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Escuela Superior Politcnica del Litoral
Facultad de Ingeniera en Mecnica y
Ciencias de la Produccin
Laboratorio de Ensayos Metrolgicos y de
Materiales
Prctica #1: Identificacin de fases del acero
Alumno: Blss Hernndez Castro
Paralelo: #106
Profesor: Ing. Jos Pilataxi
Fecha del experimento: Viernes 19 de junio del 2015
Fecha de entrega: Viernes 3 de julio del 2015
Integrantes: Andrs Andrade
2015-2016
Tabla de contenido
1) Resumen ............................................................................................................... 3
2) Teora ................................................................................................................... 3
3) Procedimiento experimental ........................................................................... 7
4) Anlisis de resultados ...................................................................................... 9
5) Conclusin .......................................................................................................... 10
6) Recomendaciones .............................................................................................. 11
7) Referencias ........................................................................................................ 11
8) Anexos ................................................................................................................. 11
1) Resumen
Cada material tiene una microestructura nica que lo diferencia respecto a los dems,
como una especie de huella dactilar. Por lo que al estudiar esta microestructura (fases,
granos, etc.) respecto a algn patrn establecido por los metalgrafos, se podra
identificar una muestra de material desconocida.
El experimento realizado en esta prctica se bas en lo anterior. Primero se armaron la
muestras, por medio de un pedazo de material rellenado con resina epxica, montada en
un pistn a temperatura de 200[C] y una presin que variaba entre (2000, 3000)[psi],
luego del cual se dejaba enfriar unos 5 [min] para que se solidifique la muestra. Cabe
recalcar, que para diferenciar los materiales montados y facilitar su anlisis, estos
tenan diferentes formas geomtricas, que a su vez permitan una mejor lijada.
Luego se procedi al ensayo metalogrfico realizado en la prctica #1 (Diagramas de
fases), el cual consista en lijar, pulir y atacar qumicamente la muestra, para poder
observarla por medio del microscopio ptico. Finalmente se obtuvieron las imgenes de
los granos cristalogrficos, para los cuales usando un adecuado manual metalogrfico,
se podra averiguar sobre el nombre de los materiales desconocidos, que pertenecan a:
trozo de pistn de cilindro de escape de un motor
trozo de un pin
un clavo
hojas de Gillette
alfiler
2) Teora
Metalografa es el estudio de la estructura fsica y componentes de metales,
tpicamente usando microscopa.
Los materiales cermicos y polimricos tambin se pueden preparar usando tcnicas
metalogrficas, por lo tanto, los trminos ceramography, plastography y,
colectivamente, materialografa.
Fig. 2.1: Micrografa del bronce
La superficie de un espcimen de metalogrficos se prepara por varios mtodos de
molienda, pulido y ataque qumico. Despus de la preparacin, se analiza a menudo usando
microscopa ptica o electrnica. Usando slo tcnicas metalogrficas, un tcnico
experto puede identificar aleaciones y predecir las propiedades del material.
La preparacin mecnica es el mtodo de preparacin ms comn. Sucesivamente ms
fino partculas abrasivas se utilizan para eliminar material de la superficie de la muestra
hasta que se alcanza la calidad de superficie deseada. Muchas mquinas diferentes para
hacer esto esmerilado y pulido, que son capaces de satisfacer las diferentes demandas
de calidad, capacidad y reproducibilidad.
Un mtodo de preparacin sistemtica es la forma ms fcil de conseguir la verdadera
estructura. Preparacin de la muestra, por lo tanto debe seguir las reglas que son
adecuados para la mayora de los materiales. Diferentes materiales con propiedades
similares (dureza y ductilidad) respondern por igual y por lo tanto requieren los mismos
consumibles durante la preparacin.
Especmenes metalogrficos son tpicamente "montados" usando una resina
termoestable compresin en caliente. En el pasado, se han utilizado resinas
termoestables fenlica, pero epoxi moderna es cada vez ms popular debido reducida
contraccin durante el curado resultados en una mejor montaje con la retencin del
borde superior. Un ciclo tpico de montaje comprimir el espcimen y medios de montaje
a 4000 psi (28 MPa) y se calienta a una temperatura de 350 F (177 C). Cuando las
muestras son muy sensibles a la temperatura, "montes fros" se pueden hacer con una
resina epoxi de dos partes. Montaje de una muestra proporciona una forma segura y
estandarizada, y ergonmico por el que llevar a cabo una muestra durante las
operaciones de rectificado y pulido.
Fig. 2.2: Montado con resina Fig. 2.3: Montado en fro
Despus del montaje, la muestra se muele en hmedo para revelar la superficie del
metal. La muestra se muele sucesivamente con finos y medios ms fino abrasivo. El
carburo de silicio papel abrasivo fue el primer mtodo de trituracin y todava se utiliza
hoy en da. Muchos mtalografos, sin embargo, prefieren utilizar una suspensin granalla
de diamante que se dosifica en una almohadilla de tela reutilizable durante todo el
proceso de pulido. Polvo de diamante en suspensin podra comenzar en 9 micrmetros
y terminar en un micrmetro. En general, el pulido con la suspensin de diamante da
resultados ms finos que el uso de papeles de carburo de silicio (SiC) papeles, sobre
todo con la porosidad revelador, que el papel de carburo de silicio a veces "desprestigio"
terminado. Despus de moler la muestra, se realiza el pulido. Tpicamente, un espcimen
se pule con una suspensin de almina, slice, o de diamante en un pao napless para
producir un acabado de espejo libre de la nada, libre de desprestigio, arrastrar o
extrables y con mnima deformacin remanente del proceso de preparacin.
Despus de pulir, ciertos constituyentes microestructurales pueden verse con el
microscopio, por ejemplo, inclusiones y nitruros. Si la estructura cristalina no es cbico
(por ejemplo, un metal con una estructura cristalina hexagonal lleno-cerrado, tal como
Ti o Zr) la microestructura puede ser revelado sin grabado utilizando luz polarizada
cruzada (microscopio de luz). De lo contrario, los constituyentes microestructurales de
la muestra se revelan mediante el uso de un producto qumico adecuado o agente de
grabado electroltico.
Muestras preparadas deben ser examinados a simple vista despus del grabado para
detectar cualquier reas visibles que han respondido a la solucin de ataque diferente
de la norma como una gua a donde debe ser empleado examen microscpico. Microscopa
ptica (LOM) examen Luz siempre se debe realizar antes de cualquier tcnica
metalogrfico electrnica (EM), ya que estos son ms tiempo para llevar a cabo y de los
instrumentos son mucho ms caros.
Adems, ciertas caractersticas pueden ser mejor observados con la LOM, por ejemplo,
el color natural de un componente se puede ver con la LOM, pero no con los sistemas de
EM. Adems, el contraste de imagen de microestructuras en aumentos relativamente
baja, por ejemplo,
3) Procedimiento experimental
3.1. Materiales:
Lija para desbaste del material (# 240, 320, 400, 600, 1000)
Guantes de calor
Resina epxica
Prensa metalogrfica de calor
Mascarillas de calor
Hidrxido de amonio (NH4OH) para el ataque qumico
5ml de perxido de hidrogeno- H2O2 (detener el ataque qumico)
Alcohol o etanol
Microscopio
Tabla III.1: Condiciones de la prueba
Presin Entre 2 y 3 [ksi]
Temperatura 200 []
Tiempo Fundicin de resina = 15 [min]
Solidificacin = 5 [min]
Tabla III.2: Especificaciones de la pulidora universal
Equipo Pulidora Universal
Marca STRUERS
Modelo DP-U
Cdigo(ESPOL) 2741
Tabla III.3: Especificaciones del microscopio metalogrfico
Equipo Microscopio Metalogrfico
Marca Olympus
Modelo GX-41
Cdigo(ESPOL) EM-012
3.2. Equipos:
Fig. 3.1: Prensa metalografica Fig. 3.2: Lijas de agua
Fig. 3.3: Pasta de almina Fig. 3.4: Centrfuga de pulido
Fig. 3.5: Muestras metalogrficas Fig. 3.6: Microscopio ptico
4) Anlisis de resultados
Fig. 4.1: Acero templado y revenido. Se
tiene Martensita al0.5% de C. Observacin
de la matriz a x500
10
Fig. 4.3: Martensita fina y carburos al 1% de C Fig. 4.4: Composicin igual que la fig. 4.3
Laminado previo en caliente y posterior Observacin a x200
templado y revenido
Fig. 4.5: Observacin de la matriz a x400
Rueda dentada del pin.
5) Conclusin
La tcnica de la metalografa no solo permite observar las distintas fases de
un material, sino que tambin permite identificar los diferentes tratamientos
al que ha sido sometido para cambiar sus propiedades (mecnicas, en el caso
del acero).
La microestructura es nica en cada material, y analizndola se pueden hacer
aseveraciones sobre muestras desconocidas.
11
6) Recomendaciones
No excederse en el tiempo de prensado de la muestra con la resina, para
evitar posible difusin entre ellas o cambiar la microestructura del
material.
Lijar correctamente: si el material est muy rstico, limarlo; humedecer
continuamente las tirillas de lijas; procurar un lijado lineal y girar 90[]
cada cambio de lija.
El tiempo del ataque qumico debe ser menor a 10[s], terminndolo con
alcohol o etanol.
Obtener un folleto de microestructuras del acero como gua prctica para
poder averiguar el porcentaje de carbono presente en los materiales e
identificar el tratamiento a la que fue sometido.
7) Referencias
[1] Metallography, (s.f.). En Wikipedia (idioma ingls). Recuperado el 2 de
julio del 2015 de https://en.wikipedia.org/wiki/Metallography
[2] Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de los materiales, William D.
Callister Jr.
[3] Smith, W. (2006). Fundamentos de ciencia e ingenieria en materiales . Mxico : McGraw-Hill Companies.
8) Anexos