PREPARACION METALOGRAFICA DE MUESTRAS METALICASUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA

ANTONIO JOS DE SUCRE

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

LABORATORIO DE METALURGIA FISICA I

Evelin Rondon Denaida Resplandor Rogelis Ramrez _____________________________________________________________________

RESUMEN:

La metalografa es el estudio de la estructura cristalina de los metales y las aleaciones, y de las relaciones entre estas estructuras y las propiedades fsicas de los metales. Como objetivo primordial se tiene la preparacin metalografa de una muestra metlica, en este caso, un acero, el cual es revelar los constituyentes y estructura del metal (Acero) y sus aleaciones por medio del uso del microscopio.Como paso inicial se procedi al Desbaste Grueso Mecnico, que es para corregir los defectos o deformidades de la pieza despus del corte, luego de esto, se procedi al desbaste fino o desbaste manual, el cual est relacionado con el desbaste grueso, y sirve para obtener una superficie sin rayas, despus se procedi al pulido grueso para disminuir y eliminar las rayas del desbaste fino, a este desbaste, se le agrego almina , que sirve como abrasivo (Lija) para eliminar las rayas, luego se procedi al ataque, cabe destacar, que antes, de atacar se observa al microscopio , para saber si la probeta tiene posee rayas, en caso de no haber rayas, se ataca, despus de todo lo anterior, se procedi al ataque qumico, que es un proceso en el cual muestra y refleja la microestructura del material, hay q resaltar que el tiempo del ataque depende de la composicin del material (este ataca los borde de grano y perlita) finalmente de todos los pasos anteriores, se observa al microscopio para su posterior anlisis. _____________________________________________________________________

INTRODUCCION:

Con el nombre de METALOGRAFIA se engloban toda una serie de tcnicas y conocimientos cientficos cuyo fin ltimo es la observacin microscpica de los metales y aleaciones y por tanto, la identificacin de las caractersticas microestructurales.

La preparacin metalografca involucra una serie de pasos para obtener una probeta con una superficie perfectamente plana y libre de rayas o marcas al observarse bajo el microscopio ptico. Primero se comienza seleccionando la muestra adecuada, cortndola para llevarla a una tamao conveniente y de ser necesario se embute en una resina polimrica o se monta en un sujetador mecnico para facilitar su manipulacin. Posterior a esto, la superficie debe desbastarse hasta lograr que quede plana y luego pulirse con ayuda de discos rotativos cubiertos de fieltro impregnado de una suspensin abrasiva, para eliminar las marcas del desbaste. El pulido, provee en la mayora de los casos una superficie brillante tipo espejo.El examen metalografico, es una tcnica ms avanzada y se basa en la amplificacin de la superficie mediante microscopios pticos, en sus primeras etapas, para observar las caractersticas esctructurales microscpicas o microestructurales. Esta informacin es fundamental cuando se quiere controlar el proceso trmico y/o mecnico al que ha sido sometido un metal, debido a que se ponen en evidencia los cambios estructurales que sufren en dicho proceso. Como consecuencia de ello tambin es posible deducir las variaciones que experimentan sus propiedades mecnicas (dependiendo de los constituyentes metalograficos presentes en la estructura)

Las observaciones va microscopios pticos producen resultados que no solo son tiles a los investigadores sino tambin a los ingenieros. El examen de la microestructura es muy til para determinar si un metal o aleacin satisface las especificaciones en relacin a trabajos mecnicos anteriores, tratamientos trmicos y composicin en general. La microestructura es un instrumento para analizar las fallas metalicas y para controlar procesos industriales.Las cinco etapas bsicas que se requieren para preparar la superficie de una muestra para su observacin microscpica son: corte (sentido longitudinal o transversal, segn lo requiera el caso), montaje(de ser necesario), desbaste (grueso y fino) y ataque.

Los pasos a seguir en el procedimiento de preparacin es el mismo para todos los materiales difiriendo solo en las herramientas de corte y el grado de finura de los papeles abrasivos, segn la naturaleza del material. De igual manera, el reactivo de ataque a utilizar depende del tipo de aleacin. _____________________________________________________________________________

MATERIALES Y EQUIPOS.

Cortadora de discos.

Embutidora. Desbastadora.

Pulidoras rotativas.

Microscopio ptico.

Dispositivo para captura de imgenes.

Muestra metlica (probeta)

Papel abrasivo (lija)

Abrasivo en polvo.

Reactivo del ataque.

Agua, algodn, alcohol.

Recipiente para guardar probetas.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1ERA ETAPA: CORTE

La obtencin de una probeta representativa de la pieza es el primer, y en muchos casos el ms importante, paso en la preparacin de las probetas para el examen metalografico. De aqu la necesidad de no alterar la microestructura, siendo el trabajo en frio y/o el trabajo en caliente las causas ms comunes de cambios en la microestructura a estudiar. El corte por sierra produce severas condiciones de trabajo en frio y no es adecuado, por su parte el corte abrazasivo es la mejor solucin para evitar estos incovenientes: la superficie resultante es suave y el corte se realiza rpidamente.

Instrucciones generales que se realizaron para el buen corte de la pieza:

Al montar el disco de corte abrasivo se apret suficientemente la tuerca al extremo del eje a fin de evitar que el disco resbalara entre las bridas.

Se aseguro que la probeta estuviera firmemente sujeta a la pieza de sujecin.

Se emple suficiente cantidad de refrigerante para evitar el sobrecalentamiento. A su vez, se aseguro que el refrigerante es distribuido uniformemente contra los costados del disco.

Se aplico suficiente presin sobre el disco, para segurar que el aglutinante se desgaste y se exponga a nuevas partculas abrasivas.

2DA ETAPA: MONTAJE DE PROBETAS.

Las probetas se montan en materiales adecuados, en primer lugar para manipularlas convenientemente, y en asegundo lugar para protegerlas y preservarlas durante las operaciones de desbaste y pulido. Cabe destacar, que el montaje por compresin es el mtodo frecuentemente preferido cuando se requiere rapidez y un medio de montaje relativamente duro.

Estas son las instrucciones generales que se realizaron para obtener un buen montaje de la probeta:

Primero se observo se la probeta estaba limpia, exenta de incrustaciones.

Segundo, se determino si la probeta no tena ngulos agudos.

Tercero, se coloc suficiente cantidad de material de montaje en el cilindro de montaje, para evitar que la probeta tocar el pistn del conjunto del montaje.

3 ERA ETAPA: DESBASTE.

DESBASTE GRUESO:El propsito de esta etapa fue producir una superficie plana inicial necesaria para los subsiguientes pasos de desbastes fino y pulidoEstas son las instrucciones que se llevaron a cabo para realizar un buen desbaste grueso:

Se uso solamente papel abrasivo , para esto se observo, si estos estaban limpios y afilados.

Se aplic suficiente cantidad de refrigerante (agua).

Se presion la probeta en el centro, para evitar la formacin de caras angulares.

DESBASTE FINO

El desbaste fino est estrechamente relacionado con la etapa de desbaste que lo precede (DESBASTE GRUESO), hay que resaltar, que todo este proceso est concebido para obtener una superficie exenta de rayas, mediante el uso de una serie de papeles abrasivos sucesivamente ms finos.

Estas son las instrucciones que se llevaron a cabo para realizar un buen desbaste fino:

Se us solamente un abrasivo limpio y afilado.

Se aplic suficientemente liquido refrigerante para evitar as el recalentamiento de la probeta (agua)

Se lav la probeta, el porta probeta y las manos entre cada paso de preparacin. Se presion la probeta en el centro y se desbast en una sola direccin sobre cada papel abrasivo, girando la probeta en 45 o 90 antes de pasar al siguiente abrasivo, de tamao de grano ms fino. En cada paso se desbasto el doble de tiempo requerido para eliminar las rayas previas. Se fue observando con regularidad la desaparicin de las rayas observando la probeta. Sin embargo, se asegur de mantener la misma orientacin de la probeta, a continuar con el desbaste. Al finalizar, se lav muy bien la probeta, con abundante agua, se limpi con un pao la mesa de lijas y se aseguro de no dejar charcos de agua luego de finalizado la prctica. .4TA ETAPA: PULIDO

Este es uno de los pasos ms crticos de la preparacin metalogrfica, por lo tanto, antes de comenzar, se lav muy bien con abundante agua el pao que va a utilizar, para evitar la presencia de restos de metal o abrasivos que puedan estropear el proceso de pulido.

Estas son las instrucciones generales que se realizaron para un buen pulido:

Se fue supervisando con regularidad las rayas, observando al microscopio la superficie de la muestra. Para esto, se asegur de secar muy bien la muestra antes de colocarla en el microscopio.

Se prepar la solucione de almina de 1 y 0,05um (para pulido grueso y fino, respectivamente). Se agreg una pequea cantidad de suspensin sobre el disco rotatorio ejerciendo una presin moderada, para asegurar un pulido parejo y evitar que la probeta sea proyectada por el movimiento del disco. La probeta se fue moviendo suavemente desde la periferia hacia el centro del pao y viceversa. Una vez que la muestra alcanz una superficie tipo espejo, se lav con abundante agua, se roci con alcohol y se seco con aire caliente. A su vez, se observo la muestra en el microscopio ptico y se verifico que se haban eliminado las rayas del desbaste fino. Se paso a otro pao y se continuo el pulido con abrasive de tamao de particular ms fino (suspensin de almina de 0,05 micras). Se observo nuevamente la muestra pulida al microscopio, para verificar que se haban eliminado todas las rayas del pulido grueso. Al finalizar, se lavo muy bien la probeta con abundante agua .

Luego se enjuago la probeta con alcohol y se procedio al secado.

Por ltimo, se limpio con un pao la mesa de pulido, dejando el rea de trabajo limpia. 5TA ETAPA: ATAQUEEl ataque qumico es el proceso de disolucin qumica de la superficie de la muestra. Normalmente existe una capa muy delgada de metal deformado en la superficie de la probeta que el ataque remueve parcialmente. Adems, el ataque qumico ataca selectivamente a los diferentes constituyentes presente en la aleacin y revela su microestructura bajo observacin al microscopio ptico.

Estos son los pasos que se llevaron a cabo para realizar un buen ataque: Se seleccion el reactivo de ataque. En el caso del acero, Nital (cido Nitrico + Alcohol).

A su vez, se realiz el ataque sumergiendo la muestra con cara pulida hacia abajo en el reactivo, despus de esto, se lav la probeta con abundante agua. Finalmente se enjuago la probeta con alcohol y se procedi al secado mediante los procedimientos ya descritos.

Una vez terminada la preparacin metalogrfica se procedi a la observacin con la ayuda del microscopio ptico. Observando finalmente las imgenes en la computadora, para su posterior anlisis.

DISCUSION Y RESULTADOS.Preparacin Metalografa de un Acero 1045 y Comparacin con un Acero 1010

En las imgenes(A Y B) se puede observar, la microestructura de un acero 1045, donde est ms cerca del punto Eutectoide (perlita) y ms alejada de la ferrita, hay mayor cantidad de perlita que de ferrita, las manchas negras son (Perlita) y las blancas (ferrita) en la imagen (B) se puede detallar huellas dactilares, esto sucede porque no es tratado bien la probeta (Acero). Cabe destacar estas dos fotografas (a y b) advertimos que son muy similar a la (c) y la diferencia radica en que el acero de suministro tiene ferrita (blanca) en un mayor porcentaje y la perlita (negra) tiene un menor porcentaje de elementos de aleacin. Cabe destacar que la imagen (C) esta a 1000x. Observndose ms cantidad de ferrita que de perlita. Por ltimo, De acuerdo con el diagrama se obtiene la cantidad de ferrita y perlita que contiene el acero. Hay que resaltar que la ferrita da mayor ductilidad y la perlita da tenacidad y resistencia.

IMGENES DE LA EXPERIENCIA

CONCLUSIONES. El ensayo de metalografa ayuda a identificar las diferentes estructuras del acero y relacionarlas con las propiedades fsicas y mecnicas. En esta experiencia se observo las caractersticas del acero que se tena en la probeta, debido a que fue diseada para ser analizado mediante la metalografa. Hay que resaltar, que la prueba se debe de realizar de forma adecuada para que pueda proporcionar los resultados correctos, adems de tener una buena preparacin de la probeta. Es necesario graduar el microscopio para poder observar ms claramente la estructura. El microscopio metalogrfico, se puede observar la muestra para eso es necesario preparar la probeta y pulir a espejo la superficie. Con la experiencia realizada se observo, la forma y tamao de grano de cada una de las estructuras principales del acero como son perlita y ferrita; y as poder deducir sus propiedades mecnicas y fsicas. Un ensayo de metalografa se realiza con el fin de obtener toda la informacin que es posible encontrar en la estructura de los diferentes materiales. Operaciones a seguir para preparar la muestra son: corte, montaje, desbaste y pulido. Al final se observa lo obtenido en el microscopio metalografico.(B)

(B)

(A)

(C)

(B)