CAPTULO IIFUNDAMENTO TERICO1.1 CONCEPTO DE METALOGRAFALa metalografa es la disciplina que estudia microscpicamente las caractersticas estructurales de un metal o de una aleacin, buscando sus constituyentes, inclusiones, tratamientos trmicos a los que hayan sido sometidos, microrechupes, segregaciones, porosidad superficial, con el fin de determinar si dicho material cumple con los requisitos para los cuales ha sido diseado. Es as que con la ayuda de un ensayo metalogrfico se puede conocer la distribucin de fases que componen a una aleacin y las inclusiones no metlicas, as como la presencia de irregularidades o defectos en la su estructura.

1.2 ENSAYOS METALOGRFICOS

Son aquellos ensayos que nos permiten determinar y analizar el tipo de microestructura de una muestra metlica en cuanto al tamao y forma de grano y poder compararlos con sus propiedades mecnicas como la resistencia a traccin, la ductilidad, etc. Se pueden realizar dos tipos de anlisis, los cuales son:

a) Anlisis macrogrfico

Es aquel que se puede realizar a simple vista o con ayuda del microscopio (usa de 30 a 50 aumentos).Con l se detecta grietas o ralladuras, zonas de soldadura, orientacin de la fractura en fallas, determinacin de fibras, rechupes, costuras, con este anlisis se detectan los defectos de fabricacin. b) Anlisis microgrfico

Este anlisis est orientado a determinar la microestructura (constituyentes), el tamao, la forma y los lmites de grano, las dislocaciones y la distribucin de fases en las aleaciones; as como tambin las inclusiones y segregaciones, que tendrn efecto en las propiedades del metal o aleacin.

La microestructura puede revelar tambin el tratamiento mecnico y trmico que sufri el metal.

1.3 ETAPAS DEL ANLISIS METALOGRFICO

1.3.1. Obtencin de la muestra o muestreo

Es importante determinar el lugar de extraccin de la muestra para poder tener una mayor comprensin de los resultados y poder relacionarlos con la falla sufrida por el material en una zona aledaa a la de extraccin de muestra.La forma en que se retiran las muestras depende de la dureza del material, es as que se puede utilizar sierras manuales para corte de materiales suaves o un disco cortador abrasivo para materiales duros; en este proceso se debe tener a consideracin que la presin que se ejerce debe ser la adecuada de tal manera que no afecte la estructura superficial de la muestra. Tambin se deben usar lubricantes y refrigerantes para que la superficie de la muestra no se deforme a efectos de la friccin, y por ende de la temperatura.

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).

Imagen1.Soportes para probetas pequeas

1.3.1.1 Corte por Sierra

Produce severas condiciones de trabajo en fro y no es ventajoso. El corte mediante este mtodo ocasionar superficies irregulares con valles excesivamente altos, resultando mayor el tiempo de aplicacin de las tcnicas de preparacin de 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.

1.3.1.2 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.

1.3.2 Preparacin de la muestra

Esta etapa necesita de dos procesos, los cuales son el desbaste y el pulido.

A. Desbaste grosero

Este procedimiento se aplica despus de extrada la pieza, con el objetivo de aplanar la superficie de la muestra.

Al igual que en la extraccin de la muestra se debe tener cuidado con la presin que se ejerce para que la distorsin no sea importante y tambin se debe cuidar que la temperatura no se eleve demasiado, se puede usar agua como refrigerante.

B. Desbaste final

En esta etapa se hace uso de papeles abrasivos o lijas con diferente concentracin de partculas abrasivas por milsima de pulgada cuadrada, siendo las utilizadas de 180P, 360P, 600P, 800P, 1000P, 1200P y 1500P.Se procede al desbaste sobre una superficie plana comenzando con la lija ms gruesa y haciendo uso de un lubricante y refrigerante a la vez, en el laboratorio se us agua; se ir cambiando de lija a intervalos de tiempo determinados y se ir rotando las lijas 90, en cada cambio.

C. Pulido

C.1 Pulido fino

Para el pulido mecnico se pone la probeta en contacto con un filtro o tejido suave que pueden ser de dos tipos: con pelo (pana, terciopelo, lanas, pao de medibillar) y sin pelo (seda natural), dependiendo del material a pulir. Por ejemplo si se tiene que pulir una muestra de fundicin lo recomendable es utilizar seda natural, evitando as que se desprenda el grafito de la superficie de la muestra.

Este proceso se efecta utilizando un pao adecuado y partculas abrasivas en solucin acuosa, que pueden ser diversas segn el grado de rigurosidad del anlisis, se puede utilizar almina, alumdun, oxido de cromo, xido de magnesio, xido de hierro y partculas de diamante para acabados ms finos.

C.2 Pulido electroltico

Alternativa para mejorar al pulido total .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.

1.3.3 Ataque qumico

El ataque qumico tiene por objetivo eliminar las distorsiones causadas en el proceso de desbaste y pulido, as como tambin poner en evidencia las caractersticas estructurales de una muestra, mediante un ataque selectivo.

El ataque qumico hace posible el reconocimiento de la forma, el tamao, y la coloracin de cada uno de los constituyentes.

El ataque es selectivo debido a que las diversas fases y planos cristalogrficos estn orientados de diferente forma, por lo cual presentan diferencias en la susceptibilidad al ataque. En general aquellas regiones de la estructura donde la energa libre del sistema es mayor, como por ejemplo los limites de fases, bordes de grano, etc., son atacadas ms rpidamente que las regiones monofsicas o nter granulares.

Los reactivos a utilizar dependen del material a atacar, de los constituyentes que se quiera visualisar, por lo general estos reactivos son cidos orgnicos disueltos en agua, alcohol, glicerina, etc. El grado de ataque de una probeta es funcin de la composicin, temperatura y tiempo de ataque.

Como se mencion anteriormente para que el ataque sea el apropiado es necesario elegir el reactivo de acuerdo a la composicin de la probeta, es decir, un reactivo a base de persulfato de amonio es ideal para atacar probetas de cobre y latn, pero no es adecuado para atacar al acero o aleaciones ferrosas. En cambio el nital (solucin acuosa o alcohlica de cido ntrico al 2% o hasta el 5%) es uno de los reactivos ms comnmente usado en aleaciones ferrosas y aceros.

El tiempo de aplicacin de un reactivo es fundamental en el ensayo puesto que si es muy corto entonces no se podrn visualizar los lmites de grano o los lmites de fase, pero tambin puede suceder el caso contrario y se da un sobreataque, el que hace que aparezcan bordes de grano demasiado anchos, resultando dificultoso una distincin clara de las proporciones de cada una de las fases.

1.3.3.1 Principales reactivos utilizadosSe muestra algunos de los principales reactivos, su composicin y sus usos en relacin al ensayo metalogrfico.

ReactivoComposicinUsoRecomendaciones

cido ntrico (nital)-cido ntrico concentrado:1a5ml-Alcohol metlico o etlico:100ml (al 95%)-Se puede utilizar alcohol amlico -Se usa en aceros al carbonoa)Oscurece la perlita y da contraste a las colonias de perlitab)Revela fronteras de perlitac)Diferencia la ferrita de la martensita -Se debe tener en cuenta que la rapidez de ataque aumenta; y la selectividad disminuye y se incrementan los porcentajes de .-El tiempo de ataque es de unos segundos a un minuto

cido pcrico(picral)-cido pcrico cristalizado:4g-Alcohol etlico o metlico: 100ml(al 95%)-Usado para todos los grados de aceros al carbono recocidostemplados y reveni-dos, normalizados, esferoidizados, austenizados. -Para aceros de baja aleacin.-No revela las fronteras de grano de ferrita tan fcilmente como el nital.-Tiempo de ataque de unos cuantos minutos o ms.

Cloruro frrico y cido hidroclrico-Cloruro frrico:5g-cido hidroclrico:50ml-Agua:100ml Usado como reactivo para aceros austenticos al nquel y aceros inoxidables

Persulfato de amonio-Persulfato de amonio:10mg-Agua:90mg -Reactivo til para el cobre, bronce, latn, plata, nquel y bronce alumnico Utilizarlo en fro o hirviendo mediante inmersin.

Reactivo de Palmerton-oxido cromico:200g-Sulfato de sodio:15gAgua:100ml-Reactivo para zinc y sus aleaciones.Inmersin con agitacin moderada.

Molibdato de amonio-Acido molbdico(85%):100g-Hidrxido de amonio:140ml-Agua:240mlFiltrar y aadir al acido ntrico:60mlAtaque rpido para plomo y sus aleaciones; muy apropiado para remover la capa gruesa de metal trabajado.Frotar la muestra y lavar bajo chorro de agua de manera alternada.

Acido hidroflurico-Acido hidroflurico:0.5ml(con)-Agua:99.5ml

Examen microscpico general para aluminio y sus aleacionesFrotar con algodn suave por 15s.

1.3.4. Toma y anlisis de la microfotografa

La toma de la microfotografa se hace mediante el microscopio metalogrfico.El anlisis microscpico consiste en examinar la superficie de la muestra o probeta, pulida al espejo y atacada qumicamente con reactivos apropiados para poder determinar los constituyentes, ya que estos reaccionan de diferente manera frente al reactivo.

Algunos constituyentes se pueden ennegrecer, otros se colorean y otros permanecen con colores brillantes al no ser atacados.

Como los cristales de una determinada estructura no estn todos orientados en el mismo sentido, y sus secciones obtenidas, con el plano de pulido tienen diferentes orientaciones respecto a los ejes cristalogrficos. Por esta razn las caras de los distintos granos ofrecen diferente resistencia al ataque reactivo quedando por tanto, menos en relieve respecto al plano de pulido; en consecuencia cuando inciden sobre ellos la luz se producen sombras que hacen visibles su contorno.Por la misma razn puede darse el caso de que los cristales tomen coloraciones ligeramente distintas por no haber sido atacado en el reactivo de igual medida.Ya tomada la microfotografa se pueden determinar los constituyentes, el tamao, ndice y forma de grano.

1.3.4.1 Constituyentes de las aleaciones ferrosas

Si se hace un anlisis estructural, entonces se est haciendo uso de la metalografa cualitativa, que solo consistir en observar la microestrutura, determinndose cules son los microconstituyentes que la compone. Los microconstituyentes varan de acuerdo con los tratamientos trmicos, tratamientos mecnicos, procesos de fabricacin y otros procesos a que el material haya sido sometido.

Para los aceros, los principales constituyentes son: ferrita, cementita, austenita, perlita, martensita, bainita, troostita, sorbita, ledeburita, steadita y grafito.

A) FerritaEs el ms blando y dctil de los constituyentes de las aleaciones ferrosas. Tiene una dureza promedio de 90HBN y una resistencia a la traccin de .Presenta morfologa equiaxial, es decir, tiene granos poligonales de ejes aproximadamente iguales.

Imagen 2.Granos equiaxiales de ferrita

B) Cementita

Es un compuesto intermetlico, contiene 6,67% de C. Es el constituyente ms duro y frgil de las aleaciones ferrosas tiene una dureza promedio de 68HRc .Es magntica hasta 210C y cristaliza en red ortorrmbica. Su resistencia mecnica es variable, est en funcin de su contenido en carbono.

Imagen 3.Estructura ortorrmbica de la cementita

C) AustenitaEs el constituyente ms denso de los aceros y en general de las aleaciones ferrosas, la austenita est formada por cristales cbicos de Fe gamma con tomos intercalados de Carbono en cada una de sus aristas, adems de un tomo central. Tiene una dureza promedio de 29HRc y una resistencia a la rotura de 100

Imagen 4.Austenita

D) PerlitaEste constituyente est compuesto por 86.5% de ferrita y 13.5% de cementita. Su observacin al microscopio es de tonalidad iridiscente, la cual puede tomar formas laminares o globulares que toman un aspecto brillante al ser iluminadas en el microscopio metalogrfico. Tiene una dureza promedio de 20HRc y una resistencia a la roturas de .Se obtiene mediante enfriamientos lentos o mediante enfriamientos isotrmicos.

Imagen 5. Estructura laminar de la perlita (cementita y ferrita)

E) MartensitaEs el segundo constituyente ms duro de las aleaciones ferrosas, es una solucin sobresaturada de carbono en Fe alfa, se obtiene mediante enfriamiento rpido durante el tratamiento trmico de los aceros, bsicamente tiene una estructura tetragonal, por la insercin de tomos de carbono en sus aristas verticales. Tiene una dureza promedio entre 50 a 68 HRc y una resistencia mecnica entre .

Imagen 6. Martensita en un acero de alto carbono

F) BainitaSe forma por la transformacin isotrmica o por un tratamiento posterior al temple entre las temperaturas 550 a250 C. Tambin se puede obtener a travs de un temple isotrmico. Esta tiene dos aspectos bsicos: la bainita superior de aspecto arborescente y la bainita inferior de aspecto acicular. Estas estn constituidas por placas de carbono sobre una matriz ferrtica.

Imagen 7.Bainita inferior, aspecto acicular, constituida por agujas alargadas de ferrita con delgadas placas de carburos.

G) Troostita Se produce por la transformacin isotrmica de la austenita entre las temperaturas de 600 a 500C.Esta presente en forma de ndulos que estn conformados por laminillas radiales. Su dureza promedio es 44HRc y una resistencia a la rotura de 250

Imagen 8.Troostita, constituyente nodular oscuroH) SorbitaConstituyente que se obtiene por tratamiento isotrmico a partir de la austenita entre las temperaturas de 600 a 500 C. Est presente en formas laminares ms finas que la troostita y la perlita. Su dureza promedio es 34HRc con una resistencia a la rotura de

Imagen 9.Sorbita formando ndulos blancos

I) Ledeburita

Es un constituyente de las fundiciones, cuando el porcentaje de carburo de hierro es superior a 2,5% con un contenido de carbono de 1,76%.Pas del estado liquido al solido sin descomposicin ni segregacin, dado que es un constituyente eutctico. La ledeburita contiene 52% de cementita y 48% de austenoide con 1,7%C finalmente el contenido en total de carbono es de 4,3%

Imagen 10.Ledeburita, estructura similar a la perlitaJ) SteaditaEs un constituyente de las fundiciones que contienen ms de 0,15%deP, la cual un 10% est constituido por el P de la fundicin. Es dura y frgil .Funde a 960C.

Imagen 11.Steadita, constituyente eutctico,aparece en fundiciones con ms de0,15 % de fsforo.K) GrafitoEs uno de los tres estados alotrpicos del carbono. Es untoso de color gris oscuro con un peso especifico de 2,25g/cc .Este se encuentra presente en las fundiciones de diferentes formas, laminillas en las fundiciones grises, ndulos en las fundiciones maleables, esfricas en las fundiciones dctiles y combinado en las fundiciones blancas. El grafito baja la dureza de la fundicin, su resistencia mecnica, elasticidad, plasticidad, pero mejora su resistencia al desgaste, corrosin, roce o abrasin.

Imagen 12.Estructura del grafito

1.3.4.2 Mtodos estndar para la determinacin del tamao de grano

Se har uso de la metalografa cuantitativa, ya que el objetivo de estos mtodos es determinar el tamao medio de los granos; la disciplina mencionada se encarga de esto y de determinar el porcentaje en cada fase que contiene el material, la forma y el tipo de inclusiones no metlicas, la forma y el tipo de la grafito, en el caso de hierros fundidos y otros datos especficos de cada componente. Segn la norma ASTM E112 existen tres mtodos para determinar el tamao de grano, los cuales son:

a) Procedimiento de comparacinInvolucra la comparacin de la estructura de grano con una serie de imgenes graduadas.

b) Procedimiento planimetrico Involucra el conteo del nmero de granos dentro de un rea determinada.

c) Procedimiento de interseccinInvolucra el conteo de los granos interceptados por una lnea de ensayo o el nmero de intersecciones de la lnea con los bordes de grano.

Lineal Circular

A) Procedimiento de comparacin

Este mtodo consiste en comparar la fotografa del ensayo realizado y las distintas plantillas de comparacin visualizadas en la Imagen 13.

El crculo exterior tiene un dimetro de 175mm y debe coincidir con el borde de la imagen de la micrografa para respetar las magnificaciones.

El nmero de cada plantilla corresponde al ndice de grano n si se est observando la probeta con una magnificacin de 100x. En caso de utilizar otra magnificacin debe corregirse este valor mediante la suma del factor de correccin Q.

Magnificacin (M)Factor de correccin Q(Para x100 )

x50-2

x1000

x2002

x4004

Tabla N1.Factor de correccin de acuerdo a la magnificacin.

Imagen13.Plantilla de comparaciones

B) Procedimiento Planimtrico

La imagen de abajo muestra en el centro un crculo con una superficie de 5000mm2. El crculo exterior tiene un dimetro de 175mm, y debe coincidir con el borde de la imagen de la micrografa para respetar las magnificaciones. El ndice de grano n se calcula a partir de tablas de la Norma ASTM E112.

Imagen14.Mtodo planimetrico

C) Procedimiento de Intersecciones

La imagen de abajo muestra las distintas geometras utilizadas en la medicin del tamao de grano mediante el procedimiento de interseccin. Las cuatro lneas rectas de la imagen corresponden al mtodo de Heyn. El mtodo de Hilliard utiliza una circunferencia generalmente de 100, 200 o 250 mm de permetro. Las tres circunferencias de la imagen corresponden al mtodo de Abrams (entre las tres suman una longitud de 500mm).

Imagen 15.Mtodo de las intersecciones Reglas de conteo:

Una interseccin es un segmento de la lnea de ensayo que pasa sobre un grano. Una interseccin es un ponto donde la lnea de ensayo es cortada por un borde de grano. Cualquiera de los dos puede contarse con idnticos resultados en un material monofsico. Cuando se cuentan intercepciones, los segmentos al final de la lnea de ensayo que penetran dentro de un grano, son anotados como media intercepcin. Cuando se cuentan intersecciones, los puntos extremos de la lnea de ensayo no son intersecciones y no son contados excepto cuando tocan exactamente un borde de grano, entonces debe anotarse interseccin. Una interseccin coincidente con la unin de tres granos debe anotarse como 1 1/2.

CAPITULO IIIDESARROLLO DEL ENSAYO

3.1 RELACIN DE MQUINAS, EQUIPOS, INSTRUMENTOS, HERRAMIENTAS Y MATERIAL CORRECTAMENTE IDENTIFICADO.

3.1.1 Probetas de cobre, cobre recocido, cobre deformado en fro, bronce, acero.

Foto N1. Probeta de cobre recocido

3.1.2 Lijas al agua de distintas rugosidades (180, 360, 600, 800, 1000, 1200, 1500)

Foto N2. Conjunto de lijas al agua

3.1.3. Una fuente de agua

Foto N3. Fuente de agua del laboratorio de metalografa

3.1.4. Pulidora con pao de billar

Foto N4. Pulidora del laboratorio de metalografa

3.1.5. Partculas de xido de aluminio

Foto N5. Pote almina

3.1.6. Alcohol

Foto N6. Botella de alcohol

3.1.7. Secadora

Foto N7. Secadora

1.3.8. Algodn

Foto N8. Caja con pedazos de algodn.

1.3.9. Reactivos qumicos

Foto N9. Frasco de nital

Foto N10. Frasco de cido ntrico

1.3.10. Microscopio cristalogrfico

Foto N11. Microscopio Carl Zeiss Jena.

3.2. Procedimiento3.2.1 CORTE:1. Seleccionamos la muestra a ser analizada. El tamao de la muestra siempre que se pueda debe ser tal que su manejo no encierre dificultad en la operacin.3.2.2 DESBASTE:Despus de tener la muestra de cada material, se inicia el proceso de desbaste sobre una serie de lijas 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 metalografas debe realizarse muy cuidadosamente para obtener al final una superficie exenta de rayas.2. Se procedi a sealar por medio de ejes perpendiculares la parte superior de la muestra, esto nos servir como gua al momento de lijar la otra cara, evitando as lijados en direcciones caticas.

Foto N11. Trazado de ejes en la probeta.3. Se inici el tratamiento abrasivo con la lija ms gruesa (N 180) en compaa de agua, hasta obtener un lijado uniforme en la direccin elegida. Luego se gir la pieza 90 y se procedi de la misma manera con una lija N 360. As sucesivamente hasta llegar a los abrasivos ms finos.El orden que se sigui fue: lija:

Foto N12. Inicio de tratamiento de desbaste.PULIDO:Este proceso se realiza mediante una rueda giratoria hmeda, cubierta con un pao en el cual se le aade un componente qumico, el Al2O3, en forma de polvo que funciona como partculas abrasivas. La manera correcta de realizar el pulido es moviendo radialmente la probeta sobre la rueda giratoria. Adems es muy importante agregar agua constantemente a la ruega giratoria.4. Luego del paso anterior deberamos obtener la superficie de un metal uniforme a la vista y casi perfectamente lisa como un espejo, de no ser as regresar a las ltimas lijas de N 1000 N 1200. Y seguimos lavando nuestra probeta con agua para pasar a la siguiente fase del pulido.

Foto N13. Pulido de la probeta 5. En esta etapa procederemos con un pulido ms fino. La aproximacin a una superficie plana libre de ralladuras se obtiene frotando en direccin radial la probeta mediante una rueda giratoria hmeda cubierta con un pao de billar cargado con partculas abrasivas, en nuestro caso Almina (). Deberemos repetir este procedimiento lavando constantemente la probeta con agua, para que la superficie pulida no se vea afectada por las rebabas residuales.ATAQUE:Permite poner en evidencia la estructura del metal o aleacin. Existen diversos mtodos de ataque pero el ms utilizado es el ataque qumico. El ataque qumico consiste en agregar Nital , a las probetas (en la cara pulida) de acero de bajo y mediano carbono. Para las probetas de Cobre y Latn se le agregarn una solucin de (debido a que ellos reaccionan ms lentamente, la concentracin de cido debe de ser mayor)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 ms oscuro al microscopio, y el menos atacable permanecer ms brillante, reflejar ms luz y se ver ms brillante en el microscopio.6. Del paso 5 debemos obtener una superficie lisa como un espejo, sin ninguna ralladura. Luego limpiamos la superficie con algodn y alcohol, lo secamos con un secador y tendremos lista la pieza para el ataque qumico.7. El ataque qumico ser a base de solucin de HNO3 con diferentes % en volumen esto dependiendo de las probetas. En este caso para las 2 primeras probetas (Bronce y aleacin Cobre-Zinc) utilizaremos un mayor % en volumen de HNO3 (30 HNO3 + 70 Alcohol), esto debido a que son poco reactivas. Para las 2 ltimas (acero liso y acero corrugado) se utilizar un menor % en volumen de HNO3 (2 HNO3 + 98 Alcohol). El tiempo estimado para el ataque qumico vara de 8 a 10 segundos dependiendo de la probeta.OBSERVACIN EN EL MICROSCOPIO:Obtenido cada probeta con una de las caras relucientes, se proceder a analizar su microestructura con un microscopio ptico de ampliacin (x100). En la observacin de la microestructura se analizarn los granos de cada cristal de metal o aleacin, los defectos que puedan existir y la diferencia entre stos.8. Inmediatamente despus del ataque qumico, lavamos nuevamente la probeta con alcohol y llevamos la muestra al microscopio cristalogrfico.Finalmente observamos y tomamos datos de la imagen.

Foto N13. Observacin de la probeta mediante el microscopio cristalogrfico.

CAlCULOS Y RESULTADOS 1 COBRE DESCRIPCION:En la imagen podemos observar el bronce (de color amarillento) y al plomo (en las partes oscuras). El bronce se produce por fundicin y se utiliza en aplicaciones de trabajo pesado. Tiene excelentes propiedades de maquinado, resistencia media y buena resistencia a la corrosin y a los cidos suaves.

Nmero de granos internos (completos): 35Nmero de granos externos (interceptados): 21Nmero de granos total: Dimetro de la circunferencia de la toma: 1rea analizada: N: Frmula de ndice de grano:

Frmula de dimetro promedio:

Tamao observado = 6 Factor de conversin = +2 G (tamao de grano)=8

2. COBRE DEFORMADO EN FRIODESCRIPCIN:En comparacin con el latn presenta menor dureza debido a que las dislocaciones son menores. En la figura notamos que el cobre al ser un metal y no una aleacin presenta mayor uniformidad en los granos que en la micrografa del bronce.

Nmero de granos internos: 29Nmero de granos externos (interceptados): 15Nmero de granos total: Dimetro de la circunferencia de la toma: 1rea analizada: N: Frmula de ndice de grano:

Frmula de dimetro promedio: Tamao observado = 1 Factor de conversin = +2 G (tamao de grano) = 3

3. BRONCEDESCRIPCIONEn la imagen podemos observar el bronce (de color amarillento) y al plomo (en las partes oscuras). El bronce se produce por fundicin y se utiliza en aplicaciones de trabajo pesado. Tiene excelentes propiedades de maquinado, resistencia media y buena resistencia a la corrosin y a los cidos suaves.

Nmero de granos internos: 160Nmero de granos externos (interceptados): 33Nmero de granos total: Dimetro de la circunferencia de la toma: 1rea analizada: N: Frmula de ndice de grano:

Frmula de dimetro promedio:

Tamao observado = 6 Factor de conversin = +2 G (tamao de grano)=8

CONCLUSIONES

El estudio metalogrfico es muy importante, ya que con l se determinan las fases, los constituyentes la forma de grano, inclusiones, segregaciones; y es ms se puede determinar el tratamiento trmico o mecnico que ha sufrido la muestra a partir del reconocimiento de los microconstituyentes y de las estructuras que forman estos.

Se concluye tambin que la eficacia de los mtodos usados en laboratorio, en cuanto a la preparacin de la muestra o el ataque qumico estn relacionados con la eficacia del proceso de obtencin de la muestra, ya que en esa parte del proceso se pueden producir distorsiones en la superficie a causa de la friccin y el aumento de temperatura.

Se concluye que es adecuado el uso de agua en el proceso de desbastado, ya que este acta como medio refrigerante, evitando que la estructura superficial se deforme a causa de la temperatura, como medio de lubricacin y como medio de desprendimiento o lavado de partculas residuales.

El uso de partculas abrasivas en la fase de pulido depende del grado de importancia del ensayo metalogrfico para dar respuesta a un determinado problema, por eso es que hay diferencias entre usar almina o partculas de diamante como abrasivos. El uso adecuado de un reactivo es uno de los factores determinantes para que el ensayo metalogrfico se realice con xito, ya que si no se utiliza el adecuado, no sern visibles con claridad los lmites de fases o de grano, o simplemente no se vern afectados o atacados por el reactivo.

RECOMENDACIONES

En el proceso de muestreo se debe tener cuidado de la cantidad de presin que se ejerce al extraer la muestra, en la forma en que se realiza tambin, es decir, si es de forma transversal o longitudinal para no generar distorsiones de relevancia.

Otra recomendacin es procurar que se mantenga la temperatura de la muestra, as como tambin que en el proceso de desbaste se tenga cuidado de realizar el lijado en una direccin perpendicular a la anterior direccin.

Tambin en el lijado se debe tener cuidado en la aplicacin de la presin para que no se d lugar a el redondeo de bordes.

En el proceso de pulido es necesario conocer y determinar el abrasivo, lubricante o pao a utilizar para que de esa forma no se genere deformacin plstica (aplastamiento) o arranque de material.

Es recomendable el lavado de manos y de la probeta cada vez que se cambia de lija, para que se prevenga la presencia de contaminantes en la muestra, que pueden quedar inmersos en la superficie

Se debe evitar tambin que partculas del abrasivo se incrusten en la superficie muestra, ello con la adecuada eleccin del tamao del abrasivo, del lubricante y del pao utilizado.

En cuanto al ataque qumico, la seleccin de reactivo es de acuerdo al material a atacar, a la temperatura y tiempo. Si no se conoce muy bien la composicin de una muestra es preferible realizar ataques de corta duracin hasta que se hagan visibles (preferentemente) los lmites de grano, de fase y los microconstituyentes.

Bibliografa:

1. CALLISTER, William D."Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de materiales. Editorial Revert. Edicin 1998.Captulo 4 Imperfecciones en slidos, Observacin microscpica. p.84-89.

2. ASKELAND, Donald R.Ciencia e Ingeniera de los materiales. Editorial Thomsom. Cuarta edicin. Captulo 4 Imperfecciones y arreglos atmicos p.155-156.

3. SMITH, William F.Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de Materiales. Editorial Mac Graw Hill. Cuarta edicin. Captulo 4 Solidificacin e imperfecciones cristalinas, Tcnicas experimentales para la identificacin de microestructuras y defectos. p. 151-167.

4. CALLE, Gabriel. Materiales de Fabricacin, Ensayos Mecnicos. Volumen I. p. 111-132.

ANEXOSAtaque QumicoEl ataque qumico de la cara que se observar tiene por principal objetivo poner en evidencia las caractersticas estructurales de la muestra.Al aplicar el reactivo sobre la superficie a observar, las caractersticas de la estructura son reveladas como consecuencia de un ataque selectivo de la superficie. Esto se debe a que las distintas fases as como los planos cristalogrficos diferentemente orientados poseen diferencias en la susceptibilidad al ataque.En general aquellas regiones de la estructura donde la energa libre del sistema es mayor, como por ejemplo los lmites de fases, bordes de grano, etc., son atacadas ms rpidamente que las regiones monofsicas o nter granulares.Los reactivos de ataque por lo general son cidos orgnicos disueltos en agua, alcohol, glicerina, etc. El grado de ataque de una probeta es funcin de la composicin, temperatura y tiempo de ataque.Para que el ataque sea apropiado es necesario elegir el reactivo de acuerdo a la composicin de la probeta, es decir, un reactivo a base de per sulfato de amonio es ideal para atacar probetas de cobre y latn, pero no es adecuado para atacar al acero o aleaciones ferrosas. En cambio el nital (solucin acuosa o alcohlica de cido ntrico al 2% o hasta el 5%) es uno de los reactivos ms comnmente usado en aleaciones ferrosas y aceros. En general, dado un reactivo, el tiempo de ataque es una variable fundamental, y en general debe ser determinado en forma prctica. Un tiempo de ataque demasiado corto (sub-ataque), no permitir que el reactivo acte lo suficiente y por lo tanto no se obtendr un buen contraste entre las fases, o los bordes de grano aun no habrn aparecido. Por otro lado, un sobre ataque proporcionar una cara obscura con bordes de grano demasiado anchos, resultando dificultoso una distincin clara de las proporciones de cada una de las fases.En el caso que se produjese un sobre ataque ser necesario pulir la probeta en el abrasivo ms fino y tambin en el pao antes de atacar nuevamente durante un tiempo menor.

Ilustracin 1. Ataque de un material metlico

Mtodos de ataqueAntes de realizar el ataque se debe limpiar y desengrasar con alcohol la cara de la muestra a atacar y luego se debe secar con aire caliente.Los modos de ataque principalmente son dos: uno sumergiendo la probeta en el reactivo con la cara que se observar hacia arriba y el otro es mojando un algodn con el reactivo y frotar la cara de la probeta.Transcurrido el tiempo de ataque se debe tomar la probeta y lavar con agua o alcohol e inmediatamente se debe secar con aire caliente. En el caso que se lave con agua es conveniente enjuagar rpidamente la probeta con alcohol y luego secarla con aire, esto previene la formacin de manchas de xido.La muestra se debe manipular en todo momento con pinzas por dos razones fundamentales: para no tener inconvenientes con el reactivo y para no tocar la muestra con las manos ya que esto manchar la superficie de la misma.

Nombre del reactivoComposicinAplicaciones

cido ntrico(Nital)cido ntrico.2 cm3.Alcohol..100 cm3.Aceros, Hierros, Fundiciones

cido Pcrico (Picral)cido pcrico.4 grs.Alcohol..100 cm3.Aceros de baja aleacin

cido clorhdricoHCl concentrado ..1 cm3.Agua..100 cm3.Aceros templados

Reactivo de Boltoncido pcrico6 grs.Alcohol etlico. 78cm3.cido ntrico.2 cm3.Agua.20 cm3.Fundiciones

cido Ntrico concentradocido ntrico concentrado 50 cm3.Latones +

Per sulfato de amonioPer sulfato de amonio...10 grs.Agua 100 grs.Cobre y sus aleaciones

Cloruro frrico cidoCloruro frrico.5 grs.Agua.5 cm3.cido clorhdrico...30 cm3.Alcohol isoamilico. 30 cm3.Alcohol 96..30 cm3.Cobre, zinc y sus aleaciones

cido NtricoA) Diluido en concentracionesde 0,5, 1, y 10%B) cido ntrico diluido enalcoholZinc y eutctico Zn-Al

cido fluorhdricocido fluorhdrico ..5 mlAgua. ...99,5 mlAluminio

Tabla 1.Reactivos ms utilizadosMicroscopio metalogrficoEste tipo de microscopio es de uso comn para el control de calidad y produccin en los procesos industriales. De acuerdo al propsito de uso, existen multitud de variedades dependiendo del tipo de objetivos, oculares, aumento mximo permitido, enfoque, etc. El principal instrumento para la realizacin de un examen metalogrfico lo constituye el microscopio metalogrfico, con el cual es posible examinar una muestra con aumentos que varan entre50xy2000x.Este tipo de microscopio difiere de los biolgicos en que el objeto a estudiar se ilumina con luz reflejada, ya que las muestras cristalogrficas son opacas a la luz, por lo tanto para poder observar la muestra es necesario preparar unaprobetay pulir a espejo la superficie.Su funcionamiento est basado en la reflexin de un haz de luz horizontal que proviene de la fuente, dicha reflexin se produce, por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo, a travs del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra. Parte de esta luz incidente, reflejada desde la superficie de la muestra se amplificar al pasar a travs del sistema inferior de lentes, llegar al objetivo y continuar hacia arriba a travs reflector de vidrio plano; despus, de nuevo se amplificar en el sistema superior de lentes (ocular).Ilustracin 2. Microscopio metalogrfico