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FIQYM ANÁLISIS METALOGRÁFICO

1. INTRODUCCIÓN Entre las disciplinas que se encargan del estudio de estructuras en materiales encontramos la metalografía. El documento muestra información básica sobre metalografía, partiendo de su historia, pasando por el concepto, aplicaciones, uso de equipos como el microscopio metalográfico. 2. OBJETIVOS • Comprender el concepto de metalografía. •Comprender los requerimientos para el desarrollo de la práctica de metalografía. • Conocer los pasos para el desarrollo de la práctica de metalografía. • Conocer el uso del microscopio metalográfico 3. MARCO TEÓRICO HISTORIA Henry Clifton Sorby, padre de la metalografía, fue el primero en examinar bajo el microscopio una muestra metálica correctamente preparada en el año de 1863.

La

observación

de

metales

por

medio

de

microscopios

es

aproximadamente dos siglos más tardía que la de muestras biológicas, esto se debe a la dispendiosa preparación que requieren las mismas. GENERALIDADES SOBRE LA METALOGRAFÍA La metalografía es una disciplina de la ciencia que se encarga de examinar y determinar los componentes en una muestra de metal, haciendo uso de Varios niveles de magnificación que pueden ir desde 20x hasta 1’000.000x (1). También se conoce como el proceso entre la preparación de una muestra de metal y la evaluación de su microestructura.

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La figura 1 muestra el intervalo en tamaño, para el cual es posible observar ciertas microestructuras típicas en materiales. El estudio de metalografía comprende en gran parte la observación de granos, la dirección, el tamaño y la composición de los mismos; estas microestructuras pueden ser observadas en un rango entre 10-8m y 10-2m. El estudio de metalografía puede integrarse en dos subdivisiones: Análisis macroscópico (puede realizarse a simple vista) y Análisis microscópico (se realiza con la ayuda de microscopios).

En este caso nos enfocaremos en el análisis microscópico

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4. OBSERVACION AL MICROSCOPIO En esta etapa examinamos con el microscopio metalográfico, sobre pequeños aumentos (50-100X), la superficie metálica, en sus secciones transversales y longitudinales y transversales, por medio de la luz incidente vertical, reflejada en toda su extensión. Anotamos las ocurrencias visualizadas, siguiendo a las investigaciones con mayor poder de resolución (200-500-100 X) Puede realizarse en las siguientes modalidades: Sin ataque químico: Todo examen microscópico debe iniciar sobre pequeños aumentos (50-100 X) de la superficie simplemente pulida, logrando los siguientes puntos: a) Condiciones de las superficies, deben estar exentos de manchas, falsos relieves y con un satisfactorio grado de pulido. b) Inclusiones no metálicas, y sus dimensiones, formas, distribuciones, localización y coloración. c) Incrustaciones, residuos de escorias y refractarios. d) Discontinuidades, como micro porosidades y micro cavidades. e) Defectos superficiales originarios de los procesos de conformación mecánica, y defectos de los procesos de soldadura. f) Fenómeno de corrosión y posibles residuos g) Observación de la superficie de fractura h) Variación de tonalidad en áreas de metales con coloración, debido a heterogeneidades químicas. i) Óxidos metálicos globulares j) Observaciones comparativas entre periferia, zona intermedia y núcleo de la muestra, las cuales pueden dar informaciones interesantes.

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FIQYM Con ataque químico: En la secuencia de aumentos delas resoluciones microscópicas (100-1000 X), en

concordancia

con

los

detalles

estructurales,

obtendremos

otras

informaciones como: a) Procesos de conformación como, por ejemplo fundición (estructura bruta de fusión, detrítica), de trabajo en caliente y frio, de maquinado, de revestimientos, y/o otros. b) Características granulares como dimensiones, formas, distribución, contornos, número de lados de granos poliédricos, orientación preferencial

monocristalina

y

su

relación

con

las

bandas

de

deslizamiento. c) Inclusiones no metálicas, disuelta o no por el ataque químico, sus distribuciones, formas y posicionamiento en función de defectos de la red cristalina (líneas de deslizamiento y maclas) d) Microporosidades y microvacios de contracción o reformulación cristalina e) Segregaciones (de impurezas) intergranulares, constitucionales y por heterogeneidadades químicas. f) Alteraciones microestructurales g) h) i) j)

debido

a

tratamientos

térmicos

incorrectos, calentamientos en servicio, maquinado, soldaduras y otros. Procesos de corrosión, ligados a los componentes de la aleación Estudio de fracturas transcristalinas, intercristalinas y de fatiga Revestimientos metálicos y no metálicos, su unión al metal base Tratamientos térmicos sufridos por el material como: solubilizacion, precipitación, recocido, recristalización, crecimiento de grano, y maclas de recristalización

5. EL MICROSCOPIO METALOGRÁFICO

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FIQYM Este tipo de microscopio es de uso común para el control de calidad y producción en los procesos industriales. Con ellos, es posible realizar mediciones en los componentes mecánicos y electrónicos, permite además efectuar el control de superficie y el análisis óptico de los metales. De acuerdo al propósito de uso, existen multitud de variedades dependiendo del tipo de objetivos, oculares, aumento máximo permitido, enfoque, etc. Este tipo de microscopio difiere de los biológicos en que el objeto a estudiar se ilumina con luz reflejada, ya que las muestras cristalográficas son opacas a la luz.

6. IDENTIFICACION Y MANIPULACIÓN DE LAS PARTES FÍSICAS DEL MICROSCOPIO METALOGRAFICO

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FIQYM 6.1. PARTES DEL MICROSCOPIO METALOGRÁFICO Las partes del microscopio son:

Figura 2: Microscopio metalográfico invertido GX41 OLYMPUS (7). 1. Interruptor de encendido.

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FIQYM 2. Perilla control de iluminancia: Controla la cantidad de lux que iluminan la muestra. 3. Tubo de observación binocular.

4. Platina: Sobre ella se arreglan las probetas. 5. Portador del espécimen: Base sobre la que se encuentra la platina. 6. Puente giratorio: Contiene el objetivo (lentes de aumento). En total son 4 lentes con aumento de 5x, 10x, 50x y 100x. 7. Control de movimiento en Y: Posiciona el portador del espécimen en el eje Y 8. Control de movimiento en X: Posiciona el portador del espécimen en el eje X 9. Perilla de ajuste fino: Ajuste de imagen fino. 10. Perilla de ajuste grueso: Ajuste de imagen grueso (8).

6.2. PASOS PARA SU MANIPULACION Se siguen los siguientes pasos: 1.- Se conecta el cable de salida a la corriente eléctrica, previamente se quita la funda de protección. 2.- Después se enciende la lámpara de 12V-50W. 3.- Se coloca la probeta en la placa de encaje. 4.- Se regula el mejor punto de vista de los oculares. Se ajusta la longitud y ángulo delos mangos del ocular. 5.- Girando el revólver de objetivos se da el aumento deseado.

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FIQYM 6.- Se enfoca la probeta con las perillas de enfoque rápido macrométrico y micrométrico. 7.- Se procede a graficar a mano alzada la imagen del metal en estudio en diferentes aumentos

6.3. FUNCIONAMIENTO Su funcionamiento está basado en la reflexión de un haz de luz horizontal que proviene de la fuente, dicha reflexión se produce, por medio de un reflector de vidrio plano, hacia abajo, a través del objetivo del microscopio sobre la superficie de la muestra. Parte de esta luz incidente, reflejada desde la superficie de la muestra se amplificará al pasar a través del sistema inferior de lentes, llegará al objetivo y continuará hacia arriba a través reflector de vidrio plano; después, de nuevo se amplificará en el sistema superior de lentes

(ocular)

La máxima ampliación que se consigue con los microscopios metalográficos es, aproximadamente, de 1500 aumentos. Con el empleo de lentes bañadas en 8

FIQYM aceite puede mejorarse este límite, hasta unos 2000 aumentos. No obstante, este es la mayor magnificación que se puede conseguir con microscopía óptica, debido al tamaño de la longitud de onda de la luz visible (aprox. 4000 Å). Para aumentar la magnificación, tendremos que emplear electrones (l»0.5 Å) en vez de fotones para "iluminar" la muestra, lo que nos lleva a emplear microscopios electrónicos.

6.4. ESQUEMA DEL MICROSCOPIO Se caracteriza porque la imagen observada se produce por la reflexión de los haces luminosos sobre la probeta metalográfica

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6.5. IMÁGENES OBTENIDAS CON EL MICROSCOPIO METALOGRAFICO

Las siguientes tablas muestran la microestructura de algunas aleaciones ferrosas.

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7. FUENTES DE INFORMACION

1. http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/7643_metalografia.pd 2. https://www.youtube.com/watch?v=UnHNylmfmDs 3. https://es.scribd.com/doc/189945178/INFORME-I-El-MicroscopioMetalografico 4. http://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/microsco.html 5. https://prezi.com/bpfjexswgm59/microscopio-metalografico/

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