Metalografía

Metalografía es la rama de la ciencia relativa al estudio de la constitución y estructura de los metales y aleaciones. A través de los estudios metalográficos se establece la relación que existe entre la composición, estructura y propiedades.

Habitualmente se asocia Metalografía con el estudio de la microestructura. Sin embargo, el término tiene un sentido más amplio e involucra también a la macroestructura y a la estructura atómica.

Microestructura

Es la estructura de metales y aleaciones tal como se observa revelada por el microscopio metalográfico, después de una adecuada preparación. En general, unaumento mayor a 25X.

También se suele denominar estructura metalográfica.

Sus principales constituyentes son las fases o grupos de fases distribuidos con una cierta configuración.

La microestructura se puede relacionar con:

Composición

Propiedades mecánicas

Propiedades físicas

Procesos de fabricación

Tratamientos térmicos

Deformación plástica y recristalización

Recubrimientos superficiales

Mecanismos de daño

Metalografía orientada al estudio de la microestructura

Aplicación de un conjunto de metodologíascomprendidas por técnicas de ensayo, analíticas yespeciales, con el objetivo de revelar, analizar ydocumentar la microestructura de metales y

aleaciones.

Bibliografía: Metallography, Principles and Practice, G.F.VanderVoort, McGraw-Hill, Series in Materials Sciencie andEngineering, 1984.

Metalografía

Clasificación de acuerdo a la forma de obtención y procesamiento de la muestra para el análisis de la microestructura:

• Metalografía destructiva

• Metalografía no destructiva o de campo

Metalografía no destructiva

Se realiza sin afectar la prestación delcomponente desde el punto de vistaestructural.

Como tal el análisis está limitado a una zona oporción del componente y a partir de éstese extrae información sobre el resto.

Selección de las muestras

La selección de la zona a analizar es de sumaimportancia debido a que ésta debe serrepresentativa del material a analizar.Generalmente, el propósito del análisismetalográfico determinará la localización delespécimen a ser estudiado.

Con relación al propósito del estudio se puederealizar la siguiente clasificación:

Estudios generales o trabajos de rutina

Análisis de fallas

Estudios de investigación

MICROSCOPIO METALOGRAFICO

COMPONENTES PRINCIPALES

• Objetivos

• Oculares

• Iluminador

• Diafragma de apertura

• Diafragma de campo

• Medio espejo

• Filtros

• Platina

• Pantalla de proyección

ILUMINACION VERTICAL

• Llamada técnica de

campo claro.

• La luz incide en forma

normal a la superficie.

Campo claro

Contraste

diferencial

interferencial

Campo oscuro

Acero al carbonoReactivo corrosivo

PerlitaReactivo corrosivo

500X 1000X

Acero al carbonoEfecto de 2 reactivos corrosivos

Picral Nital

Ferrita en acero de bajo carbono

Reactivo corrosivo Reactivo color

Latón alfa

Reactivo corrosivo Reactivo color

Estudio comparativo de reactivos

Nital / Picral

Reactivo color SCd

Picrato de sodio

Reactivo color SPb

Metalografía no destructiva

• Metalografía de campo

• Metalografía mediante réplicas

METALOGRAFÍA DE CAMPO

• Desbaste

• Esmerilado

• Pulido mecánico o electrolítico

• Revelado de la microestructura

• Observación con microscopio portátil

Metalografía de réplicas

• Desbaste.

• Esmerilado.

• Pulido mecánico o electrolítico.

• Revelado de la microestructura.

• Observación en campo

• Obtención y acondicionamiento de una réplica de la microestructura.

• Procesado de la réplica en el laboratorio

Equipo para desbaste grueso. Se emplean piedras abrasivas o lijas rotativas de grano equivalente en el rango de 80 a 180. Tiene como objetivo eliminar películas de óxido y material afectado según sea el objetivo del trabajo.

Equipo para para esmerilado y pulido mecánico. Se puede utilizar un taladro de velocidad variable con un elemento flexible en el mandril donde se adhieren las lijas o paños.

Elementos flexibles para montaje de lijas y paños utilizados para esmerilado y pulido mecánico. Están constituidos por un vástago y un cuerpo de goma.

Equipo portátil para desbaste, esmerilado y pulido

Equipo portátil para pulido electrolítico

Pulido con tampón

Revelado de la microestructura

Para el revelado de la microestructura se aplican procedimientos similares a los analizados para el trabajo en laboratorio.

La principal limitación esta relacionada con la aplicación de la técnica de réplicas.

Para obtener una réplica de buen contraste es necesario aplicar un reactivo que genere un relieve que pueda ser copiado.

Los reactivos que producen coloreado pueden ser aplicados pero la microestructura debe ser observada en campo.

Observación en campo

Microscopio portátil

Elementos para réplicas

Uno de los kit que se ofrecen comercialmente para réplicas consiste en: réplica de 2 x 1 cm, solvente para ablandar la película que copia y porta objetos de vidrio para su montaje.

Componentes de las réplicas

Soporte de papel

Pegamento

Película reflectiva

Soporte de acetato

Película de copiado

2 cm

1 cm

Forma y dimensiones de la réplica

Obtención de la réplica

Acondicionamiento de la réplica

Metalizado para aumentar el contraste

Esquema del equipo de metalización al vacío

A: filamento

B: material de la película

C: Película depositada

D: Espécimen

E: Soporte

F: Bomba de vacío

Acondicionamiento de la réplica

Efecto del metalizado

Réplica metalizada Réplica sin metalizar

Comparación réplica – originalAcero cromo molibdeno envejecido

Réplica Original

MICROESTRUCTURA

Procesos de fabricación

Propiedades mecánicas

Propiedades físicas

Tratamientos térmicos

Deformación plástica y recristalización

Recubrimientos superficiales

Mecanismos de daño

Estructura dendríticaLatón 60-35, (claro) (oscuro)

Exterior Núcleo

Latón 70 - 30Recocido

Variación de los componentes en la dendrita

Aleación Cu – SnFormación del peritéctico + liq.

(blanco), (gris), Fase rica en Sn (negro)

Aleación Sn – NiPeritéctico: NiSb + Liq. NiSb2

Eutéctico: Liq. NiSb2 + Sb

NiSb (gris), NiSb2 (negro), Eut. (NiSb2 + Sb)

Acero al carbono Laminado en caliente

Acero al carbono 0.21 %

Fundido, normalizado y recocido

PROPIEDADES MECANICASInfluencia de la forma del grafito en fundiciones

PROPIEDADES MECANICASAceros para herramientas D2 y D3

PROPIEDADES FISICASEfecto del oxígeno en cobre fundido

0.024 %

0.05%

0.09 %

0.18 %

TRATAMIENTOS TERMICOS

Cementación

Carbo-nitruración

Nitruración

DEFORMACION PLASTICA

Secuencia de laminado en frío acero carbono 1008

10 % 20 % 30 %

DEFORMACION PLASTICA

Secuencia de laminado en frío (continuación)

40 % 50 % 60 %

DEFORMACION PLASTICA Y RECRISTALIZACION

Laminado en frío y recristalización

90 % Comienzo de recristalización Crecimiento de granos

RECUBRIMIENTOS SUPERFICIALES

Galvanizado

Aluminizado

Cromado

METALOGRAFIA APLICADA A

ESTUDIOS DE CORROSION

PICADO INOXIDABLE 304

CORROSION FATIGA INOX. 316

CORROSION BAJO TENSIONES

INOX. 304

CORROSION SELECTIVA

FUNDICION GRIS

CORROSION LOCALIZADA

(GALVANICA) ACERO LAMINADO EN

CALIENTE

CORROSION INTERGRANULAR TUBO DEACERO SOLDADO

Corrosión intergranular de una unión soldada

DESZINCFICACION

Latón 70 - 30

GRAFITIZACIONAcero al carbono de 0.15 % C

FATIGA TERMICA

Acero al carbono

sometido a diversos

ciclos térmicos

a altas temperaturas

DAÑO POR HIDROGENO

Acero al carbono.

Fisura generada por

la formación de CH4

DAÑO POR HIDROGENOEstructura soldada con fisura en la HAZ