Ensayos mecánicos

Tratamientos térmicos

Diagramas de equilibrio físico-químicos

Observaciones macro y microscópicas

Entre las características estructurales están:

El tamaño de grano

Los metales son materiales de estructura policristalina, este tipo de materiales están compuestos por una serie de pequeños cristales los cuales se conocen convencionalmente como granos.

Cada tipo de grano desde su concepción obtiene diferentes características físicas, por ejemplo, la orientación del mismo y la rugosidad en la superficie.

Forma y distribución de las fases que comprenden la aleación y las inclusiones no metálicas

La presencia de segregaciones y otras irregularidades

Conformación de los constituyentes capaces de ejercer gran influencia sobre la dureza, resistencia a la tracción resiliencia, fatiga, etc., los cuales pueden ser modificados por los tratamientos térmicos o conformación mecánica.

Antes de observar un metal al microscopio, es necesario acondicionar la muestra de manera que quede plana y pulida. Plana, porque los sistemas ópticos del microscopio tienen muy poca profundidad de campo y pulida porque así observaremos la estructura del metal y no las marcas originadas durante el corte u otros procesos previos.

Las fases de preparación de la probeta metalográfica son las siguientes:

1. Corte de la muestra.2. Montaje (opcional)3. Desbaste4. Pulido5. Ataque químico o electrolítico.

Corte de la muestra

El corte es un proceso en el que se produce calor, por fricción, y se raya el metal. 

Si el corte es muy agresivo, no veremos el metal que queremos estudiar sino la estructura resultante de la transformación sufrida por el mismo. Para reducir estos efectos al mínimo, hay que tener en cuenta las siguientes variables: lubricación, corte a bajas revoluciones y poca presión de la probeta sobre el disco de corte.

Las cortadoras metalográficas están provistas de sistemas de refrigeración, regulación de la velocidad de giro del disco y de la presión de corte.

MontajeCon 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 se que componen estas puede ser Lucita (resina termoplástica) o Bakelita (resina termoendurecibles), esto se realiza con un montaje en caliente.

La muestra se coloca en una prensa generalmente hidráulica, se añade luego un polímero p baquelita.

Luego se somete a una presión y temperatura determinada según el caso y posteriormente se enfría.

Montaje en frío: reacción química.

La muestra se coloca en un molde, y luego se añaden las partes necesarias de las resinas, mezclándolas previamente y luego se vierten sobre la muestra cubriendo a esta y todo el volumen entre la muestra y el molde.

Hay tres tipos de resinas en frío: Epoxi (menor contracción, excelente adherencia tiempo largo de solidificación), Acrílicas (menor tiempo y buena adherencia) y con termoplásticos de Poliéster (plásticas)

Desbaste

El desbaste puede dividirse en desbaste grueso y desbaste fino:

Desbaste grueso: La superficie de la probeta elegida para la observación debe aplanarse primero mediante un desbaste grueso. Dicho desbaste se realiza con desbastadores de cintas de esmeril de acuerdo con las disponibilidades y dureza del material, evitando presiones excesivas que calienten o distorsionen la superficie a observar. Tratándose de material con tratamientos térmicos superficiales (cementados nitrurados, cianurados) o piezas rotas en servicio, deben de mantener intactos los bordes. Finalizado el desbaste grueso, debe lavarse la probeta con agua y jabón, lo mismo que las manos del operador, para eliminar partículas gruesas de abrasivo que contaminarían los papeles de esmeril con que seguir en el desbaste.

Desbaste fino: Luego la probeta se someter· a un desbaste fino mediante el empleo de papeles de esmeril de muy buena calidad. Los papeles de esmeril usados en metalografía se clasifican de acuerdo al tamaño de sus partículas, entre otras formas con los números 120-140-160-180-220-240-280-320-400-500-1000, etc. Ordenado en el sentido de finuras crecientes.

Pulido

Se hace con el objetivo de eliminar todas las rayas finas producidas durante le desbaste, tendiendo a obtener una superficie especular. El pulido puede hacer por medios mecánicos, electrolíticos o químicos.

a) Pulido mecánico 

El pulido mecánico se efectúa sobre paños, sujetos en forma adecuada sobre los discos de pulidoras mecánicas, utilizando abrasivos en suspensión líquida. Los paños utilizados son: paños de billar, pana, terciopelo de algodón, seda o paños preparados especialmente que se encuentran en el comercio con diferentes nombres. Los abrasivos usados más frecuentemente son Óxido de magnesio, alúmina (Óxido de aluminio), Óxido de cromo, Óxido de hierro, etc., en forma de polvos muy finos (500 a 600 mallas), suspendidos en líquidos (general- mente agua destilada) que dependen del material a pulir

b) Pulido electrolítico

Se basa fundamentalmente en igualar la superficie de los metales por efecto de una corrosión electrolítica selectiva de las partes salientes de la probeta. Durante este proceso,

la probeta de metal actúa como ánodo en una celda o cubeta electrolítica. El material se extrae por acción electrolítica en forma tal que se eliminan las irregularidades de superficie y el acabado resulta liso y brillante. Los requerimientos generales en un baño electrolítico para pulimento:

Debe de ser conductivo.

La reacción con el ánodo debe dar como resultado un compuesto soluble, puesto que los iones metálicos deben de poder pasar del ánodo al cátodo.

No debe de cambiar la superficie químicamente activa del ·nodo a un estado menos reactivo.

El ataque corrosivo no debe ser excesivo, de lo contrario, puede producirse ataque químico en conjunto con el pulimento electrolítico.

Ataque

En este punto la probeta es plana y está pulida, es un espejo.

A continuación se procede al ataque de la muestra para poner en evidencia la estructura del metal o la aleación. Existen diversos métodos de ataque, el más utilizado es el ataque químico.

El ataque químico pondrá de manifiesto la estructura del metal ya que atacará los bordes de los granos y afectará de manera diferente a las distintas fases presentes en el metal.

Para cada metal y aleación se utiliza un reactivo de ataque diferente. En el caso del acero el más utilizado es el NITAL, que se prepara disolviendo ácido nítrico en etanol. Cuando el acero es inoxidable se suele realizar un ataque electroquímico.

En la fotografía aparece la probeta antes de ser tratada con Nital-5 (nítrico en etanol al 5%) . Después del ataque perderá su brillo. 

Tiempo de ataque desde poco segundos hasta 1 minuto, para todos los aceros al carbono y de baja aleación. Oscurece la perlita y manifiesta los bordes de la ferrita (ferrita y cementita blancos y perlita más oscura, láminas claras y oscuras).

Microscopio metalográfico

Observación microscópica

Sin la ayuda de un microscopio adecuado, la muestra metalográfica más cuida dosamente preparada posee escaso valor. Un microscopio apropiado y sus correspondientes accesorios puede utilizarse para observar la microestructura, medir la profundidad de las superficies endurecidas y componer registros fotográficos de los tratamientos térmicos. El microscopio destina- do a estos laboratorios debe poseer

Aumentos de 50x a 1000x para revelar tantos casos groseros como sutiles de microestructuras de transformación.

Lentes objetivas con calidad suficiente para resolver capas superficiales delga- das para efectuar una medición precisa.

Fuente de iluminación intensa para revelar microestructuras de transformación de coloración oscura tratadas con ácido.

Funciones mecánicas adecuadas que permitan un ajuste estable de los campos visuales. Ocular graduado capaz de medir las distintas capas que se desea evaluar.

Cámara para registrar microestructuras.