Análisis De Los Materiales-Laboratorio De Ciencias De Los Materiales, Análisis Obtenidos Por Metalografía Y Micro-dureza

Análisis de los Materiales–Laboratorio de ciencias de los materiales, Análisis obtenidos por metalografía y micro-dureza

Ashley Lopez, Ortega [1], Juan Carlos, Pérez [2], Sanjuanelo, Mario [3].

[2]juancp@uninorte.edu.co,[3]masanjuanelo@uninorte.edu.co

Universidad del Norte

Resumen— En este artículo se presenta un análisis crítico de los resultados obtenidos de la metalografía, identificar las fases de los materiales y procedimientos necesarios para la preparación de la muestra del material a estudiar. En un ensayo de metalografía, son muchos los procedimientos para realizar una adecuada muestra, para así obtener una observación metalografía más acertada. En estos procedimientos hay una serie de paso que son importantes, la primera parte del ensayo es la extracción del material, la segundo parte trata de un embutido, que solo se utiliza cuando la pieza es muy difícil de maniobrar, en esta muestra aplicamos dos sustancias químicas que al combinarse se endurecen y adoptan la forma del recipiente, esto genera un gran soporte para maniobrar, la tercera etapa es la de desbaste (que consiste en poner en descubierto la superficie del material) los procedimientos para el desbaste son: la de lijado, pulido y el ataque químico, en las dos últimas etapas se puede hacer una observación intermedia para observar la calidad de la preparación. Todos estos procedimientos son rígidos por las normas ASTM E3-01 y E407-07. Luego de hacer todos estos procedimientos podremos obtener la fase o la clase de tratamiento térmico, las propiedades y determinar la utilidad del material a probar. Los materiales fueron sometidos a una prueba de micro dureza, cuyo ensayo tiene que hacerse en una maquina especial. Las propiedades de dureza varían si la muestra no es homogénea.

Índice de Términos—Tratamiento térmico, metalografía, micro-dureza, fase del material, procedimientos de la metalografía

E

INTRODUCCIÓN

n la actualidad todos los materiales estas sujetos a diversas pruebas algunas son destructivas pero hay otras que no representan algún daño al material, pero en los ensayos de metalografía cortamos una parte del material a probar, pulimos la superficie con ataque químico, etc. Todo estos procedimientos genera un gasto económico y un daño a la materia, [1] pero es tan importante esta prueba de metalografía porque extrae la información cualitativa y cuantitativa en relación con el tamaño de grano, el límite del grano, las diferentes fases, daño interno y algunos defectos. [2]Para llegar a esas conclusiones es necesario que la pieza este lo bastante pulida para reflejar la imagen del material en el microscopio. Los materiales de prueba son: acero alto carbono, acero a bajo carbono, acero templado, cobre, bronce y acero fundido.

Se realizo una prueba de dureza de los siguientes materiales: acero templado, acero inoxidable, acero fundición, acero estructural y Bronce, en estos materiales se le aplico dos pruebas cuyos valores varían, eso quiere decir que estos materiales no son homogéneos.

Procedimiento de metalografía

Para el estudio de la metalografía nos centraremos en los procedimientos para la extracción de la información de la muestra, teniendo en cuenta el texto guía, y las indicaciones expuestas por el docente podremos obtener información precisa de algunos aspectos, los cuales describiremos continuación:

Extracción de la muestra

Es un paso fundamental porque nos permite extraer una parte de la muestra que deseamos observar al microscopio, para ello hay que localizar una región que se desea cortar de la muestra, y sobre todo realizarlo lo bastante lejos posible. Esto implica que se debe realizar en una maquina con un sistema de refrigeración abundante, con esto se busca encontrar la fase del material, las características de este y tener un corte más preciso sin alteraciones. Si el material es muy frágil utilizar una maquina con bajas revoluciones con disco de diamante y con refrigeración. Maquina apropiada para la extracción de metalografía, véase a la figura 1.

Figura 1BuenhlerAbrasimet (tronzadora de corte con refrigerante).

Embutido

Este paso no es necesario, si el material se puede manejar. Sirve para aquellos materiales que son muy pequeños, frágiles y muy difíciles de maniobrar. Si necesitas que el material tenga una mayor área entonces es necesario combinar dos componentes químicos que son: resina y endurecedor estos dos materiales son polímeros (véase Figura 2). Estos materiales en principio son líquidos, al combinar dos gotas de resina y una de endurecedor, adopta la forma del recipiente y se solidifica. En este proceso es importante tener la máscara de gas y unos guantes látex, porque al combinar estas sustancias liberan un gas toxico (véase figura 3 resultado final de embutido).

Figura 2 Endurecedor y resina.

Figura 3 Resultado final de embutido a) compuesto químico y b) material de prueba.

Desbaste

[2]Para tener un mejor acabado y eliminar imperfecciones en la superficie, primero lijamos la pieza, para ello debemos marca la muestra con un marcador y trazar unas líneas de los ejes del plano cartesiano la cual son perpendiculares (x, y) y de esta manera nos guiaremos (véase figura 4 trazado).

Figura 3 Trazado.

[2]Para llegar a un mejor acabado a la pieza, la lija tiene que estar en constante cambio. Comenzamos con 240 después a 320 hasta llegar a 600 (véase a figura 4 lijado), solo se lijara en un solo sentido y se rotara a 90º cada vez que se cambie de lija.

Figura 4 Lijado.

Este proceso se tiene que hacer con agua, porque sirve como lubricante, quita los residuos de la lija y los del material. Si en el proceso de lijado no se suministra agua, alterara la fase del material por el recalentamiento que hay por el constante rose con la superficie. Luego de este proceso se lava el material con agua y dejamos que se seque. Después de lijado viene el pulido. En esta etapa el material va a tener un acabado más fino, utilizamos una pulidora mecánica (véase figura 5 pulidora mecánica), esta máquina gira a una revolución por minuto.

Figura 5 Pulidora mecánica.

En este proceso se le agrega un cerámico a la maquina llamado alúmina ( 〖Al〗_2 O_3), la alúmina se utiliza en diferentes proporciones en la primera fase se vierte agua con un macro de alúmina, se espera cinco minutos de pulido en la máquina y se lava. Luego en la segunda fase se vierte agua con tres macro de alúmina (más fino que el anterior) y se espera cinco minutos de pulido. En la maquina hay que aplicar una presión uniforme a la muestra o la probeta para evitar imperfecciones (véase figura 6 procedimiento de pulido). Es importante tener las herramientas adecuadas para utilizar estas sustancias como son los guantes látex y la máscara para polvo, ya que la alúmina es toxica y genera el mal de Parkinson. Luego de terminado la etapa de pulido se recomienda agregarle un poco de alcohol para favorecer la evaporación del agua. Por último se hace un soplado en la muestra utilizando aire comprimido, puesto que consigue eliminar cualquier rastro de refrigerante o partes de la muestra.

Figura 6 Procedimiento de pulido.

Si terminado la etapa, la muestra tiene cierto brillo o puedes reflejar la imagen como un espejo y puede reflejar muy bien en el telescopio entonces no es necesario hacerle un ataque químico. Pero hay materiales que no basta con el procedimiento de pulido entonces la pieza o muestra está acto para el siguiente paso que es ataque químico.

En el ataque químico estamos quitando una capa al material para observar la superficie. Esta etapa está regida por la norma E407-07, esta indica la sustancia adecuada para cada material y el tiempo necesario (véase la tabla 1 ataque químico, según el material). Luego de tener la sustancia indicada según el tipo de material, lo vas adherir a un algodón y lo vas frotar en la superficie de la muestra y luego le aplicas un poco de agua para parar la reacción de las sustancia con la superficie, de lo contrario será imposible observar en el telescopio, porque se muestra un negro en la superficie (véase a la figura 7 procedimientos de ataque químico), tendrás que tener un gran cuidado porque la mayoría de las sustancias son ácidos y pueden ser nocivos por contacto, la mayoría de estas sustancias liberan un gas que es dañino, por ellos es importante tener herramientas de seguridad como lo son los guantes lástex y la máscara de gas.

Tabla 1 Ataque químico, según el material por la norma E407-07

Material Sustancia 1 Sustancia 2 Sustancia 3 Sustancia4

Cu FeCl_350 g HCl 10 ml Glicerina 50 ml Agua 30 ml

Acero HNO_3 1-5 ml Etanol (95%) 100 ml Opcional

Metanol (95%) 100 ml

Acero inoxidable HNO_3 10 ml HCl 20-50 ml Glicerina 30 ml

Figura 7 Procedimiento de ataque químico.

Terminado la etapa de ataque químico podremos observar cuales son las características de la muestra y hacer un análisis de la fase y cuál fue su tratamiento térmico.

Observación

[4]La estructura de los metales o los de cualquier material no son fácilmente visibles a simple vista, pero las estructuras de grano de los metales pueden verse con

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