Ensayosmetalogrficos

MetalografaElanlisismetalogrficoometalografaeselensayoqueconayudademicroscopiopermitedeterminarlaestructuradelmaterial,yconella,lostratamientostrmicosymecnicosquehasufridounmetaloaleacin.

Antesdehacerunanlisismetalogrficosedebeconocereltipodemetaloaleacinquetenemos,yaqueparainterpretarlasestructurasqueobservaremossenecesitanconocerlosdiagramasdeequilibriodelsistemaqueformalaaleacin.

MetalografaNoscentramosenlainspeccinvisual(AnlisisMacroscpico)ydelamicroscopiaptica.Estudiaremoslastcnicasquenospermitanobservarlamacroestructura ylamesoestructura(microestructura).Parallegaranivelesmsinternosnecesitamostcnicas"mspotentes"esdecirquenospermitanmsaumentos.Trataremosmetalesyaleaciones.Perotambinsepuedenobservarotrostiposdematerialescontcnicasmicroscpicas.

MetalografaObservacionesmacroscpicas.Daunaideadelaorganizacincristalinaomacroestructura delmaterial.

Cundoserealiza? Alfinalizarelprocesadodeunmetaloaleacinparaverquepresentaunaspectouniforme.

Cuandounmaterialsehafracturado,paraobservarlafractura.

Qupodemosobservar?

Todaslasimperfeccionesoheterogenidades quepresentalapiezaasimplevista.

MetalografaObservacionesmacroscpicas.Imperfeccionesmscomunes:

Segregaciones. Alfinalizarlasolidificacinapareceunasegregacincuandolacomposicinqumicanoeshomogneaenunapieza.

Inclusionesnometlicas. Grafitoenlasfundiciones,silicatosenelacero,etc.Durantelacoladaelhierrooacerofundidoesvertidoenunmoldeenelquesolidifica.Elhierrooaceropuedecontenerimpurezasintroducidasenlosprocesosanteriores,alsolidificar,stasaparecenenformadeinclusiones.

Alrealizaruntratamientotermoqumico comolacementacinolanitruracin,sealteralacomposicindelasuperficiedeunapiezametlica.

Defectosdefabricacin,zonasenlaquehayausenciadematerial:poros,rechupesomicrochupados,grietas

Orientacionesydeformacionesdelosgranos,porejemplocuandoaparecengranosmsalargados.

MetalografaObservacionesmacroscpicas.sepuedenutilizarlupasolupasbinoculares.Nosiempresepuedenobservarlosgranosasimplevistaoutilizandolupas.Sifueraas,noesnecesarioelusodetcnicasconmayorpoderdeaumentos.

MetalografaObservacionesmicroscpicas.Seutilizaelmicroscopiometalogrfico.Otrostiposdemicroscopias(Microscopiaelectrnicadebarridoodetransmisin,Microscopiadeefectotnel)sontcnicasmuycostosasqueseutilizanenlaboratoriosdeinvestigacin.

MetalografaProcedimientodeunanlisismetalogrfico.Objetivo:identificarlasfasespresentesenlosmetalesyensusaleaciones,ypoderexplicarelmecanismodesuformacin.Generalmentedetamaomicroscpicoysedebepreparaunaprobeta.Parapoderobservarlasfasesesnecesarioquelasuperficieseaplanaypulida.Planaparapoderenfocarypulidaparaasegurarquelosdetallesqueseobservanpertenecenalaestructurametlica.

MetalografaProcedimientodeunanlisismetalogrfico.

Seleccindelazonade

extraccin.

Extraccinyobtencindelaprobeta

Desbastedela

probeta

Pulidodelaprobeta

Ataquedelaprobeta(siesnecesario)

Observacinmicroscpica

MetalografaElmicroscopiometalogrfico.Ladiferenciaconenelmicrobiolgicoesqueenstelaluzpasaatravsdelamuestra,enelmetalogrficolaluzesreflejada.Elmicroscopiopticonoesmsqueunconjuntode"lupas",osealentesconvergentes.

Elmicroscopiometalogrfico.

Metalografa

1

2

345 6

78

91011 12

131415

1617

1.Base2.Platina3.Objetivos4.Revlver5.Cabezal6.Analizador7.Oculares8.Polarizador9.Portafiltros10.Diafragmairis11.Condensador12.Iluminador13.Cabledelalmpara14.Mandodeenfoquemacro15.Mandodeenfoquemicro16.Interruptor17.Reguladorintensidadluz18.Portacmara

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MetalografaElmicroscopiometalogrfico.

El Microscopio electrnico de barrido o SEM (Scanning Electron Microscopy), tiene una gran profundidad de campo, la cual permite que se enfoque a la vez una gran parte de la muestra.

Produce imgenes de alta resolucin, permitiendo que caractersticas cercanas en la muestra pueden ser examinadas a una alta magnificacin.

La preparacin de las muestras es relativamente fcil pues la mayora de SEMs slo requieren que estas sean conductoras.

El microscopio electrnico

La muestra es recubierta con una capa de carbn o una capa delgada de un metal como el oro para darle propiedades conductoras a la muestra. Posteriormente es barrida con los electrones. Un detector mide la cantidad de electrones enviados que arroja la intensidad de la zona de muestra, siendo capaz de mostrar figuras en tres dimensiones, proyectados en una imagen de TV o una imagen digital.

La resolucin est entre 3 y 20 nm, dependiendo del microscopio.

El microscopio electrnico

El microscopio electrnico

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.Etapasparalapreparacindelaprobetaparaserobservadaalmicroscopiometalogrfico:1.Eleccindelamuestra.2.Corte.3.Embuticin.4.Desbaste.5.Pulido.6.Ataque.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.1.Eleccindelamuestra.Lamuestrasedebetomardeunazonalomsprximaposiblealpuntoenquesehaproducidoelfalloysedeberacompararconunaobtenidaenunaseccinnormal,esdecir,sinfallo.Engeneralparaextraerlamuestrahemosdetenerencuentalaorientacindelafabricacindelmaterial.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.2.Cortemetalogrfico.Sesuelecortarmedianteunasierraoundiscoabrasivoysehadeevitarentodomomentoelcalentamientodelamuestrayaquepuedeprovocaralteracionesdelamicroestructura.Paraellolasmquinassuministranunlquidorefrigerante.Serecomiendauntamaofinaldelamuestrade20x20x15mm.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.2.Cortemetalogrfico.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.3.Embuticin(oEmpastillado).Unavezcortadalamuestraseembuteenresina.Estosehaceparapodermanejarmejorlamuestraenlostratamientosquesehanderealizarantesdeobservarlaenelmicroscopio.Elprocesodeembuticinsepuederealizarenfrooencaliente.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.3.Embuticin(oEmpastillado).Enfro:seaadejuntoconlaprobeta,unaresinaenpolvoyuncatalizadorenlquidoenuncilindropequeometlicoquereposasobreunvidrio.Serequierenunos40minutoshastaquelamuestraestpreparada.Encalienteserealizaconunaembutidora,secolocaunpolmeroorgnicoquefundeaunos200C.Laembutidorasuministracalorytambinpresinconlaayudadeunpistn.Lapresinevitaqueseformenporosidades.Soloseusaconmuestrasquenosealterena200C.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.3.Embuticin(oEmpastillado).

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.4.Desbaste.Elobjetivoesponeraldescubiertolasuperficieaobservar.Alfinaldesteseobtieneunasuperficieplanaconrugosidadesqueserneliminadasenelprocesodepulido.Consistesimplementeenpasarlaprobetaporsucesivospapelesconabrasivos(papeldelija).Sepuederealizardeformamanualoautomtica.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.4.Desbaste.Manual.Senecesitaunequipoconocidocomocajadedesbaste,enlsedisponedecuatrotirasdepapelabrasivo.Elpapeldelaizquierdatieneelgranomsgruesoyeldeladerechatieneelgranomsfino.Lospapelesabrasivossuelenserdecarburodesilicio.Sitefijasenlaimagenaparecenunosnmeros220,320,500y1000.Estosnmerosnosdaninformacinsobreeltamaodepartculadelabrasivo,cuantomayoreselnmeromenoreseltamaodepartcula.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.4.Desbaste.Manual.Enlascajasdedesbasteexisteunpequeodispositivoquepermitequepaseaguasobrelospapeles.Sielpapelabrasivoeshidrfobosepuedenutilizarparafinaslquidasuotrassolucionesqueactancomolubricantes.Elaguaolquidoevitaquesecontaminenlospapelesabrasivosdegranomsfinoalirmoviendolaprobeta.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.4.Desbaste.Manual.Paraempezaradesbastarcolocaremoslaprobetasobreelpapelmsgrueso(220)ylafrotaremosmoviendolaprobetaenunanicadireccin(arribayabajo).Cuandoobservemosquehanquedadounarayasocasionadasporeldesbaste,sepasaalsiguientepapelabrasivo.Rotaremoslaprobetaunngulode90o yrealizaremoslamismaoperacin.Assucesivamente,amedidaqueelgranoesmsfino,mstiemposehadefrotarparaeliminarlasrayasproducidaseneldesbasteanterior

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.4.Desbaste.Manual.Serecomiendarealizarlasoperacionesdedesbasteenunazonaseparadaalaszonasdondeserealiceelpulidodelaprobeta.Alfinalizareldesbaste,laprobetadebeestarlimpiayseca.Paralimpiarlaprobetaseutilizaunchorrodeaguayseeliminanlosrestosdeabrasivoconlaayudadeunalgodn,seguidamenteseenjuagaconalcoholydespussesecabajounchorrodeairecaliente.Aldesbastar,sehadetenerlaprecaucindenoapretardemasiado,enespecialcuandoelmaterialesmuyblando,yaquesepuedeproducirladeformacindelasuperficie.Alfinalizarelprocesodeseamosunasuperficieplana.Lasprimerasvecesquesedesbastaesdifcilmantenerunapresinuniforme.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.5.Pulido.Elobjetivoesconseguirunasuperficieespecular.Pulidorasmanuales.Senecesitaunapulidorayunosdiscos(paos)impregnadosdeabrasivos.Lospaospuedenserdelanapura,seda,nylon,terciopeloylosabrasivospuedensersuspensionesdealbminaomagnesiadedistintosgrados.Tambinsepuedenutilizarcomoabrasivospastadediamantedediferentesgrados.Hayabrasivosmsrecomendadosparaunosmaterialesqueotros.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.5.Pulido.Pulidorasmanuales.Lospaosdepulirsuelenirsujetosaunosdiscosquesecolocanenunapulidorayhacenquestosgiren.Existeundispositivoquepermitequeeldiscosiempreesthmedoconlquidoslubricantes.Sehadevigilarqueeldisconosequedesinproductoabrasivo.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.5.Pulido.Pulidorasmanuales.Sehadeevitarunapresinmuyfuertesobrelaprobetayaquesepuedealterarlaestructuradelamuestra.Sepuedenutilizardiferentespaosdepulir,empezandoconunomsgruesoparaacabarconelmsfino.Laexperienciaserlaqueindiqueculeselmsadecuado.Lassuperficiespulidasnosepuedentocarconlosdedos.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.5.Pulido.Pulidorasautomticas.Secolocanlasprobetasenundispositivomecnicoquerealizaelgirosobreelpao.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.5.Pulido.Existeeldenominadopulidoelectroltico,perolosmejoresresultadosseobtienenconelpulidomecnicoconpastadediamante.Elpulidoelectrolticosepuederealizardespusdelmecnicosiseconsideranecesario.Consisteenunprocesodedisolucinandicadelmetal.Sedebencontrolarmuybienlascondicionesdelpulido(tensinydensidaddecorriente)paraobtenerelresultadodeseado.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.6.Ataque.Existendiferentestiposdeataqueperolosmsutilizadossonelataquequmicoyelataqueelectroltico.Elataquequmicoeselqueserealizaenlagranmayoradematerialesmetlicos.Consisteenatacarlasuperficiedelaprobetaconunreactivoqumico.Paraellosepuedenutilizardosmtodos:eldefrotamientooeldeinmersin.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.6.Ataque.Unasuperficiepulidanosmuestragrietas,inclusiones,fases(sisuformaycolorlashacediferenciables),poros,etc.Peroesnecesarioquelaprobetaseaatacadadespusdeserpulida.Conelataqueseconsigueponerdemanifiestofases,lmitedegrano,impurezas,precipitados,zonasdeformadasEnpocasocasionesseobservanlasprobetassinatacar.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.6.Ataque. Ataqueporfrotamiento:consisteenpasarunalgodnsobrelasuperficiepulidavariasveces.

Ataqueporinmersin:consisteensumergirenunreactivoqumicolaprobetaconlasuperficiepulidahaciaarribaparapoderobservarelproceso.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.6.Ataque. Producto Composicin Aplicacin Observaciones

cidontrico(nital)

15mL .Ntrico100mL Metanoloetanol(98%oabsoluto)(Tambinalcoholamlico)

En aceros al carbn: a) para oscurecer perlita ydar contraste entre colonias de perlita, b) pararevelar fronteras de perlita, c) para diferenciarla ferrita de la martensita.

La rapidez de ataque aumenta; laselectividad disminuye y se incrementanlos porcentajes de HNO3. El reactivo decido pcrico generalmente es superior. Eltiempo de ataque es de unos cuantossegundos a un minuto.

cidopcrico(picral)

4g.pcrico100mL etanolometanol(95%oabsoluto)

Para todos los grados de aceros al carbnrecocidos, templados y revenidos,normalizados, esferoidizados, austenizados.Para todos los aceros de baja aleacin atacadospor este reactivo.

Ocasionalmente tiles para solucionesms diluidas. No revela las fronteras degrano de ferrita tan fcilmente como elnital. Tiempo de ataque de unos cuantossegundos a un minuto o ms.

Clorurofrricoycidohidroclrico

5gFeCl350mL .hidroclricoAgua100mL

Aceros austenticos al nquel y acerosinoxidables.

Hidrxidodeamonioyperxidodehidrgeno

5partesNH4OH25partesH2O2

Generalmente empleado para cobre y muchasde sus aleaciones.

El contenido de perxido varadirectamente con el contenido de cobrede la aleacin que ser atacada. Inmersino frotamiento por casi un minuto. Usarperxido fresco para buenos resultados.

Persulfato deamonio

10mg(NH4)2S2O8Agua90mg

Cobre, latn, bronce, plata, nquel, broncealumnico. Utilizarlo fro o hirviendo; inmersin.

ReactivodePalmerton

200gCrO315gNa2SO41000mL Agua

Reactivo general para zinc y sus aleaciones. Inmersin con agitacin moderada.

Molibdatodeamonio

100g.molbdico(85%)140mlNH4OH240mlAguaFiltraryaadir60 mL de.ntrico

Ataque rpido para plomo y sus aleaciones;muy apropiado para remover la capa gruesa demetal trabajado.

Frotar la muestra y lavar bajo chorro deagua de manera alternada.

cidoHidroflurico

0.5mlHF99.5mL Agua

Examen microscpico general para aluminio ysus aleaciones. Frotar con algodn suave por 15 s.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.6.Ataque.Limpiezaydesengrasepreviosalataque.Antesdeatacarsedebedesengrasarylimpiarafondolaprobetaconelpropsitodeeliminarloslquidoslubricantesutilizadosenelpulido.Paraelloselimpiaprimeroconterdepetrleo,acetonaoalcohol.Esconvenientepasarunpaoconalminaomagnesiahmedas.Parafinalizarselavaconunchorrodeagua,sesecaconalcoholyencorrientedeaire.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.6.Ataque.Precaucionesduranteelataque. Controlareltiempodeataque. Porfrotamientoseirobservandolasuperficiehastaque

adquieraelaspectodeseado. Porinmersinsemoverelrecipientequecontengael

reactivoconlasprobetasparaqueelreactivogiresuavemente.Nosesujetarnlasprobetasconpinzas.

Noexcederseconelataque.Esmejorlimpiaryobservarlaprobeta,ydecidirsisedaporfinalizadoelataqueorequieredemstiempo.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.6.Ataque.Limpiezadespusdelataque. Finalizadoelataque,sedebelimpiarconaguaysecarconalcoholabsolutoyairecaliente.

Serecomiendapasarlaprobetaporelltimopaoconlaquesehapulidoparaeliminarrestosdelosataques.Estoserecomiendaespecialmenteconlosmetalesblandos.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.Defectosdepreparacin:

Rayas:sonsurcosproducidosporlaspuntasdelosabrasivos. Deformacinplstica:puedeprovocardefectossuperficialesdespusdelesmeriladooelpulido.Sereveladespusdelataque.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.Defectosdepreparacin: Aplastamiento:esladeformacinplsticadegrandeszonasdelamuestra.Sepuedenproducirporunaeleccinincorrectadelabrasivo,lubricanteopao. Redondeodebordes:sedebealautilizacindeunasuperficiedepulidomuyelstica.Provocaunaeliminacindelmaterialtantoenlasuperficiecomoenlosbordes.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.Defectosdepreparacin: Relieve:cuandosepuleunmaterialconvariasfasessepuededarlugarestefenmenodebidoaladiferentedurezaoresistenciaaldesgastedec/u.Apareceduranteelpulido.Hayquetenerencuentaparaevitarloeltiempoadecuadodepulidoyeltipodepao. Arranques:soncavidadesquequedandespusdelpulidodebidoalaprdidadematerialdurantelaabrasin.Aparecenenmaterialesdurosyquebradizosoquetenganinclusiones.Sondebidasaunexcesodefuerzaomalaseleccindelpao(pelolargo).

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.Defectosdepreparacin: Separaciones:sonespaciosqueaparecenentrelasresinasyelmaterialincluido.Puedeserdebidaaunamalaeleccindelaresina,quelapiezatengagrasaoimpurezas,contaminantesomalaeleccindelosparmetrosdeembuticin. Grietas:Seproducenporexcesivaenergaentregadaenelprocesodepreparacinmayoralaquepuedesoportar.Sedanenmaterialesfrgilesoconvariasfasesoestructuraencapas.Sepuedenprovocarenelcorteoenlaetapadeinclusin.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.Defectosdepreparacin: Falsaporosidad:losmaterialesblandosquetienenporossepuedenllenarconmaterialporaplastamiento,aprecindoseunnmeromenordeporosquelosreales.Casocontrariolosfrgiles. Colasdecometa:aparecenjuntoconlasinclusionesolosporoscuandoelmovimientorelativodelamuestrayeldiscoesunidireccional.Seevitarealizandomovimientosentodaslasdireccionesdepulido.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.Defectosdepreparacin: Contaminacin:materialdistintoaldelamuestraquesedepositaenlasetapasdeesmeriladoopulido.Puedenestarpresentesenlosdiscos,papelesopaos.Poresoesdesumaimportanciaellavadoprevio. Abrasivoincrustado:sonpartculasdeabrasivossueltasincrustadasporpresinenlamuestra.Seproducenporunamalacombinacinenlaseleccindeltamaodeabrasivo,paoylubricante.

MetalografaPreparacindelaprobetametalogrfica.Defectosdepreparacin: Huellasdelapeado:sonindentacionesproducidasporlaspartculasdelabrasivo.Noformanunalneacontinuasinounalneaentrecortada.Lapartculasaltasobrelasuperficiedejandoeseaspecto.Sepuedenproducirpormalaseleccindefuerzaysuperficiedediscoopao. Teido:esunadecoloracindelasuperficiedelamuestradebidaalcontactoconuncuerpoextrao.Apareceamenudodespusdesometeraunapiezaalimpiezaoataqueporhaberquedadoestosenlasseparacionesexistentesentrematerialresinas.