UNIVERSIDAD  DE  LA  RIOJA    

ESCUELA  TÉCNICA  SUPERIOR  DE  INGENIERÍA  INDUSTRIAL    

ITI  ELECTRÓNICA  INDUSTRIAL  Y  AUTOMÁTICA    

CURSO  2015/2016          

CIENCIA  DE  MATERIALES    

PRÁCTICA  DE  LABORATORIO:  “ENSAYO  METALOGRÁFICO”  

 GRUPO  A3  

           

SAMUEL  IBÁÑEZ  IBÁÑEZ        

                           UNIVERSIDAD  DE  LA  RIOJA                          ESCUELA  TÉCNICA  SUPERIOR  DE  INGENIERÍA                                    29/10/2015   PRÁCTICAS  DE  CIENCIA  DE  MATERIALES   CURSO  2015/2016    

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Índice  OBJETIVO  .................................................................................................................................  3  MATERIAL  UTILIZADO  .........................................................................................................  3  

PROCEDIMIENTO  ...................................................................................................................  4  Desbaste  ............................................................................................................................................  4  Pulido  .................................................................................................................................................  5  Ataque  químico  ...............................................................................................................................  5  Observación  microscópica  ..........................................................................................................  6  

 

   

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1. OBJETIVO  

La   metalografía   es   la   parte   de   la   metalurgia   que   estudia   las   características  estructurales  o  de  constitución  de  los  metales  y  aleaciones,  para  relacionarlas  con  las  propiedades  físicas,  mecánicas  y  químicas  de  los  mismos.  

La   importancia   del   ensayo   metalográfico   radica   en   que,   aunque   con   ciertas  limitaciones,  es  capaz  de  revelar  la  historia  del  tratamiento  mecánico  y  térmico  que  ha  sufrido  el  material

A  través  de  este  estudio  se  pueden  determinar  características  como  el   tamaño  de  grano,  distribución  de  las  fases  que  componen  la  aleación,  inclusiones  no  metálicas  como  sopladuras,  micro  cavidades  de  contracción,  escorias,  etc.,  que  pueden  modificar  las  propiedades  mecánicas  del  metal.  

En   general   a   partir   de   un   examen   metalográfico   bien   practicado   es   posible  obtener  un  diagnóstico  y/o  un  pronóstico.  El  principal  instrumento  para  la  realización  de  un  examen  metalográfico  es  el  microscopio.  

2. MATERIAL  UTILIZADO  

En   esta   práctica   se   realiza   el   ensayo   metalográfico   con   dos   piezas   circulares  iguales  de  un  acero  especial  no  aleado  de  0,55%  de  C  (F-­‐1150).  Este  acero  al  contener  un  porcentaje  de  carbono  inferior  al  0,89%  estará  compuesto  por  perlita  y  ferrita  al  ser  un  acero  hipoeutectoide  como  se  puede  observar  en  el  siguiente  esquema:  

 

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A  continuación,  como  sabemos  el  porcentaje  de  carbono  procedemos  a  hallar  el  porcentaje   de   perlita   y   ferrita   correspondiente   quedándonos   en   la   zona   de   acero  hipoeutectoide  del  gráfico  anterior  cuya  parte  sería  igual  al  siguiente  esquema:  

 

𝑥%  𝑃𝑒𝑟𝑙𝑖𝑡𝑎 =  𝑝ℎ0,89 ⋅ 100 = 61,8%  𝑑𝑒  𝑃𝑒𝑟𝑙𝑖𝑡𝑎  

𝑦%  𝑑𝑒  𝐹𝑒𝑟𝑟𝑖𝑡𝑎 = 100%− 𝑥%  𝑑𝑒  𝑃𝑒𝑟𝑙𝑖𝑡𝑎 = 100%− 61,8% = 38,2%  

Una   vez   obtenidos   los   porcentajes   se   procede   a   empezar   con   el   ensayo  metalográfico.  

3. PROCEDIMIENTO  

3.1. Desbaste  

En  primer  lugar  se  empieza  con  el  desbaste  de  la  pieza.  Para  ello  se  pulen  las  dos  muestras   con  una   serie  de  hojas  de   lija   cada   vez  más   finas.   Se  usan   seis   lijas  de  3,2  (desbaste   inicial),  1,0  (desbaste   intermedio),  00  y  000  (desbaste  final)  en  este  mismo  orden,  de  grano  más  grueso  a  más  fino.  

Entonces  se  empieza  a  lijar  por  la  3  durante  un  minuto  y  a  continuación  a  las  dos  otro  minuto  y  así  sucesivamente.  En  cada  paso  se  debe  mantener  la  dirección  de  lijado  perpendicular  a  la  anterior  para  eliminar  completamente  el  paso  precedente.  

 

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El  objetivo  de  este  desbaste  es  eliminar  las  irregularidades  superficiales  dejando  un  rayado  muy  fino  unidireccional.  El  desbaste  inicial  tiene  como  finalidad  reducir  las  irregularidades   hasta   obtener   una   cara   lo   más   plana   posible   y   en   los   siguientes  desbastes  se  irá  logrando  el  objetivo  final.  

3.2. Pulido  

El  pulido  tiene  por  objeto  eliminar  las  rayas  finas  producidas  en  el  desbaste  final  y  producir  una  superficie  con  características  especulares.  Esta  operación  por  lo  general  se  realiza  en  forma  mecánica(nosotros  no  hemos  sido  la  excepción)  y  se  utiliza  un  paño  impregnado   con  partículas  de  algún  abrasivo  en   solución  acuosa.   En  nuestro   caso  el  abrasivo   utilizado   ha   sido   la   alúmina,   que   es   oxido   de   aluminio   en   partículas   y   que  comercialmente  se  obtiene  en  forma  de  pastas  o  soluciones  acuosas.    

A  continuación  se  procede  a  pulir   la  pieza  durante  5  minutos  (  dos  repeticiones  de  2  minutos  y  medio)  en  la  que  cuando  se  pone  en  funcionamiento  el  mecanismo  hay  que  frotar  (sujetar)  la  pieza  con  una  dirección  circular  contraria  a  la  del  sentido  de  giro  del  paño,  consiguiendo  así  que  los  rayados  que  puedan  hacer  las  distintas  partículas  de  abrasivo  se  vayan  cancelando  mutuamente  unos  con  otros.  

La  pulidora  utilizada  ha  sido  la  siguiente:  

 

3.3. Ataque  químico  

El   ataque   químico   de   la   cara   que   se   observará   tiene   por   objetivo   poner   en  evidencia,  mediante  un  ataque  selectivo,  las  características  estructurales  de  la  muestra.  

Al   aplicar   el   reactivo   sobre   la   superficie   a   observar,   las   características   de   la  estructura  son   reveladas  como  consecuencia  de  un  ataque  selectivo  de   la   superficie.  

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Esto   se   debe   a   que   las   distintas   fases   así́   como   los   planos   cristalográficos  diferentemente  orientados  poseen  diferencias  en  la  susceptibilidad  al  ataque.  

En  general  aquellas  regiones  de  la  estructura  donde  la  energía  libre  del  sistema  es  mayor,  como  por  ejemplo  los  limites  de  fases,  bordes  de  grano,  etc.,  son  atacadas  más  rápidamente  que  las  regiones  monofásicas  o  intergranulares.    

Para   realizar  el   ataque  químico   sumergimos   las  muestras  durante  45   segundos  en  nital  5  (  5  cc  de  ácido  nítrico  y  95  cc  de  alcohol  etílico).  A  continuación  se  lava  con  agua  y   se   seca  al   aire   libre  y   se  procederá  al  último  paso  del  ensayo,   la  observación  microscópica.  

3.4. Observación  microscópica  

Por  último  se  procede  a  realizar  la  observación  microscópica  de  las  piezas  que  se  visualizarán  en  una  pantalla:  

 

La   zona   oscura   es   la   perlita   y   la   zona   clara   la   ferrita   y   se   debería   cumplir   la  proporción  de  cada  uno  de  ellos  hallada  al  principio  de  la  práctica.