Materiales Lab

8/17/2019 Materiales Lab

1/7

Ciencia de Materiales (GRETA)

Lab 1. Materiales

metálicos.

Metalografía


2/7

Lab 1. Metalografía

Prácticas de laboratorio Ciencia de Materiales

1. Introducción

La metalografía permite estudiar microscópicamente las características

estructurales de un material metálico, las cuales se correlacionan con sus propiedades

físicas, químicas y mecánicas. A través de la metalografía se pueden identificar tanto

cambios estructurales que se producen a lo largo de los distintos procesos de

fabricación de componentes, como la presencia de segregaciones y otras

irregularidades que a menudo afectan al comportamiento mecánico.

En general, las características estructurales de los metales son: el tamaño de

grano, los límites de grano; el tamaño, la forma y distribución de las fases en una

aleación, y el porcentaje y morfología de las inclusiones no metálicas, conocidas

también como elementos de aleación o aleantes. El tamaño de grano tiene un notable

efecto en las propiedades mecánicas del metal, y viene regulado entre otros factores

por el tratamiento térmico aplicado sobre el material y por los elementos de aleación

añadidos.

Los metales/aleaciones de grano pequeño tienen mayor resistencia a la tracción,

mayor dureza y se distorsionan menos durante el temple, así como también son

menos susceptibles al agrietamiento. Los metales/aleaciones experimentan

crecimiento de grano a altas temperaturas. Suele utilizarse el término grano fino/grano

grueso para referirse al tamaño de grano.

Los detalles de la estructura de los metales/aleaciones no son fácilmente visibles a

nivel macroscópico. Es por ello, que para el análisis de su microestructura se utilizan

técnicas de microscopía. Asimismo, a partir de la microestructura observada, es

posible deducir qué tratamiento térmico y mecánico ha experimentado el metal, por lo

que es factible en muchos casos predecir de modo cualitativo cuál será su

comportamiento en servicio.

La naturaleza opaca de estos materiales requiere el empleo de microscopios de

reflexión, si se desea un análisis microestructural más profundo. Si se desea un

análisis más sencillo, por ejemplo el análisis de una superficie de fractura (superficies

por lo general rugosas al no requerir de pulido), se utiliza una lupa estereoscópica o

binocular, que a pesar de no alcanzar magnificaciones tan elevadas como los

microscopios, sí permite observar superficies irregulares. En ambos casos se requiere


3/7



una preparación específica de la probeta, ya que sólo es posible la observación en un

plano.

El procedimiento que se sigue en la preparación de la superficie a observar es

relativamente sencillo, y tiene como objetivo principal la obtención de una superficie

plana, sin rayas, semejante a un espejo (superficie especular). El éxito en el análisis

metalográfico depende en gran medida del procedimiento de preparación de una

muestra. A continuación se describen las etapas necesarias para una preparación

correcta de una muestra metalográfica.

2. Preparación de las probetas para el microscopio metalográfico

Si se dispone de un pequeño volumen del material a analizar, éste mismo puede

ser considerado como una probeta. En cambio, si se ha de evaluar una pieza, es

necesario extraer una porción lo suficientemente pequeña como para ser de fácil

manejo, pero también lo suficientemente grande como para ser representativa a nivel

microestructural (Fig. 1a). Posteriormente esta muestra se montará dentro de una

pastilla (generalmente de una resina acrílica, poliéster o epoxi) para una mejor

maniobra en la preparación de la superficie a observar (Fig. 1b).

a) b)

CAMBIAR “ EMPASTILLADO” EN FIGURA

Fig. 1. Esquema representativo de la preparación de probetas metalográficas: a)

identificación de la orientación de la muestra y b) embutición de la muestra.


4/7



Desbaste (pulido grueso con papel de lija)

Mediante un proceso de desbaste se obtiene una superficie lisa y exenta de

irregularidades. Para ello se utilizan una serie de papeles de esmeril (las partículas

abrasivas del papel suelen ser de carburo de silicio, SiC), donde los tamaños de las

partículas abrasivas sea variable, comenzando por partículas mayores y finalizando

con papeles de partículas muy pequeñas. Estos papeles se colocan en el soporte de

los platos de la desbastadora y se coloca la probeta en su superficie, aplicando una

ligera presión mientras los platos giran. Es necesario añadir un poco de agua para

enfriar la probeta y retirar partículas abrasivas y residuos de material eliminado.

El desbaste consiste en actuar sobre dos direcciones perpendiculares durante un

cierto tiempo, en función del acabado de la superficie. Cada vez que se cambie de

papel de esmeril se debe conseguir eliminar las líneas de rayado del papel anterior,

así como cada vez que se gire la muestra 90º (Fig. 2). En esta etapa es fundamental

conseguir una superficie totalmente plana de la muestra, con rayas paralelas

correspondientes a la última etapa de desbaste.

Fig. 2. Esquema representativo de los diferentes cambios de orientación durante el

desbaste de la probeta.

Pulido fino o especular


5/7



Posterior al desbaste continúa el pulido de la muestra sobre una superficie

relativamente blanda (caucho, corcho, fieltro) y no abrasiva sobre la que se impregna

una suspensión de componente abrasivo como la alúmina (óxido de aluminio, Al2O3).

El procedimiento es muy similar al de desbaste, con la diferencia de ir añadiendo la

dispersión de Al2O3 lentamente.

Mediante el pulido se debe conseguir llevar la superficie de la muestra hasta que

alcanzar un brillo especular. De esta manera, la muestra se observa bajo el

microscopio con el fin de evaluar la calidad del pulido (quedarán arañazos residuales

no perceptibles fácilmente a simple vista) y para comparar con la imagen que se

obtenga tras el ataque químico.

Ataque químico

Una vez que la probeta haya sido pulida especularmente, se ha de proceder al

revelado de la microestructura, para lo cual la probeta se somete a un ataque químico

que provoca defectos en las zonas más sensibles de la microestructura policristalina

del metal (los bordes de grano) por oxidación o reacción química progresiva. Si el

ataque es muy prolongado, se podrían distinguir las diferentes orientaciones de los

granos que componen la microestructura. En caso de que el material posea una

microestructura con más de una fase, se observará que la fase más sensible al ataque

es la más afectada, con lo cual se revelará de forma distinta. Algunos de los reactivos

más comunes incluyen al Nital para aceros y fundiciones, cloruro férrico para

aleaciones de cobre (latón,bronce), entre otros.


6/7



Fig. 3. Esquema representativo del revelado de la microestructura a través del ataque

químico.

3. Objetivos

- Conocer la preparación de probetas metalográficas.

- Utilizar los microscopios que se encuentran en el laboratorio para visualizar las

superficies de distintos materiales.

- Identificar diversas microestructuras

4. Mater iales

- Microscopio metalográfico.

- Microscopio biológico.

- Lupa

- Probetas metalográficas y muestras de polímeros.


7/7



5. Desarrollo de la práctica

- Coloque las probetas metalográficas y dibuje y describa detalladamente las

observaciones a distintos aumentos.

- Coloque las muestras de polímeros y compuestos. Deberá enfocar muy bien los

polímeros hasta identificar claramente las esferulitas y, en el caso de los compuestos,

las fibras. Dibuje lo observado.

Cuestiones

1.-En base a las observaciones realizadas, identifique las estructuras correspondientes

a las probetas metalográficas.

2.- ¿Qué ocurriría si la etapa de ataque químico se prolongase en exceso?

3.- Represente y describa la microestructura observada en las muestras de polímero.

Materiales Lab

Documents

Transcript of Materiales Lab