Metalografía en metales (Práctica), Otro de Ingeniería de Materiales. Universidad Autónoma Metropolitana
aldo-ivan-gallegos
aldo-ivan-gallegos10 de julio de 2017

Metalografía en metales (Práctica), Otro de Ingeniería de Materiales. Universidad Autónoma Metropolitana

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Práctica de realización de metalografía en cobre
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

LABORATORIO DE INGENIERÍA DE LOS MATERIALES

PRÁCTICA 1

PREPARACIÓN METALOGRÁFICA

PROFESORA: FRANCISCA FRANCO VELÁZQUEZ

ALDO IVÁN GALLEGOS ORTEGA

2133001324

Contenido Valor asignado Valor obtenido Observaciones Objetivos Introducción Material Procedimiento

10%

Resultados y análisis de resultados

20%

Conclusiones 20% Cuestionario 10% Bibliografía 10% TOTAL 70%

Objetivo: • Estudiar mediante ciertas técnicas y procedimientos adecuados la dureza y

tamaño de grano de probetas de Cobre y Latón para su metalografía.

Introducción teórica

La metalografía es la rama de la metalurgia que estudia la estructura de un metal- aleación y la relaciona con la composición química, con las propiedades mecánicas y físicas. Este estudio es llevado a cabo con la aplicación de diversas y variadas técnicas especiales. Los especialistas en ciencia e ingeniería de los materiales emplean diversos instrumentos para estudiar y entender el comportamiento de los materiales con base en sus microestructuras, defectos, micro constituyentes y otras características concretas de la estructura interna. Los instrumentos revelan información sobre la constitución y estructura internas de los materiales a varias escalas de longitud, que varían en el intervalo de micro a nano. En este intervalo, pueden estudiarse por medio de distintos instrumentos la estructura de los granos, los límites de grano, las diversas micro fases, los defectos lineales, los defectos de superficie y su efecto sobre el comportamiento de los materiales. En los comienzos de la metalurgia, se utilizaron para conocer las propiedades físicas y mecánicas de los materiales, los análisis químicos y los ensayos mecánicos Las propiedades de metales o aleaciones metálicas y materiales cerámicos dependen de la microestructura de estos materiales. Para investigaciones de estas propiedades el estudio de esta microestructura es necesario. La observación de muestras metalográficas es uno de los métodos más importantes para la investigación de la microestructura y ésta puede ser visual, con lupa, microscopio o microscopio electrónico.

Las técnicas de metalografía óptica se emplean para estudiar las características y constitución interna de los materiales a escala micrométrica (nivel de aumento de alrededor de 2000X). Mediante la aplicación de las técnicas de metalografía óptica puede extraerse información cualitativa y cuantitativa en relación con el tamaño de los granos, los límites de grano, la existencia de diversas fases, daño interno y algunos defectos. En esta técnica, la superficie de una pequeña muestra de material, por ejemplo un metal o un material cerámico, se prepara primero mediante un procedimiento pormenorizado y más bien prolongado. El proceso de preparación incluye numerosas etapas de molienda de la superficie (por lo general, cuatro) que quitan grandes rayones y capas delgadas deformadas plásticamente. La etapa de molienda es seguida por varias etapas de pulido (por lo general, cuatro) que quitan los rayones finos formados durante la etapa de molienda. La calidad de la superficie es muy importante para el resultado del proceso y, en términos generales, debe producirse al final de la etapa de pulido una superficie como de espejo sin rayones. Estos pasos son necesarios para minimizar el contraste topográfico. La superficie pulida se expone entonces a un ataque químico. La elección del reactivo atacante y el tiempo de exposición (el periodo en que la

muestra permanecerá en contacto con el activo de ataque) son dos factores fundamentales que dependen del material concreto que se esté estudiando. Los átomos en el límite de grano serán atacados mucho más rápidamente por el reactivo de ataque que los átomos que están dentro del grano.

Material empleado

1. Probeta de Cobre recocido a 500º por 4 horas 2. Papeles abrasivos (80,180,220,320,400 y 600) 3. Disco para pulir 4. Alúmina 5. Ácido nítrico 6. Desbastadora 7. Pulidora 8. Microscopio 9. Máquina de ensayo para dureza marca Instron

Procedimiento:

1.Desbaste de la muestra (pulido grueso): Se colocan los papeles abrasivos en pulidoras manuales sobre una superficie, de derecha a izquierda, del más grueso al más fino, que se encuentran separados por un marco metálico para evitar la contaminación de un abrasivo con el otro. (Figura 1)

Figura 1. Desbastadora y papeles abrasivos.

2.- La muestra se desliza a lo largo del papel no. 80. La presión con que se apoya la muestra está en función de la dureza del metal que se está desbastando. Se considera acabado el pulido en un papel cuando después de haberlas enjuagado con agua y alcohol y secado con aire se las observa y a simple vista todas las rayas se ven paralelas. Girar la probeta 90° antes de efectuar el desbaste con el papel no. 180, de manera que las rayas

superficiales quede en sentido contrario a la anterior. Se realiza este desbaste igual al anterior. (Figura 2)

Figura 2. Proceso de pulido grueso

3.-La operación se concluye una vez que no se observen las rayas en el paso anterior. Se repite esta operación para los papeles siguientes. Al terminar el pulido grueso se hará pasar agua sobre los papeles abrasivos para que queden libres de partículas de metal.

4.-Se humedece el paño para pulir y se coloca en la pulidora, una vez colocada se abre la llave de agua de modo que se deje gotear y después se coloca alúmina. (Figura 3)

Figura 3. Pulidora 5.-Una vez montado todo, se enciende la pulidora a revoluciones bajas y se desliza la muestra en sentido contrario a la rotación del disco, hasta que la muestra tenga un acabado espejo y no se vean líneas del proceso anterior. (Figura 4)

Figura 4. Pulido de la muestra

6.- Por último, se lleva acabo el ataque de la muestra que consiste en colocar rápidamente el reactivo de Nital, mediante el uso de pinzas para tomar algodón y con ello colocar el reactivo. Y posteriormente limpiar con alcohol. (Figura 5)

Figura 5. Ataque químico.

7.-Se lleva la muestra a un microscopio para visualizar su tamaño de grano. (Figura 6)

Figura 6. Muestra en el microscopio.

8.-Mediante el uso de la máquina de pruebas, se toma la dureza del material, se coloca la muestra en el centro de la base y la máquina automáticamente hace la incisión para medir la dureza del material. (Figura 7)

Figura 7. Máquina de pruebas en funcionamiento Resultados

Figura 8. Fotografía de la muestra en microscopio a 200x

Figura 9.Resultado de prueba de dureza.

Análisis de resultados

En la muestra que se obtuvo se pueden ver puntos negros, los cuales se dieron por un sobre-ataque, lo cual, para corregirlo, se tendría que regresar al pulido Como se puede observar en las imágenes, se obtuvo la imagen del tamaño de grano para el cobre y usando la máquina se pudo medir la dureza de la muestra. Dado que en las hojas donde se encuentran las fotografías de muestras similares a la nuestra no estaba disponible solo se explicó cómo es que se trabaja con ellas. (Figura 9)

Figura 9. La dureza que arrojo la máquina solamente es una escala, no tiene unidades, obteniendo un valor de 36.1 en escala Rockwell.

Conclusiones

En general la práctica se realizó fluida, pues se encontraron algunas dificultades como lo fue el careo que se formó en la muestra al realizar el desbaste con las hojas abrasivas, al momento de pulir no se consiguió la terminación indicada por lo que se tuvo que pasar la muestra por el papel de número 600 y repetir el pulido. En las fotos que se tenían en el laboratorio para hacer la comparación del tamaño de grano con nuestra muestra no se encontraba el cobre recocido a 500º por 4 horas por lo que ésta parte no se pudo realizar, pero se explicó cómo es que funciona y que no se tiene que confundir con el tamaño de grano y el número de tamaño de grano. Pues el tamaño de grano es la relación del número de tamaño de grano con el diámetro del grano

Cuestionario

1.- ¿En qué casos es necesario el examen metalográfico? Cuando se quiere conocer la microestructura de un material y de ese modo conocer sus propiedades y así poder darle una aplicación.

2.- ¿Cómo se realiza el montaje de la probeta metalográfica, cuando ésta es pequeña? Las muestras que son difíciles de manejar debido a sus dimensiones geométricas, normalmente son montadas en algún tipo de soporte o pueden ser encapsuladas en algún tipo de resina , sin que quiten información del material que se esté estudiando.

3.-Explique la importancia del desbaste y el pulido en el proceso de preparación de la muestra y por qué es necesario rotar la probeta 90º? Es de suma importancia ya que, con eso, se eliminan las imperfecciones y se llega a la composición del material, y es necesario girarla para que cada cambio de papel se eliminen las líneas generadas por el papel anterior.

4.-Defina la importancia del ataque químico de la muestra pulida: Con el Nital la muestra reacciona y ya sea por coloración o corrosión revele los distintos componentes de una estructura metalográfica.

5.- Describa brevemente el pulido electrolítico: El electropulido es un tratamiento superficial mediante el cual el metal a ser pulido actúa como ánodo en una celda electrolítica, disolviéndose. Con la aplicación de corriente, se forma un film polarizado en la superficie metálica bajo tratamiento, permitiendo a los iones metálicos difundir a través de dicho film.

Bibliografía

William F. Smith, 2006, “Fundamentos de la ciencia e ingeniería de los materiales”, México, McGraw-Hill, pp.184-186

Donal R. Askeland, 1998, “Ciencia e ingeniería de los materiales”, México, Thomson, pp. 5-13

Antonio De Ita de la Torre,1996, “Prácticas para laboratorio de introducción a los materiales”, México, UAM, pp. 25-27

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