METALOGRAFÍA CUANTITATIVA (ESTEREOLOGÍA)

Establece las relaciones cuantitativas obtenidas por las mediciones hechas sobre el plano bidimensional pulido de la probeta y las magnitudes de las características microestructurales del metal o aleación tridimensional

Es bien conocida la importancia de la microestructura en el control de las propiedades de los metales y aleaciones, por lo que es necesario especificar y expresar la microestructura en términos cuantitativos

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Métodos de Medición de la Fracción Volumétrica

PP = Fracción de puntos, punto – cuenta• número de elementos puntuales por el número total de puntos de prueba

PL = Número de puntos interceptados por unidad de longitud de la línea de prueba, mm-1

PA = Número de puntos en las características de la microestructura dividido por el área total de ensayo, mm2

NL = densidad lineal, nro. partículas/mm• Número de intercepciones de características microestructurales dividido por

la longitud total de línea de ensayo, mm-1

NA = Densidad de área• Número de intercepciones de las características estructurales dividido por el

área total de prueba, mm-2

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Método Punto -Cuenta

El número total de puntos P, que caen en la fase , dividido por el número total de puntos de prueba, PT, da la relación P/PT, o PP

Se usan rejillas de 3 x 3, 4 x 4, o 5 x 5 puntos

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Método de líneas de PruebaEs el número de puntos de intersección generados por unidad de longitud de la línea de prueba, que corresponde a PL

PL = NL para superficies llenas de granos P = 2NL para partículas aisladas, sin tener en cuenta su forma

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Problema(a) Determinar el número de puntos por unidad de área, PA,si las uniones de los granos (puntos triples) dentro del círculo de 0,5 mm2 de la figura son tomados como puntos.

(b) Determinar el número de objetos por unidad de área, NA

Solución:

6

22- granos/mm eón intersecci de (punto mm 1185,0

59

T

AA

PP

2-mm 610,5

5,30

T

AA

NN

Método de Chalkley

Permite obtener la relación superficie a volumen de partículas

Encapsular las partículas en un material adecuado y luego seccionarlas.

Trazar pequeñas líneas de prueba de longitud l, aleatoriamente sobre la microestructura

Contar dos tipos de puntos: puntos de intersección con los límites de la segunda fase, P, y los puntos finales que caen dentro de las áreas de la segunda fase, h.

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lh

P

V

S

4

Método de Saltykovmétodo combinado para obtener la relación S/Vde partículas

Realizar un conteo de puntos, PP, y PL con el usode una rejilla cuadrada

8

PP

P

V

S 2

PP

P

V

S 2

Para partículas aisladas:

Para partículas en una matriz:

Determinación del Tamaño de Grano

En todos los métodos para expresar el tamaño de grano es preciso proyectar la imagen de la estructura sobre la pantalla de un equipo metalográfico u obtener una fotomicrografía.

Los métodos más conocidos y utilizados son:Método ASTM para aleaciones ferrosas.Método de Graff - SnynderMétodo de HilliardMétodo comparativo ASTM para aleaciones no ferrosasMétodo Planimétrico de JefferiesMétodo de Heyn

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Método ASTM Para Aleaciones FerrosasObtener una imagen de la microestructura de granos equiaxiales a

100x.comparar con una serie de gráficas correspondientes a los

distintos tamaños de grano de la norma ASTM E 112. El número del gráfico más parecido al aspecto de la probeta

expresa el tamaño de grano. Cuando la muestra tiene granos de varios tamaños el resultado se

expresar con dos números de tamaños de grano, indicando el porcentaje correspondiente

Si en la observación a 100x se encuentra tamaño de grano mayores que el número 1 o menores que el número 8 , entonces, los granos mayores que los del número 1, se proyectan a 50x en lugar de 100x y si son comparables al número 2 se designan como de número 0, y si son comparables al gráfico número 1 como tamaño 00.

Cuando los granos a 100x aparecen más finos que los del gráfico número 8, se proyectan a 200x y se designan como número 9 y 10, si, en estas condiciones son comparables a los gráficos número 7 y 8 respectivamente.

10

Relación del número ASTM con el número promedio de granos por pulg2

El tamaño de grano comprendido entre el 1 y el 5 se considera como grano basto o grueso,

los comprendidos entre el 5 y el 8, como de grano fino.

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1

22

100x) (a pulg

granos de promedio N N

Método ASTM Para Aleaciones No Ferrosas

se realiza comparando la microestructura de las probetas desconocidas a 75x con una serie de patrones.

Los patrones ASTM para aleaciones no ferrosas están en la norma ASTM E 112 y consisten en una serie de 10 fotomicrografías de latón de cartuchería a 75x.

Cada fotomicrografía se le designa por el diámetro real medio (sin aumento) de los granos y corresponden desde 0,200 mm a 0,010 mm.

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Método de Graff-Snyder

Para determinar el tamaño de grano de aceros muy aleados y especialmente para aceros de herramientas de alta aleación, que tengan grano austenítico

Sensible a pequeñas diferencias en el tamaño de grano muy fino.

Procedimiento:1. Medir los granos cortados por una línea trazada sobre la

probeta de 0,005 pulgadas (0,127 mm).2. Hacer 10 determinaciones de este tipo, con líneas

situadas al azar sobre la probeta, y la media aritmética de los números de grano cortados por cada una, es el índice del tamaño de grano.

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Práctica: generalmente se emplea 1000x: 0.005

x 1000 = 5 pulg.

8 granos cortados o menos, tamaño de grano

basto o grueso;

de 9 a 11, grano ligeramente basto,

de 12 a 15, grano moderadamente fino.

por encima de 15, grano fino

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NM

Ld

Método de HilliardEs un método rápido y útil para determinar un equivalente al tamaño de grano ASTM de aceros con la cuenta PL

Seleccionar uno de los círculos y un aumento hasta obtener más de 6 intersecciones por aplicación del círculo

Para granos equiaxiales de tamaño uniforme, el círculo se aplica a la microestructura hasta obtener alrededor de 35 intersecciones

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3log64,600,10 LG

PM

LL T3

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MONOGRAFÍA PARA LA SOLUCIÓN GRÁFICA DEL MÉTODO HILLIARD

Método de JefferiesMétodo parecido al de Hilliard, usa un círculo de 5000 mm2 de área, orectángulos de las dimensiones:

70.7 x 70.7 mm65.0 x 77.0 mm60.0 x 83.3 mm55.0 x 91.0 mm50.0 x 100.0 mm

aplicable a materiales con granos equiaxiales, (metales y aleaciones recocidas)Realizar cuentas mínimo en tres campos hasta contar más de 50 granos

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Aumentos Natural 10 25 50 75 100 150 200 250 300 500 750 1000 1500 2000

f 0.0002 0.02 0.125 0.5 1.125 2.0 4.5 8.0 12.5 18.0 50 112.5 200 450.0 800.0

fn

nn

2mm

granos de N 212

50002mm

granos de N 2

212

Mnnn

Valor promedio del área de un grano, mm2: n

a1

Relación entre n del método de Jefferies y el número N de ASTM:

Nn 28

Método de Heyn

Método adecuada para granos no equiaxiales

También puede emplearse para granos equiaxiales

Contar el número de granos cortados por una o más líneas rectas de longitud suficiente hasta contar por lo menos 50 intersecciones.

Los granos tocados por el extremo de una línea se consideran granos medios

Con la Tabla ASTM se obtiene el número ASTM tamaño de grano con LM calculado

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mm/grano 1

1

nM

LLM

Longitud promedio" de las intersecciones:

Número de granos cortados por milímetro:

granos/mm 1

MLn

Tabla ASTM de patrones de tamaño de grano

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Número de

granos por

pulgada

cuadrada a 100

aumentos

Número de granos

por milímetro

cuadrado. Sin

aumento

Número de

tamaño de

grano

ASTM Medio limites

Diámetro calculado

de un grano esférico

equivalente en mm.

Sin aumento

Sección media

calculada de los

granos en mm2

Sin aumentos Medio Limites

longitud

media

método

Heyn

00 0.5640 0.2500 4 3-6 0.4440

0 0.3990 0.1250 8 6-12 0.3130

1 1 0.75-1.5 0.2870 0.0625 16 12-24 0.2220

2 2 1.5-3.0 0.2030 0.0312 32 24-48 0.1560

3 4 3-6 0.1440 0.0156 64 48-96 0.1110

4 8 6-12 0.1010 0.0078 128 96-192 0.0784

5 16 12-24 0.0718 0.0039 256 192-384 0.0543

6 32 24-48 0.0507 0.0019 512 384-768 0.0391

7 64 48-96 0.0359 0.0009 1024 768-1536 0.0271

8 128 96-192 0.0254 0.0004 2048 1536-3072 0.0198

9 0.0176 0.0002 4096 3072-6144 0.0135

10 0.0125 0.0001 8192 6144-12288 0.0099