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PREPARACIÓN DE UNA PROBETA METALOGRAFICA Y EL MICROSCOPIO MÉTALOGRAFICO Metalografía.- La metalografía o microscopia estudia microscópicamente las características estructurales de un metal o de una aleación. Sin duda el microscopio es la herramienta más importante del metalurgista tanto desde el punto de vista científico como desde el técnico. Es posible determinar el tamaño de grano la forma y distribución de varias fases e inclusiones que tienen gran efecto sobre las propiedades mecánicas del metal. La microestructura revelara el tratamiento mecánico y térmico del metal y bajo un conjunto de condiciones dadas podrá predecirse su comportamiento esperado. La experiencia ha demostrado que el éxito en el estudio microscópico depende en mucho del cuidado que se tenga para preparar la muestra. El microscopio más costoso no revelara la estructura de una muestra que no haya sido bien preparada. a) PROBETA METALOGRAFICA.- Las técnicas metalográficas se han desarrollado precisamente para identificar las fases presentes en los metales y en sus aleaciones, y para explicar el mecanismo de su formación. Estas fases que constituyen el agregado metálico son, generalmente, de tamaño microscópico y, para su observación y estudio, es preciso preparar debidamente la probeta. Una superficie metálica en la que se van a observar unas fases microscópicas ha de ser plana y estar pulida. Plana, porque la pequeña profundidad de foco de los sistemas ópticos de observación a grandes aumentos no permitiría enfocar la imagen simultáneamente en planos situados a distintos niveles; estar debidamente pulida para que sólo pueda aparecer en ella detalles propios de su estructura, y no circunstancias ajenas a ella que puedan enmascararla .Las etapas de la preparación de la probeta metalográfica son: *Muestreo *Montaje de la muestra *Desbaste

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PREPARACIN DE UNA PROBETA METALOGRAFICA Y EL MICROSCOPIO MTALOGRAFICO

PREPARACIN DE UNA PROBETA METALOGRAFICA Y EL MICROSCOPIO MTALOGRAFICO

Metalografa.- La metalografa o microscopia estudia microscpicamente las caractersticas estructurales de un metal o de una aleacin. Sin duda el microscopio es la herramienta ms importante del metalurgista tanto desde el punto de vista cientfico como desde el tcnico. Es posible determinar el tamao de grano la forma y distribucin de varias fases e inclusiones que tienen gran efecto sobre las propiedades mecnicas del metal. La microestructura revelara el tratamiento mecnico y trmico del metal y bajo un conjunto de condiciones dadas podr predecirse su comportamiento esperado.

La experiencia ha demostrado que el xito en el estudio microscpico depende en mucho del cuidado que se tenga para preparar la muestra. El microscopio ms costoso no revelara la estructura de una muestra que no haya sido bien preparada.a) PROBETA METALOGRAFICA.- Las tcnicas metalogrficas se han desarrollado precisamente para identificar las fases presentes en los metales y en sus aleaciones, y para explicar el mecanismo de su formacin. Estas fases que constituyen el agregado metlico son, generalmente, de tamao microscpico y, para su observacin y estudio, es preciso preparar debidamente la probeta. Una superficie metlica en la que se van a observar unas fases microscpicas ha de ser plana y estar pulida. Plana, porque la pequea profundidad de foco de los sistemas pticos de observacin a grandes aumentos no permitira enfocar la imagen simultneamente en planos situados a distintos niveles; estar debidamente pulida para que slo pueda aparecer en ella detalles propios de su estructura, y no circunstancias ajenas a ella que puedan enmascararla .Las etapas de la preparacin de la probeta metalogrfica son:

*Muestreo

*Montaje de la muestra

*Desbaste

*Pulido

*Ataque qumico Muestreo: La eleccin de la muestra que se va a estudiar al microscopio es una operacin delicada y muy importante. Si lo que se trata de estudiar es un fallo del material, la muestra debe tomarse de una zona lo ms prxima posible al punto en que se ha producido el fallo, y compararla con otra obtenida en una seccin normal; se recomienda tomar 3 muestras para el caso de muestras de soldaduras en el material de base material cercano a la soldadura en el cordn de soldadura. La muestra debe extraerse de forma que sea representativa e identificar de alguna forma la orientacin de la fabricacin del material, tratando en todo momento de evitar calentamientos fuertes de la probeta por que podra distorsionar la microestructura. La extraccin puede hacerse mediante sierra o disco abrasivo, siendo el tamao recomendado de las probetas, aproximadamente, de 20x20x15 mm. En el caso de de briqueta 30mm dimetro y 25mm de altura

Montaje de la muestra: El montaje de la muestra o empastillado consiste en embutir la probeta en algn producto como la bakelita (resina termoendurecible), Lucite (resina termoplstica), etc., de forma que el conjunto sea manejable manualmente o adecuado para insertarlos en los alojamientos de los dispositivos de preparacin. El montaje se realiza cuando se trata de muestras pequeas que son difciles de manejar o sujetar o, tambin, cuando se pretende observar la superficie o borde de la probeta (recubrimientos, cementacin, etc.) se busca siempre que las caras de la probeta sean paralelas para poder realizar otro tipo de pruebas y para poder ser analizados en otros tipos de microscopios. Se aade para ello, adems, granalla de acero, como se puede observar en la figura adjunta, con el fin evitar el relieve en la zona prxima a los bordes. Por otra parte, se biselan las aristas 45 mediante desbaste en la lijadora de cinta, para evitar cortes y agarres de la probeta en los papeles y paos de pulido.

Desbaste :Mediante el desbaste se consigue poner al descubierto la superficie del material, eliminando todo lo que pudiera obstaculizar su examen, a la vez que se obtiene una superficie plana con pequea rugosidad. Consiste en frotar la superficie de la probeta, que se desea preparar, sobre una serie de papeles abrasivos, cada vez ms finos. Una vez obtenido un rayado uniforme sobre un determinado papel, se debe girar la probeta 90 para facilitar el control visual del nuevo desbaste. Cada fase ser completada cuando desaparezcan todas las rayas producidas por el paso por el papel abrasivo anterior. El desbaste puede hacerse manualmente, o mediante aparatos que se denominan desbastadoras o lijadoras. Suele hacerse en hmedo, para evitar los calentamientos que pueden modificar la estructura de la probeta. El desbaste manual se realiza en cajas de desbaste donde se colocan ordenados, de izquierda a derecha, de mayor a menor rugosidad, los papeles abrasivos (vase la figura adjunta). Los papeles abrasivos pueden ser de carburo de silicio ( SiC ) o de corindn. Existen en el comercio papeles de SiC n 60, 120, 180, 220, 320, 500, 1000, 2400, y 4000. Este nmero se corresponde en modo inverso con el tamao de partcula del abrasivo, es decir, mayor nmero menor tamao de la partcula de abrasivo, y viceversa.

Pulido: El pulido de una probeta metalogrfica tiene por objeto eliminar las rayas producidas en la operacin de desbaste y obtener una superficie especular(tipo espejo). Se pueden emplear diversos tipos de abrasivos: polvo de diamante (10, 1, 0,5 y 0,25 micras), almina (5, 1, 0,5, 0,1 y 0,05 micras), xido de magnesio, etc. En cuanto a los paos de pulido, los hay de tela de billar, nylon, seda, algodn, etc. El pulido electroltico se realiza mediante un proceso de disolucin andica del metal (vase montaje en figura adjunta). Se tienen que fijar las condiciones de tensin y densidad de corriente para conseguir el efecto buscado. Despus del pulido la muestra se enjuagan con un chorro de alcohol(agua) y se secan rpidamente bajo un chorro de aire caliente.

Ataque qumico: Una superficie pulida revela ya una serie de hechos interesantes, como pueden ser grietas, inclusiones, fases (si su forma y color las hacen diferenciables), poros, etc. Pero, normalmente, la probeta hay que atacarla para "revelar" la microestructura (fases, lmites de grano, impurezas, zonas deformadas, etc.). El ataque puede realizarse mediante diferentes formas, a saber: ptico, qumico, electroqumico y fsico. Ataque ptico: campo claro, campo oscuro, luz polarizada, contraste de fase y contraste por interferencia (Nomarski).

Ataque qumico: para la gran mayora de los materiales metlicos ste el mtodo ms empleado. Puede realizarse por frotamiento ( empleando un algodn impregnado en el reactivo que se pasa sucesivamente por la superficie pulida ) o mediante inmersin de la muestra en el reactivo. Inmediatamente despus del ataque la probeta debe ser lavada con agua y secada con un chorro de alcohol y aire caliente.

Ataque electroltico: est basado en los procesos redox.

Ataque fsico: con esta denominacin se recogen los realizados por bombardeo inico (argn), ataque trmico y la deposicin de capas de interferencia.

fig. a

fig.b

fig. c

fig.d

la fig. a muestra la probeta despus del esmerilado, la fig.b muestra la probeta despus del pulido intermedio, la fig.c muestra la superficie despus del pulido final sin rayaduras, la fig d muestra la probeta luego del ataque

Defectos en la preparacin de probetas: Los posibles defectos en la preparacin de probetas pueden ser-Colas de cometas: este defecto se debe a que no se cambia de sentido de giro en el pulido

-Nubes: este defecto se debe a que no se limpio bien la probeta luego del ataque

-Ralladuras: este defecto se debe a que en la etapa de desbaste no se hizo bien el desbaste con las lijas de grano grueso y estas rayas se mantienen b) MICROSCOPIO METALOGRAFICO.- En comparacin con uno de tipo biolgico, el microscopio empleado habitualmente para materiales difiere en la manera en que la muestra es iluminada. Como una muestra metalogrfica es opaca a la luz, la misma debe ser iluminada por luz reflejada. Como se observa en la figura , un haz de luz horizontal, de alguna fuente de luz, es reflejado por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo a travs del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra. Un poco de esta luz incidente reflejada desde la superficie de la muestra se amplificar al pasar a travs del sistema inferior de lentes, el objetivo, y continuar hacia arriba a travs del reflector de vidrio plano; luego, una vez ms lo amplificar el sistema superior de lentes, el ocular. a) AUMENTOS. Se denomina aumento del microscopio (Am) a la relacin sobre el tamao de la imagen y el del objetivo.

D1 = distancia entre el ocular y la pantalla de proteccin, D2 = distancia entre el ocular y objetivo, M1 = aumento propio del ocular, M2 = aumento propio del objetivo,La amplificacin total es funcin del producto de los aumentos del ocular y del objetivo.

Am = (D1/D2) M1 M2

b) PODER DE RESOLUCION. Se define como la capacidad de un objetivo para producir imgenes separadas y distintas de dos detalles del objeto muy prximos. Es funcin directa de la longitud de onda, de la luz incidente e inversa del ndice de refraccin del medio, n, y del ngulo de semiaberturade la lente objetivo, u. El poder de resolucin queda cuantificado por medio de la distancia mnima, d, entre dos detalles que son observados o resueltos por el microscopio. Para el caso de haz incidente ancho paralelo en el objeto, se cumple la expresin:

d = /2 n u en donde las unidades de d son las mismas que las de .

Se deduce que podemos ganar en resolucin, slo por la inmersin de la muestra en lquidos de mayor ndice de refraccin, n, que el aire, pues no nos es posible iluminar con mayores que adems sean perceptibles por el ojo humano.

No obstante, en la microscopa ptica suele emplearse distintos tipos de iluminacin que la luz blanca, pues si bien no aportan mayor resolucin si permiten facilitar la separacin de los incidentes observables. Citamos entre ellos: a) Campo oscuro. b) Luz polarizada. c) Tcnica de Nomarsky.

Las que se desarrollarn en las experiencias con mayor profusin. Por ltimo, el poder de resolucin del microscopio puede quedar limitado por el propio poder de resolucin del ojo del observador, d0, que podemos fijar como media de 0.15 mm. En efecto, el poder de resolucin del ojo, d0, y la mxima amplificacin, Am, del microscopio limita el poder de resolucin, d, hasta el valor definido por la expresin:

d (mm) = 0.15 (mm)/Am c) PROFUNDIDAD DE CAMPO, e, tambin denominada penetracin o resolucin vertical del objetivo, es la capacidad de dar imgenes ntidamente enfocadas, cuando la superficie del objeto no es completamente plana. La profundidad de campo es inversamente proporcional a los aumentos propios del objetivo, M2, al ndice de refraccin, n, del medio y al ngulo de semiabertura del objetivo, u, es decir:

e = f(1/M2 n u)

Figura :Microscopio metalrgico con el trazado del haz luminoso a travs del sistema ptico.

CUESTIONARIO.-

1) Qu diferencias hay entre un ataque ptico, qumico, electroltico y fsico?

2) Describa el microscopio metalogrfico que diferencias hay con el MET y MEB?

3) Explicar que es el poder de resolucin y profundidad de campo

4) Explicar que diferencias hay entre una briqueta en fri y en caliente y en que casos se usan cada una5) Que es el microscopio de campo oscuro y en que casos se utiliza?6) Describa el microscopio mtalografico y cada uno de sus partes

7) Como procedera para preparar una probeta cilndrica describa todos los pasos?

8) Como seria el muestreo para:

Un cordn de soldadura

Una plancha

Una pieza con tratamiento trmico y cementacin

9) La alumina de 1um a que numero de papel abrasivo corresponde

10) Una probeta metalografica por que debe tener dos caras paralelas y cuando es necesario solamente una cara

11) A que se llama aumentos y cual es su relacin matemtica?

12) La precitacin de carburos en la matriz y replicas se iluminan .Fundamente por que

13) Que son los objetivos y que tipos podemos encontrar?

TEST N01 PREPARACION DE PROBETAS Y MICROSCOPIO1) El microscopio metalografico y el ME (Microscopio electrnico.) son semejantes en la manera de llevar la imagen de la muestra hacia la vista o hacia la pelcula fotogrfica respectivamente; en el primer caso necesitamos una fuente de . .Y en el segundo caso necesitamos una fuente de...2) Una muestra muy pequea que queremos analizar por microscopio metalografico podemos preparar una briqueta en fri si ..y en caliente si ... .

3) El poder de resolucin es:.

...

la profundidad de campo es:.

..

4) Mencione tres posibles defectos en la preparacin de probetas metalograficas:

*

*

*

5) Hacer un grafico de cmo se podra realizar un a muestra para metalografia de lo siguiente(indique los ptos. donde se realizara la metalografia):

a) Una plancha

b) cordn de soldadura

6) Mencione los pasos para realizar una probeta metalografica7) Mencione la formula de la ampliacin total (aumentos del ocular y el objetivo)

8) A que ngulo hay que rotar la probeta cuando se esta desbastando .. y si la probeta presenta ngulos se tiene que si no estos filos malogran el