Práctica de Laboratorio # 1Ingeniería de los Materiales I.

Título: Metalografía. Estructuras del diagrama Hierro - Carbono.

Temática: Análisis estructural de algunas aleaciones del diagrama Fe-C.

Introducción

En las conferencias anteriores a esta práctica de laboratorio estudiamos los materiales, su clasificación y propiedades, estableciendo una vinculación entre su composición, estructura, propiedades y aplicación. La metodología para la selección de materiales. También estudiamos como vincular la composición, estructura y las propiedades en las aleaciones Fe-C; así como identificar los diferentes tipos de tratamientos térmicos y termoquímicos y sus aplicaciones industriales.

Para el desarrollo de la práctica se orientó con anterioridad una guía de autopreparación.

Ahora de manera rápida vamos a controlar si están preparados para realizar la práctica a través de preguntas de control.

Preguntas de Control

Preg. 1. Señale dos redes cristalinas características que pueden presentar las estructuras en el diagrama hierro carbono.

Preg. 2. De las redes cristalinas cúbicas centradas en las caras y cúbica centrada en el cuerpo. ¿Cuál de ellas contiene más átomos de carbono?

Preg 3. ¿Qué dos grupos de aleaciones se encuentran en el diagrama Fe-C?

Objetivos

Emplear al microscopio metalográfico en la identificación de las fases en la microestructura. Inferir propiedades a partir de la composición y microestructura.

Determinar la estructura de los aceros al carbono, fundiciones blancas y grises, mediante la observación de su microestructura.

Métodos para estudiar metalográficamente un metal:

Tomar una muestra o probeta.

Preparación de la muestra o probeta.

Revelar la estructura con un ataque químico.

Estudio de la microestructura con un microscopio óptico o electrónico.

Selección de la muestra o probeta.

Estas deben ser lo más representativas posible de la estructura que se estudia. Se hace necesario realizar varios cortes para obtener varias probetas. Cuando se realiza el corte deberá cuidarse de no provocar cambios estructurales debido a calentamientos o deformaciones plásticas.

Pasos para la Preparación de la muestra o probeta.

Desbaste.

Pulido.

Ataque químico.

Máquina Desvastadora.

Para el desbaste se necesitan papeles abrasivos (lijas de agua) que van aumentando en dependencia de la cantidad de granos por pulgada cuadrada a partir de 180.

Pasos para el desbaste. Colocar papel abrasivo requerido en función del

estado de la superficie de la probeta. Revisar la conexión de agua de lubricación y la

descarga de esta.

Poner en funcionamiento la máquina.Regular el agua de lubricación, de forma tal

que sea abundante pero sin provocar salpicadura.

Colocar suavemente la probeta sobre el papel de grado más grueso.

Antes de pasar al papel de grado medio o fino, se enjuaga previamente la probeta para evitar la contaminación del papel siguiente.

Colocar la probeta sobre el papel siguiente, observando previamente las rayas y girándola 90 grados para poder eliminarlas. .

Para lograr una superficie plana y los bordes bien definidos, se evitará levantar la probeta.

Máquina Pulidora

Objetivo del Pulido

Proporcionarle un acabado de mayor calidad a la probeta, eliminando de su superficie todas las huellas del desbaste hasta obtener un acabado especular.

Para el pulido se emplean abrasivos como alúmina y óxido de cromo (piedra verde).

El soporte de los abrasivos son paños de pulido, constituidos por fibras resistentes al desgaste, como por ejemplo, terciopelo, gamuza sintética y paños de billar.

Etapas del Pulido Pulido grueso, que elimina las rugosidades

superficiales y la capa deformada durante desbaste. Este se logra presionando con fuerza la probeta sobre el paño abrasivo.

Pulido fino, se logra eliminando paulatinamente la presión que se ejerce sobre la probeta hasta obtener una superficie con acabado especular.

Se culmina el pulido con la observación final y se procede a lavar y limpiar con alcohol o acetona la superficie de la probeta, empleando para ello papel de filtro o similar.

Ataque Químico

Objetivo del Ataque Químico

Se realiza para revelar la microestructura de la probeta.

Ataque de la Probeta.

Posterior al ataque

Se lava la probeta con agua y se seca con alcohol, frente a una corriente de aire caliente.

Probeta Atacada.

Estudio de la microestructura en el microscopio metalográfico.

Características del microscopio

Instrumento que permite una mayor resolución y hace posible observar detalles más finos que el del ojo humano. Por ser el metal un cuerpo opaco este microscopio basa su principio de funcionamiento en que la luz se hace incidir sobre la muestra a observar.

Partes fundamentales: Sistema mecánico: Es el encargado de asegurar la

rigidez, seguridad y precisión del sistema óptico. La vez posibilita el centraje de la luz, el enfoque (mediante el tornillo de enfoque grueso y fino) y la exploración de la muestra (mediante el movimiento de la plantilla).

Sistema óptico: Es el encargado de producir la imagen ampliada de la parte del objeto sometida a examen y se divide en:

Sistema objetivo: Lente situada cerca del objeto. Sistema ocular: Lente situada cerca del ojo

humano.

Pasos para la observación al microscopio.

Colocación de la superficie de la probeta en posición horizontal, para lo cual se emplean placas metálicas o plásticas con plastilina y se presiona la probeta con un equipo disponible.

Selección del aumento a obtener en el lente. En nuestro caso se desean 1500 aumentos, lo cual se logra con la lente que produce 100 aumentos y el ocular que produce 15 aumentos.

Encendido de las lámparas del microscopio.Enfoque de la probeta, colocándose en el

punto donde incide la luz una gota de aceite de inmersión.

Observación y enfoque de la microestructura.

Identificación de la estructura.

Se realiza la identificación de la estructura a través del libro de texto y atlas estructurales.

Desarrollo de la práctica.

Después de refrescar los conocimientos pasaremos al desarrollo de la práctica para lo que es necesario que se agrupen en parejas, que yo les entregaré la muestra con que trabajará cada dúo. Estas muestras están constituidas por diferentes tipos de aceros estructurales con disímiles contenidos de carbono.

Observación al microscopio.

Mientras van trabajando compruebo los conocimientos relativos al manejo del equipo a través de las siguientes preguntas:

¿Cuáles son las partes fundamentales del microscopio?

¿Cuál es la función del sistema mecánico?

¿Cuál es la función del sistema óptico?

Caracterización de la muestra.

Los que ya hayan observado la microestructura, deben proceder a identificar las diferentes fases de la misma y su composición. Observando además el resto de las muestras para establecer comparaciones en función de las áreas relativas que ocupan las diferentes fases en función de la composición en carbono conocida.

TABLA 1 Resultado de la observación al microscopio metalográfico de diferentes muestras.

MUESTRA RESULTADOS OBSERVACION

Como explica la guía una vez cumplimentado todos los pasos. Se procede a realizar la identificación de esta estructura a través del libro de texto y atlas estructurales.

Conclusiones de la práctica1- Para la observación estructural de los distintos

materiales (materiales a utilizar) es necesario en primer lugar realizar la preparación superficial de los mismos lo que permite revelar las estructuras presentes.

2- Son de gran importancia los métodos para relevar la estructura metalográfica ya que nos permiten estudiar las estructuras mecánicas y con ello realizar distintos análisis.

3- Otra conclusión puede ser medidas a tomar de carácter general o particular con algunos estudiantes después de haber analizado la situación individual de cada uno de ellos durante el desarrollo de la práctica.

Bibliografía.

1. Texto de metalografía. Tomo 1. Avner S. Introducción a la metalurgia física. Editorial Ciencia y técnica. La Habana. 1970.

2. P. Guliaev. Metalografía tomo I. 3. A. Kucher. Tecnología de Metales.4. B. A. Kuzmán. Metalurgia, Metalografía y materiales

de construcción. 5. H. U. Ordonez. Tecnología de los Metales. Materiales complementarios. 1. http://matweb.tradepub.com/ (Plásticos, Cerámicas y

Composites). 2. http://www.fiqm.umcc.cu/ (Ciencia de los Materiales).

Estructura del informe

– Titulo de la práctica: – Nombre y Apellido:– Introducción: Que incluya los objetivos de la

práctica y los métodos que se emplean para el cumplimiento de los propuestos.

– Desarrollo– Conclusiones y Recomendaciones:

FIN