UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

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INFORME NÚMERO 4: Metalografía óptica

Profesor: Luis José Sección: CAlumnos:RODRIGUEZ ROMERO IVAN ALEXANDER 20091121ELAURA PORTUGAL DENNIS 20112056B

POMA QUISPE YHONY EDY 20112575J

LIMA – PERU

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

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INFORME NÚMERO 4: Metalografía óptica

Profesor: Luis José Sección: CAlumnos:RODRIGUEZ ROMERO IVAN ALEXANDER 20091121ELAURA PORTUGAL DENNIS 20112056B

POMA QUISPE YHONY EDY 20112575J

LIMA – PERU

Facultad de Ingeniería Mecánica

ENSAYO DE METALOGRAFÍA

* OBJETIVO DEL EXPERIMENTOEl principal objetivo de este ensaño es el de observar la cristalografía de los metales tanto en su tamaño, forma y disposición que presenta la muestra, para esto tomaremos una probeta que presenta defectos en sus extremos, oxidación y marcas de la maquina fresadora, que es por donde veremos los granos de dicho material en la metalografía, también tenemos como objetivo la buena preparación de la probeta, que se da en el desbaste o lijado de dicha probeta, el pulido de dicha probeta y el ataque químico a dicha probeta con distintas

sustancias, como lo son el Nital, para aceros; Acido Nítrico, para el bronce y cobre; también tenemos como objetivo el buen uso del microscopio que nos ayudara a ver los granos en dicho material.

* DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS (MARCA, RANGO DE MEDICIÓN, PRECISIÓN, ETC)*

* Lijas:* - Lija de 180* - Lija de 360* - Lija de 600* - Lija de 800* - Lija de 1000* - Lija de 1200* *

* * Probetas (bronce, cobre, aluminio , acero de bajo carbono, acero de alto carbono, , etc)* * * * * * * * * * * * * Reactivos:- Acido nítrico (para el bronce y cobre) - Nital (para los aceros)

* Microscopio metalográfico

* Máquina pulidora

* DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO:

I) Desbaste con la lija.-

Para este procedimiento lo que se hace es seleccionar una de las 6 lijas que tenemos, que son de 180, 360, 600, 800, 1000, 1200; estas lijas se diferencian unas de otras por el tamaño

de las piedras que están pegadas al papel, por ejemplo en la lija de 180 el tamaño de dichas piedras son más grandes que en la lija 1000, para realizar el desbaste con la lija se empieza con la lija de 180 que es la más áspera, después con la de 360 y así hasta concluir con la de 1200. La manera más apropiada de realizar el desbaste es el de tomando la lija en un extremo y en dicho extremo poner una superficie(extremo) de la probeta para poder desplazarla de arriba hacia abajo hasta llegar al otro extremo de la lija, cuando hayamos llegado al otro extremo de la lija nos detenemos y giramos la lija 180º y continuamos de la misma manera; así continuamos hasta observar que las líneas en la probeta son uniformes, esto quiere decir que al momento de poner dicha superficie en la luz esta se refleje uniformemente; cuando hayamos llegado al otro extremo de la lija nos detenemos y giramos la lija 180º y continuamos de la misma manera; solo cuando cambiemos de una lija a otra es que la superficie de la probeta se gira 90º.

II) Pulido.-* Para este procedimiento lo que se hace es colocar la probeta sobre una pulidora que consta de un paño que está girando en donde se, para preparar la pulidora lo que se hace es colocar un paño limpio el cual va a girar, después sobre dicho paño en movimiento esparcimos un poco de alúmina (Al2O3), que actúa como si fuera una lija que va a eliminar las rayas que presenta la probeta debido a las lijas, luego esparcimos agua sobre la alúmina, ya preparado todo esto lo que se hace es colocar la superficie de la probeta sobre dicho paño, aplicando una fuerza de ½ Kg. El pulido finaliza cuando la probeta es un espejo perfecto.

III) Ataque Químico.-

Para este procedimiento se tiene que tener en cuenta que después de hacer el pulido de la probeta esta tiene que estar como un espejo; lo que se hace es limpiar la probeta después de pasarla por la pulidora con alcohol que está en algodón, luego se sumerge la superficie de la probeta sobre una solución que depende de que material se este trabajando; por ejemplo: para los aceros lo que se usa es Nital y para el bronce y cobre lo que se usa es Acido Nítrico, el tiempo que este sumergido la probeta depende de que la solución haya limpiado la superficie de la probeta; para los aceros es como 3 segundos y para los demás de 6 a 8 segundos, después pasamos a limpiar la probeta con alcohol que está en algodón.

IV) Microscopio Metalográfico.-

En este paso se coloca la superficie de la probeta sobre el microscopio esperando que después de haber realizado los pasos anteriores perfectamente, se logre observar los granos de dicho material.

* RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO:

-En estos resultados se observa uno de los tantos diferentes tipos de grano que tienen los metales, tanto el tamaño, la forma y las disposiciones que presenta cada grano.-Uno de los resultados que se obtienen a partir de las muestras, es que para un mismo material, que para mayor tamaño de grano, mayor dureza.

Imágenes de cómo se vio en el microscopio las superficies de las probetas después del ataque químico.

* CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

CONCLUSIONES:En esta práctica pudimos darnos cuenta de las características del acero u otro metal que teníamos en la probeta, debido a que fue diseñada para ser analizado mediante la metalografíaDurante la observación nos pudimos dar cuenta también que los granos de las caras de la muestra presentaban unos granos no muy pequeños o finos que al observar el tamaño de granos de las tablas que se muestran en los libros corresponde al tipo de grano del material correspondiente.

RECOMENDACIONES:

* Al momento de cambiar de lija, la probeta gire 90º, y que al momento de terminar una pasada, la lija gire 180º.* Al momento de desbastar la probeta tener cuidado de que la probeta tenga una superficie plana, que no presente inclinaciones, porque esta superficie es la que se pone en el microscopio.* Al momento de terminar de desbastar tener en cuenta que la superficie de la probeta sea uniforme al momento de ponerla a la luz.* Al momento de usar la pulidora tener en cuenta la cantidad de fuerza que se usa, así como también el echado de agua y de alúmina por donde pasa la probeta.* Después de terminar con la pulidora no se vaya a poner los dedos sobre la superficie ya que estaríamos manchando la superficie con la huella o grasa de nuestros dedos.* Tener cuidado al momento de usar las sustancias químicas, que no vayan a hacer contacto con la piel.* Usar correctamente el microscopio* * * *

* * * * * * * * * * * * BIBLIOGRAFÍA* * FUNDAMENTOS DE LA CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES. Smith William F – Mc Graw Hill, 2001.

* CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES. Askeland Donald R - México. Thomson, 2000.

* TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES INDUSTRIALES. Lasheras

* TRATAMIENTO TERMICO DE LOS ACEROS. Apraiz, J.* * APUNTES DE CLASES.*

* ANEXOS

FUNDAMENTO TEORICO

METALOGRAFIALa metalografía es la disciplina que 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, forma y distribución de varias fases e inclusiones que tienen gran efecto sobre las propiedades mecánicas del metal. La micro estructura revelará 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 revelará la estructura de una muestra que haya sido preparada en forma deficiente. El procedimiento que se sigue en la preparación de una muestra es comparativamente sencillo y requiere de una técnica desarrollada sólo después de práctica constante. El último objetivo es obtener una superficie plana, sin rayaduras, semejante a un espejo.ATAQUE QUÍMICO DE LA MUESTRAEl propósito del ataque químico es hacer visibles las características estructurales del metal o

aleación. El proceso debe ser tal que queden claramente diferenciadas las partes de la micro estructura. Esto se logra mediante un reactivo apropiado que somete a la superficie pulida a una acción química. Los reactivos que se sutilizan consisten en ácidos orgánicos o inorgánicos y los álcalis disueltos en alcohol, agua u otros solventes. En la tabla que se muestra a continuación se observan los reactivos más comunes. Las muestras pueden ahora atacarse durante el tiempo necesario sumergiéndolas boca abajo en una solución contenida en una caja de Petri. Un método opcional consiste en aplicar el reactivo con un gotero para ojos. Si el tiempo de ataque es demasiado corto, la muestra quedará subatacada y los límites de grano y otras configuraciones se verán desvanecidos e indistintos cuando se observen en el microscopio. Si el tiempo de ataque es demasiado largo, la muestra se sobre atacará y quedará muy obscura, mostrando colores no usuales. El tiempo de ataque debe controlarse muy cuidadosamente.La acción del ataque se detiene al colocar la muestra bajo una corriente de agua. Límpiese la muestra con alcohol y utilice una secadora de pelo para terminar de secarla. Cuídese de no frotar la muestra pulida y atacada con alguna tela o con los dedos, porque esto altera la condición superficial del metalMETALES | REACTIVO | COMPOSICION | OBSERVACIONES |Hierro y acero al carbono | Nital | 2 a 5% de ácido nítrico en alcohol metílico. | Obscurece la perlita en aceros al carbonoDiferencia la perlita de la martensita: revela los límites de grano de la ferrita, muestra la profundidad del núcleo en los aceros nitrurados.Tiempo: 5 a 60 segundos || Picral | 4 g de ácido pícrico en 100 ml de alcohol metílico. | Para aceros al carbón y de baja aleación es tan bueno como el Nital para revelar los límites de grano de la ferrita. Tiempo 5 a 120 segundos. || Ácido clorhídrico y ácido pícrico | 5 g de ácido clorhídrico y 1 g de ácido pícrico. En 100ml de alcohol metílico. | Revela los granos de austenita en los aceros templados y en los templados y revenidos. |

TAMAÑO DE GRANOEl tamaño de grano tiene un notable efecto en las propiedades mecánicas del metal. Los efectos del crecimiento de grano provocados por el tratamiento térmico son fácilmente predecibles. La temperatura, los elementos aleantes y el tiempo de impregnación térmica afectan el tamaño del grano. En metales, por lo general, es preferible un tamaño de grano pequeño que uno grande. Los metales 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. El grano fino es mejor para herramientas y dados. Sin embargo, en los aceros el grano grueso incrementa la endurecibilidad, la cual es deseable a menudo para la carburización y también para el acero que se someterá a largos procesos de trabajo en frío.Todos los metales experimentan crecimiento de grano a altas temperaturas. Sin embargo, existen algunos aceros que pueden alcanzar temperaturas relativamente altas (alrededor de 1800 F o 982 C) con muy poco crecimiento de grano, pero conforme aumenta la temperatura, existe un rápido crecimiento de grano. Estos aceros se conocen como aceros de grano fino. En un mismo acero puede producirse una gama amplia de tamaños de grano.

CUESTIONARIO DE ENSAYO METALOGRÁFICO

1) ¿Qué es el Ensayo Metalográfico?* Es el ensayo que utiliza la metalografía para estudiar microscópicamente las características estructurales de un metal o de una aleación.* 2) ¿Qué tipo de polvo abrasivo se ha utilizado durante el pulido mecánico de las probetas?Respecto a los polvos abrasivos parece haber preferencia por la gama de óxidos de aluminio para pulir materiales ferrosos y de los basados en cobre y óxido de cerio para pulir aluminio, magnesia y sus aleaciones.* En este caso utilizamos el óxido de aluminio.

3) ¿Qué aumento se ha utilizado para observar las rayas producidas por el desbaste de la superficie?* * Se utilizo un amento de 100x (aumento aceptable), para poder visualizar los tamaños de granos.* * 4) ¿Qué número de lija han sido utilizados para el desbaste de la superficie?* Han sido utilizados 6 lijas de números: 180, 360, 600, 800, 1000,1200.

5) ¿Qué reactivo se ha empleado en el ataque químico de las probetas? Indique la forma de la aplicación * * Se usaron el Ácido Nítrico y el Nital.* Se aplicó Ácido Nítrico para los aceros y Nital para el bronce y cobre.* *

6) ¿Cómo se obtiene la probeta metalográfica?Las fases de preparación de la probeta metalográfica son las siguientes:1. Corte de la muestra.2. Montaje (opcional)3. Desbaste4. Pulido5. Ataque químico o electrolítico.En nuestro caso hicimos desbaste (con lijas), pulido y ataque químico, no hubo necesidad de hacer cote por que ya teníamos los metales en forma de probeta.

7) ¿Cómo se realiza el montaje de la probeta metalográfica, cuando ésta es de tamaño pequeño?* * Las muestras que son difíciles de manejar debido a sus dimensiones geométricas (formas irregulares o muy pequeños), o a su naturaleza, normalmente son montadas en algún tipo de soporte o bien son encapsuladas en algún tipo de resina, o metal de bajo punto de fusión, los cuales normalmente no quitan información del espécimen estudiado. Existe una variedad de

resinas comerciales que normalmente cubren esta función. En el análisis de productos “precipitados” en la superficie además de encapsular las muestras, es necesario primero depositar mediante una técnica adecuada algún elemento, compuesto o metal que proteja los bordes o el desprendimiento de los mismos.

8) ¿Qué constituyentes se observan en los aceros al carbono?* * Sus constituyentes son: austerita, ferrita, perlita, cementita, bainita, sorbita y martensita.

9) ¿Cómo se realiza la determinación del tamaño de grano?Hay varios métodos para determinar el tamaño de grano de un metal. Los principales métodos para la determinación del tamaño de grano recomendados por la ASTM (American Society for Testing and Materials) son:• Método de Comparación• Método de Planimétrico• Método de Intersección -Método de comparación:Mediante el método de prueba y error se encuentra un patrón que coincide con la muestra en estudio y entonces se designa el tamaño de grano del metal por el número correspondiente al número índice del patrón mixto; se tratan de manera semejante, en cuyo caso se acostumbra especificar el tamaño de granos en términos de dos números que denota el porcentaje aproximado de cada tamaño presente. El método de comparación es más conveniente y bastante preciso en muestras de granos de ejes iguales.El número de tamaño de grano “n” puede obtenerse con la siguiente relación: N=2 n -1-Método Planimétrico:Es el más antiguo procedimiento para medir el tamaño de grano de los metales. El cual consiste en que un circulo de tamaño conocido (generalmente 19.8 mm f, 5000 mm2 de área) es extendido sobre una rnicrofotografía o usado como un patán sobre una pantalla de proyección. Se cuenta el número de granos' que están completamente dentro del círculo n1 y el número de granos que interceptan el circulo n2 para un conteo exacto los granos deben ser marcados cuando son contados lo que hace lento este método.-Métodos de intercepción:El método de intercepción es más rápido que el método planimétrico debido a que la microfotografía o patrón no requiere marcas para obtener un conteo exacto. El tamaño de grano se estima contando por medio de una pantalla dividida de vidrio, o por fotomicrografía o sobre la propia muestra, el numero de granos interceptados por una o más líneas restas. Los granos tocados por el extremo de una línea se cuentan solo como medios granos. Las cuentas se hacen por lo menos entres posiciones distintas para lograr un promedio razonable. La longitud de líneas en milímetro, dividida entre el número promedio de granos interceptados por ella da la longitud de intersección promedio o diámetro de grano. El método de intersección se recomienda especialmente para granos que no sean de ejes iguales.* *

10) Muestre ejemplos del uso del ensayo macrográfico, incluir fotos de estructuras.* * El ensayo macrográfico se utiliza para determinar si el material fue trefilado, laminado, forjado, entre otros, comprobar la distribución de defectos como grietas superficiales, de forja, rechupes, partes soldadas, etc.* * * En esta imagen se muestra las grietas superficiales. * * * * En esta imagen Macrográfica se muestran a materiales Zinc con diferentes cantidades de carburo de zirconio como afinador de grano.* * * * * * * * En esta imagen se puede apreciar con claridad los pases de soldadura.* * * Esta imagen es de una Macrografía de una soldadura MIG, en la que se puede observar la alineación de los granos.* * 11) Indicar cuál sería el reactivo más adecuado para atacar una probeta fabricada en acero inoxidable AISI 316.* * * Los reactivos más adecuados para atacar aceros inoxidables son el Cloruro Férrico y el Ácido Hidroclórico; en este caso el acero AISI 316 tiene un grado de 1.4401 es un grado recomendable en ambientes marinos e industriales , debido a que el Ácido Hidroclórico es un ácido muy fuerte sería más recomendable o adecuado utilizar el Cloruro férrico.