DEFINICIN DE METALOGRAFALa metalografa o Microscopa, estudia las caractersticas estructurales de un metal o de un aleacin microscpicamente.Es posible determinar el tamao del grano, as como el tamao, forma y distribucin de fases e inclusiones que tengan efecto sobre las propiedades del metal o aleacin.La Microestructura puede revelar el tratamiento mecnico y trmico del metal.Etapas para un Anlisis Metalogrfico1) Muestreo:-Si lo que se va a investigar es una falla, se debe de escoger la muestra lo ms cercana posible al rea de la falla y compararla con una tomada de una seccin normal o sana.-Si el material es suave como metales o aleaciones no ferrosas y aceros no tratados trmicamente, se debe de realizar el corte con una segueta.-Si el material es duro, se debe de utilizar una lima o esmeril. Lo importante es que la muestra debe de mantenerse fra durante el corte, por lo que debe de tenerse mucha paciencia.2) Corte:El tamao de la muestra siempre que se pueda debe ser tal que su manejo no encierre dificultad en la operacin.-Corte por SierraProduce severas condiciones de trabajo en fro y no es ventajoso. El corte mediante este mtodo ocasiona superficies irregulares con valles excesivamente altos, dando como efecto ms tiempo de aplicacin de las tcnicas de preparacin de las muestras. Generalmente este tipo de corte es utilizado para extraer probetas de piezas muy grandes, para poder luego proceder con el corte abrasivo y adecuar la probeta a los requerimientos necesarios.-Corte por Disco Abrasivo (Esmeril).--Este tipo de corte es el ms utilizado, ya que la superficie resultante es suave y el corte se realiza rpidamente. -Los discos para los cortes abrasivos estn formados por granos abrasivos (tales como xido de aluminio o carburo de silicio), aglutinados con goma u otros materiales. -Los discos con aglutinantes de goma son los ms usados para corte hmedo; los de resina son para corte en seco.3) Montaje de Muestras:-Con frecuencia, la muestra a preparar, por sus dimensiones o por su forma, no permite ser pulida directamente, sino que es preciso montarla o embutirla en una pastilla.-El material del que se componen estas puede ser Lucita (resina termoplstica) o Bakelita (resina termoendurecible).Por ejemplo tenemos la siguiente imagen:

4) Desbaste:-Despus de montada la probeta, se inicia el proceso de desbaste sobre una serie de hojas de esmeril o lija con abrasivos ms finos, sucesivamente.-El proceso de desbaste se divide en 3 fases: Desbaste grosero, Desbaste intermedio y Desbaste final. -Cada etapa de preparacin de probetas metalograficas debe realizarse muy cuidadosamente para obtener al final una superficie exenta de rayas.5) Pulido:-Pulido fino: Se realiza para obtener una superficie plana libre de ralladuras mediante una rueda giratoria hmeda cubierta con un pao cargado con partculas abrasivas seleccionadas en su tamao. -En ste sentido, existen muchos abrasivos tales como el oxido de aluminio para pulir metales ferrosos, los de cobre u oxido de cerio para pulir aluminio, magnesio y sus aleaciones.Otros abrasivos son la pasta de diamante, oxido de cromo y oxido de magnesio. La seleccin del pao para pulir depende del material que se va a pulir y el propsito del estudio Metalogrfico.-Pulido electroltico : Alternativa para mejorar al pulido total pudiendo reemplazar al fino pero muy difcilmente al pulido intermedio. -Se realiza colocando la muestra sobre un orificio de un tanque que contiene una solucin electroltica previamente seleccionada, haciendo las veces de nodo. Como ctodo se emplea un material inerte como platino, aleacin de nquel, cromo, etc. -Dentro del tanque hay unas aspas que contienen en constante agitacin al lquido para que circule permanentemente por la superficie atacndola y pulindola a la vez.-Debe controlarse el tiempo, el amperaje, el voltaje y la velocidad de rotacin del electrolito para obtener un pulido satisfactorio. Muchas veces despus de terminado este pulido la muestra queda con el ataque qumico deseado para la observacin en el microscopio.Las siguientes imgenes son algunos ejemplos de la resolucin de las superficies de probetas a observacin:

6) Ataque:Permite observar la estructura del metal o aleacin. Existen diversos mtodos de ataque pero el ms utilizado es el de ataque qumico. -El ataque qumico puede hacerse sumergiendo la muestra con cara pulida hacia arriba en un reactivo adecuado, o pasar sobre la cara pulida un algodn embebido en dicho reactivo. Luego se lava la probeta con agua, se enjuaga con alcohol o ter y se seca en corriente de aire. -El fundamento se basa en que el constituyente metalogrfico de mayor velocidad de reaccin se ataca ms rpido y se ver mas oscuro al microscopio y el ms resistente permanecer ms brillante, reflejar ms luz y se ver ms brillante en el microscopio.SOLUCIONES IDENTIFICADORAS DE METALESLas siguientes tablas representan las soluciones y sus aplicaciones correspondientes:

CONSTITUYENTES METALOGRFICOSEn los aceros, el carbono se encuentra en general, o combinado en forma de cementita o disuelto, rara vez en forma de grafito. Este es el motivo por el cual solo se emplea el diagrama de equilibrio metaestable Fe - Fe3C para el estudio de los aceros. Los constituyentes estructurales de equilibrio de los aceros son:1) Austenita2) FerritaAceros NO aleados

3) Perlita4) Cementita5) Bainita6) SorbitaAceros NO aleados Templados

7) Martensita 8) TroostitaEntonces para realizar el anlisis de dureza podemos aplicar como en este caso una prueba de dureza Rockwell B HRB, la cual se basa en el siguiente fundamento terico:DEFINICIN DE DUREZAse entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformacin elstica, plstica y destruccin, en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo, ms duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador penetrador), de determinada forma y dimensiones. El mtodo de Rockwell aunque es un mtodo de indentacin no pretende de manera directa medir la dureza a travs de la determinacin directa de la magnitud de los esfuerzos de contacto, sino que la define como un nmero arbitrario, inversamente proporcional a la penetracin del indentador. El estndar ASTM E 18-03 define la dureza Rockwell como un mtodo de ensayo por indentacin por el cual, con el uso de una mquina calibrada, se fuerza un indentador cnicoesferoidal de diamante (penetrador de diamante), o una bola de acero endurecido (acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones especficas contra la superficie del material a ser ensayado, en dos operaciones, y se mide la profundidad permanente de la impresin bajo condiciones especficas de carga. El estndar ASTM E18-03 define el nmero de dureza Rockwell como un nmero derivado del incremento neto en la profundidad del indentador cuando la fuerza en el indentador es incrementada desde una fuerza previa (preliminar especfica) hasta una fuerza total (especfica) y luego retornada al valor de fuerza previa. El esquema de determinacin de la dureza segn Rockwell se expone en la siguiente figura:

Esquema de medicin de la dureza RockwellAl comienzo el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra bajo la accin de la carga previa P0, la cual se mantiene hasta el final del ensayo. Esto garantiza una mayor exactitud del ensayo ya que excluye la influencia de las vibraciones y de las irregularidades de la delgada capa superficial. Despus se expone la probeta a la accin de la carga total Pf = P0 + P1, y la profundidad de penetracin aumenta. Luego de retirada la carga principal P1, en el sistema probeta-indentador ocurre una recuperacin elstica, ya que sobre el acta slo la carga previa P0, siendo posible la medicin de la profundidad de penetracin h, la cual determina el nmero de dureza Rockwell (HR). Para determinar la dureza Rockwell se utilizan dos tipos de indentadores: El cnico-esferoidal de diamante y el de bola (acero o carbono de tungsteno) de varios dimetros.Entre el nmero de Rockwell y la profundidad de la impronta h existe la siguiente dependencia: Para el cono de diamante HR= 100 (h/0,002) Para las bolas de acero HR= 130 (h/0,002) De estas frmulas se deduce que cada unidad de dureza Rockwell corresponde a una penetracin de 0,002 mm y que el valor de dichas unidades debe ser restado de cierto tope para que haya coherencia: a menor profundidad de penetracin mayor ser el nmero de Rockwell y viceversa. En la prctica no hay necesidad de usar estas frmulas, ya que los indicadores de las mquinas de Rockwell de manera automtica realizan estas operaciones mostrando directamente el nmero de dureza en sus diales. Esta caracterstica granje para este mtodo una gran popularidad. El estndar define las caractersticas geomtricas de los indentadores. Para el penetrador cnico esferoidal se muestran en la figura:

Las bolas son similares a las del mtodo Brinell y tienen los siguientes dimetros: 1/16; 1/8; 1/4; 1/2.A partir de las combinaciones posibles de distintos indentadores y cargas, el estndar ASTM E18 define 15 escalas diferentes de durezas Rockwell. Se muestra la tabla que las define, tomada directamente de dicho estndar. En esta tabla se muestra tambin la aplicabilidad de cada tipo de prueba.

Tabla. Escalas de Dureza RockwellEn la prctica las escalas ms difundidas son la B y C. El nmero de dureza Rockwell se denota como HR seguido de la letra mayscula de la escala as: 64 HRC Esta notacin indica una dureza Rockwell de 64 unidades en la escala C (diamante, carga total 150 kgf) Cuando se utiliza una bola como indentador, la designacin de la escala es seguida por la letra S si es de acero o W si es de carburo de tungsteno. Tiempo de aplicacin de la cargaSobre el tiempo de aplicacin de la carga principal existen discrepancias. El estndar ASTM E 18-79 especifica un tiempo de aplicacin de la carga principal de no ms de 2 s, luego del detenimiento de la palanca de aplicacin, adems advierte lo siguiente: en el caso de ensayarse materiales que presenten pequeo flujo plstico o no lo presenten luego de la aplicacin total de la carga, la palanca debe ser retornada inmediatamente para retirar la carga principal; en el caso de flujo plstico considerable, lo que se manifiesta en el movimiento del puntero del indicador luego del detenimiento de la palanca de aplicacin de la carga, sta debe ser retornada luego de 2 s de aplicada la fuerza (detenimiento de la palanca). El estndar DIN 50 103, por el cual se rige el manual de operacin de la mquina de nuestro laboratorio, aconseja retirar la carga 10 s despus del detenimiento de la palanca, si el material ensayado es muy blando debe esperarse an ms. El estndar GOST 9013-59 pide mantener la carga entre 4 y 8 s, luego de establecerse el valor nominal de la misma. En nuestro laboratorio nos atendremos al estndar ASTM, de todos modos, cuando se apliquen las cargas por un tiempo mayor a los 2 s, este hecho ser consignado en el informe.PROCEDIMIENTOPara obtener la dureza Rockwell de la superficie de un material se presiona contra la probeta un indentador (cnico-esferoidal o esfrico, segn el caso) con una carga previa, luego se aplica la carga principal para sostener la carga total durante algn tiempo. Luego de retirada la carga principal y mantenido la previa, se observa en la escala correspondiente al tipo de indentador, el valor de la dureza Rockwell, calculado automticamente por la mquina. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones ms.MAQUINARIA, MATERIALES E INSTRUMENTOS DE MEDIDA. Mquina. Para los ensayos Rockwell se usa el DURMETRO PCE 1000, del cual se muestra su aspecto general en la siguiente figura. Este aparato sirve para la medicin tanto de dureza Rockwell como Brinell y Vickers. Aplica cargas hasta de 250 kgf. Posee incorporado un sistema de medicin de la profundidad de penetracin, el cual muestra la dureza Rockwell obtenida durante el ensayo.Probetas. Se ensayarn tres probetas de acero AISI O1, con distintos tratamientos trmicos. Estas mismas probetas se usaron para la medicin de la dureza Vickers y sern destruidas durante el ensayo de Impacto.1) Probeta de acero AISI O1 en estado de suministro. 2) Probeta de acero AISI O1 templada en aceite. 3) Probeta de acero AISI O1 templada en agua.Las probetas deben ser limpiadas para retirar el xido, suciedad y escamas de una de sus caras donde se realizarn las mediciones, se debe tener especial cuidado en no calentar la superficie durante el procedimiento de limpieza. La probeta debe ser montada de tal forma que la superficie est en la normal del eje del indentador.Indentadores. El indentador de diamante debe ser un cono con punta esfrica altamente pulido. El ngulo debe ser de 120 30. La punta debe ser una esfera de dimetro nominal 0,200 mm. Las bolas tienen dimetros y tolerancias como se muestra en la siguiente tabla.

REALIZACIN DEL ENSAYO Como el ensayo se realiza bajo la estricta supervisin y direccin del profesor y monitor, slo se darn aqu algunas recomendaciones adicionales. 1. Se selecciona el tipo de ensayo segn la tabla de escalas de dureza Rockwell. Las condiciones especficas para las durezas HRC y HRB se muestran en la siguiente tabla.HRC

Acero Noble19,6..62,4

Herramientas de Acero20,5.67,1

Acero/ Hierro Fundido20,0.......67,9

Fundido de Acero Gris

2. Las mediciones se realizarn as para cada probeta: Probeta de acero AISI O1 en estado de suministro HRB Probeta de acero AISI O1 templada en aceite HRC Probeta de acero AISI O1 templada en agua. HRC Se debe tener especial cuidado en que la mediciones de dureza muestren resultados dentro de los lmites permitidos, de no ser as se debe echar mano de otra escala u otro mtodo de medicin de dureza.3. Cada vez que se realice cambio de indentador la primera impronta obtenida no ser tenida en cuenta, esto para permitir el asentamiento del sistema indentador, montura y porta indentador. 4. Se realizarn entre 5 y 10 indentaciones por probeta, teniendo en cuenta que la separacin del borde de la probeta y de una huella al borde de la otra debe ser mayor a 2,5 veces el dimetro de la huella.TRATAMIENTO E INTERPRETACIN DE LOS DATOS Los datos obtenidos para cada impronta se anotan. Para obtener un dato consolidado se promedian las durezas obtenidas en todas las indentaciones de cada probeta. Este nmero se redondea hasta unidades enteras.P114,915,214,8

P214,314,413,5

P314,614,114,4

P414,914,315,6

P513,913,313,8

P615,014,714,7

P714,214,614,0

P814,114,614,5

P914,714,814,9

P1014,314,114,3

P1115,116,015,8

P1214,514,514,7

P1315,014,215,0

P1413,513,513,4

P129,329,028,9

P225,025,925,0

P323,124,724,7

P427,127,526,5

P517,618,017,2

P618,216,817,2

P717,218,416,8

P834,033,232,6

P920,121,820,2

P1018,618,918,3

P1126,126,925,9

CONCLUSIONESDado el tratamiento de datos podemos concluir que las primeras muestras estn en el rango de los aceros nobles, pues pasan por el rango de 19,6 62,4. Los distintos valores se pueden deber a un mal uso del instrumento de medicin.Para las ultimas muestras tenemos segn la tabla que pertenecen en Herramientas de acero entre rango de 20,5 67,1. Estos valores estn dentro del rango lo que implica que ac si se realiz un buen uso de los instrumentos como buenas lecturas de los datos.ANEXOSLas siguientes imgenes corresponden a las observaciones microscpicas que se realizaron a las probetas: