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INTRODUCCIÓN

Durante esta presentación se dará a conocer la caracterización metalografía en los materiales, la preparación para tener una buena prueba metalográfica, la relación del análisis metalográfico con las propiedades mecanicas y las estructuras metalográfica, además de como se puede determinar en muestras el tamaño del grano, los limites, etc.

OBJETIVOS

Dar a conocer la importancia de la metalografía en la caracterización de los materiales

Dar las bases para poder desarrollar un análisis metalográfico.

Identificar las relaciones metalográficas con las propiedades propias de los materiales.

QUE ES METALOGRAFÍA?

Es la ciencia que estudia las características micro estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas. (wikipedia)

Consiste en el estudio de la constitución y la estructura de los metales y las aleaciones. (Universidad de buenos aires)

CARACTERIZACIÓN METALOGRÁFICA

El proceso de identificación y caracterización de un material metálico se basa en procedimientos estandarizados y normas dadas, con lo cual se busca garantizar que los resultados obtenidos sean de la mejor calidad posible y de fácil entendimiento global.

Para realizar el procedimiento se toma una muestra del Metal o Aleación a analizar la cual se debe llevar a un tamaño adecuado para una mejor manipulación, posteriormente se debe realizar un pulimiento a la superficie a analizar para eliminar las direcciones y planos no deseados presentes en el material y como ultima medida realizar un ataque químico para revelar la microestructura del material .

Igualmente se puede utilizar al nanoindentacion, este nuevo análisis sirve realizar, entre otros, ensayos de indentación, impacto, desgaste, adhesión y rascado.

Como se lleva a cabo:

Difracción de rayos X.

Técnicas metalográficas. Preparación de muestras para macro y microscopía. Desbaste, pulido y ataque. Reactivos de ataque: Tipos, usos y aplicaciones.

Metalografía de réplicas.

Microscopia óptica y electrónica. Análisis químico..

PROCEDIMIENTO PARA UN ANÁLISIS METALOGRÁFICOCorte del material: La orientación de la superficie a examinar es de

suma importancia, ya que de acuerdo al corte en el material, la estructura puede verse de diferente manera. Si se estudian perfiles o barras laminadas, deben extraerse probetas de sus extremos y parte media.

En una varilla de acero estirado en frío se pueden obtener las muestras de tal forma que quede expuesta una sección

transversal o una longitudinal

Montaje: Siempre que se pueda se eligen probetas de 20 x 20 mm y alturas de 15 mm que se sujetan con tenazas o bien también encerrarse en una resina epóxica de dos compuestos, que se solidifican después de que se mezclan; asimismo pueden usarse resinas termoplásticas transparentes.

Desbaste o pulido: Aquí entran 2 tipos de desbaste el blando y el grueso.

El grueso se logra mejor en un esmeril húmedo de banco usando esmeriles de granos 120, 140, 160.

En el blando se efectúa utilizando granos cada vez mas finos de lija metalográfica para esmerilar. Se utilizan papeles de grano 320 en adelante. La lija se sostiene sobre una superficie plana y dura, que puede ser acero o vidrio, y la muestra se pasa sobre el papel de lija SIN seguir un movimiento rotatorio.

Pulido: . Este procedimiento se basa en el uso de un plato cubierto con una tela o

paño, cargada con una suspensión de alúmina. Al principio, la muestra se

sostiene en una posición sobre la rueda, sin girar la muestra, hasta que se hayan

eliminado la mayoría de las rayas anteriores producidas en el desbaste. Luego

puede hacerse girar con lentitud en sentido contrario al de rotación de la rueda,

hasta que solo puedan verse las marcas de alúmina.

Desbaste Pulido

Ataque químico: Antes de realizar el ataque se debe limpiar y desengrasar con alcohol la cara de la muestra a atacar y luego se debe secar con aire caliente.

Los modos de ataque principalmente son dos: uno sumergiendo la probeta en el reactivo con la cara que se observará hacia arriba y el otro es mojando un algodón con el reactivo y frotar la cara de la probeta.

La muestra se debe manipular en todo momento con pinzas por dos razones

fundamentales: para no tener inconvenientes con el reactivo y para no tocar la muestra

con las manos ya que esto manchará la superficie de la misma.

NOTA: (Otro método de ataque muy utilizado en aleaciones no ferrosas y que actualmente se esta introduciendo en el campo de las ferrosas, especialmente en los aceros inoxidables es el ataque electrolítico)

Examinación por el microscopio:

La muestra se coloca en la placa de un microscopio metalúrgico, de modo que la superficie de la muestra sea perpendicular al ojo óptico. Se examina con un aumento de 500x, deben aparecer claramente el constituyente perlita, en una muestra de acero completamente recocido. Si la muestra no ha sido bien atacada por el ácido, el aspecto de la perlita será prácticamente invisible o muy débil. Si el ataque ha sido excesivo la perlita tendrá un aspecto muy negro.

ANÁLISIS METALOGRÁFICO CON RELACIÓN A LAS PROPIEDADES MECÁNICASEn esta etapa se realiza primero lo que es el análisis metalográfico, una vez hecho

esto en base a las características estructurales que se observaron ya sea metal puro o aleado se pueden ver las estadísticas de la composición química.

Una vez observado esto se implementan las propiedades mecánicas, ya sean la dureza, resistencia, tensión, esfuerzo, etc.

Ya una vez habiendo reclutado todos los resultados se puede deducir los usos que se le pueden dar al material.

P.E. :

Análisis: Acero 4140 - Reactivo de ataque: Nital 2% (400X)

Microestructura:Austenizado en 1550f (843c), aceite de quenehed’ a 150f (66c) y templado 2 horas en 1150f (621c), estructura agregada de carburo de martensita – ferrita – carbide.Composición química:0.38 - 0.43% C         0.75 – 1.00 % Mn           0.80 – 1.10 % Cr0.15 – 0.25 % Mo     0.15 – 0.35 % Si             0.04 % P máx.           0.05 % S máx.

Propiedades mecánicas:

Índice de dureza:   275 - 320 BrinellResistencia a la fluencia: 690 MPaEsfuerzo máximo: 900 - 1050 MPaElongación mínima 12%Reducción de área mínima 50%

Usos: Es un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto. Este acero puede ser nitrurado para darle mayor resistencia a la abrasión. Es susceptible al endurecimiento por tratamiento térmico.

Se usa principalmente para piñones pequeños, tijeras, tornillo de alta resistencia, espárragos, guías, seguidores de leva, ejes reductores, cinceles.

También para realizar otro tipo de pruebas debemos tener en cuenta lo siguiente, ya sea prueba de compresión, dureza, etc.

Resistencia a la comprensión: Esta resistencia es mayor, y para las fundiciones normales resulta cerca de tres veces la de la tracción, por eso, sus aplicaciones principales se da en piezas sometidas a esfuerzos de compresión, más bien que a los de tracción.

Dureza Rockwell: Es un penetrador que precarga, luego carga, y luego descarga; la relación entre la precarga más la carga y la descarga indica la dureza del material.

ESTRUCTURAS METALOGRÁFICAS

Técnica que estudia por medio de microscopia óptica o electrónica las características

microestructurales de un metal o aleación.

La microestructura de un metal o aleación esta compuesta por cristales, esa unión atómica entre cristales forma la estructura cristalina.

La mayoría de los metales cristalizan en estructuras cristalinas densas:

• Cúbica centrada en las caras (FCC)

• Hexagonal compacta (HCP)

• Cúbica centrada en el cuerpo (BCC)

• Cúbica centrada en las caras

• Hexagonal compacta

Cúbica centrada en el cuerpo

SU MECANISMO DE FORMACION:

Cuando tenemos un metal liquido, que se enfría lentamente, la solidificación comienza en distintos puntos del seno de la masa metálica y comienzan a generarse porciones de cristal que se llaman granos. Es un lugar con equilibrio estable.

Si pulimos una superficie metálica y la atacamos con un reactivo acido, los bordes de granos se atacaran mas rápidamente que el resto del material, y así es como se origina una estructura llamada metalográfica.

La técnica metalográfica consiste en poner en evidencia los distintos tipos de granos, llamados constituyentes metalográficos, su tamaño, forma, distribución, característica, etc. define la estructura del material.

CONCLUSIÓN

A manera de conclusión podemos decir que la elaboración de un análisis metalográfico tiene que cumplir con las normas estandarizadas para su completa comprobación, además de que tenemos que tener muy en cuenta que si requerimos saber los usos o conformación de algún material tenemos que realizar pruebas mecánicas para su total comprensión.

Igualmente en las estructuras metalográficas tenemos que estar muy consientes en los limites granulares así como en el tamaño y la orientación de los mismos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y ELECTRÓNICASG. L. Kehl. "Fundamentos de la práctica Metalografica", Aguliar, 1954.

N Lindenvald. "La Estructura de los Metales". Ed. Geminis. Buenos Aires, 1980.

http://www.buenastareas.com/ensayos/Analisis-De-Muestras-Metalograficas/3946236.html#

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http://escuelas.fi.uba.ar/egrim/pdf2012/Programa_Metalografia_materiales_arqueologicos2012b.pdf

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

http://www.buenastareas.com/ensayos/Corte-Metalografico/1295472.html

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http://www.buenastareas.com/ensayos/Metalografia-Dureza-Tension/1090421.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell

http://www.buenastareas.com/ensayos/An%C3%A1lisis-Metalogr%C3%A1fico/4740481.html

http://web.fi.uba.ar/~jmoya/Metalografia.pdf