UTA METALOGRAFIA

1. TEMA: ANÁLISIS METALOGRÁFICO DEL MATERIAL FUNDICIÓN GRIS

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo general:

Poner en práctica todos los conocimientos adquiridos en clase mediante un experimento en el laboratorio, y saber preparar probetas metalográficas para identificar la microestructura presente en el material Fundición gris.

2.2 Objetivos específicos:

• Conocer detalladamente el procedimiento para la obtención de probetas metalográficas.

• Utilizar adecuadamente todos los materiales disponibles en el laboratorio.

• Identificar las microestructuras presentes en el material.

• Identificar la composición del material.

3. MARCO TEÓRICO

3.1 METALOGRAFÍA

La metalografía es la ciencia que estudia las características estructurales o constitutivas de un metal o aleación y las relaciona con las propiedades físicas y mecánicas. Algunas de las características estructurales son el tamaño de grano, el tamaño, forma y distribución de las fases que comprenden el material 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. El principal instrumento para la realización de un examen metalográfico es el microscopio.

3.2 ESMERILADO

La operación de esmerilado tiene como función eliminar el exceso de viruta y remover la zona afectada por las operaciones de corte. Cuando el corte se realiza con una segueta, la superficie resultante es de forma irregular de manera que es necesario “emparejarla”. Cuando el corte se realiza con un disco abrasivo, y la fuerza aplicada es alta, un exceso de viruta y una pequeña capa “quemada” se forman, las cuales se deben eliminar. Sin embargo, aquellos cortes ejecutados con discos de diamante o por electroerosión, normalmente no requieren un esmerilado posterior a esta operación.

3.3 MONTAJE

Las muestras que son difíciles de manejar debido a sus dimensiones geométricas, o a su naturaleza, normalmente son montadas en algún tipo de soporte o bien son encapsuladas en algún tipo de resina, o metal de bajo punto de fusión, los cuales normalmente no quitan información del espécimen estudiado. Existe una variedad de resinas comerciales que normalmente cubren esta función. En el análisis de productos precipitados en la superficie además de encapsular las muestras, es necesario primero depositar mediante una técnica adecuada algún elemento, compuesto o metal que proteja los bordes o el desprendimiento de los mismos.

3.3.1 MONTAJE EN CALIENTE CON BAQUELITA

El montaje en caliente del espécimen en un polímero como la baquelita tiene como finalidad, manipular mejor el espécimen y protegerlo en caso en que el espécimen sea difícil de sujetar para realizarle una preparación metalográfica. Para llevar a cabo esto debemos de utilizar un método de formado en caliente para la baquelita, y consiste en el encapsulamiento que requiere de una temperatura determinada más una alta presión. Este proceso es conocido como formado por compresión para la baquelita. Los pasos a seguir para el montaje en caliente del espécimen son los siguientes:

Se procede a aplicar desmoldan te en polvo a la cámara de compresión de la prensa de montaje para que la baquelita ya formada no se pegue y se pueda expulsar con facilidad. Después se coloca el espécimen a encapsular dentro de la cámara, se añade baquelita en polvo hasta cubrirla totalmente.

Seguido de esto, se atornilla la tapa y se cierra la válvula de presión y se procede a aplicar una precarga con la palanca. Se coloca una resistencia eléctrica que sirve para calentar la cámara de compresión. Para la baquelita, la cámara de compresión debe alcanzar una temperatura de 300 °F que se registran con un termómetro que se coloca en la parte superior de la tapa. Una vez que se alcanza la temperatura deseada, se aplica una presión de moldeo de 4200 psi (286kg/cm2) durante 5 minutos. Seguido de esto se retira la resistencia y se coloca un disipador de calor para que la cámara se enfríe. Una vez listo el montaje del espécimen con la baquelita, se procede a abrir la válvula de presión, quitarla tapa y expulsar la muestra con la ayuda de la palanca de la prensa.

3.3.2 MONTAJE EN FRÍO CON RESINA Y CATALIZADOR

El montaje en frío en un polímero se tiene que llevar a cabo mediante una mezcla de resina con catalizador, y se procede a realizar la mezcla en un vaso de papel encerado. La mezcla se debe agitar por unos segundos hasta tener una sustancia homogénea, se rocía el molde de plástico donde se hará el encapsulado con desmoldante. Esto es con la finalidad de facilitarla expulsión de la probeta encapsulada del interior del molde. Se acomoda la probeta en la posición deseada dentro del molde. La mezcla se vacía en el molde de plástico que contiene la probeta o espécimen, asegurándose de que dicha mezcla cubra perfecta y homogéneamente la probeta. Se procede a dejar reposar el molde hasta que se endurezca y se enfríe, ya que se lleva a cabo una reacción exotérmica de la resina que desprende mucho calor. Una vez fría se puede desmontar la probeta ya encapsulada del molde haciendo presión sobre la base del molde para expulsarla.

3.4 DESBASTE

Las muestras desbastadas y esmeriladas serán lijadas usando lijas de agua de diversas finuras para obtener una superficie de rugosidad uniforme lista para ser pulida.

3.5 PULIDO

El objetivo de estas operaciones es eliminar cualquier protuberancia o el exceso de rayas generadas en las etapas anteriores en la superficie a ser analizada. Normalmente estas operaciones se llevan a cabo con un abrasivo suspendido en una solución acuosa o de aceite sobre un paño de algodón o poliéster. El tamaño promedio de estos abrasivos es entre los 0.1 a 6μm, siendo los más comunes la pasta de diamante y la alúmina. La superficie pulida de esta manera, normalmente se le denomina como pulida a espejo por el efecto que genera la reflexión de la luz sobre la superficie, libre de rayas significantes. En ocasiones, por la naturaleza de la muestra a pulir, es difícil pulir totalmente la superficie de la misma. Tal es el caso de los metales blandos como el plomo o de otros en donde el metal interacciona con la atmósfera circundante dificultando su pulido o formando compuestos que inhiben las etapas posteriores, como el aluminio. En estos casos se suele recomendar llevar a cabo un pulido electrolítico, en donde el metal forma un electrodo simple inmerso en un electrolito adecuado. Aplicando un nivel de corriente adecuado es posible pulir la muestra metalográfica.

3.6 ATAQUE

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