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Escuela Politécnica Superior de Jaén

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PRÁCTICA 1 DE TECNOLOGÍA DE MATERIALES: Análisis metalográfico

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ALUMNO:

Antonio Cordero Delgado

ÍNDICE: 1.- Introducción: ....................................................................................................................... 1 2.- Procedimiento: .................................................................................................................... 1 3.- Análisis: ............................................................................................................................... 2 3.1.-Acero inoxidable: ........................................................................................................... 2 3.2.- Muestras sin atacar: ...................................................................................................... 4 3.3.- Muestras atacadas: ....................................................................................................... 5 4.- Conclusiones: ....................................................................................................................... 6

1.- Introducción: En estas prácticas se estudiarán las técnicas de preparación de probetas metalográficas para su posterior análisis de propiedades utilizando un microscopio metalográfico. Mediante este estudio podemos establecer el comportamiento mecánico de cada material (dureza, tenacidad, etc.), para darle el uso apropiado.

2.- Procedimiento: Para nuestro estudio hemos elegido dos muestras: Una cuadrada de acero F-114 y una redonda de acero F-111. Nota: Se ha deducido a partir del ensayo y se especificará en las conclusiones del mismo. Esta elección de la muestra a de hacerse por personal cualificado para no alterar la muestra. A continuación hemos troceado la muestra utilizando para ello una tronzadora marca Struers Labotom, lubrica con una mezcla de agua y aceite, tiene una velocidad de giro es de 3800 r.p.m. y un disco 32 de la misma marca. Teniendo la precaución de hacerlo a la velocidad adecuada (evitando que salgan chispas) para no calentar la muestra y alterar así sus propiedades pues esto produciría un efecto de temple. Una vez obtenida la muestra pasamos al empastillado de la misma. Para ello utilizamos una empastilladora marca Stuers Predopress que utiliza una resina llamada mouting resing de 15 cm3 con una presión de 22 KN. Esta máquina solo se puede utilizar para muestras con elevados puntos de fusión, ya que, en el calentamiento de la resina podriamos modificar las propiedades de la muestra en el caso contrario. Este proceso tiene 3 etapas: -

Precalentamiento a 180o C durante 2 minutos. Calentamiento durante 6 minutos. Enfriamiento durante 6 minutos.

Después pasamos a pulir la muestra. Con esto se consigue eliminar las rayas producidas durante el corte y conseguir un acabado especular necesario para poder visualizar la muestra en el microscopio. Para ello hemos utilizado, una pulidora manual, para la muestra cuadrada, y una pulidora automática, para la muestra redonda (empastillada). En la pulidora manual hemos utilizado papel de carburo de sílice de tres tamaños de granos diferentes: 220,320 y 1200 (ordenados de mayor a menor). Se lubrica con agua. Los dos primeros papeles los hemos puesto en la máquina a 125 r.p.m. y el tercero a 250 r.p.m. teniendo la precaución de girar la muestra 90o cada minuto aproximadamente para que se borren las rayas anteriores. La pulidora automática es de la marca Struers TegraPol-11 y le hemos introducido papel de carburo de sílice y uno llamado MD Piano (panel de abeja) de 220, 320 y 1200. Lo hemos programado de la siguiente forma: -

Duración de 5 minutos con el papel de 220, lubricado con agua, con una fuerza de 25 N y una velocidad de giro del disco de 150 r.p.m. 1

-

Duración de 3 minutos con el papel de 320 lubricado con agua, con una fuerza de 25 N y una velocidad de giro del disco de 300 r.p.m. Duración de 2 minutos con el papel 1200, lubricado con agua, con una fuerza de 25 N y una velocidad de giro del disco de 300 r.p.m.

Para terminar, pasamos a la observación de las muestras en el microscopio metalográfico y capturaremos la imagen mediante un software específico de ordenador, para su posterior análisis. Para cada muestra tomaremos dos imágenes: -

Una antes de atacar la muestra para realizar un análisis de inclusiones Y otra después de atacar la muestra con nital durante 30 segundos, con un movimiento para que no se queden burbujas, con un lavado rápido y secado utilizando secador para no quitar el óxido. Con esta técnica podemos ver la orientación de los granos, su constitución de carbono y su composición.

3.- Análisis: 3.1.-Acero inoxidable: Determinación del índice ASTM: Comparamos con las tablas ASTM la imagen de la muestra:

Sacamos la conclusión de que pertenece al Nº 3 ASTM. En esta imagen se puede apreciar claramente el tamaño de grano así como que no tiene inclusiones.

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Determinación del diámetro medio de grano: =

. . .

.

=

= 313.15

Donde: m = 4 (líneas horizontales). l = 133.09 mm (longitud de la línea horizontal). n = 17 (nº total de granos cortados). N = 100 (nº de aumentos de la micrografía).

Determinación de la superficie media de grano: =

П (

П (

.

=

)

. )

70201.55 (

= )

Donde: D=121 mm (diámetro) n=7 (granos dentro de la circunferencia) p=14 (granos cortados por la circunferencia) N=100 (nº de aumentos)

Observaciones: Los granos que se pueden apreciar en la figura son de ferrita, la perlita y la cementita sehan precipitado en los límites de grano que a esta resolución son inapreciables.

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3.2.- Muestras sin atacar: Índice de Fox: Hay que tener en cuenta que la muestra no ha sido adecuadamente preparada para el ensayo y en la imagen aparecen numerosas rayas que dificultan su análisis. Se puede apreciar algunas inclusiones y que se destacan en el índice de Fox. Muestra cuadrada sin atacar:

Índice de Fox: 35.6

Muestra redonda sin atacar:

Índice de Fox: 31.5

Nota: Este método está en desuso por su valor tan subjetivo. Actualmente se usan ordenadores que pueden analizar de forma precisa la fotografía y sacar un resultado exacto.

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3.3.- Muestras atacadas: En las siguientes fotos se puede ver el resultado obtenido después del atacado de las piezas anteriores: Muestra cuadrada atacada:

Muestra redonda atacada:

Podemos observar como la probeta cuadrada tiene varias manchas negras, lo cual nos indica que tiene un mayor porcentaje de carbono.. De esta forma podemos asignar los diferentes aceros a cada muestra: Acero F-114  Muestra cuadrada Acero F-111  Muestra redonda Debido a que no hemos hecho el procedimiento de corte y pulido adecuadamente aparecen multitud de rayas y manchas que nos impiden reconocer los constituyentes y el borde de grano, con los que podríamos hacer un análisis más exhaustivo de cada muestra como en la muestra de acero inoxidable. 5

4.- Conclusiones: En la preparación de una muestra debemos prestar especial atención durante el corte y pulido de la misma, ya que, nos ha ocurrido a nosotros si no se hace con cuidado las imágenes que se obtienen aparecen con rayas y manchas impiden que se pueda realizar un buen análisis. Con estas técnicas se puede conocer las características estructurales de una pieza lo cual es muy importante para poder relacionarlas con sus propiedades físicas y mecánicas y poder conocer su comportamiento.

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