Metalografía

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METALOGRAFÍA

Asignatura: Ensayos Físicos

PNT Código: EF-03/LAN_2014

Instituto Fray Luis de León Año académico: 2014-2015

Elaborado por: Daniela Pendeva Stoycheva

Metalografía

Ensayos Físicos, PNT: EF-03/LAN_2014 Página 2/10

ÍNDICE

1. OBJETIVO

2. FUNDAMENTO TEORICO

3. MATERIALES

4. PROSEDIMIENTO EXPERIMENTAL

5. OBSERVACIONES

6. CONCLUCIÓNES

7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Metalografía


1. OBJETIVO Los objetivos fundamentales de esta práctica son:

Preparar una probeta metalográfica;

Familiarizar a un microscopio metalogáfico y observar la estructura micrográfica de un metal.

2. FUNDAMENTO TEORICO

La metalografía estudia las características estructurales o de constitución de un metal o una aleación para relacionarlas con las propiedades físicas, mecánicas y químicas de los mismos.. Para conseguir la información necesaria se hacen conclusiones a través de simple vista del material y sobre todo u más importante es el examen microscopio de una probeta anteriormente preparada . Mediante aumento microscópico adecuado se pueden definir características estructurales, como el tamaño de grano, se puede conocer el tamaño, forma y distribución de las fases que comprenden la aleación y de las inclusiones no metálicas, así como la presencia de segregaciones y otras heterogeneidades que tan profundamente pueden modificar las propiedades mecánicas y el comportamiento general de un metal. PREPARACIÓN DE UNA PROBETA METALOGRAFICA a) Toma de muestra. La probeta tiene que ser representativa del material a examinar y se

realiza teniendo en cuenta el objeto principal del ensayo; b) Montaje. Si la muestra, es suficientemente grande para manejar y sujetar bien, no es

necesario montarla. Éste etapa puede efectuarse de varias maneras: con sujetadores tipos tenezas, encerando la muestra en una resina epoxi, de dos componentes que se solidifican después de que se mezclan o utilizar recinas termoplásticas transparente.

c) Desbaste. Se divide a tres fases : - Desbaste grueso. Una vez extraída la probeta con finalidad de reducir las

irregularidades, producidas en la operación de extracción y preparar l amuestra para el pulido. Se utilizan limas, con papeles de lija de grano grueso. Normalmente el proceso se realiza manualmente.

- Desgaste fino. Se utilizan maquinas para lijar (Figura 1), poniendo lijas con grano inferior. Si la superficie de la muestra está rayada, la probeta se gira a 90 °C al sentido de las rayas y se lija en esta posición, hasta conseguir una superficie plana y limpia. Para evitar el calentamiento de la muestra en el proceso , añadimos agua sobre la superficie de la lima.

Figura 1. Lijadora/pulidora para utilizada en

metalografia

d) Pulido. La finalidad es dejar la superficie de la muestra como un espejo, sin rayas para su observación al microscopio. El proceso se realiza en la maquina (Figura 1), y consiste en aplicar en la superficie desbastada de la muestra a un disco giratorio, recubierto por un paño de lana en el que se ha colocado un abrasivo (liquido con una suspensión de polvos muy finas). Finalmente se utiliza otro disco de paño pulidor.

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e) Ataque químico. Se realiza poniendo la superficie de la muestra en contacto con reactivos determinados dependiendo del tipo material. Este proceso nos permite observar la estructura del metal o aleación cuyos granos si son diferentes se atacan por los reactivo en diferente nivel.

ANALISIS MICROSCOPICO Para observar la estructura de los materiales en metalografía se utiliza un microscopio óptico con sistema de iluminación por luz reflejada (Figura2). El aumento total del aparato es de 40 hasta 1000 aumento, que permite observar el tamaño y forma del grano.

Figura 2. Microscopio metalográfico

3. MATERIALES

Muestra(Figura3)- arandela metálica

Molde para la probeta metalográfica ( Figura3)

Resina: Mécaprex RM-U

Lijadora/pulidora(Figura 1)

Papeles de lija: de P100, P800, P1000

Abrasivo- polvos de diamantes

Reactivos para el ataque químico: Nital, Agua regia, Agua oxigenada amoniacal

Microscopio metalográfico (Figura 2) : con aumento de 40 , 100, 400, 600

Figura 3. Muestra para ensayo de metalografía y el molde de la probeta

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4. PROSEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Montaje de muestra

Preparación de la resina: nuestra resina es de dos componentes: polvo y liquido que se mezclan según el productor en proporción 5 partes de polvo y 2 de líquido. La mezcla la preparamos en un vaso de precipitado y u removemos con una varilla hasta homogeneizar;

Ponemos la muestra dentro del molde – colocamos al fondo;

Añadimos la resina hasta cubrir la muestra y hasta conseguir un volumen suficientemente grande para manejar la probeta(Figura4-a);

Esperamos 10 minutos ( o más si es necesario) hasta solidificación total;

Dementamos el molde y sacamos la probeta;

Figura 4.Etapas de un ensayo metalográfico. a) montaje de la probeta; b)desbaste grueso de

la probeta

Desbaste y pulido de muestra

Desbaste grueso: para lijar la probeta preparada, utilizamos el papel de ligar – P100. Esta parte la hacemos a mano(Figura 4-b);

Desgaste fino: Para este proceso utilizamos la lijadora (Figura 1) , poniendo cobre un disco rotatorio primero lija de P800 y después de P100, añadiendo siempre agua encima del disco y intentando que las rayas que hemos hecho anteriormente en la superficie del material desaparecen.

Pulido. Lo hacemos en la misma máquina de anterior (Figura 1) pero cambiando los discos. Hemos utilizado dos discos diferentes. El primero era para pulido con el abrasivo ( se añade agua encima del disco, para que no se caliente la muestra ) y el segundo- para el pulido final . Así preparada, hemos conseguido el brillo necesario para observar la muestra en el microscopio.

Ataque químico de la muestra. Con un hisopo, empapado en el reactivo químico, atacamos solo una parte de la superficie de la muestra. Como no sabíamos de qué tipo de material esta echa muestra, hemos probado con varios reactivos: Nital , Agua regia, Agua oxigenada amoniacal.

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5. OBSERVACIONES. Análisis microscópico.

1) El proceso de desgaste y pulido: no hemos conseguido adquirir una superficie sin rayas . 2) El proceso de ataque químico:

- Nital : no he atacado la superficie del material; - Agua rejia: no he atacado la superficie del material; - Agua oxigenada amoniacal: no he atacado la superficie del material.

Los tres reactivos no han atacado la superficie de la arandela. Después de varios días del ataque, hemos observado que solo los bordes del material han sufrido cambios. (Figura 5) .

Observaciones del borde de la arandela: Como el material de la arandela es una aleación sus constituyentes se habían afectado por los reactivos en diferente nivel y por esto en la vista microscópica hemos detectado regiones más oscuras- debido a constituyentes que se han atacado más rápido, otros más claras- constituyentes menos atacados, y también regiones que tenían un color rojito -debido a la formación de un oxido.

Figura 5. Probeta metalográfica. a) La probeta después del ataque químico; b) Vista microscópica del borde de la arandela. Es observa claramente el ataque químico solo en el borde y no en la superficie de la pieza.

6. CONCLUCIÓNES

Las arandelas son piezas cuyas características en general es resistencia a corrosión y a la mayoría de los productos químicos, aislamiento total de las dos superficies diferentes de electricidad y humedad. Por todo esto los materiales que se utilizan para su elaboración son diferentes. Las arandelas metálicas son sobre todo de acero normal o inoxidable, y muy frecuentemente de aleaciones férricas de Cromo, Aluminio, Níquel, Titanio etc. Otra característica importante es la dureza superficial. Para observar la estructura del material, el último tiene que sufrir el ataque químico, que en nuestro caso no lo hemos conseguido en la superficie de la pieza. Se han atacado solo los bordes después de varios días – el tiempo necesario para entrar el reactivo entre la pieza y la resina. Por todo esto se puede suponer que la resistencia del material no es resultado de la composición de la

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aleación – los bordes se han atacado, si no es secuencia de un tratamiento superficial de endurecimiento de la arandela que impide el ataque. Es aconsejable que el ensayo se repite con la condición de que en etapa de montaje de la probeta, la arandela se pone perpendicular para que se pueda examinar la pieza en profundidad y también se puede comprobar la existencia de tratamiento superficial.

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7. Referencias bibliográficas

1) Ensayos mecanográficos,

Disponible en: http://190.105.160.51/~material/materiales/lab/guia_metalograf%EDa.pdf

2) Preparación de las probetas para la observación microscópica; Laboratorio Ingeneria de

Materiales 1, Departamento de Ingeniería mecánica; Disponible en:

file:///C:/Users/Usuario/Desktop/FP_2/EF/Practica/3_Metalografia/metalografiaprocedimie

nto-130710175142-phpapp01.pdf

3) Lisana Garrido Vílchez, Apuntes de Ensayos Físicos, Tema 7- Metalofrafía

http://190.105.160.51/~material/materiales/lab/guia_metalograf%EDa.pdf

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