PREPARACIÓN DE MUESTRAS METALOGRÁFICAS EN UN ACERO DE BAJO

CARBONO Y OBSERVACIÓN DE LAS FASES FERRITICA Y PERLITITA

TEMA: PREPARACIÓN DE MUESTRAS METALOGRÁFICAS EN UN ACERO DE BAJO

CARBONO Y OBSERVACIÓN DE LAS FASES FERRITICA Y PERLITITA

OBJETIVOS

GENERALES

Reconocer los equipos utilizados en la preparación de muestras metalográficas

Analizar las referencias que brinda la Norma Internacional ASTM E3

Identificar los pasos que se deben seguir para realizar un análisis metalográfico.

Analizar las muestras ensayadas por medio de la observación en un microscopio

metalográfico.

ESPECIFICO

Estimar, en base a las fotografías captadas en el laboratorio, el contenido de carbono

de los materiales estudiados.

Aplicar y conocer los tipos de químicos en el ataque a la superficie de nuestro

material

Determinar los factores de los cuales depende el porcentaje

Relacionar las características estructurales de un metal o aleación con sus

propiedades físicas o mecánicas.

INTRODUCCION

Para este ensayo metalográfico se decidió seleccionar una probeta que sea de bajo contenido de carbono en este caso yo he seleccionado una PLATINA LAMINADA con las dimensiones que me exige la norma.

Hablando de la norma existe una para la preparación metalográfica de la probeta se usara la norma ASTM E-3, y en base a los estudios que se analizara en el microscopio nos basaremos en las fotografías para usar los software del AutoCAD, o ScopePhoto comparando áreas de ferrita y perlita. Dependiendo con los resultados podre hallar mi porcentaje de carbono y asi demostrar con Metals Handbook Vol 7 que si complace la estructura de la probeta. MARCO TEORICO METALOGRAFIA: Es la ciencia que estudia las características estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas y mecánicas. Entre las características estructurales están el tamaño de grano, el tamaño, forma y distribución de las fases que comprenden la aleación y de las inclusiones no metálicas, así corno la presencia de segregaciones y otras irregularidades que profundamente pueden modificar las propiedades mecánicas y el comportamiento general de un metal. Mucha es la información que puede suministrar un examen metalográfico. El principal instrumento para la realización de un examen metalográfico es el microscopio metalográfico, con el cual es posible examinar una muestra con aumentos que varían entre 50 y 2000. ACEROS AL CARBONO

Los aceros de bajo carbono son los que tienen menos del 0.25% en peso de Carbono. Son blando pero muy dúctiles.

Los acero de medio carbono son los que tienen de 0.25% al 0.6% de C. Son mas duros

por lo tanto son menos dúctiles. Son de alta resistencia y resistentes al desgaste.

Los aceros de alto carbono son los que tienen de 0.6 al 1.4% de C. Son utilizados en herramientas.

Fases perlita y ferrita

Ferrita: Es el más blando de todos y tiene una buena resiliencia y alargamiento, se considera como hierro puro y cristaliza en la red cúbica centrada en el cuerpo . La perlita : es un constituyente compuesto por el 86,5% de ferrita y el 13,5% de cementita. Como la fase mayoritaria es la ferrita, las propiedades estarán más próximas a las de la ferrita: dureza 200 brinell, resistencia: 80kg/mm2, alargamiento: 15% y resiliencia: 10kg/mm2. Se le da este nombre porque tiene la apariencia de una perla al observarse microscópicamente a pocos aumentos. Formas que presenta: La perlita puede aparecer de 2 formas distintas: 1-Forma laminar(es la más frecuente): son laminas alternadas de las 2 fases que forman el constituyente bifásico. El espacio interlaminar puede ser variable, dependiendo de las condiciones de obtención de ese acero. Cuanto más fina sea la estructura, menor espacio interlaminar y presentará mayor dureza. Esto hace que las propiedades mecánicas puedan variar sus valores, es decir, las propiedades antes citadas son valores promedio. 2-Forma Globular: sobre una matriz ferrítica aparecen unos glóbulos de cementita, para obtener este tipo de estructura, que es menos dura y resistente. Esta estructura se busca para ablandar un acero que va a ser mecanizado

Materiales

EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS

PROBETAS LIJAS 240,42,600,1200,1500,2000

PAÑO POTALIJAS

COMPRESOR PULIDORA

MICROSCOPIO CAMARA

Componentes químicos.

Nital 3%

Solución de HNO

Alcohol

PROCEDIMIENTOS

CABE RECALCAR QUE SE BASAR TODO EN LA NORMA AST -E3

1) SELECCIÓN DEL MATERIAL A ANALIZAR:

Por conveniencia, las muestras a ser pulidas para examen metalográfico son generalmente no

más de aproximadamente 12 a 25 mm (0,5 a 1,0 pulgadas) cuadradas, o aproximadamente 12

a 25 mm de diámetro, si el material es cilíndrico. La altura de la muestra no debe ser mayor de

lo necesario para facilitar el manejo durante el pulido.

Por consiguiente hay que evitar que :

Muestras más grandes son generalmente más difíciles de preparar.

Las muestras que son, frágiles, de forma irregular o demasiado pequeñas como para ser

manipuladas fácilmente durante el pulido se deben montar para asegurar una superficie

satisfactoria para el estudio microscópico.

2) EL CORTE DE MUESTRAS METALOGRÁFICAS:

Al cortar la muestra metalográfica del cuerpo principal del material, se debe tener cuidado

para minimizar la alteración de la estructura del metal.

Existen tres tipos comunes de seccionamiento:

Aserrado, ya sea a mano o a máquina con lubricación, es fácil, rápido y relativamente

fresco. Se puede utilizar en todos los materiales con durezas por debajo de

aproximadamente 350 HV.

Un corte abrasivo de la cuchilla va a producir una superficie lisa a menudo listo para

el pulido fino. Este método de corte es normalmente más rápido que el aserrado. Una

mala elección de las condiciones de corte puede dañar fácilmente la muestra,

produciendo una alteración de la microestructura. Generalmente, los materiales

blandos se cortan con una cuchilla de ataque y materiales duros con una cuchilla

unión suave. Cuchillas de óxido de aluminio abrasivos son los preferidos para los

metales ferrosos y cuchillas de carburo de silicio se prefieren para las aleaciones no

ferrosas. Abrasivos de corte fuera de las hojas son esencial para seccionar metales con

dureza por encima de aproximadamente 350 HV. La tabla 1 recoge las cuchillas de

corte sugeridos para materiales con diferentes valores de dureza Vickers (HV).

Una cizalla es un tipo de herramienta de corte con el cual se corta un material en

forma de alambre, lámina, placa o varilla entre dos cuchillas opuestas.

Otros métodos de seccionamiento se permiten siempre y cuando no alteren la

microestructura en el plano de pulido.

3) ESMERILADO GRUESO O PULIDO GRUESO:

Luego de lograr las dimensiones de la probeta deseadas, procedemos a pulir la sección a

analizar en el banco portaligas el cual debe tener abundante agua circulante lijamos la probeta

con agua ya que el agua tiene por objetivo refrigerar y barrer de la superficie las partículas de

material tanto de la muestra como del abrasivo. Primeramente con la lija 240 hasta lograr

retirar las líneas realizadas por el corte inicial de la probeta, luego giramos 90° y realizamos el

mismo procedimiento por unos cuántos minutos más; luego pasamos a las lijas 320, 400 , 600

y 1500 granos por pulgada cuadrada, realizando en cada una de estas un pulido uniforme y

dejando las marcas en un solo sentido. En nuestro caso se utilizó la norma ASTM E-3 10.2.1.

4) ESMERILADO FINO O PULIDO FINO:

Una vez terminado el pulido con las lijas se procedió al pulido fino que se lo realizo en la, en

este paso se movió la probeta en sentido radial y procurando realizar un pulido final en todas

las direcciones.

El pulido final se debe realizar en la máquina pulidora máquina pulidora de disco forrado de

paño con la adición de alúmina (Al2O3) de 0,3 μm de abrasivo se debe mover la probeta en

sentido radial y procurando realizara un pulido final en todas las direcciones La solución

líquida que contiene finos gránulos de diamantes permite obtener la superficie espejo donde

se borran todas las marcas realizadas en los pulidos anteriores. Se trató de lograr una sección

que no muestre ninguna marca (ASTM E-3 10.3.2).

5) Ataque Químico o ATAQUE QUIMICO

El

ataque químico se lo realiza con Nital, de 2 a 4% hasta tornar gris durante de 30 segundos,

retiramos el ácido en abundante agua secamos con una corriente de aire mediante el

compresor.

6) ANÁLISIS DE RESULTADOS

ANALISIS Y RESULTADOS

Una vez realizado el ataque químico, procedemos al microscopio y observamos la

microestructura a 100X, 200X y 500X observamos la microestructura que está compuesta de

ferrita y perlita.

Fotografía a 100X

Fotografía a 200X Fotografía a 500X

El software a usar es scope photo por su fácil utilización y precisión que que el auto cad

trabajamos en la fotografía de de 200x con un ancho de 900 micras, y de alto un 3/4 del ancho

Áreas blancas ferrita y áreas esmeraldas perlitas

Procedemos a calcular el color pintdo que es la perlita y el rango máximo es de 255 asumiremos que es el 100%

255 ----------- 100%

120 ------------ x

X = 47.05882353% es de perlita

Aplicamos la regla de la palanca

%P = %𝐶 − 0.008

0.8 − 0.008

0.4705882353 = %𝐶 − 0.008

0.8 − 0.008

%𝐶= 0.380758

COMPARACION DE METALS HANDBOOK VOL 7 ACEROS DE BAJO CARBONO USANDO LA 1 Fotografía a 100X

CONCLUSIONES:

Al deducir mi resultado deduzco que mi probeta se trata de un acero AISI 1040 aproximadamente

Al realizar el ensayo nos podemos dar cuenta que el resultados de lijar depende mucho de la persona que lo realiza, si no se tiene una adecuada precisión no se obtendrá una adecuada probeta y tendría que realizar de nuevo los pasos.

En la observación nos damos cuenta que los granos de las caras de nuestras probetas

mostraban unos granos no muy pequeños o finos, que al observar su tamaño de granos en las tablas de los libros concuerda con el tipo de grano ensayado

Con respecto a la resistencia de las probetas de acero, bronce y cobre la de acero resulta mayor ante el ataque químico, esto se observa cuando se incide la luz mostrándose sombras que hacen visibles sus contornos.

Recomendaciones Usar la ropa adecuada para el laboratorio Procurar no tener contacto con las sustancias del ataque quimico puede ser letal Concentración y seguir las recomendaciones

LINKOGRAFIA https://www.academia.edu/8476186/Ensayo_de_metalografia http://www.dipacmanta.com/alineas.php?ca_codigo=3403 http://html.rincondelvago.com/metalografia_3.html