ENSAYO DE METALOGRAFIA, TRABAJO PRACTICO N2

OBJETO DEL ENSAYO

La tcnica metalografica consiste en poner en evidencia los distintos tipos de granos, llamados constituyentes metalogrficos para luego ser observados e interpretados en su composicin.

LAS ESTRUCTURAS METALOGRAFICAS

La cristalizacin (solidificacin), puede comenzar en varios puntos de la masa metlica generando porciones de cristal llamados granos. Si se trata de un metal puro todos los granos respondern al mismo sistema cristalogrfico, pero tendrn diferente orientacin.

Los limites entre dos granos o bordes de grano contienen tomos no ordenados, o sea que no han alcanzado el alto grado de equilibrio de la red cristalogrfica. Poseen por lo tanto, una energa libre mayor que el resto del material. Los bordes de grano pueden considerarse porciones de cristal distorsionado donde los tomos se encuentran desplazados de su de su posicin de equilibrio. La tensin provocada por este desplazamiento origina el aumento de energa libre mencionado, adems los bordes de grano son sitios de acumulacin de impurezas. Las impurezas al ir solidificando el material quedan en el lquido remanente, hasta quedar aprisionadas entre los granos. Por todas estas consideraciones los bordes de granos son sitios de mayor reactividad con los cidos.

Si pulimos una superficie metlica (FE) y la atacamos con un reactivo acido, por ejemplo el Nital (acido Ntrico al 2,5 a 3 % en alcohol), utilizado en los aceros, los bordes de grano se atacarn ms rpidamente que el resto del material revelando la forma de los granos del material.

En el microscopio se vern las lneas atacadas (rugosas y por lo tanto no devuelven los rayos en forma perpendicular) que marcan los bordes de grano.

Las caractersticas de los granos as revelados, tamao, forma, distribucin etc. originan una estructura llamada metalogrfica.

Cuando existan varios constituyentes, los granos de uno se atacan ms que los de otro, destacndose en la estructura metalografica, de esto podemos deducir el comportamiento del material.

La tcnica metalografica consiste en poner en evidencia los distintos tipos de grano, llamados constituyentes metalogrficos.

Existen diversas estructuras metalogrfica, que se clasifican de acuerdo al modo de formarse en:a) Estructuras metalogrfica de nucleacin y crecimiento (regulares e irregulares)b) Estructuras eutcticas o de coprecipitacion.c) Estructuras martensticas.

d) Estructuras de compuesto intermetalico.

Estas estructuras pueden estar solas o mezcladas. Cada tipo de estructura sugiere un comportamiento determinado de la aleacin. Es sumamente importante conocer el mecanismo de su formacin, pues de ese modo podemos en piezas ya fabricadas borrar una estructura y generar otra, de acuerdo a la modificacin de propiedades deseada, estos procesos se llaman tratamientos trmicos.

A) ESTRUCTURAS DE NUCLEACION Y CRECIMIENTO

Dentro de este tipo de estructura tenemos varias formas de estructuras:

1) Estructura de colada

Es en forma arborescente, la base del rbol la que se enfra primero y se va achicando hacia el centro, este tipo de estructura es propio de las fundiciones. Tambin se llama estructura dendrtica, y cada una de ellas dendrito.

2) Estructura de recristalizacin

Es el caso de una fase solida dentro de otra fase solida.

Dentro de estas tenemos las estructuras de materiales deformados en frio, el caso es el trafilado.

Cuando esto se utiliza para achicar el grano, se obtiene otra estructura intermedia.

Fase solida dentro de otra fase solida Recristalizado Deformado en frio

Estructuras producidas por enfriamientos bruscos (al aire), no permiten la correcta conformacin de los granos, dando estructuras de grano fino de formas irregulares. El constituyente se nucle pero no llega a conformar los granos equiaxiales, puede adoptar un aspecto de red dentro de la estructura, son las estructuras llamadas de normalizado.

Con tratamientos de temperatura, o tiempos insuficientes, no se llegan a destruir completamente los granos previos y se obtienen estructuras heterogneas.

Con calentamientos excesivos dan lugar al crecimiento de los granos, este crecimiento si es demasiado grande limita el uso del material a requerimientos inferiores.

B) ESTRUCTURAS EUTECTICAS O DE COPRECIPITACION

Existen estructuras que en determinadas condiciones de temperatura y concentracin producen una precipitacin conjunta de dos o ms constituyentes metalogrficos. La estructura obtenida se llama eutctica. Esto ocurre solamente para una determinada concentracin de los componentes qumicos de la aleacin de los metales. La temperatura de solidificacin es la ms baja de toda la serie de las aleaciones. Composicin nica, temperatura nica: estructura eutctica.

La cristalizacin eutctica lleva un tiempo determinado (no es instantnea) pero mientras se efecta la temperatura permanece constante. La transformacin eutctica ocurre simultneamente en toda la masa metlica, por lo cual los granos formados son muy pequeos y no pueden crecer, se obtiene una yuxtaposicin de los dos o tres componentes de la aleacin. Los granos pueden ser globulares, si provienen de un lquido, laminares o globulares si provienen de un slido, en este ltimo caso se llaman eutectoides

ESTRUCTURA EN LAMINAS EUTECTOIDE ESTRUCTURA GLOBULAR EUTECTICO

Una aleacin puede estar formada por varios constituyentes metalogrficos. De esa manera puede contener granos poligonales de solucin slida y zonas de eutctico, como por ejemplo el acero de 0,30 % de C que contiene granos de ferrita (solucin slida) y del eutectoide perlita.

(Granos blancos= Ferrita; Granos negros= Perlita)

C) ESTRUCTURAS MARTENSITICAS

Provienen de tratamientos trmicos, cuando una aleacin presenta diferentes estados alotrpicos a distintas temperaturas, ej. Fe - Fe gama, la recristalizacin puede hacerse sin deformacin previa. En esta recristalizacin intervienen dos mecanismos: la transposicin de la estructura cristalogrfica y la difusin.

Los dos estados alotrpicos tienen distintas capacidad para disolver a los dems constituyentes de la aleacin. El movimiento de los tomos que permite la introduccin y la salida de los tomos del soluto en las distintas redes que se organizan durante la recristalizacion, se llama difusin, es relativamente lenta. Si despus de calentar y mantener la aleacin a la conveniente temperatura para que la fase de alta temperatura se homogenice, se lo enfra lentamente, se permite una recristalizacion normal pues los tomos del soluto han tenido tiempo para difundir y tomar la configuracin de equilibrio estable correspondiente a la temperatura ambiente: el tratamiento trmico se llama recocido, se produjo la difusin.

La transposicin cristalogrfica es sumamente rpida, cuando se efecta un enfriamiento brusco, de tal forma que puede producirse la transformacin cristalogrfica pero no la difusin, se obtendr como resultado la estructura cristalogrfica estable a temperatura ambiente pero con una cantidad de soluto que corresponde a otra estructura, se tendr pues la red distorsionada y una estructura inestable . El tratamiento trmico se llama temple, es una transformacin martensitica y el producto de la transformacin se llama martensita (en el caso de los aceros)

En otras aleaciones tambin se encontrar esta transformacin, que igualmente se denominar martenstica, pero los productos de la reaccin tienen diferentes nombres.

La transformacin martensitica es esencialmente una transformacin sin difusin. Los productos obtenidos son duros, frgiles y de gran resistencia a la abrasin. Generalmente deben sufrir un tratamiento trmico adicional, un calentamiento a baja temperatura (revenido), para disminuir la fragilidad. El aspecto mtalogrfico de estas estructuras es de grano fino y acicular (agujas que forman entre s ngulos agudos).

D) ESTRUCTURAS DE COMPUESTOS INTERMETALICOS

Son compuestos qumicos de gran dureza y resistencia a la abrasin. Los compuestos ntermetlicos son los que tienen el ms alto punto de solidificacin. Cuando se generan a partir de un lquido, se presentan en forma de grandes agujas o placas muy duras con interfaces que poseen poca cohesin con el resto del material.

De esta manera, las aleaciones que los contienen son frgiles, duras y difciles de maquinar cuando se originan en la aleacin ya solidificada se ubican en los bordes de granos formando redes de fragilidad. Si se logra su precipitacin en forma de cristales aislados de pequeo volumen pueden usarse como elementos resistentes a la abrasin o cortantes.

PREPARACION DE LA PROBETA PARA EL ENSAYO DE METALOGRAFIA

PASOS:

1ro. Corte del material

2do. Inclusin de la probeta

3ro. Pulido de la probeta

4to. Ataque con acido

5to. Observacin en el microscopio

6to. Confeccin del informe

1ro. Corte del material.

Obtenido el material a ensayar debe analizarse cul es la vista a mostrar en el ensayo previo al corte en el equipo (analizar dimensiones y factibilidad del corte).

Se corta en la cortadora metalogrfica una muestra de dimensiones variables, lo ptimo es entre

5 a 10 mm. de largo, por lo mismo de ancho, de alto es conveniente que no supere los 5 mm.

Al cortar el material no se debe calentar demasiado el mismo, para ello se debe refrigerar convenientemente con lubricante adecuado, para no deformar la estructura metalografica que luego intentaremos observar en el microscopio, adems aplicar velocidad y presin en el corte de manera constante para evitar rayas y calentamiento sectorizado en la mues