que se aplica a la probeta no debe ser exagerada ya que esto au- menta la distorsión y además pueden aparecer rayas profundas. La presión debe ir disminuyendo a medida que se avanza en la operación.

Si el desbaste se realiza en forma automática las precauciones son las mismas que para el desbaste manual. En este caso el abrasivo esta adherido sobre un disco de 20 cm de diámetro, aproximadamente, que gira a velocidades que pueden oscilar entre 250 y 600 RPM; las velocidades más altas se usan con los abrasivos más grue- sos.

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