Metalografia De Probetas

UNIVERSIDAD DE CARABOBO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERIA MECÀNICA

DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACIÓN

LABORATORIO DE MATERIALES

Práctica de No.: 06

Título de la Practica: Preparación Metalográfica de Probetas

Nombre y Apellidos: Carlos Castaño

Cédula de Identidad: 19.992.632

Grupo: 57

Profesor: Francesco Di Carlo

Preparador: Mayela Espinoza

Observaciones: _____________________

29-11-2013

1. INTRODUCCIÓN

Henry Clifton Sorby, padre de la metalografía, fue el primero en examinar bajo el microscopio una muestra metálica correctamente preparada en el año de 1863. La observación de metales por medio de microscopios es aproximadamente dos siglos más tardía que la de muestras biológicas, esto se debe a la dispendiosa preparación que requieren las mismas. [1]

La metalografía microscópica (o micrografía de metales) estudia los productos metalúrgicos, con el auxilio del microscopio, objetivando determinar sus constituyentes y su textura. Este estudio es hecho en superficies previamente pulidas y, en general, atacadas por un reactivo adecuado. Actualmente, la metalografía ya es considerada uno de los análisis más importantes para garantizar la calidad de los materiales en el proceso de fabricación, y también para la realización de estudios en la formación de nuevas aleaciones de materiales. Esta práctica se vuelve compleja pues los materiales presentan diferentes morfologías, dependiendo de los tratamientos térmicos aplicados y también de la composición química empleada. [2]

La metalografía estudia, mediante el microscopio, las características de la estructura de metal o aleación. El microscopio es, sin ningún género de dudas, el instrumento más valioso de que dispone el metalurgista, no solo desde el punto de vista científico de investigación en el laboratorio, sino también en la práctica industrial, donde puede prestar relevantes servicios. Las técnicas metalográficas se han desarrollado precisamente para identificar las fases presentes en los metales y en sus aleaciones, y para explicar el mecanismo de su formación. Estas fases que constituyen el agregado metálico son, generalmente, de tamaño microscópico y, para su observación y estudio, es preciso preparar debidamente la probeta. Una superficie metálica en la que se van a observar unas fases microscópicas ha de ser plana y estar pulida. Plana, porque la pequeña profundidad de foco de los sistemas ópticos de observación a grandes aumentos no permitiría enfocar la imagen simultáneamente en planos situados a distintos niveles; estar debidamente pulida para que solo pueda aparecer en ella detalles propios de su estructura, y no circunstancias ajenas a ella que puedan enmascararla. [3]

La elección de la muestra que se va a estudiar al microscopio es una operación delicada y muy importante. Si lo que se trata de estudiar es un fallo del material, la muestra debe tomarse de una zona lo más próxima posible al punto en que se ha producido el fallo, y compararla con otra obtenida en una sección normal. La muestra debe extraerse de forma que sea representativa e identificar de alguna forma la orientación de la fabricación del material, tratando en todo momento de evitar calentamientos fuertes de la probeta.

El método de preparación consiste en una serie de pasos a través de los cuales la superficie de la muestra se va desbastando o removiendo mecánicamente con el uso de abrasivos, la selección de los diferentes materiales de desbaste mecánico para realizar cada uno de los pasos de la preparación de la probeta va a depender de las propiedades del material, de su dureza. El diamante, por ejemplo, es el material abrasivo más utilizado, debido a que el abrasivo debe ser 2.5 a 3 veces más duro que el material a desbastar o a preparar.

Mediante el desbaste se consigue poner al descubierto la superficie del material, eliminando todo lo que pudiera obstaculizar su examen, a la vez que se obtiene una superficie plana con pequeña rugosidad. Consiste en frotar la superficie de la probeta, que se desea preparar, sobre una serie de papeles abrasivos, cada vez más finos. Una vez obtenido un rayado uniforme sobre un determinado papel, se debe girar la probeta 90° para facilitar el control visual del nuevo desbaste. Cada fase será completada cuando desaparezcan todas las rayas producidas por el paso por el papel abrasivo anterior. El desbaste manual se realiza en cajas de desbaste donde se colocan ordenados, de izquierda a derecha, de mayor a menor rugosidad, los papeles abrasivos. Los papeles abrasivos pueden ser de carburo de silicio (SiC) o de corindon. Existen en el comercio papeles de SiC n° 60, 120, 180, 220, 320, 500, 1000, 2400, y 4000. Este número se corresponde en modo inverso con el tamaño de partícula del abrasivo, es decir, mayor número menor tamaño de la partícula de abrasivo, y viceversa. El desbaste puede hacerse manualmente, o mediante aparatos que se denominan desbastadoras o lijadoras. Suele hacerse en húmedo, para evitar los calentamientos que pueden modificar la estructura de la probeta. [2]

El pulido de una probeta metalográfica tiene por objeto eliminar las rayas producidas en la operación de desbaste y obtener una superficie especular. Se pueden emplear diversos tipos de abrasivos: polvo de diamante (10, 1, 0,5 y 0,25 micras), alúmina (5, 1, 0,5, 0,1 y 0,05 micras), oxido de magnesio, etc. En cuanto a los paños de pulido, los hay de tela de billar, nylon, seda, algodon, etc.

Una superficie pulida revela ya una serie de hechos interesantes, como pueden ser grietas, inclusiones, fases (si su forma y color las hacen diferenciables), poros, etc. Pero, normalmente, la probeta hay que atacarla para "revelar" la microestructura (fases, límites de grano, impurezas, zonas deformadas, etc.).

El ataque puede realizarse mediante diferentes formas, a saber: óptico, químico, electroquímico y físico.

• Ataque óptico: campo claro, campo oscuro, luz polarizada, contraste de fase y contraste por interferencia (Nomarski).

• Ataque químico: para la gran mayoría de los materiales metálicos este el método mas empleado. Puede realizarse por frotamiento (empleando un algodón impregnado en el reactivo que se pasa sucesivamente por la superficie pulida) o mediante inmersión de la muestra en el reactivo. Inmediatamente después del ataque la probeta debe ser lavada con agua y secada con un chorro de alcohol y aire caliente.

• Ataque electrolítico: está basado en los procesos redox.

• Ataque físico: con esta denominación se recogen los realizados por bombardeo iónico (argón), ataque térmico y la deposición de capas de interferencia. [3]

El microscopio metalográfico se caracteriza porque la imagen observada se produce por la reflexión de los haces luminosos sobre la probeta metalográfica. Todas las operaciones descritas en la preparación metalográfica tienen por objeto revelar, en una superficie metálica plana, sus constituyentes estructurales para ser observadas al microscopio. El microscopio es un instrumento muy útil

Figura 1. Microscopio Metalográfico. para el metalurgista. Por eso es importante saber sacar un rendimiento óptimo de sus posibilidades. El operador debe conocer los principios ópticos de su funcionamiento, que encontrara descritos en cualquier texto de Física o, incluso, en las instrucciones del fabricante. Básicamente está constituido por un dispositivo de iluminación, un vidrio plano o prisma de reflexión, el ocular y el objetivo. El aumento de la imagen observada viene dado por el producto de los aumentos del objetivo por los del ocular. [3]

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

• Definir, establecer y aprender la técnica de preparación de probetas metalográficas para la determinación de la microestructura de piezas metálicas.

2.2 Objetivos Específicos

• Obtener en una muestra metálica pulida a espejo.

• Reconocer las diferentes tipos de características y defectos durante la preparación de las probetas y analizar el origen de cada uno de ellos.

• Aplicar el ataque y determinar su importancia en la calidad de la preparación de la probeta metalográfica para su posterior evaluación microscópica.

• examinar y determinar los componentes en una muestra de metal, haciendo uso de varios niveles de magnificación que pueden ir desde 20x hasta 1000x.

3. LISTA DE MATERIALES Y EQUIPOS

3.1 Materiales

• Muestras de metales: cabillas estriadas previamente cortadas.

• Soporte universal

• Etanol

• Alúmina gruesa y fina

• Lijas: 240, 320, 400 y 600

• Reactivos para la preparación: nital (ácido nítrico al 2%)

• Vidrio: Como superficie para el desbaste

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