UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL PRÁCTICAS DE LABORATORIO CIENCIA Y TECNOLOGIA DE MATERIALES (IN175) GUÍA DE LABORATORIO # 3 “METALOGRAFIA” 2019-1 CIENCIA Y TECNOLOGIA DE MATERIALES (IN175) GUIA DE LABORATORIO: METALOGRAFIA 2019-1 1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL: -Que el estudiante aprenda cómo se debe llevar a cabo la preparación de las muestras para un análisis metalográfico e identifique la micro-estructura de algunos metales y sus aleaciones. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS -Aprender a operar y conocer los componentes del microscopio metalográfico. -Reconocer y seleccionar el reactivo necesario a cada metal o aleación. 2. MARCO TEORICO 2.1. Introducción Es la ciencia que estudia las características estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas y mecánicas. La estructura de los metales y sus aleaciones se estudia por medio de la metalografía, haciendo uso de la observación al microscopio. Esta prueba nació a partir de la necesidad de identificar las fases y/o precipitados presentes en los materiales metálicos. Las muestras deben estar correctamente preparadas para que la identificación de la micro-estructura observada en el microscopio se facilite. El análisis de una muestra metalográfica puede dividirse en 6 pasos, el primero es seleccionar el lugar de la pieza que se quiere analizar, seguido de la determinación de la herramienta correcta para llevar a cabo el corte. Debido a que se puede tener piezas con superficies no paralelas, es necesario embeber la muestra dentro de un polímero, para así facilitar la observación. El cuarto paso consiste en lijar y pulir la pieza para que esta sea plana y especular. La superficie de la muestra debe cumplir con esto, debido a que al realizar la observación a través de un microscopio óptico, al existir 2 o más planos el enfoque no se podría realizar de manera simultánea, disminuyendo el campo de observación. La superficie debe estar correctamente pulida para que se pueda observar la estructura que se desea estudiar. El ataque químico es el quinto paso de la preparación de la muestra, se utiliza para revelar la micro-estructura del metal, ya que de lo contrario al no realizarse éste, sólo se podrán observar inclusiones, algunos defectos y contaminantes en la muestra, como consecuencia de la alta reflectividad de la superficie. 3. MATERIAL -Probetas de acero SAE1020 y SAE 1045 con distintos tratamientos térmicos. -Probetas de fundición gris con grafito laminar. -Probetas de fundición dúctil o esferoidal. -Piezas u objetos de acero o hierro fundido. 4. EQUIPOS, MÁQUINAS Y MATERIAL UTILIZADO. Esmeril de banco. Equipo para lijar marca Buehler. Equipo para pulir con doble paño marca Buehler . Microscopio metalográfico. Lijas 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 2000, Abrasivo en polvo: alúmina alfa. Alcohol Reactivo Nital 4% EPP 5. PROCEDIMIENTO 5.1-Corte. 5.1.1. Ubicación del corte. Es necesario determinar la parte de la pieza a la que se le desea realizar el análisis. El tamaño de la muestra debe ser tal, que no sea mayor que el volumen de un cilindro imaginario que tiene las siguientes dimensiones diámetro de 20 mm y altura de 15 mm. 5.1.2. Corte Es necesario determinar el tipo de herramienta que se va a utilizar para realizar el corte, ya que puede hacerse con una cortadora normal (cortador de tipo abrasivo), arco de sierra o con una de precisión (cortadora de disco de diamante). En cualquiera de los casos debe evitarse calentar el material para evitar modificar su microestructura. 5.2. Desbaste.. De acuerdo al estado inicial de la superficie de la probeta -Se debe comenzar con una lija número 220. -Apoyar la muestra de forma fija y pareja. -El lijado se debe realizar en dirección a la persona, haciendo un recorrido desde la parte superior hasta la inferior o viceversa, sin rotarla. -Este procedimiento se debe repetir hasta que la probeta presente un rayado uniforme con líneas orientadas en un solo sentido, se puede verificar con la ayuda del microscopio metalográfico. -Al cambio de lija, girar la muestra 90°C y repetir el procedimiento. - Una vez se finaliza con la primera lija, se realiza el mismo procedimiento para las lijas número 220, 320, 400 y 600, 800, 1000, y 2000. Fig. 1: Aspecto de la superficie obtenida luego de un desbaste grueso (aumento 100x) 5.3. Pulido. Esta etapa consiste en pulir las muestras con paño y una suspensión de alúmina con ayuda del equipo Buehler. -La probeta se ubica de forma firme y pareja sobre uno de los paños, realizando un movimiento circular para cubrir homogéneamente todo el paño. -Ir verificando el procesos hasta que las marcas de la pulida anterior desaparezcan y se empiece a ver una superficie espejo. -Una vez finalizado el proceso se procede a aplicar abundante alcohol, después se seca para evitar la oxidación de la pieza. Fig. 2: Superficie obtenida luego del pulido final. Los puntos oscuros son inclusiones no metálicas. 5.4. Ataque químico. USE ANTEOJOS DE SEGURIDAD. El atacado del material consiste en agregar un reactivo (ácido), con el fin de revelar la microestructura del material. - La pieza se debe sumergir en el reactivo por un periodo de tiempo determinado que depende del reactivo y material a ser atacado. -Una vez atacada la pieza se lava únicamente con abundante agua, evitando cualquier contacto con las manos. -Se debe aplicar alcohol a la pieza y secar.con papel absorvente5.5. Observación Metalográfica -La muestra se coloca en la placa del microscopio metalográfico, de modo que la superficie de la muestra sea perpendicular al ojo óptico. - Puede observarse con ampliaciones diferentes, y elegir la adecuada. Si se examina con un aumento de 800x deben aparecer claramente el constituyente perlita, en una muestra de acero completamente recocido. -Puede tomarse una imagen de la microestructura. - Si la muestra no ha sido bien atacada por el ácido, el aspecto de la perlita será prácticamente invisible o muy débil. Si el ataque ha sido excesivo la perlita tendrá un aspecto muy negro. Se puede hacer un repulido rápido y un nuevo ataque. -El alumno debe interpretar lo que observa e identificar los microconstituyentes de los aceros y fundiciones e incluir sus observaciones en la hoja de trabajo. Ferrita Perlita Aluminio y Aleaciones Cobre Fuente: https://www.struers.com/es-ES/Knowledge/Etching#etching-how-to 6. OBSERVACIONES Cuidado de los microscopios Es esencial que los distintos elementos ópticos se hallen escrupulosamente limpios y libres de huellas dactilares, polvo, películas de grasa, que perjudican la calidad de las imágenes. El polvo se puede quitar de las superficies ópticas soplando aire sobre ellas, mediante una pera de goma, con un pincel de pelo blando de camello o frotando suave con una tela Fni deteriorarla por abrasión. La grasa y las huellas dactilares se quitan frotando con una tela o papel de los citados, impregnados en xilol (nunca alcohol ni otros disolventes orgánicos), secando luego con otros papeles limpios, y finalmente, soplando aire con una pera de goma para quitar las fibras del papel. Este método es ideal para quitar el aceite que queda adherido a los objetivos de inmersión y debe realizarse inmediatamente después del uso. En ningún caso se deben desmontar los elementos ópticos, y en particular los objetivos para su limpieza. Todos los elementos ópticos se deben manipular con cuidado. No deben estar expuestos a cambios bruscos de temperatura. 7. TAREA: -Cada grupo debe dibujar, en la hoja de trabajo, las microestructuras correspondientes a su probeta e identificar los microconstituyentes, también su forma y tamaño. La hoja debe ser entregada al profesor 8. REFERENCIAS SHACKELFORD, James F. (2010) Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. Madrid : Pearson Educación. (620.11 SHAC/I) SMITH, William Fortune (2006) Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. México, D. F. : McGraw-Hill. (620.11 SMIT 2006) ASKELAND, Donald R. (2004) Ciencia e ingeniería de los materiales. México, D. F. : International Thomson Editores. (620.11 ASKE)
